Biosféra Biosféra •Biosféra (též živý obal Země) je část planety Země, kde se (byť i jen sporadicky a nepravidelně) vyskytují nějaké formy života. Zahrnuje část troposféry (přibližně do výšky 16 km v oblasti tropů a 10 km v polárních oblastech), prakticky celou hydrosféru a povrch litosféry (do desítek metrů pod povrchem půdy, v případě výskytu jeskyní obývaných živými organismy až do hloubky několika kilometrů). • •Termín biosféra poprvé použil geolog Eduard Suess v roce 1875. • Biosféra fototapetynástěnné na míru • republika, pohled, cestování | myloview.cz Eduard Suess, r. 1869 Biosféra se člení na : Hydrosféru Litosféru Atmosféru Dr. Eduard Suess (1875) Literatura k dalšímu studiu Vznik biosféry – 3 historické transgrese: vývojové přechody světa včetně člověka •Omegasféra (noosféra) Bio-sociologická sebeorganizace Třetí transgrese Člověkem řízená evoluce Transformace lidské přirozenosti ? •Homosféra • Homo – člověk Druhá transgrese •Biosféra • Vznik života - Evoluce První transgrese •Minerosféra • VELKÝ TŘESK – vznik vesmíru Počátek Antropocén: Epocha člověka - dafilms.cz | filmy online Antropocén – Epocha člověka Biosféra - Biogeosféra •soubor živých částí všech ekosystémů •pokud včetně neživé části = biogeosféra •do výše cca 12 km, na souši do hloubky 5 m, v oceánech do hloubky 11 km •celková biomasa cca 2,4 biliónů tun (z toho v oceánech pouze 0,13 %) •na souši 99,2 % biomasy tvoří rostliny •v mořích 93,7 % biomasy živočichové • Biosféra Biosféra Prostorový rozsah (tloušťka) biosféry •Průměrné hloubky oceánů •Největší hloubka a největší výška biosféry Struktura planety Země a jejího povrchu •Vnitřní stavba Země • Biosféra: Litosféra Hydrosféra Atmosféra Litosféra •Litosféra je pevný obal tvořený zemskou kůrou a nejsvrchnějšími vrstvami zemského pláště. Její tloušťka se pohybuje obvykle v rozpětí 70–100 km, extrémní hodnoty představují zhruba 200 km, kterých dosahuje na oceánské kůře, a 150 km, kterých dosahuje pod masívy horstev. Skládá se ze 7 velkých desek a 12 menších. • •Litosféra nepředstavuje kompaktní obal, je rozčleněna na mohutné bloky – litosférické desky, které „plavou“ na plastické vrstvě zemského pláště (tzv. astenosféra). Rozlišujeme litosférické desky oceánské a pevninské, které se navzájem k sobě neustále pohybují, čímž přeměňují tvar planety Země. Jejich pohyb je vůči sobě těžké popisovat, vztahuje se vzhledem k osám Země anebo k horkým skvrnám (hot spots). • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/68/Plates_tect_cs.svg/1280px-Plates_tect_cs. svg.png Jednotlivé tektonické desky, které tvoří litosférický obal Země0 Hydrosféra •Hydrosféra neboli vodní obal Země je soubor všeho vodstva Země – tj. povrchové vody, podpovrchové vody, vody obsažené v atmosféře a vody v živých organismech. Celkové zásoby vody na Zemi činí asi 1 386 000 000 km³, z toho sladká voda představuje 2,530 %. Ve světovém oceánu je obsaženo asi 97 % slané vody, zbylá 3% tvoří sladká voda. Pokud se započte i slaná podzemní voda, připadá na oceány 95 % zásob vody a na pevniny 5 % zásob vody. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/42/Watercycleczechhigh.jpg Atmosféra •Atmosféra (z řečtiny: atmos – pára, sphaira – koule) je plynný obal tělesa v kosmickém prostoru. Těleso může být obklopeno atmosférou pouze za předpokladu, že má dostatečnou hmotnost na to, aby plyn vázalo gravitační silou. V případě některých plynných sloučenin musí být splněna i další podmínka – dostatečně nízká teplota. Atmosféru Země tvoří z 21 % kyslík, ze 78 % dusík a 1 % zabírají vzácné plyny a ostatní prvky. •Hustota plynu je nepřímo úměrná hmotnosti tělesa. Lehčí plyn (např. vodík) neunikne do vesmíru, je-li vázán vyšší gravitační silou. To je případ plynných obrů ve sluneční soustavě, např. Jupitera. •Atmosféra je důležitou ochranou života před kosmickým zářením https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/be/Top_of_Atmosphere.jpg/1920px-Top_of_Atmos phere.jpg Horní vrstvy atmosféry Země Základní struktura spodní atmosféry Základní struktura spodní atmosféry Troposféra je nejspodnější část atmosféry sahající od zemského povrchu k tropopauze, jež odděluje troposféru od výše ležící stratosféry. Tato hranice je dána změnou teplotního gradientu. Na rovníku je troposféra vertikálně