Har vi mat i morgon?

Lärarhandledning Har vi mat i morgon? Ett arbetsmaterial för gymnasiets naturkunskap från Sveriges lantbruksuniversitet 1

Innehållsförteckning Bra att veta... 3 Underlag för lektionsinledning... 5 Genomgång av... 7 Villkor 1... 7 Villkor 2... 9 Villkor 3... 12 Villkor 4... 15 2

Bra att veta Målsättningen är att eleverna ska få insikt om vad kretsloppsprincipen innebär få förståelse för begreppet hållbar utveckling som är mycket använt alltsedan FN:s världsmiljökonferens i Rio de Janeiro 1992. Materialet handlar om kretsloppsprincipens fyra villkor. Jordbruket har valts som exempel för att illustrera villkoren, eftersom detta bruk av naturen är avgörande för att hålla världens befolkning vid liv. Förkunskaper behövs inte. Lektionen lämpar sig för gymnasiets studieförberedande program. Andra skolämnen som berörs förutom naturkunskap är naturgeografi. Kretsloppsprincipens andra villkor handlar om att bevara resurser som marken. Jordbrukslandskapets utveckling nämns också i samband med resonemang om den biologiska mångfalden. I båda fallen ligger dock tyngdpunkten i detta material på de ekologiska aspekterna. I klassrummet behövs en geografi- eller samhällskunskapsbok som tar upp jorderosion och ökenspridning. Vill du läsa mer rekommenderas Den livsviktiga näringen. En rapport om kretsloppsprincipen och jordbruket, utgiven av Det naturliga Steget. Skriften kan beställas från Det Naturliga Steget, Amiralitetshuset, 111 49 Stockholm. Tel 08-678 00 22. (1995) Representanter för bland annat Naturvårdsverket, Naturskyddsföreningen, Sveriges lantbruksuniversitet, Ekologiska Lantbrukarna i Sverige och Lantbrukarnas Riksförbund har skrivit ned vad man är överens om. Därefter har dokumentet granskats av en mängd forskare. Rapporten har varit inspirationskälla för uppläggningen av elevmaterialet. 3

Bra att veta Lämplig lektionsuppläggning kan vara att du inleder genom att berätta om Riokonferensen samt introducerar och förklarar begreppet hållbar utveckling". Förslag till inledning finns på nästa sida. Elevarbetet kan sedan gå till på flera sätt: Uppläggning 1 Har vi mat i morgon? hålls samtidigt med Bruka eller förbruka?. Båda lektionerna är uppbyggda kring fyra villkor för ett hållbart bruk av naturen. Delar man in klassen i 8 grupper, kan fyra arbeta med var sitt villkor för jordbruket och fyra med var sitt villkor för skogsbruket. Grupperna läser igenom inledningen till sitt häfte och texten till sitt villkor samt diskuterar fram svar på na. Läraren fungerar som handledare. Några gemensamma frågor ställs till samtliga grupper. Svaren på dessa förbereds för redovisning. Dela också gärna ut stordia som grupperna kan använda vid redovisningen. Här följer exempel på frågor: Hur lyder villkoret och varför är det viktigt? Ge exempel på nuvarande eller tidigare brott mot villkoret. Vad kan eller kunde man göra för att förbättra situationen? Uppläggning 2 Enbart Har vi mat i morgon? Eleverna arbetar med häftena, i grupp eller enskilt gärna med avbrott för genomgång av svaren. Något avbrott för t ex en laboration med anknytning till innehållet kan också vara bra. En kemilaboration som handlar om kväve eller fosfor är t ex lämplig. Då får de en känsla för dessa ämnen. En laboration som handlar om salter passar också in eftersom handelsgödsel tillförs som salter och upptaget i växter sker i jonform. (Se Extrakunskaper till läraren på sid 16.) Uppläggning 3 Brett tema om hållbar utveckling. Kanske vill du ha ett tema om kretslopp och hållbar utveckling där det även ingår material om industri och samfärdsel mm, som du skaffat på annat håll. Då kan naturligtvis elevmaterialet till denna lektion användas som kunskapsstoff för den grupp som arbetar med jordbruk. Ett villkor i taget kan sedan redovisas parallellt för jordbruket och skogsbruket. Innan eleverna börjar med arbetshäftena bör du påpeka att det inte finns några direkta svar på frågorna i texterna. Vad som finns där är viktiga ledtrådar. I övrigt måste eleverna ta hjälp av sina egna erfarenheter och sunt förnuft för att lösa uppgifterna. 4

