Složky životního prostředí

2. Složky životního prostředí * (Působení člověka na tyto složky)

Vodu (hydrosféru)
Ovzduší (atmosféru)
Půda (pedosféru)
Příroda a krajina
Biosféra

2.1. Využívání a ochrana vodních zdrojů

Cíl: Seznámíte se s významem vody pro život na Zemi, se skladbou a distribucí vodních zdrojů Země.

Cíl: Seznámíte se s hlavními problémy hospodaření s vodou ve světě a v ČR.

2.1.1. Voda

Voda (HO) je jednou z klíčových látek nutných pro existenci života na Zemi. Je součástí těl všech živých organizmů (obs. 60-99 % vody). Fyzikální a chemické vlastnosti vody:

za normálního (=atmosférického) tlaku taje při 0 st.C, vře při 100 st.C
v přírodě téměř nikde chemicky čistá, ale s rozpuštěnými minerálními (chloridy, sírany, bromidy, uhličitany, solemi Na, Mg, Ca, K) a jinými látkami
ve vodě jsou též rozpuštěny plyny (O, CO)

2.1.2. Vodní zdroje Země

Hydrosféra, neboli vodní obal naší planety, vodní plochy pokrývají asi 71 % rozlohy Země (pevnina tedy 29 %) a obsahuje přibližně 1.4 mld km vody. Pouze asi 3 % tohoto objemu tvoří voda sladká, vázaná především v ledovcích (zejména v Antarktidě).

Struktura vodních zásob na Zemi (v km3)

oceány: 1 348 000 000
sníh a ledovce: 29 000 000
podzemní voda: 8 000 000
řeky a jezera: 200 000
atmosferická vlhkost: 13 000

Voda v mořích a oceánech

Vody v mořích a oceánech je většina, asi 97 % všech světových zásob.
Za moře se považuje taková vodní plocha, která má přímé spojení "po vodě" se světovým oceánem (např. průlivem).
Voda v mořích je obvykle bohatá na soli, v průměru obsahuje asi 35 g anorganických solí na litr.
Voda v oceánech je též významným akumulátorem tepla.

Věčně zmrzlá voda * (Ledovce)

Představují většinu světových zásob sladké vody, většinou však technicky nezískatelné.

2.1.3. Koloběh vody

Ročně se z oceánů vypaří cca 430 000 km vody, z níž většina spadne opět ve formě srážek do oceánů. Dalších 70 000 km se vypaří z pevnin. Ve formě srážek dopadne na pevninu ročně pouze cca 110 000 km vody, z níž největší část se vypaří, část odteče řekami (40 000 km - tzv. stabilní roční odtok) a část dosáhne moře jako podzemní voda.

I ze stabilního ročního odtoku je však využitelná pouze malá část, protože většina odteče "rychle" po přívalových deštích a část v neobydlených oblastech. Pouze cca 9 tis. km vody je využitelné člověkem.

Každý člověk přitom průměrně spotřebuje (vč. průmyslového a zemědělského využití) cca 7-8 tis. m vody, lidstvo tedy celkem 3-4 tis. km, tj. skoro polovinu celkového využitelného množství.

Distribuce na obyvatele je velmi nerovnoměrná (př. Kanada, Rusko vs. saharské země).

2.1.4. Voda člověkem využívaná

pitná - přímá konzumace, domácnosti,
užitková - domácnosti, služby,
technologická - průmysl, energetika, těžba surovin
k zavlažování - ve světě spotř. 50-80 % celkové spotřeby

2.1.5. Znečištění vody

Znečišťující faktory

patogenní organizmy
netoxické organické látky
nadměrný obsah živin (eutrofizace)
toxické kovy
toxické organické látky
vysoká kyselost
pevné látky
zvyšování teploty odpoadním teplem
radioaktivita

Rozsah znečištění

Plošné
Bodové
Havárie

2.1.6. Zásoby, kvalita a spotřeba vod v ČR

Zásoby vody

ročně spadne cca 52 km srážek, z toho se 68 % opět vypaří
v tocích přiteče zanedbatelné množství
od roku 1989 srážkový deficit, v posledních letech se vyrovnává (viz např. 1997 a následující roky)

Struktura spotřeby vody

Celkově: 45 % průmysl, 24 % domácnosti, 14 % obchod a služby, 12 % doprava, 3 % zemědělství, 2 % stavebnictví
Neúspornost spotřeby a především distribuce vody: až 30 % uniká z rozvodné sítě (Praha, Brno)

