Inovace a rozšíření výuky zaměřené na problematiku životního prostředí na PřF MU (CZ.1.07/2.2.00/15.0213) spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Globální výzvy – meze planety Pleistocén, Holocén... Pleistocén, Holocén... ...Anthropocén Stabilita Zemského systému - geologický termín zpopularizovaný P. Crutzenem - od průmyslové revoluce (druhá půlka 18.stol.) - období, kdy člověk začal představovat dominantní sílu měnící stav „Zemského systému“ Zemský systém – integrované biofyzikálně-socio-ekonomické procesy a interakce mezi hydro-, kryo-, bio-,geo- a antroposférou v prostorovém (od lokálních po globální) a časovém měřítku, jež určují environmentální stav planety v rámci její pozice ve vesmíru. Vliv člověka na své okolí ? dokáže 1,7 metru vysoký tvor působit ZMĚNY na ploše 128*1012 m2 ? - ano, protože je nás mnoho, jsme mocní a nároční Almeria, Španělsko Srovnání situace z let 1974 a 2004: proměna původní zemědělské krajiny na intenzivní skleníkové hospodaření (využití omezených zdrojů vody) Santa Cruz, Bolívie Roku 1986 byly zbudovány silnice umožňující rozvoj nevyužívaných oblastí pralesa – přeměna na zemědělské usedlosti Černý trojúhelník, ČR-Německo Oblast na rozhraní ČR, Německa a Polska s intenzivní povrchovou těžbou uhlí. Doly jsou šedivou barvou, hnědavý pás na hranici ČR-SRN zobrazuje deforestaci vlivem imisí. Zelený pás v podkrušnohoří zobrazuje remediované a obnovované oblasti – po zavedení čistších technologií Al'Isawiyah , Saudská Arábie Srovnání situace z let 1986 a 2004: využití nových technologií pro závlahy v aridních oblastech (center-pivot irrigation system, CPI). Proč nás to zajímá? - příliš rozsáhlé změny parametrů Zemského systému mohou destabilizovat kritické biofyzikální systémy (př. ekosystémy) - to může spustit náhlé nebo nevratné nelineární změny v ŽP, což by bylo zhoubné nejen pro kvalitu života lidí Překročení hranic? Röckstrom et al.: A safe operating space for humanity (Nature) 2009 Překročení hranic? Röckstrom et al.: A safe operating space for humanity (Nature) 2009 I. Globální klimatická změna Globální oteplování a klimatické změny Globální oteplování x klimatické změny ? Změna klimatu v čase Indikátory GW a změn klimatu Pozorované změny Důsledky globální změny klimatu Co o klimatické změně ne-víme II. Ztráta biodiverzity II. Ztráta biodiverzity - dnes probíhá 6. velké vymírání druhů v historii Země - poprvé je důsledkem lidské činnosti - ohroženo vyhynutím 12 % druhů ptáků, 23 % savců a 25 % jehličnanů, vyhynutím 32 % obojživelníků, 54 % cykasů - biodiverzita je nezbytná pro udržení ekosystémových funkcí a služeb a udržení odolnosti a pružnosti ekosystémů - ztráta biodiverzity může zvýšit zranitelnost terest. a aquat. ekosystémů při změnách klimatu a kyselosti vody 0 40 80 0 40 80 0 40 80 Percentage Species Affected Mammals Amphibians Birds Habitat Loss Over-exploitation Invasive Species Human Disturbance Pollution Natural Disasters Species Dynamics Incidental Mortality Disease Persecution II. Ztráta biodiverzity III a IV. Biogeochemické toky P a N Změny - ovlivňování biogeoch. cyklů P a N působí: 1) na lokální až regionální úrovni náhlé změny v jezerních a mořských ekosystémech (např. anoxie v jezerech a Baltickém moři) 2) nelineární změny z oligotrofního stavu do eutrofního Dusík Dusík - lidskou aktivitou je dnes přeměněno více N2 na reaktivní formy N, než ve všech terestriálních procesech dohromady - Haber-Bosch 80 MtN/yr, leguminózy 40 MtN/yr, spalování fosilních paliv 20 MtN/yr, spalování biomasy 10 MtN/yr Dusík - primární důvod výroby reaktivních forem N – hnojivo - většina ale končí ve vodě kde přispívá k eutrofizaci - či v atmosféře kde N2O je významný skleníkový plyn - nebezpečné je i celkové snižování pružnosti planetárních subsystémů v důsledku vnášení velkého množství reaktivního N do Zemského systému