Underlag för lektionsinledning Stordia nr 5. Vilken väg ska vi gå? En världsbild Människan står vid ett vägskäl i historien där den ena vägen leder till: fortsatt förstöring av de ekosystem som vi är beroende av för vår välfärd bestående ojämlikhet mellan och inom nationer ökad fattigdom, hunger, ohälsa och analfabetism medan den andra vägen leder till en tryggare och lyckligare framtid där: ekosystemen får bättre skydd och där man bättre hushållar med dem människors basbehov tillgodoses levnadsstandarden förbättras för alla. 5

Underlag för lektionsinledning Den ena vägen ger en ohållbar utveckling medan den andra ger en hållbar utveckling. Längs båda vägarna hänger miljö- och utvecklingsfrågorna intimt samman. Den här bilden av verkligheten enades man om på FN:s världsmiljökonferens i Rio de Janeiro 1992, då regeringsmedlemmar från hela världen samlades. Man lade då fast en handlingsplan för det tjugoförsta århundradet, Agenda 21, som just börjar med att beskriva vägskälet. Agenda 21 slår fast: att globalt samarbete kan vända utvecklingen att världens regeringar har ansvaret att det är bra med ett brett deltagande från allmänheten Vad måste vi göra för att kunna gå mot den ljusare framtiden? Jo, människans produktion måste bli hållbar eller uthållig om man hellre vill säga det. Den får inte förstöra för kommande generationer. Vad krävs för att produktionen ska vara uthållig? Med jordbruket som exempel tar arbetshäftet upp detta. Varför ta upp just jordbruket? Arbetshäftets inledning svarar på den frågan. -TRAKUNSKAPER TILL LÄRAREN Hur berörs skolan av Agenda 21? I Agenda 21 finns ett särskilt kapitel som handlar om att främja utbildning och höja det allmänna medvetandet. Där står bland annat att skolor bör engagera eleverna i studier om en god miljö. Man slår fast att det behövs ökade kunskaper och förändrade attityder i vardagslivet för att ändra beteendet i miljövänlig riktning. Detta tar skolrådet Kerstin Junker fasta på när hon i Skolverkets rapport nr 34 skriver: Lärare i alla länder har en nyckelroll när det gäller information om Agenda 21 och utvecklande av en miljömedveten ungdom. Det FN nu kräver av oss är att vi alla känner till centrala delar av Agenda 21 och att vi medverkar till att sprida information om innehållet och bidra till genomförande av handlingsprogrammet. (Skolan och miljöundervisningen. Ett referensmaterial. Liber Distribution. 1993) Senast 1996 bör de lokala myndigheterna i varje land ha tagit fram en lokal Agenda 21. Hur går det i din kommun? 6

Villkor 1 Lagerresurserna: olja, råfosfat mm får inte omvandlas till utspridda föroreningar Uppgift 1 (sid 4)... Idag är det traktorerna som drar redskapen, men man kan faktiskt mata även dem med energi som odlats på gården i form av havre. Givetvis kan man inte stoppa ner havrekärnorna direkt i dieseltanken utan man måste först omvandla dem till en annan produkt. Vilken?... Svar Traktorer kan köras på etanol (sprit). Tillägg Om man vill ersätta en del av bensin- och dieselförbrukningen i samhället med förnyelsebara produkter har jordbruket också följande att erbjuda: vegetabilisk olja från oljeväxter (t ex raps). Man pressar olja ur fröna. metangas som framställts genom rötning av vilken sorts växtmaterial som helst. Även gödsel kan användas. Att användningen av jordbrukets energigrödor än så länge inte är stor (1995), beror på att petroleumprodukterna är billiga och att det i vissa fall krävs ombyggnad av motorer och bränslesystem. 7