mohutná kolem 16–18 km, v mírných šířkách dosahuje v průměru přibližně k 11 km a u pólů má vertikální rozsah 7–9 km. Vertikální mohutnost troposféry však závisí nejen na zeměpisné šířce, ale také na teplotě vzduchové hmoty a roční době. ATMOSFÉRA. - ppt stáhnout GC8NGPX Vesmírná challenge (Unknown Cache) in Moravskoslezský kraj, Czechia created by moravan Troposféra - nejspodnější část atmosféry •Troposféra je nejspodnější část atmosféry sahající od zemského povrchu k tropopauze, jež odděluje troposféru od výše ležící stratosféry. Tato hranice je dána změnou teplotního gradientu. Na rovníku je troposféra vertikálně mohutná kolem 16–18 km, v mírných šířkách dosahuje v průměru přibližně k 11 km a u pólů má vertikální rozsah 7–9 km. Vertikální mohutnost troposféry však závisí nejen na zeměpisné šířce, ale také na teplotě vzduchové hmoty a roční době. Troposféra: vlastnosti, význam a analýza | Síťová meteorologie Co je to biosféra? Biosféra Některé vlastnosti života Tři domény života Biosféra – tvořena živými organismy Zeměpisný web Daniela Svobody Mikroorganismy, houby, rostliny, živočichové •Viry jsou malé, nebuněčné organismy, které obsahují jen jediný typ nukleové kyseliny a replikují se pouze v živých buňkách za využití hostitelské proteosyntézy. Od všech ostatních žijících organismů se liší v následujících bodech: •jsou organizované jen jako částice, nejsou organizovány jako buňky (mohou být považovány za nebuněčné) •zralé viriony obsahují pouze jediný typ nukleové kyseliny - vždy pouze DNA nebo RNA •viry se množí syntézou svých složek (ne dělením), a proto závisí na ribosomech hostitelské buňky •Vyznačují se vysokou druhovou a orgánovou specifitou. Rozlišujeme viry rostlinné, živočišné a bakteriofágy, které napadají bakterie. Některé viry se významně podílejí i na vzniku neoplázií, označujeme je onkoviry. Viry mohou být vektory přenášející genetické informace mezi buňkami. Toho je využíváno v genetickém inženýrství a genové terapii. • Útok neviditelných virů: Jak bojovat s biologickým nebezpečím | Ábíčko.cz Eshop byliny, rostliny, keře, stromky, stromy na objednávku - Bylinky pro všechny Houby a rostliny Houby konečně rostou. Pozor na určování přes aplikace, varují mykologové - iDNES.cz Akvatické prostředí Životní prostředí v Česku je podle analýzy páté nejhorší v Evropské unii :: Třetí Ruka Proč jsou velryby tak velké a proč jsou hroši jejich příbuzní - Flowee Vánoce a jmelí | i60.cz Parazitismus nedílná součást biosféry •Parazitismus je způsob soužití – symbiózy dvou organismů, z nichž jeden organismus označovaný jako parazit nebo cizopasník využívá druhý organismus – hostitele. Parazit se může živit tkáněmi hostitele (aniž by se ho snažil zabít) nebo se přiživovat na hostitelově potravě či jinak profitovat z hostitelova organismu nebo jeho činnosti a snižovat přitom jeho biologickou zdatnost (fitness). •Volně žijící organismus, který není hostitelem několika parazitických jedinců různých druhů, je raritou. Více než polovina známých druhů jsou parazité nebo patogeni, přičemž bakteriální a virové parazity neznáme zdaleka všechny. • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Trypanosoma_sp._PHIL_613_lores.jpg Pozor na klíště na zahradě! - Magazinzahrada.cz Praví predátoři, parazitoidi a manipulace hostitele Lék na parazity v lidském těle - Wormin https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/Eastern_Phoebe-nest-Brown-headed-Cowbird-egg.jp g https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d8/Nunavut_tundra_-a.jpg/1920px-Nunavut_tund ra_-a.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/85/North_Dakota_Native_Prairie.jpg/1920px-No rth_Dakota_Native_Prairie.jpg Biosféru rozdělujeme na biomy: •tropický deštný les •sezónní tropický les •savana •poušť a polopoušť •středomořský biom •opadavý les mírného pásu •jehličnatý les (tajga) •deštný les mírného pásu •step •tundra, (lesotundra) •korálový útes •oceány a moře •polární pustina • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c2/Rio_Madre_de_Dios%2C_Peru.JPG/1280px-Rio_ Madre_de_Dios%2C_Peru.JPG Chacachacare dry forest 3.JPG https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5a/Tarangire-Natpark800600.jpg/290px-Tarangi re-Natpark800600.jpg Některé keře a stromy vydrží i přes velké sucho