::::::: De broeikas balans van een levend moeras ::::::: :: De broeikas balans van een drooggelegd moeras :: ::::::::::::: De slechte adem van moeder natuur :::::::::::: :: Versterking van het broeikaseffect door moerasgas : :::::::::::::::::::::::::::::: Bodemdaling :::::::::::::::::::::::::::::: ::::::::::::::::::: Bodemdaling in het verleden :::::::::::::::::: ::::::::::::::::::::::::::::::::: Turfwinnig ::::::::::::::::::::::::::::::::: :::::::::::::::::::::::: Pompen of verzuipen :::::::::::::::::::::::: ::::::: Laagveen, hoogveen, bosveen en mosveen ::::::: Aardwetenschappen / Milieuwetenschappen studeren
Moerassen stonden vroeger wel bekend om de 'kwade dampen' die ze verspreidden. Moeras was vroeger iets wat je moest droogleggen om er productieve grond van te maken. In Nederland is dat al vanaf de middelleeuwen op uitgebreide schaal gebeurd. In de vroege Middelleeuwen bestond West-Nederland voor een groot deel uit veenmoerassen, die vanaf de 11e eeuw in hoog tempo werden drooggelegd. Later, vooral in de 19e eeuw, volgden de moersgebieden van de hoger gelegen delen van Nederland: de hoogvenen van Drente, Groningen en Friesland, en de natte beekdalen. Tegenwoordig denken we anders over moerassen. De schaarse moerasgebieden die nog over zijn, zijn belangrijke natte natuurgebieden, waar veel watervogels huizen en zeldzame planten voorkomen - waardevolle 'wetlands'. Er is behoefte aan natuur in Nederland, en daarom zou je die 'wetlands' weer terug willen hebben. Verder is er behoefte aan ruimte voor water. Omdat het klimaat verandert, met meer kans op extreme neerslag, heb je ruimte nodig om water tijdelijk op te slaan. Tenslotte hoopt men dat nieuwe wetlands een bijdrage kunnen leveren aan het verminderen van het broekaseffect. Hoe werkt dat?
De broeikas balans van een levend moeras In een levend veenmoeras groeien planten die door fotosynthese koolzuurgas vastleggen in de vorm van plantenweefsel. Soorten die dat heel snel doen zijn veenmos in hoogveenmoerassen, en elzen en wilgen in laagveenmoerassen. Na verloop van tijd sterven de planten af en komen op de bodem terecht. Omdat de bodem nat is en er vaak een laagje water staat kan er geen zuurstof bij de planten komen. In normale bodems worden de planten snel afgebroken door microben, maar in zuurstofarme bodems gaat dat heel langzaam. De plantenresten in de moerasboden blijven daardoor bewaard en stapelen zich op tot een veenlaag. Netto wordt dus op deze manier koolzuurgas aan de atmosfeer onttrokken. De 'kwade dampen' uit de moerassen doen het resultaat echter weer deels te niet. Ze bestaan voor een groot deel uit methaan (CH4), en in mindere mate uit lachgas (N2O). Methaan en lachgas zijn gassen die sterk aan het broeikaseffect bijdragen, sterker nog dan koolzuurgas (CO2). Methaan levert een 23x zo grote bijdrage als dezelfde hoeveelheid koolzuurgas.
De broeikas balans van een drooggelegd moeras Gunstig dus, droogleggen van moerassen? Nee, want veel moerasbodems bestaan uit veen, en als je moeras drooglegt, wordt dat veen voor een groot deel weer omgezet in koolzuurgas. Als je een moeras drooglegt, verlaag je de grondwaterstand. De porien in de veenbodem bevatten nu geen water meer, maar lucht... en dus zuurstof. Bacterien en schimmels kunnen nu de plantenresten waaruit het veen is opgebouwd verder afbreken waarbij koolzuurgas gevormd wordt. Dat gaat veel sneller dan de vorming van de andere broeikasgassen, methaan en lachgas. Gemeten naar de hoeveelheid broeikaswerking, draagt een drooggelegd moeras meer bij aan het broeikaseffect. Kortom, wat je met met moerassen uithaalt, heeft effect op de hoeveelheid broeikasgassen in de atmosfeer.