-TRAKUNSKAPER TILL LÄRAREN Kan man använda alkohol och vegetabilisk olja i vanliga motorer? Alkoholer kan användas som inblandning i bensinen i vanliga bilmotorer, men det finns också anpassade motorer som kan köras på enbart alkohol. Alkoholmotorer har den fördelen att de ger små utsläpp av miljöfarliga ämnen. De vegetabiliska oljorna kan användas som de är i speciella motorer, men för att kunna använda dem i konventionella dieselmotorer måste oljan först omförestras. Det innebär att man låter oljan reagera med metanol varvid metylester bildas. Alternativt kan man använda etanol och får då etylester. Estern är mer lättflytande än den vegetabiliska oljan. Uppgift 2 (sid 5) Svar... Din uppgift är att följa gödselmedelsfosforn från säcken till åkern och vidare tills den slutligen når sjön via toaletterna. Ange så många av fosforns anhalter från säcken till sjön som du kan komma på samt hur den kommit från den ena till den andra anhalten. Föreslå också hur man skulle kunna förbättra situationen. Gödselfosforn tillförs marken och via markvattnet tar grödan upp och tillgodogör sig den. alt 1. Grödan skördas och förädlas till mat som människor äter upp. alt 2. Grödan skördas och blir foder till husdjuren. En del av fodrets fosfor tillgodogör sig djuren. Människan dricker sedan mjölk samt äter kött och ägg och får i sig fosforn den vägen. En del av matens fosfor byggs in i människokroppen, men en stor del hamnar i urin och fekalier som följer med toalettvattnet, ofta via ett reningsverk, till sjöar och vattendrag. 8

Situationen skulle förbättras om slammet kunde föras tillbaka till åkern. Andra typer av toaletter som inte späder ut urinen och fekalierna med vatten kunde också vara bra. Då skulle man lättare kunna återföra näringen till åkern. Tillägg Kommunala reningsverk tar bort minst 90 procent av fosforn från avloppsvattnet. När det gäller avlopp från boningshus på landet som inte är anslutna till reningsverk finns allt från mycket bra fosforrening till ingen alls. Slammet är alltså fosforrikt men problemet är att det också innehåller en hel del som kanske inte är så bra att sprida på åkern. Mer än näringsämnen hälls ju ut i avloppen. Där finns t ex tungmetaller. Villkor 2 Naturfrämmande ämnen (kemikalier) ska bara användas om de tillräckligt snabbt kan brytas ned till ämnen som finns naturligt Uppgift 3a (sid 7) I Sverige använder man bekämpningsmedel framför allt för att döda ogräs. Varför tror du att man får lägre skörd om man har ogräs på åkern? Svar Tillägg Ogräsen konkurrerar med grödan om näring, vatten och solljus. Skördearbetet försvåras dessutom och produkterna får sämre kvalitet. 9