2.1.7. Problémy hospodaření s vodou (obecně)

nerovnoměrná dostribuce zásob
kvalita voda používané k pití a průmyslově
znečištění podzemních a povrchových vod (zemědělství, průmysl, těžba, domácnosti)
znečištění oceánů (průmysl, zemědělství - splašky, těžba, havárie)
nevhodné zásahy: nevhodné odvodňování (meliorace), nadměrné zavlažování (vede k zasolení)

2.1.8. Problémy hospodaření s vodou (v ČR)

velká závislost na srážkách
srážkový deficit
intenzivní zemědělství
narušení povrchovou těžbou
znečištění po těžbách
hospodaření s odpadními vodami (chybí čističky zejm. pro malé obce)

2.1.9. Čištění vody

Klasické technologie

usazování těžkých částic
biologické odbourávání živin
odstraňování fosforu

Problém: co s těžkými kovy a jinými tox. látkami v čistírenských kalech.

Využití přirozených schopností

lagunách nebo kořenových čističkách
vody nesmí předtím obsahovat vysoké množství toxických látek

Výhoda: neprodukují zbytkový kal, nevyžadují dodatečnou energii

2.2. Znečišťování a ochrana ovzduší

Cíl: Připomenete si význam a složení atmosféry, hlavní znečišťující faktory.

Cíl: Minulost, současnost a perspektivy ochrany ovzduší v ČR.

2.2.1. Atmosféra Země

Skladba atmosféry (hmotnostní podíly)

dusík (N2): 0,755
kyslík (O): 0,232
argon (Ar): 0,013
oxid uhličitý (CO): 0,0005
další složky: HO, He, CH, Kr, NO, H2, O, Xe, SO, CFC...

Členění

troposféra (do 8-15 km)
stratosféra (do 50-55)
mezosféra (do 80-90)
termosféra (do 400)
exosféra (nad 400)

2.2.2. Ozonová vrstva

Složení

tvořená vzduchem s molekulami O (vznikají působením UV záření na molekuly O -> volné radikály O napadají molekuly O -> O
v normálním stavu je vznik a zánik O molekul v rovnováze

Ozonová díra

přirozené procesy a rovnováha narušena volnými radikály Cl, F, tvořícími se hlavně z CFC (freonů)
tyto radikály mají životnost až 30000x větší než molekuly O (jedna tedy zničí až 30000 molekul ozónu)
vysoká stálost freonů (až stovky let) - velká setrvačnost v ozonové díře/vrstvě
nad póly (Antarktida) je ozonová díra (po polární zimě/noci) zeslabena - průnik UV záření
Vídeňská dohoda (1985) a přísnější Montrealský protokol (1987, http://www.unep.org/ozone/montreal.shtml) - mezinárodní dohoda o omezení produkce plynů narušujících ozonovou vrstvu.

2.2.3. Ukazatele kvality ovzduší

Terminologie

emise (látky jsou uvolňovány - emitovány do atmosféry) vs. imise (látky jsou přítomny v atmosféře)

Hlavní plynné škodliviny

skleníkové plyny (CO, metan, NO, CFC)
oxidy síry (SO)
oxidy dusíku (NO, zejm. NO)
uhlovodíky (zejm. metan - CH), aldehydy, ketony, aromatické uhlovodíky (zvláště v místnostech, součást automobilových zplodin)
sirovodík (HS), čpavek (NH)
freony (halogenderiváty uhlovodíků), CFC

Pevné částice (popílek, prach, saze)

Tepelné znečištění atmosféry

zvláště lokálně ned městy a průmyslovými centry - vede až ke změně klimatických poměrů
může existovat i antropogenní ochlazující vliv - např. velkých umělých vodních ploch - na podnebí

Radioaktivita

Radon (Rn) se dostává z geologického podloží
Radioaktivita obecně z jaderného odpadu, z havárií, pokusných jaderných výbuchů

2.2.4. Monitoring znečištění

v ČR má hlavní síť ČHMÚ, dále pak Hygienická služba, místní úřady, podniky, vědecké ústavy
údaje jsou centralizovány cca 1/půl hodiny
prezentovány jako okamžité stavy, denní (24hodinové), měsíční, roční průměry
koncentrace znečišťujících látek se uvádí u NO, SO a prašného aerosolu v µg/m
24hodinové limity: NO 100, SO 150 (SO + NO v součtu max 250), prach 150 µg/m, CO 5000 µg/m (8hod limit)

