het belang van zuurstof

Reageer
Berichten: 11.603

Re: het belang van zuurstof

Een bestaand, stabiel, regenwoud als de amazone of iets dergelijks is geen netto source of sink. Ooit heeft iemand op een marketingafdeling bedacht dat dit 'de longen van de aarde' zijn, maar dat is absoluut nergens op gebaseerd.
 
Wat wel een CO2 sink zou zijn is nieuw bijgroeiend bos of iets dergelijks, en dat zie je van nature ook wel gebeuren op bepaalde continenten. Het is alleen lang niet genoeg om de stijgende CO2 concentratie te keren - in ieder geval niet in een paar decennia. Bijgroei van vegetatie zou echter geen verklaring kunnen zijn waarom de som van de concentratie O2 en CO2 niet constant is: wat die bomen vastleggen aan CO2 komt er weer uit als zuurstof, want ze verbruiken ook water voor fotosynthese, en de zuurstof daaruit maakt de balans rond. 
 
De netto reactie van een bijgroeiend bos is grofweg CO2 + H2O -> CH2O (de boom zelf) + O2 (vrijgemaakt). 
 
Het kan niet zo zijn dan aangroei van vegetatie invloed heeft op de som van de CO2 en O2 concentratie in de atmosfeer, maar gezien die som niet constant is blijft er toch ergens iets achter, in de vorm van O2 of CO2. 
Victory through technology

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.
Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Benm schreef:
Een bestaand, stabiel, regenwoud als de amazone of iets dergelijks is geen netto source of sink. Ooit heeft iemand op een marketingafdeling bedacht dat dit 'de longen van de aarde' zijn, maar dat is absoluut nergens op gebaseerd.
 
Wat wel een CO2 sink zou zijn is nieuw bijgroeiend bos of iets dergelijks, en dat zie je van nature ook wel gebeuren op bepaalde continenten. Het is alleen lang niet genoeg om de stijgende CO2 concentratie te keren - in ieder geval niet in een paar decennia. Bijgroei van vegetatie zou echter geen verklaring kunnen zijn waarom de som van de concentratie O2 en CO2 niet constant is: wat die bomen vastleggen aan CO2 komt er weer uit als zuurstof, want ze verbruiken ook water voor fotosynthese, en de zuurstof daaruit maakt de balans rond. 
 
De netto reactie van een bijgroeiend bos is grofweg CO2 + H2O -> CH2O (de boom zelf) + O2 (vrijgemaakt). 
 
Het kan niet zo zijn dan aangroei van vegetatie invloed heeft op de som van de CO2 en O2 concentratie in de atmosfeer, maar gezien die som niet constant is blijft er toch ergens iets achter, in de vorm van O2 of CO2. 
Wat ik heb begrepen is dat veranderingen in de som van O2 en CO2, vooral met fluxes in en uit de Oceanen te maken heeft.
Daar is CO2 en O2 niet zo gekoppeld zoals bij de landbiosfeer.
Er is ook een video van Ralph Keeling waar hij het met vakgenoten daarover heeft.  Helaas is er bij die video geen bewegend beeld dus je kan de slides waarover gesproken wordt helaas niet zien. Het is alleen een geluidsopname en het beeld wordt enkel gevuld door een abstract.
Maar toch leerzaam.
 
 Ralph Keeling: Oxygen trends in Atmosphere and Ocean. What do we know?

Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Ik ben nog steeds bezig om mijn inzicht te vergroten wat betreft zuurstof in de atmosfeer.
De huidige daling van atmosferische zuurstof is geen bedreiging.
Sinds 1985 hebben we ongeveer 650 per meg O2 verloren, voornamelijk door de zuurstofconsumptie van de verbranding van fossiele brandstoffen. Dat is 0,065% van de totale hoeveelheid zuurstof.
Maar een heel klein percentage natuurlijk, en dat komt door de overvloed aan zuurstof in de atmosfeer.

