De ozonlaag is niet vanzelfsprekend

Het ozonschild dat de aarde omgeeft is er niet altijd geweest en is uniek voor de planeet Aarde. Zonder de bescherming van de ozonlaag zou het landleven worden vernietigd en zou het leven zich moeten terugtrekken in de oceanen.

Ozon werd pas geproduceerd toen er voldoende vrije zuurstof aanwezig was in de aardse atmosfeer. Tussen 3,5 en 3,8 miljard jaar geleden ontstonden de eerste bacteriën die van fotosynthese leefden en zuurstof uit kooldioxide vrijmaakten. Ook werd zuurstof in de hogere atmosfeer gevormd door ontleding van waterdamp. Zuurstof, dan nog een sporenelement, reageerde echter direct met vrije waterstofatomen in de atmosfeer en ijzer aan het aardoppervlak. Een zuurstofoverschot ontstond pas veel later. De belangrijkste zuurstofproducenten in de geologische geschiedenis zijn de blauw-groene algen (cyanobacteriën).Twee miljard jaar geleden bevatte de atmosfeer één procent van de huidige concentratie aan zuurstof van 21 procent. 700 miljoen jaar geleden was de zuurstofconcentratie in de atmosfeer opgelopen tot tien procent van de huidige concentratie, hoog genoeg voor de ontwikkeling van de ozonlaag in de stratosfeer.

470 miljoen jaar geleden was de ozonlaag dik genoeg om UV-straling te absorberen en het landleven tegen een UV-bombardement te beschermen. Fotosynthese door landplanten leidde in de periode erna tot veel zuurstofproductie. In de loop van de aardgeschiedenis heeft het zuurstofpercentage sterk gevarieerd. De huidige concentratie is vergelijkbaar met die aan het begin van het Cambrium, 590 miljoen jaar geleden. Tijdens het Perm werden waarden van 35 procent bereikt om vervolgens weer te dalen en tijdens het Trias weer op 35 procent uit te komen.

'Sommige wetenschappers denken dat de ozonlaag door het wisselend zuurstofgehalte in de aardatmosfeer moet hebben gefluctueerd, maar hebben dat nooit hard gemaakt,'zegt Jelte Rozema, ecoloog en hoogleraar klimaat-biosfeer interacties aan de Vrije Universiteit te Amsterdam. 'Omdat ook bij een laag zuurstofgehalte de ozonlaag al voldoende ultraviolette straling absorbeert, zijn er in planten tot nu toe geen aanwijzingen voor gevonden. We zijn wel op zoek naar sporen van beschermingsmechanismen in oudere vormen van landleven zoals in cyanobacteriën. Tot nu toe zijn vooral de aquatische vormen van deze organismen onderzocht. De landvarianten moeten onder zeer hoge UVB-condities geleefd hebben. Dat kan interessante informatie opleveren over de manier waarop primitieve levensvormen onder extreme UV-regimes hebben kunnen overleven.'

Rozema houdt zich nu vooral bezig met de ontwikkelingen van de ozonlaag in het recente verleden. Hij analyseerde stuifmeel van de poolwilg van enkele duizenden jaren oud op pigmentstoffen. 'De vraag is of er een verband is tussen de aanwezigheid van pigment en de zonnevlekcyclus. Vanaf 1600 is veel astronomische informatie beschikbaar over zonnevlekken, die een maat zijn voor de zonneactiviteit. Zonneactiviteit correleert met UVC-straling (met een golflengte tussen 100 en 280 nm), dat in de stratosfeer verantwoordelijk is voor meer ozonproductie en anti-correleert met UVB die het aardoppervlak bereikt. Zo willen wij meer te weten te komen over fluctuaties van de ozonlaag in de laatste eeuwen, nog voordat er sprake was van een ozongat op de zuidpool.'

Fossiele zaadvarens uit het Perm, afkomstig uit Jordanië, kunnen licht werpen op perioden in een nog verder verleden. Van de varens zijn behalve stuifmeel ook pigmentstoffen uit de bladeren bewaard gebleven. 'Een probleem is om goed vergelijkingsmateriaal te vinden,' aldus Rozema. 'Planten uit die tijd leven nu niet meer, dus moet je vergelijkingsmateriaal gaan zoeken in de nazaten van die planten.'

Terug naar artikelen ozon en UV-straling

---

Annemieke VAN ROEKEL is freelance journalist
E-mail: avroekel@xs4all.nl
Website: www.vuurberg.nl