2.2.5. Vliv jednotlivých aktivit na znečišťování ovzduší

Průmysl

Energetika

Doprava

Zemědělství

Domácnosti

2.2.6. Situace v ČR

Podnebí v ČR

Pronikání oceánských a kontinentálních vlivů (Čechy - oceánské, Morava, Slezsko - kontinentální)
Převažující západní proudění
Intenzivní cyklonální činnost - střídání vzduchových hmot, relativně hojné srážky
Značný vliv má nadmořská výška (střední n.v. 430 m, nad 1000 m jen 1 % plochy)

Aktuální problémy

problémové plyny: SO, NO, skleníkové plyny; + pevné částice (prach, popílek)
do r. 1990 jeden z největších světových producentů SO/obyv a SO/USD GDP.
emise SO poklesly na cca 10 % stavu z roku 1990
přetrvávají lokální problémy s topeništi na hnědé uhlí (tzv. zimní/londýnský smog)
nastupují problémy s individuální automobilovou dopravou - produkce NO (tzv. letní/losangeleský smog)
lokální problémy s drobnými zdroji - malé kotelny, blokové výtopny atd.

Trendy v ČR

zhoršování (zvláště lokální) situace s NO (auta)
postupné řešení problémů malých zdrojů znečištění (malé výtopny)
rozšiřování zdrojů používajích obnovitelné palivo (dřevo, štěpka, bioplyn...)
skleníkové plyny: jen nepatrné změny

2.3. Litosféra a pedosféra

Cíl: Seznámíte se s horninovým a půdním obalem Země, jeho využíváním a degradací.

2.3.1. Půdy na Zemi

Souš zabírá celkem 148 mil. km, z toho cca

58 mil. km jsou nenarušené přírodní ekosystémy,
40 mil. km ostatní neobydlená území,
5 mil. km zastavěná plocha,
45 mil. km zemědělská půda.

2.3.2. Vznik a složení půdy

Vznik půdy
Základním procesem je zvětrávání svrchní vrstvy matečné horniny. Na procesu vzniku půd se podílejí:

abiogenní procesy
biogenní procesy

Složení půdy

edafon (živá složka)
částečně rozložená těla organizmů tvoří humus
neživá složka - minerální látky vzniklé jednak rozkladem organické hmoty, jednak zvětráváním podloží
nejdůležitějšími prvky jsou C, N, P, K, Mg, S

2.3.3. Využívání a ochrana půdy

Historie obdělávání půdy člověkem, důsledky

Struktura využívání půd

45 mil. km zemědělsky obhospodařováno, z toho:
15 mil. km intenzivně,
30 mil. km pastviny, louky, nepravidelně obhospodařované plochy

2.3.4. Procesy degradace půdy

eroze (špatné agrotech. zásahy)
dezertifikace (např. po spásání, dlouhodobým suchem)
podmáčení (přirozeně i důsledkem zavlažování)
zasolení (zavlažováním)
chemická kontaminace (těžké kovy, PCB, hnojiva, ropné produkty)
okyselení (kyselé deště)
zhutňování (mechanizovaným zemědělstvím)
zábor (např. rozptýlenou zástavbou, komunikacemi)

2.4. Ochrana přírody a krajiny, nerostného bohatství

Cíl: Poznáte historii a hlavní nástroje ochrany přírody a krajiny.

2.4.1. Historie

První chráněná území

první přírodní rezervace - na panstvích Schwarzenberků (např. Boubín, Žofín) a Bukwoyů
první národní park - Krkonošský NP

Legislativa

po 2. svět. válce: zák. 40/56 Sb., o ochraně přírody
dnes: zák. 114/92 Sb., o ochraně přírody a krajiny
ochrana obecná (chrání obecně přírodu) a zvláštní (chráněná území)

2.4.2. Předmět ochrany

Chráněné oblasti (6 kategorií)

národní parky (NP) (Krkonoše, Šumava, Podyjí, České Švýcarsko, celkem 1,4 % území)
chráněná krajinná oblast (CHKO) (celkem 24, 13 % území)
národní přírodní rezervace (NPR),
národní přírodní památka (NPP),
přírodní rezervace (PR),
přírodní památka (PP)

Celkem představují cca 15 % území ČR. Dalším typem ochrany jsou biosférické rezervace, zahrnuty v celosvětové síti UNESCO:

NP: Krkonoše, Šumava
CHKO: Křivoklátsko, Pálava, Třeboňsko, Bílé Karpaty

Ochrana druhů
Vyhláška č. 395/1992 - 3 kategorie druhů:

kriticky ohrožený druh
silně ohrožený druh
ohrožený druh

2.4.3. Vlivy na přírodu a krajinu

Charakter osídlení

v ČR převládá kulturní krajina s vysokým stupněm využívání (zemědělství, zástavba, komunikace)
vč. chráněných území

Nad/regionální vlivy

imise, kyselé deště

Vliv rekreace

lyžování: vleky, lanovky, sněžné skútry
rozptýlená zástavba chatami
porušování zákazů vstupu
horská kola,...