De slechte adem van moeder natuur Nog even iets over de 'kwade dampen' uit moerassen. Even een stukje bio-geo-chemie. 'Moerasgas' bestaat voor het grootste deel uit methaan (CH4). Methaan kan ontstaan in de bodem als die met water verzadigd is en er geen zuurstof in kan doordringen. Normaal gesproken wordt allerlei organisch afval (bladeren, wortelresten van planten) in de bodem opgeruimd door bacterien die zuurstof nodig hebben. Als echter de porien in de bodem met water verzadigd zijn en er veel organisch afval aanwezig is, zoals in moerassen altijd het geval is, lukt dat niet meer. Dan wordt de zuurstof in de bodem snel opgebruikt. Andere bacterien nemen dan de afbraak van het afval over. Eerst zijn dat bacterien die zuurstofrijke verbindingen als ijzer- en mangaanoxide (Fe2O3) , nitraat (NO3-) en sulfaat (SO>42-) als energiebron gebruiken. Als ook die zijn opgebruikt komen de methaanbacterien aan de beurt. Er zijn twee soorten reacties waarbij methaan ontstaat. Allereerst omzetting (reductie) van CO2 in CH4: CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O. Dit is een reactie die over het algemeen langzaam gaat en tot heel diep in de bodem kan voorkomen. Er is ook een reactie die sneller gaat en vooral makkelijk afbreekbare organische stof verbruikt (acetaat gisting): CH3COOH -> CH4 + CO2	Methaan CH4 IJzer- en mangaanoxide Fe2O3 Nitraat NO3- sulfaat SO4 2-
Deze reactie vindt vooral plaatst waar verse, makkelijk afbreekbare stof voorhanden is. Een belangrijke bron hiervan in de bodem zijn plantenwortels. Die scheiden allerlei stoffen uit (exudaten) en er zijn ook wortelcellen die afsterven, vooral als de wortels van de planten snel groeien in het voorjaar en de zomer. Je vindt deze vorm van methaanproductie dan ook vooral in de wortelzone, onder de waterspiegel. In moerassen groeien veel planten waarvan de wortels onder het grondwater kunnen groeien. In feite wordt in moerassen een deel van de productie van planten (zo'n 2-2.5 %) omgezet in methaan.
Methaanvorming in de bodem betekent nog niet dat die methaan in de lucht terechtkomt. De methaan moet eerst naar boven. Wie wel eens in een moeras gelopen heeft, of met een stok in een sloot geroerd, heeft in ieder geval een manier van transport gezien: belletjes. Dat gebeurt vooral als de hoeveelheid methaan in de bodem erg hoog is. Een andere manier is transport door plantenwortels. Veel moerasplanten hebben holle stengels en wortels om de wortels van zuurstof te voorzien. Denk aan riet ! Via die stengels wordt ook methaan afgevoerd. En verder is er diffusie door de porien in de bodem. Niet alle methaan bereikt de lucht. Er zijn ook bacterien die methaan eten (methanotrofen) in de bodem,Ze hebben daarbij zuurstof nodig, dus ze leven boven de grondwaterspiegel, vooral in de bodemporien. Hoe dikker de laag droge grond, hoe meer methaan er op die manier verdwijnt. De hoeveelheid methaan die de lucht bereikt, is dus sterk afhankelijk van de grondwaterstand. Zit het grondwater diep, dan is er weinig productie van methaan (de planten wortelen niet zo diep) en veel oxidatie. Staat het grondwater hoog, dan is er veel productie (veel vers voer voor de methaanbacterien) en weinig methaan afbraak in de bodem.