Één per meg is circa 1,186 gigaton zuurstof. En dan is die 650 per meg wel 770 gigaton zuurstof, en dat is toch wel een enorme hoeveelheid. Vooral als je je het volume van die 770 gigaton zuurstof gaat voorstellen.
Bij 21 gr. C en 1 atmosfeer druk heeft 1 kg zuurstof een volume van 0,754 m3. 1,326 kg per m3.
Die 770 gigaton wordt dan gigantisch.

Een gigantische hoeveelheid zuurstof, maar toch maar een heel klein percentage waar we ons geen zorgen over hoeven te maken, ook al gaat het om een (voor menselijke tijdsbegripen) onomkeerbaar verlies aan zuurstof.
Dat toont aan hoe uitbundig de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer is.

Dat is natuurlijk niet altijd zo geweest in de geologische geschiedenis van de Aarde. Dat brengt me bij de evolutionaire geschiedens van zuurstofconcentraties in de atmosfeer. Hoe zat dat nou precies?
Ja, er was heel lang geleden (gelukkig voor ons) die zuurstofcrisis. Ongeveer 2,4 miljard jaar geleden. The Great Oxidation Event. Dat leide tot de eerste eukaryote levensvormen.
Vele miljoenen jaren later accumuleerde zuurstof in de atmosfeer en dat vooral toen de eerste planten het land gingen veroveren. Vooral in het Devoon toen de eerste bomen evoleerden en de Aarde uitbundig groen werd.
Ook bekend is de veel hoge zuurstof concentratie tijdens het Carboon. De gigantische insecten van die periode.
Zulke hoge zuurstofconcentraties als tijdens het Carboon zijn er daarna niet meer geweest.

Maar als het over de periode na het Carboon gaat, lees ik soms tegenstrijdige informatie wat betreft de zuurstofconcentraties. Ja, in het begin van het Perm was de zuurstofconcentratie nog veel hoger dan tegenwoordig, maar ook tijdens het Perm duikelde de zuurstofconcentratie gestaag naar een dieptepunt van 12% tijdens het Trias, zo heb ik begrepen.
Maar hoe ging het daarna? In het Jura tijdperk, en gedurende het Krijt tijdperk. En gedurende het Cenozoïcum?

Als ik op de engelstalige wikipedia kijk, bij die tijdperken worden er hogere zuurstof levels vermeld. Maar ik kom ook wetenschappelijke studies tegen die juist lagere zuurstof levels dan tegenwoordig vermelden voor het hele Mesozoïcum en ook voor het grootste deel van het Cenozoïcum.

Hoe zit dat nou precies met die zuurstof levels in de laatste 250 miljoen jaar? De evolutie daarvan.
Sowieso heeft dat m.i. ook met biologische evolutie te maken.

Dit topic leek me geschikt om ook daaraan aandacht te geven.

Berichten: 11.603

Re: het belang van zuurstof

Voor zover ik weet is de concentratie over de hele periode tussen carboon en paleogeen hoger geweest dan de huidige, maar gedaald tot ongeveer het huidige in het neogeen, ergens 23 tot 2.5 miljoen jaar geleden. Uitzondering hierop is inderdaad mogelijk het begin van het Trias waarin de concentratie enige tijd ongeveer de huidige of zelfs iets lager is geweest, al is niet zeker of dat over de gehele wereld zo was (geologisch gezien was het een korte periode na een extinction event).

De oorzaak hiervan is niet met zekerheid vastgesteld, geen idee of dat ooit nog zal gebeuren.

Overigens valt er wel op aan te merken dat mensen dit qua zuurstofgehalte met gemak hadden kunnen overleven als ze er toen al waren. Mogelijk andere effecten van het extinctie-event niet, maar er is geen enkele periode geweest sinds de grote zuurstofexplosie waarin het zuurstofgehalte voor mensen onleefbaar was.

Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Wat denk je van deze studie
Ralph Tappert et al. “Stable carbon isotopes of C3 plant resins and ambers record changes in atmospheric oxygen since the Triassic”

En de hier bijgevoegde afbeelding
A703B6D3-BC36-4F60-84F3-E738616D0C20.png

Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Het misschien beter leesbare artikel in sciencedaily over die studie is
https://www.sciencedaily.com/releases/2 ... 081043.htm

“Amber provides new insights into the evolution of Earth's atmosphere: Low oxygen levels for dinosaurs”

Berichten: 11.603

Re: het belang van zuurstof

Die studie gaat wel in tegen wat algemeen wordt aangenomen. Ik kan het niet echt op waarde schatten, het lijkt een journal met beperkte impact rating. Interessante methode, maar misschien toch niet conform de waarheid?

Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Of.. er is altijd een wijdverbreide “aanname” geweest, gebaseerd op het gigantisme van de dinosauriers, dat de zuurstof concentraties in het Mesozoïcum veel hoger moesten zijn geweest dan tegenwoordig, en toont deze studie aan dat dat altijd een misvatting is geweest. Een voorbarige aanname.

Het zoeken is nu naar gedegen studies die met goede argumenten hogere zuurstofconcentraties aantonen voor die periode. Je kan niet zomaar een gedegen studie diskwalificeren als er geen gedegen tegenargumenten tegenoverstaan.

Als die lagere O2 concentraties kloppen, lijkt het m.i. voor mensen niet prettig om in de atmosferische omstandigheden van het Mesozoïcum rond te lopen. Vooral niet als je ook nog hard moet kunnen wegrennen.


Berichten: 11.603

Re: het belang van zuurstof

Er zijn natuurlijk wel meer bronnen voor de zuurstofconcentratie, bijvoorbeeld in gesteentes en dergelijke.

Wat mensen betreft: die zijn gewoon niet zo gevoelig voor minder zuurstof. Neem een stad als El Alto met bijna een miljoen inwoners, op dik 4 km hoogte. Het equivalente zuurstofgehalte is daar ca 12%, en de bewoners overleven dat prima. Dat is niet eens een genetische aanpassing, iemand die op zeeniveau geboren is kan daar ook overleven, al duurt het wel even om je aan te passen (een paar weken).

Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Benm schreef:
vr 20 sep 2019, 19:27
Er zijn natuurlijk wel meer bronnen voor de zuurstofconcentratie, bijvoorbeeld in gesteentes en dergelijke.
Ik weet wel dat zuurstof hoogst reactief is, de neiging heeft om allerlei gesteenten te oxyderen.
Dat zuurstof ook uitbundig als element voorkomt in de lithosfeer.
Maar ik weet eigenlijk niet van zuurstofemissies vanuit de lithosfeer. Vanuit gesteenten.
Als bronnen van zuurstof ken ik naast fotosynthese eigenlijk alleen fotolyse in de bovenste lagen van de atmosfeer.
Ik zou graag wat meer willen weten over zuurstof emissies vanuit gesteenten.
Wat mensen betreft: die zijn gewoon niet zo gevoelig voor minder zuurstof. Neem een stad als El Alto met bijna een miljoen inwoners, op dik 4 km hoogte. Het equivalente zuurstofgehalte is daar ca 12%, en de bewoners overleven dat prima. Dat is niet eens een genetische aanpassing, iemand die op zeeniveau geboren is kan daar ook overleven, al duurt het wel even om je aan te passen (een paar weken).
Vogels, krokodillen, maar ook dinosauriers, hebben/hadden een superieur ademhalingssysteem.
Zij zijn/waren beter aangepast aan een omgeving met lagere zuurstof concentraties dan zoogdieren.

(sciencedaily:) Predatory Dinosaurs Had Bird-like Pulmonary System

Berichten: 11.603

Re: het belang van zuurstof

De zuurstofconcentratie laat zijn sporen achter in sediment-gesteenten en dergelijke, bijvoorbeeld in de uranium-thorium verhouding. De conclusies over zuurstofconcentratie komen niet uit de zuurstof in het gesteente, maar uit de gevolgen van hoe mineralen zich verspreiden en afzetten als gevolg ervan. Bovendien geeft dit een beter mondiaal beeld: gesteente heb je vrijwel overal, inclusies van lucht in amber niet. Wat als dat amber die inclusie vormde bij een bosbrand, met een plaatselijk veel lagere zuurstofconcentratie als gevolg daarvan?