Těžba surovin a její vliv na ŽP

i v chráněných oblastech (vápenec, rašelina, štěrkopísky)

Staré zátěže

vnitřní dluh až stovky mld. Kč

2.4.4. Legislativní a institucionální problémy

Legislativa

nepropojenost, např. horní právo
nedostatky v trestním zákonu
problémy s vlastnickými právy - nap. jeskyně, podzemní voda
Strategickým dokumentem je Státní program ochrany přírody a krajiny http://www.env.cz/pvs/spopk

Veřejná správa

neustálenost kompetencí - např. odpady: MŽP (ČEÚ a VÚV)
pravomoci vs. zdroje VÚSC (krajů)

2.5. Biosféra

Cíl: Připomenete si základní biologické principy života.

2.5.1. Život, vztahy mezi živými organismy a prostředím

Život je zcela jedinečná forma hmoty, odlišující se od hmoty neživé několika základními vlastnostmi. V živých organismech probíhají tyto podstatné procesy:

Metabolismus - autotrofní vs. heterotrofní organismy (zhruba: zelené rostliny vs. živočichové, houby).
Dráždivost
Reprodukce (+ dědičnost)
Evoluce - vývoj (jedince = ontogeneze, druhu = fylogeneze). K vývoji druhu dochází postupnou změnou genetické výbavy příslušníků tohoto druhu.

Hnací silou vývoje může být adaptace na změny životních podmínek. Druhy, které se změnám nedokážou přizpůsobit, vyhynou. Schopnost přežívat v určitém rozpětí faktorů prostředí nazýváme tolerance (snášenlivost) - příkladem může být schopnost vyrovnat se s výkyvy teplot (např. u člověka: tropy vs. polární kraje) nebo se změnami koncentrace CO ve vzduchu (u rostlin).

Vývoj může být akcelerován nebo nasměrován i uměle, cíleným zásahem člověka - to se realizuje výběrem a křížením jedinců - šlechtěním a v poslední době též přímými zásahy do genetické výbavy organismů - genetické inženýrství a klonování - tj. reprodukce jedinců s totožnou genetickou výbavou - ze somatické buňky rodičovského jedince (podařilo se již naklonovat ovce, skot, atd.).

Postupným vývojem druhů může dojít k divergenci, kdy se původně jeden druh rozštěpí na několik nových - když to podmínky daného životní prostředí dovolí (např. druhově bohaté prostředí tropických deštných lesů - zde žije až polovina světových druhů).

Pokud jsou podmínky prostředí tak "přísné", že jim odolají jen druhy s určitými rysy (např. dokonalá tepelná izolace těla, odolnost proti suchu díky stavbě těla zajišťující minimální odpar vody), dochází i u různých druhů ke konvergenci jejich charakteristik.

2.5.2. Klasifikace živých organismů

2.5.3. Biologická diverzita

Druhová diverzita

Genetická diverzita

Diverzita společenstev

2.6. Odkazy

2.6.1. Další relevantní VŠ kurzy

FSS MU: Globální ekosystémy a biotické krize v historii Země
vyučuje: Prof. RNDr. Rostislav Brzobohatý, CSc., Katedra geologie a paleontologie, PřF MU, Brno

Geologická minulost Země nabízí nepřeberný zápis planetárních informací během plných 4 miliard let. Neživá i živá složka se

v něm vzájemně ovlivňují v obdivuhodném prolínání svých kroků. Jejich společným výtvorem je jedinečný obraz litosféry, hdydrosféry, atmosféry, biosféry a noosféry jak jej známe dnes. Kurz ukáže proměnlivost globálních ekosystémů v čase a roli biotických krizí v nich, dotkne se i problematiky vymírání. Z geologického záznamu se pokusí odvodit závěry pro pojetí evoluce jako nelineárního tvůrčího procesu a diskutovat antropocentrický pohled na tento proces.