Rechts: metingen van de methaan flux uit de bodem: het gas wordt opgevangen in een gasdichte bak die op de grond geplaatst word ("fluxkamer"). Er worden dan gedurende een uur regelmatig monsters genomen uit de lucht in de bak, die vervolgens in het lab op methaangehalte geanalyseerd worden. Uit de toename van de hoeveelheid methaan in de loop van het uur kan de gasstroom uit de bodem berekend worden.
Links: metingen uitgevoerd in de loop van het anderhalf jaar in veenweide reservaat Het Guisveld in Noord-Holland. In de zomer is de gasflux het hoogst, de methaan bacterien doen het beter bij hogere temperatuur.
Versterking van het broeikaseffect door moerasgas Andere factoren die de productie van methaan beinvloeden zijn temperatuur en zuurgraad van de bodem. Hoe zuurder, hoe minder methaan, en hoe warmer, hoe meer. Vooral dat laatste is verontrustend: als het klimaat warmer en natter wordt door het broeikaseffect, zal er ook meer methaan ontstaan. Een zichzelf versterkend effect dus! Dat is ook de reden waarom er veel onderzoek wordt gedaan naar methaan. We weten nog niet zo heel veel hoeveel, en onder welke omstandigheden veel methaan gevormd wordt. Daarom wordt er door zowel biologen als aardwetenschappers van de Faculteit der Aard- en Levenswetenschappen van de Vrije Universiteit veel onderzoek naar gedaan. Welke typen moerassen produceren het meeste methaan? Hoeveel methaan ontstaat er als je nieuwe wetlands maakt voor natuurbescherming of waterberging?
Bodemdaling Droogleggen van veenmoerassen heeft nog een ander effect: bodemdaling. Doordat het veen snel afgebroken wordt, verdwijnt de veenbodem als het ware gewoon in de lucht. Wat overblijft is humus, omgezet organisch materiaal wat veel minder massa en volume heeft dan het oorspronkelijke veen. Dat kan heel snel gaan, als je de waterspiegel in het veen met 10 cm verlaagt, is de drooggevallen veenlaag binnen een tiental jaren nagenoeg verdwenen. Bovendien 'klinkt het veen in', dat wil zeggen dat de veenlaag in elkaar gedrukt wordt doordat er water uit gehaald wordt (een veenpakket is eigenlijk een grote spons). Op den duur is het verlagen van de waterstand weer geheel te niet gedaan, en staat het water weer net zo hoog ten opzicht van het veenoppervlak. Een dik veenpakket kan op die manier geheel verdwijnen.
Hier een voorbeeld uit Engeland: in de buurt van de Wash baai aan de Noordzeekust is in 1848 een moerasgebied drooggelegd. Tijdens de drooglegging is een paal in de grond geslagen, met de top op hetzelfde niveau als het toenmalige veenoppervlak. De top van de paal staat nu 4 meter boven het oppervlak, er is dus in ongeveer 150 jaar 4 meter veen verdwenen! Rechts een grafiekje dat aangeeft hoe snel dat gegaan is. Het gebied ligt nu een paar meter onder zeeniveau.