Fosfor – přirozený cyklus Fosfor – cyklus ovlivněný člověkem Fosfor - primární zdroj P v ekosystému – zvětrávání či těžba apatitu - lidskou činností proudí do oceánů 8-9x větší množství P než přirozeně - z 20 MtN/yr průmyslového fosforu skončí polovina v mořích - přítok P do oceánů zvyšuje riziko anoxických událostí, práh nastání této události je ale zatím nejasný V. Úbytek stratosférického ozónu Úbytek stratosférického O3 nad Arktidou VI. Okyselování oceánů Okyselování oceánů - čím je způsobené? Změna pH oceánů 1700-2000 „Přírodní laboratoř“ VII. Globální spotřeba vody Nedostatek sladké vody - člověk je dominantní silou měnící globálně tok vody v řekách - přibližně 25 % vody z povodí vůbec nedoteče do oceánů - vážné důsledky pro stav biodiverzity, produkci potravin, zdravotní rizika, snižování pružnosti ter. a aqua. ekosystémů Aralské Jezero – Kazachstán, Uzbekistán Lake Hamoun – Irán, Afghanistán Odvětví spotřeby vody Oblasti a příčiny nedostatku vody Nemoci spojené s vodou VIII. Změna využívání krajiny Změna využívání krajiny - poháněno expanzí zemědělství a jeho intenzifikace - posledních 50 let byly lesní a další ekosystémy měněny na zemědělskou půdu rychlostí 0,8% ročně - hlavní síla řídící ztrátu ekosystémových funkcí a služeb (např. produkce potravin a cyklus vody), ztrátu biodiverzity a podkopává lidský blahobyt a dlouhodobou udržitelnost - maximální únosná míra přeměny ekosystémů na zeměd. půdu je přibližně 15 % nezaledněné plochy souše – v současnosti je to 12 % - při překročení únosné míry využívání v určitém regionu může dojít k náhlé změně charakteru krajiny - např. nadkritická přeměna Amazonských pralesů na zemědělské plochy či pastviny může „skokově“ změnit celý charakter povodí na polosuchou savanu PŘEMĚNASUCHOZEMSKÝCHBIOMŮ IX. Chemické znečištění Plastikové kousky v ŽP Growing plastic production - include thermoplastics, polyurethanes, thermosets, elastomers, adhesives, coatings and sealants, and polypropylene fibres. PET, PA and polyacryl fibres are not included Main sources and movement pathways for plastic in the marine environment. Most plastic accumulates on beaches (1), in coastal waters and their sediments (2), and in the open ocean (3). Dark blue arrows depict wind-blown litter; grey arrows water-borne litter; orange arrows vertical movement through the water column, including burial in sediments; and black arrows ingestion by marine organisms. Místa největší koncentrace zbytků X. Emise atmosférických aerosolů Emise atmosférických aerosolů - důsledky 1) Ovlivnění klimatického systému 2) Škodlivé účinky na lidské zdraví ad 1) globální koncentrace aerosolů je od prům. rev. dvojnásobná aerosoly ovlivňují: - radiační rovnováhu planety zvýšeným odrazem do vesmíru - hydrologický cyklus změnou mechanizmu tvorby srážek - cirkulaci asijských monzunů - aerosoly nad Indo-Ganžskou plání více zahřívají atmosféru, zatímco dochází k ochlazování povrchu - dochází tak k posunu srážek do oblasti Himalájí a změnu časového rozvržení Znečištění atmosféry nad indickým oc. 8-12.12. 2004 zlatá barva – větší částice (písek, soli) červená barva – menší částice (spalování fosilních paliv či vegetace) Znečištění atmosféry pod Himalájemi 16.12.2004 smog nad tokem Gangy 7.11.2007 smog nad Pakistánem a Indií Globální přenos znečištění přenos oblaku CO z Číny do USA – květen 2000 Emise atmosférických aerosolů - důsledky 1) Ovlivnění klimatického systému 2) Škodlivé účinky na lidské zdraví ad 2) částice PM2,5 zodpovídají za: - 3 % úmrtí na kardiovaskulární choroby - 5 % tracheální, bronchiální a plicní rakoviny - 1% úmrtí akutních respiračních onemocnění dětí - 0,8*106 předčasných úmrtí/rok kvůli průmyslovému zneč. - 1,6*106 předčasných úmrtí/rok kvůli vnitřnímu zakouření - 0,3*106 předčasných úmrtí/rok prašností v povolání - většina případů v rozvojových Asijských zemích