Vogels zijn natuurlijk direct afstammelingen van vliegende dinosauriers, maar ergens is er een goede reden dat die met minder zuurstof toe moeten kunnen: ze vliegen, soms behoorlijk hoog waar de lucht ijl is. Het record voor huidige vogels is geloof ik in de orde van 11 km voor een soort gier, gelijk met die van een verkeersvliegtuig!

Maar ook iets tamelijk 'gewoons' als een wilde eend (het soort dat je hier langs de sloot ziet) kan hoogtes halen tot een kilometer of 6, een hoogte die voor mensen behoorlijk gevaarlijk begint te worden (je valt niet acuut dood neer, maar als je normaliter op zeeniveau woont kom je ook niet echt meer fatsoenlijk vooruit).

Het zou dus best kunnen dat dino's overweg konden met een veel lager zuurstofgehalte, waarmee hun bestaan niet bevestigt dat het gehalte hoger was, maar het zeker ook niet ontkracht. We hebben natuurlijk geen dino in de dierentuin om te kijken wat er gebeurt als je ze meer of minder zuurstof laat ademen.

En grote reptielen heb je nu ook nog wel, bijvoorbeeld zeekrokodillen die gemakkelijk een ton wegen met uitschieters naar 2 ton. Geen dinosaurus formaat, maar qua massa pakweg een kwart olifant ;)

Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Benm schreef:
za 21 sep 2019, 01:11
De zuurstofconcentratie laat zijn sporen achter in sediment-gesteenten en dergelijke, bijvoorbeeld in de uranium-thorium verhouding. De conclusies over zuurstofconcentratie komen niet uit de zuurstof in het gesteente, maar uit de gevolgen van hoe mineralen zich verspreiden en afzetten als gevolg ervan. Bovendien geeft dit een beter mondiaal beeld: gesteente heb je vrijwel overal, inclusies van lucht in amber niet. Wat als dat amber die inclusie vormde bij een bosbrand, met een plaatselijk veel lagere zuurstofconcentratie als gevolg daarvan?
Tja, dat is een kritisch argument. Maar voor mij nog net niet goed genoeg om de studie te diskwalificeren.
Waarom ik dit hier op het forum bespreek is dat ik vaststel dat er blijkbaar twee tegenstrijdige wetenschappelijke inzichten bestaan over die zuurstofconcentraties sinds het Trias. De erkenning van het bestaan ervan.
Het is geen keuze voor een theorie die het meest bevalt. Want zo werkt wetenschap natuurlijk niet.
Eigenlijk hoop ik dat er nog meer onderzoeken naar de O2 concentraties van die periode komen, die meer licht in de tegenstrijdige duisternis kunnen geven.
Vogels zijn natuurlijk direct afstammelingen van vliegende dinosauriers, maar ergens is er een goede reden dat die met minder zuurstof toe moeten kunnen: ze vliegen, soms behoorlijk hoog waar de lucht ijl is. Het record voor huidige vogels is geloof ik in de orde van 11 km voor een soort gier, gelijk met die van een verkeersvliegtuig!

Maar ook iets tamelijk 'gewoons' als een wilde eend (het soort dat je hier langs de sloot ziet) kan hoogtes halen tot een kilometer of 6, een hoogte die voor mensen behoorlijk gevaarlijk begint te worden (je valt niet acuut dood neer, maar als je normaliter op zeeniveau woont kom je ook niet echt meer fatsoenlijk vooruit).

Het zou dus best kunnen dat dino's overweg konden met een veel lager zuurstofgehalte, waarmee hun bestaan niet bevestigt dat het gehalte hoger was, maar het zeker ook niet ontkracht. We hebben natuurlijk geen dino in de dierentuin om te kijken wat er gebeurt als je ze meer of minder zuurstof laat ademen.

En grote reptielen heb je nu ook nog wel, bijvoorbeeld zeekrokodillen die gemakkelijk een ton wegen met uitschieters naar 2 ton. Geen dinosaurus formaat, maar qua massa pakweg een kwart olifant ;)
Een kwart Olifant, ah...ik ga me dat te lettterlijk voorstellen. :D

Maar wat je erboven schrijft daar ga ik natuurllijk helemaal in mee. En dat doet me ook denken aan een ander artikel van nog langer geleden wat ik gelezen heb.