Uppgift 3b Frågeinledning: Till sitt förfogande har lantbrukaren Ove Karlsson sin harv, sin plog och andra redskap som bearbetar jorden. Han vet också att vissa ogräs förökar sig med rötter och andra med frön samt att somliga ogräs trivs i havre, men inte på vallar. Dessutom vet han att det är tvärtom för andra ogräs, de trivs i vallar men skulle få det mycket besvärligt i en havreodling. Ove har bestämt sig för att odla utan bekämpningsmedel på några av sina åkrar. Hur ska han göra för att inte ogräsen ska bli ett stort problem genom att de förökar sig och blir fler och fler för varje år som går? Du har ledtrådarna till svaret i själva frågan. Svar Visa stordia nr 6. Alternativen till kemisk bekämpning är mekanisk bearbetning med olika redskap, t ex harvning och plöjning för att få bort rotogräsen. (Detta kan liknas vid att kratta och gräva i trädgårdslandet.) Att växla grödor och i synnerhet från vall (t ex klövergräsodling) till spannmålsgrödor är också viktigt för att hålla ogräsmängden på en låg nivå. Tillägg Det senare kan vara svårt att göra på en gård som är inriktad på spannmålsodling. Den saknar djur som kan äta upp vallgrödan. Att de flesta lantbrukare inte odlar utan bekämpningsmedel beror på att man då får mer ogräs på åkern. Som vi kommit fram till ger det lägre skörd och det leder till sämre inkomster. Några procent av Sveriges lantbrukare har löst problemet genom att bedriva ekologiskt jordbruk enligt vissa bestämda regler som bla innebär att de inte använder bekämpningsmedel. De får då rätt att KRAV-märka produkterna och kan ta mer betalt för dem. 10

Stordia nr 6. Ogräsbekämpning med hjälp av harv i växande gröda. Uppgift 3c (sid 8) Frågeinledning: När en gröda blir sjuk rör det sig ofta om en svampinfektion. För att bota växten eller förebygga att sjukdomen bryter ut sprutar man med svampmedel. Likaså vill man inte att insekter ska äta upp grödan, och därför sprutar man mot t. ex. bladlöss och rapsbaggar. Svar I Sverige används dock ganska små mängder av svamp- och insektsmedel jämfört med vad som är fallet i sydligare länder. Vilka kan de naturliga orsakerna till detta vara? (Tips: Fundera över hur insekter och svampar vill ha det för att riktigt trivas.) I det varmare och eventuellt fuktigare klimatet i sydligare länder trivs insekter och svampar bättre. De blir därför ett betydligt större problem där. 11

Villkor 3 Övriga resurser som mark, vatten och biologisk mångfald ska bevaras Uppgift 4a (sid 9) Om en för hårt betad mark ligger i ett mycket torrt område vad kan den då i värsta fall förvandlas till? Behöver du fler ledtrådar finner du dem säkert i din samhälls- eller geografibok. Svar Marken kan förvandlas till öken. -TRAKUNSKAPER TILL LÄRAREN Varför blir det bara 0,17 ha åkermark per person år 2025? (Kommentar till bildtexten på sid 9 i elevhäftet.) Enligt FN:s beräkningar kommer jordens befolkning att ha ökat till 8,5 miljarder personer år 2025. Åkerarealen däremot kommer troligen att vara densamma som idag. Arealen som nyodlas kommer antagligen att motsvara den som förstörs. Hur kan man få en saltöken av att vattna? Till skillnad från regnvattnet innehåller bevattningsvattnet en hel del salter. Det salta vattnet tillförs marken och sedan avdunstar själva vattnet, men saltet blir kvar. När man odlar kan också grundvatten dras upp av växterna och det fungerar på samma sätt: när vattnet avdunstat stannar saltet i jorden. Likaså bidrar själva markens vittring med salter. Ett sätt att lösa problemet är att dränera marken och bevattna med så mycket vatten att det sköljer igenom jorden. Det förutsätter dock att man har gott om vatten att bevattna med. Uppgift 4b Om man fäller regnskog, odlar marken något år och sedan låter djuren beta hårt vad tror du då kan hända med jorden? Fler ledtrådar kan du säkert finna i din samhälls- eller geografibok. 12