Bodemdaling in het verleden Doordat de drooglegging in de Nederlandse veengebieden al vanaf de Middeleeuwen plaatsvindt, is er in Nederland op deze manier al heel wat veen in de lucht verdwenen. Oorspronkelijk lag het veenopeervlak in West-Nederland tot enkele meters boven de zeespiegel: West Nederland bestond uit een aantal 'veenkussens', doorsneden door rivierlopen en getijgeulen waar het water lager stond dan het veen. Natuurlijke ontwatering van het veen zelf bestond uit veenriviertjes - een voorbeeld is het veenriviertje de Drecht waar Loosdrecht naar genoemd is. Bij de ontginning van het veen begon men met sloten graven. Omdat het veen eerst nog hoger dan de rivieren lag, stroomde het water in die sloten aanvankelijk gewoon zonder bemaling naar de rivier. Aanvankelijk werd er graan verbouwd op het veen, maar door de afbraak van het veen en de bodemdaling werd de afwatering van het ontgonnen veen steeds moeilijker. Het veenoppervlak zakte en het water stroomde niet meer vanzelf naar de rivieren, maar er moest gepompt worden. Uit die tijd stammen de windmolens. Het koste ook nogal wat organisatie om het veen droog genoeg te houden: polderbesturen en waterschappen ontstonden. De polderpeilen werden steeds weer verlaagd, waarop de bodemdaling de lagere grondwaterstand steeds weer inhaalde. Zo is het gekomen, dat onze veenpolders nu veel lager liggen dan het zeeniveau, terwijl het veenoppervlak eerst meters daarboven lag! In de loop van de eeuwen zijn er op veel plaatsen metersdikke veenlagen verdwenen, soms is het veen zelfs helemaal weg en liggen de zand- en kleilagen die eerst onder het veen lagen nu aan de oppervlakte. Ook dit leidt weer tot uitstoot van broeikasgassen: we gebruiken geen windenergie meer voor het droog houden van onze polders, maar energie uit fossiel brandstoffen. En hoe dieper die polders worden, hoe harder we moeten pompen, hoe meer CO2.
Turfwinnig Een andere manier waarop veel veen verdwenen is, is turfwinning. Gedroogd veen (turf) is een goede brandstof. Het veen is daardoor afgegegraven waardoor veel van de plassen en meren in Nederland zijn ontstaan. Later zijn die plassen vaak weer drooggemalen (droogmakerijen), zo zijn de laagst gelegen polders in Nederland ontstaan. Pompen of verzuipen.... Hoe meer bodemdaling, hoe harder we moeten pompen. En hoe sneller het water weer toestroomt. Onder de grond stroomt water naar onze diepe polders toe. In West Nederland is dat water niet altijd zoet, maar kan ook brak zijn. Dat is schadelijk voor planten en natuur, daarom worden de polders 'doorgespoeld' met rivierwater - wat op z'n beurt ook niet altijd even schoon is. En intussen stijgt de zeespiegel in de komende eeuw flink, dus nog harder pompen! Het kan dus lonend zijn om dat niet overal meer te doen, en nieuwe natte natuurgebieden te laten ontstaan.
Laagveen en hoogveen, bosveen en mosveen. Er wordt vaak een verschil gemaakt tussen 'laagveen' en 'hoogveen'. Dat verschil heeft vooral te maken met waar het veen zich bevindt: in het laaggeleen westen en noorden van Nederland, of op de hogere delen van Nederland, in Drente, Friesland en Groningen.
Je kunt ook een onderscheid maken naar het soort planten die het veen gevormd hebben. Bosveen bestaat vaak voor een groot deel uit resten van moerasbomen: wilgen, elzen en berken (links). Je vindt het vaak in het lagere deel van Nederland, vooral langs de rivieren. Het rivierwater voerde veel voedingsstoffen aan waardoor het moerasbos goed kon groeien.
Er is ook veen dat vooral door riet en andere grasachtige planten gevormd is (rietveen, zeggeveen). Een belangrijk veenvormend plantje is veenmos. Het kan met weinig voedsel toe, het kan bij wijze van spreken van het regenwater en de daarin opgeloste voedingsstoffen leven, het groet snel en neemt veel water op. Heel veel veen in de hogere delen van Nederland bestaat uit mosveen (rechts).
Maar om de zaken ingewikkelder te maken: ook in laag Nederland kwam veel veenmosveen voor. Vooral de veenkussens in West nederland bestonden eruit. Het veenmosveen was zeer gewild bij de turfstekers, het levert turf op die goed brandt en weinig as oplevert. Vandaar dat het veenmosveen grotendeels weg is en je vooral bosveen vindt! Waar nu de plassen zijn, was vroeger het veen het meest geschikt voor turf.