Een artikel uit 2003 van Reuters op de site van “ABC science”. “Did low oxygen give dinosaurs a boost?”.
Dat gaat erover dat de opkomst van de Dinosauriers plaats vond in een periode dat het atmosferische zuurstof gehalte erg laag was. (Waarover dan weer geen meningsverschil bestaat)
Een fragment:
University of Washington palaeontologist, Dr Peter Ward, presents his argument to a meeting of the Geological Society of America in Seattle, Washington this week.

Dinosaurs first appeared during a long period of low oxygen and therefore developed highly efficient breathing mechanisms that allowed them to thrive while many other species became extinct. Ward arrived at his theory by tying in what is known about the physiology of dinosaurs with recent geological evidence suggesting that from 275 million to 175 million years ago, oxygen levels stayed very low - comparable to levels found now at altitudes of 4,200 metres.
>>>>
Gehele artikel lezen via de hierboven gegeven link.

Eerlijk gezegd vind ik het wel zo plausibel als CO2 hoog is, dat O2 dan lager is, en andersom.
Meer plausibel dan dat die levels beide hoog zijn, of beide laag.
Net zoals dat CO2 Levels tuimelden aan het eind van het Carboon (toen O2 zo hoog was). Tuimelden tot niveaus ver beneden het tegenwoordige niveau. (Met een ijstijd als gevolg.). Kan ik me ook voorstellen dat in een warrme broeikaswereld het juist andersom was.
Maar dit is natuurlijk weer een persoonlijke gedachte. ;)

Berichten: 11.603

Re: het belang van zuurstof

Interessant is het zeker, en het is geen kwestie van kiezen wat het beste bevalt, maar waarvoor het bewijs het sterkste is. Als dat bewijs van vergelijkbare kwaliteit is kun je weinig anders dan accepteren het niet te weten en evt verder onderzoek te doen.

Naar tot nu toe gangbaar inzicht had je in het carboon en perm echter wel zowel veel O2 als CO2. Ergens lijkt dat onlogisch, het een gaat over in het ander als gevolg van veel of weinig fotosynthese versus aerobe organismen, maar er is wel een grote sink: de bodem. Kalksteen is een afzetting die CO2 doet afzinken naar de oceaanbodem, waar het op zijn plaats blijft op korte tijdsschaal. Door tektonische werking komt het echter ook wel weer boven water, waar het niet zoveel doet zolang je eraf blijft. Erosie kan het echter wel weer oplossen, dus permanent verdwenen is het ook niet, wat kan verklaren dat de som van O2 en CO2 niet constant is.

Berichten: 216

Re: het belang van zuurstof

Benm schreef:
za 21 sep 2019, 15:07

Naar tot nu toe gangbaar inzicht had je in het carboon en perm echter wel zowel veel O2 als CO2.
Volgens mij is dat niet zo. Misschien geldt dat wel voor het begin van het Carboon, maar zo tussen 326 miljoen jaar geleden en 260 miljoen jaar geleden was er een ijstijdvak, de “Laat Paleozïsche ijstijd”, die dus in he Carboon begon en in het Perm eindigde. Vooral aan het eind van het Carboon en nog meer in het begin van Perm kwamen lage CO2 waarden voor. In het begin van het Perm zelfs extreem lage CO2 waarden. Rond de 100 ppm. Uiteraard fluctueerden die waarden onder invloed van de Milankovitch cycles, en voor zover ik heb begrepen waren de fluctuaties toen groter dan wat we kennen tijdens het Pleistoceen. Maar de minimum waarden waren laag.
En dat gaf aanleiding tot al de glaciaties in die periode.