Genomgång av Stordia nr 7. Jorderosion i Shaanxi-provinsen i Kina. Svar Den översta bördiga jorden kan eroderas bort av de kraftiga regnen och resultatet blir en ofruktbar mark. Tillägg Visa stordia nr 7. Här kan du se hur människan ibland utnyttjar all mark hon kan komma åt för jordbruk. Bilden är från lössjordsplatån i Shaanxiprovinsen i Kina. Lössjorden är mycket lätteroderad och ger färgen åt Gula floden. Man beräknar att 65 ton jord i genomsnitt försvinner per ha och år. Vissa år borttransporteras till och med 150 till 200 ton. Detta kan jämföras med de 5 till 10 ton som man i USA anser vara acceptabelt. Troligen har området en gång i tiden haft ett permanent växttäcke som skyddade marken bättre än vad jordbruksgrödorna gör. Vid jordbruk ligger marken ibland bar. Odlingen är dock ingen ny företeelse här. Den har pågått i 6 000 år. Idag försöker man bygga terrasser för att minska erosionen. På dem odlar man bland annat potatis, vintervete och vattenmeloner. 13

Uppgift 5a (sid 11) Vad anser du: har människan rätt att utrota arter? (Åsiktsfråga) Uppgift 5b Tänk dig ett stycke svensk natur med många arter och stor ärftlig variation mellan individerna. Förutsätt att denna natur klarar en mindre klimatförändring utan alltför stora påfrestningar. Hur kommer det sig att samma natur skulle kunna omskakas kraftigt om den biologiska mångfalden var utarmad?... Svar Om det finns många arter i ett område och en art slås ut av en miljöförändring kanske någon annan kan fylla dess funktion. Finns det få arter kanske ingen kan göra det. Om det finns stor genetisk variation och en viss typ av individer inte klarar sig kanske andra gör det och arten överlever i området. Om alla individer inom arten är av samma typ går hela arten under. Uppgift 5c (sid 12) Frågeinledning: Nya sorter av till exempel vete är förädlade så att individerna är ärftligt lika varandra. Vissa egenskaper har man satsat på, en del andra har fallit bort. De nya sorterna ger mycket högre skördar, medan de gamla har mer varierande egenskaper. Svar Varför tror du det kan vara bra att spara de gamla vetesorterna? Vad kan vi har för nytta av dem? Det kan komma att finnas behov av egenskaper som dagens sorter inte har, men som eventuellt de gamla sorterna hade t ex resistens mot vissa sjukdomar. Är de gamla sorterna bevarade, finns möjligheten att överföra deras egenskaper till dagens sorter. 14

Villkor 4 Mängden material som är i omlopp måste kunna tas om hand av ekosystemen Stordia nr 8. Barn som badar i smet av blågröna alger på Gotland sommaren 1991. Uppgift 6 (sid 13) Frågeinledning: Tänk dig att du går ner till en härlig sandstrand för att bada en varm sommardag. Men istället för det uppfriskande vattnet möts du av en stinkande soppa av alger (på grund av algblomning). Tänk dig också att du på väg ned till stranden köper en hamburgare med bröd i kiosken. Vad finns det för samband mellan hamburgaren, brödet och algsoppan i vattnet? 15

Genomgång av Svar Tillägg Råvarorna till brödet och hamburgaren kommer från jordbruket. Ofta klarar inte ekosystemet åkern av att ta hand om all växtnäring som finns i omlopp och då läcker det. Växtnäringen rinner då via dikena ut i våra sjöar och vattendrag som på detta sätt blir mycket näringsrika. Bland annat gynnas algtillväxten. Problemen har uppmärksammats mycket under senare år och många åtgärder görs på fälten för att växtnäringen ska stanna kvar där. -TRAKUNSKAPER TILL LÄRAREN I vilken formtillförskväve ochfosfor? Handelsgödselkväve tillförs i regel som nitratjoner (NO 3- ) eller som ammoniumjoner (NH 4+ ), men också som ammoniak eller urea. Fosforn tillförs som fosfat. Kvävet i husdjurens gödsel finns dels i organiskt bunden form och dels som ammoniumjoner och ammoniak, men inte som nitratjoner. I åkermarken omvandlas dock ammoniumjonerna till nitratjoner av nitrifikationsbakterierna. Nitratjoner lakas gärna ut medan ammoniumjonerna lättare stannar kvar i marken. Fosforn i husdjurens gödsel är framför allt organiskt bunden. I marken bryter sedan mikroorganismerna ned den till fosfat. Hur går växtnäringsläckaget till? När det gäller kväve är det framför allt på hösten och vintern som risken för läckage är stor. Markorganismerna bryter då ned de växtrester som blir kvar efter skörd. Det innebär att organiskt bundet kväve omvandlas till oorganiskt ammoniumkväve. I våra vanliga åkermarker fortsätter sedan mikroorganismerna omvandlingen av kvävet till nitratkväve. I denna form löser det sig lätt i markvattnet. Om det då inte finns några levande växter på fältet som kan suga upp kvävet kommer regnen att tvätta ned det genom marken. Det kommer antingen att nå dräneringsledningarna och föras ut till något vattendrag eller också fortsätter det ned till grundvattnet. Fosforn lämnar huvudsakligen fältet med ytvattnet, framför allt under frost- och snösmältningen. Den kan vara löst i markvätskan eller bunden till de markpartiklar som eroderas bort. Den fosfor som är löst i markvätskan kan härstamma från kreatursgödsel, men den kan också ha extraherats från markpartiklarna eller frigjorts ur levande växters celler när dessa frostsprängts. 16

Uppgift 7a (sid 14)... Hur stor del av den fosfor som kommer till de svenska sjöarna tror du härstammar från åkermarken? A. En tiondel B. Hälften C. Två tredjedelar -TRAKUNSKAPER TILL LÄRAREN Hur stor andel avfosfornbidrar de andra källorna med? Skogar, myrar och övrig mark bidrar med 59 procent av den fosfor som kommer till sjöarna. Det rör sig huvudsakligen om ett litet naturligt läckage, men ytorna är stora. En- skilda avlopp, mjölknings- och gödselanläggningar bidrar med 16 procent, 8 procent kommer från kommunala avlopp och industrin bidrar med 3 procent. Några procent kommer också med luften och faller ned direkt på sjöytorna. Uppgift 7b I öppna havet spelar troligen näringsämnet kväve störst roll för algtillväxten. Dit kommer det bland annat via sjöar och vattendrag. Hur stor del av kvävet i sjöar och vattendrag tror du kommer från åkermarken? A. Omkring 5% B. Omkring 30% C. Omkring 75% Tillägg Siffrorna i uppgift 7 är grovt skattade medelvärden för hela Sverige. De kan naturligtvis se helt olika ut beroende på om man befinner sig i jordbruks- eller skogsbygd. De beror också på faktorer som jordart, djurtäthet mm. Låt oss ta ett exempel. Vid undersökningar av Ringsjön i Skåne som ligger i ett jordbruksområde visade det sig att över hälften av fosforn kom från just jordbruket. 17

-TRAKUNSKAPER TILL LÄRAREN Hur stor andel av kvävet bidrar de olika källorna med? Åkermarken bidrar med 29 procent av det kväve som kommer till sjöarna, medan skogen, myrarna och den övriga marken levererar 47 procent. I det senare fallet rör det sig i huvudsak om ett naturligt läckage. Glesbygdens enskilda avlopp, mjölknings- och gödselanläggningar bidrar med 3 procent, de kommunala avloppen med 8 procent och industrin med 2 procent. Utöver detta faller omkring 11 procent av kvävet ned direkt på sjöytan från luften. En stor del av det kvävet har avdunstat från gödsel. Resten är kväveföreningar som bildats vid förbränning t ex i bilmotorer. Projektledare: Ingela Hallberg Redaktör och författare: Solweig Wall Ellström Grafisk form: Jonas Pertoft Illustrationer: Bo Furugren (s. 1), Kim Gutekunst (s. 5, 11), Stig Ledin (s. 13), André Maslennikov, Pressens Bild (s. 15) Jonas Pertoft (övriga illustrationer och småbilder) Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala 1995 18