Beerling 2002, “Low atmospheric CO2 levels during the Permo- Carboniferous glaciation inferred from fossil lycopsids”
https://doi.org/10.1073/pnas.202304999
Vermelde al:
Quantitative calibration of Late Carboniferous (330–300 Myr ago) and Permian (270–260 Myr ago) lycopsid stomatal indices yield average atmospheric CO2 concentrations of 344 ppm and 313 ppm, respectively.
Maar ook interessant om te lezen is:

Feulner 2017, “Formation of most of our coal brought Earth close to global glaciation”
https://doi.org/10.1073/pnas.1712062114
The bulk of Earth’s coal deposits used as fossil fuel today was formed from plant debris during the late Carboniferous and early Permian periods. The high burial rate of organic carbon correlates with a significant drawdown of atmospheric carbon dioxide (CO2) at that time. A recent analysis of a high-resolution record reveals large orbitally driven variations in atmospheric CO2 concentration between ∼
150 and 700 ppm for the latest Carboniferous and very low values of 100 ±80 ppm for the earliest Permian.
.....
In zijn studie doet hij nader onderzoek naar de fluctuaties van die CO2 levels onder invloed van de “orbital cycles” voor een periode in het late Carboon.
12B53E80-04D1-45C1-8C5B-3E5451F2E07C.jpeg
Ergens lijkt dat onlogisch, het een gaat over in het ander als gevolg van veel of weinig fotosynthese versus aerobe organismen, maar er is wel een grote sink: de bodem. Kalksteen is een afzetting die CO2 doet afzinken naar de oceaanbodem, waar het op zijn plaats blijft op korte tijdsschaal. Door tektonische werking komt het echter ook wel weer boven water, waar het niet zoveel doet zolang je eraf blijft. Erosie kan het echter wel weer oplossen, dus permanent verdwenen is het ook niet, wat kan verklaren dat de som van O2 en CO2 niet constant is.
Ja, uiteraard is kalksteen sedimentatie ook een enorme Carbon sink. Afzettingen van zwarte schalie in anoxische wateren kan dat ook zijn. Tijdens het Carboon was echter de enorme fotosynthese, en de enorme koolstof sequestratie door veenvorming ook een grote factor. Al die steenkool afzettingen van die periode.

Berichten: 11.603

Re: het belang van zuurstof

Het lijkt erop alsof alle combinaties voorkomen: weinig CO2 en O2, veel van het een of het ander, en veel van beide.

Op een geologische tijdsschaal is het natuurlijk lastig om voor een relatief kort tijdvak daarbinnen een bepaling te doen die je exact kunt correleren met meerdere bronnen. Uiteraard hebben vrijwel al die bronnen wel de referentiepunten van grote meteoriet inslagen en extinction events als gevolg daarvan, maar hoe exact de datering in de periodes ertussen is verschilt.

5 miljoen jaar lijkt voor ons een enorme periode, maar als je kijkt daar data rond 300 miljoen jaar geleden is het 2 procent, iets dat je mogelijk niet eens terugziet in sedimenten etc.

Er zouden echter nog veel kortere periodes kunnen zijn die helemaal niet terug te vinden zijn: in de laatste 100 jaar is het CO2 gehalte in de atmosfeer pakweg van 300 naar 400 ppm gestegen, vooral dankzij menselijk handelen. Maar stel dat de mens door een plaag of iets dergelijks de komende paar jaar volledig uitsterft, is ons 'CO2 piekje' van een eeuw dan nog te zien over 100 miljoen jaar? Ik heb er mijn twijfels bij ;)

Wat wel interessant is: we kunnen het nu heel nauwkeurig meten, en het lijkt erop dat er 'teveel' zuurstof verdwijnt vergeleken met hoeveel CO2 erbij komt. Dat is uiteraard al eerder aangehaald, maar in het verre verleden kunnen we die nauwkeurige metingen niet doen.

Het vervelende van zuurstof is dat je het lastig kunt traceren: er zijn geen isotopen met een lange halfwaardetijd, en de stabiele isotopen zijn allemaal dusdanig abundant dat je de concentratie ervan in de atmosfeer niet significant kunt verhogen om te zien waar het blijft.

Voor koolstof is dat een ander verhaal met 14C dat een bruikbare halfwaardetijd en lage natuurlijke abudantie kent: daarvan kun je eventueel analyseren waar dat koolstof gebleven is. Bovendien hoeven we niets meer te doen voor dat experiment, de atoombomproeven in de jaren na WO-2 hebben genoeg geproduceerd om het uitstekend bruikbaar te maken als een tracer.

Reageer