zelené. Listnatý les (bučina) na Tanečnici https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/31/Diamond_Peak_Wilderness%2C_east_view.JPG/ 1280px-Diamond_Peak_Wilderness%2C_east_view.JPG Výlet do Afriky: kde si bezpečně užít poušť - iDNES.cz Belize zachránila svůj korálový útes. Je to vzor pro zbytek světa — ČT24 — Česká televize Strategie modrého oceánu Grónský ledovec - východní pobřeží Rozšíření hlavních suchozemských biomů Rozšíření hlavních akvatických biomů Distribuce biomů je určována klimatem, především průměrnou roční teplotou a vlhkostí Poměr hmoty Země k biomase (upraveno podle Svoboda, 2006) Co je to biomasa ? •Biomasa je souhrn látek tvořících těla všech organismů, jak rostlin, bakterií, sinic a hub, tak i živočichů. Odhaduje se, že veškerá biomasa na Zemi obsahuje 550 gigatun uhlíku, přičemž na rostliny z toho připadá 450 gigatun uhlíku. Tímto pojmem tak často označujeme rostlinnou biomasu využitelnou i pro energetické účely. Energie biomasy má tedy převážně svůj prapůvod ve slunečním záření a fotosyntéze, a proto se jedná o obnovitelný zdroj energie. •Celková hmotnost biomasy je obvykle stanovena vážením, popřípadě též odhadem z objemu nebo délky těla. U čerstvě nalovených organismů je stanovena živá nebo čerstvá biomasa. Přesnější je stanovení biomasy suché (sušiny) a sušiny bez popelovin. Energetická hodnota biomasy je stanovena buď spálením v joulometru, nebo na základě podílu proteinů, cukrů a tuků. • •Biomasa je v ekologii termín definovaný jako úhrn hmoty jedinců určitého druhu, skupiny druhů nebo všech druhů společenstva. Úhrn je součtem této skupiny na dané ploše. Může být rozlišen stav daných organismů, s ohledem na možnosti technického využití. U rostlin je takto rozlišována biomasa podzemní nebo nadzemní, biomasa suchá nebo ve vegetativním stavu. Jednotkami, v kterých jsou vyjadřovány tyto veličiny je celková hmotnost sušiny nebo objemové jednotky (litr, cm3, m3), nebo u čerstvé hmotnosti je používáno jednotek energie (joule) • Stavba, funkce a typy EKOSYSTÉMŮ. Projekt: CZ.1.07/1.5.00/ OAJL - inovace výuky Příjemce: Obchodní akademie, odborná škola a praktická škola pro. - ppt stáhnout Ekosystém •Ekosystém je obecné označení pro ucelenou část přírody (biosféry). Příkladem je např. ekosystém listnatého lesa nebo vlhké nekosené louky. Protože není zpravidla jednoznačně specifikováno, jakou prostorovou velikost by měl ekosystém mít, lze za ekosystém považovat v extrémním případě i celou biosféru a naopak, třeba i trávicí trakt přežvýkavce (s výskytem bakterií a nálevníků). •Český zákon o životním prostředí ekosystém definuje jako „funkční soustavu živých a neživých složek životního prostředí, jež jsou navzájem spojeny výměnou látek, tokem energie a předáváním informací a které se vzájemně ovlivňují a vyvíjejí v určitém prostoru a čase. • Příklady dvou ekosystémů Los 7 principales ecosistemas del mundo - Mis Animales Ekosystém – Wikipedie Tropický deštný prales Korálový útaes Země a její ekosystémy - Zeměpis pro 8. ročník ZŠ - Výuka Edukavka.CZ Typy ekosystémů Elektronická učebnice - ELUC Základní komponenty ekosystému Základní komponenty ekosystému Různé typy ekosystémů v Česku Ekosystém mizí. Podle vědců i na jižní Moravě - Deník.cz Ekosystém - součásti Lesní ekosystém aneb co dokáže jeden strom - Home for Trees Čtyři základní principy udržitelnosti: V biosféře vše souvisí se vším ! • • • 1. Geochemické cykly – tok živin Geochemické cykly 2. 8 Antropogenní změny v koloběhu prvků, výměna látek mezi geosférami, geochemické cykly | 2 Člověk mění Zemi (antropogenní geologie) Obecné schéma biogeochemických cyklů Základní geochemické cykly biosféry Biogeochemické cykly •Koloběh vody = Koloběh vody představuje výměnu vody mezi zemským povrchem a atmosférou doprovázenou změnami skupenstvÍ. Vypařováním a transpirací se dostávají do ovzduší vodní páry. Ty se ochlazením kondenzuji a spadnou ve formě srážek na kontinenty a oceány. Na souši je část vody opět zachycena vodními plochami, část se vsakuje pod zemský povrch a tvoři zásoby podzemní vody (ta po čase opět vystupuje na zemský povrch). • •Cyklus uhlíku = Uhlík z atmosféry je ve formě CO2 pohlcován zelenými rostlinami a prostřednictvím fotosyntézy zabudován do organické hmoty. Organicky vázaný uhlík je zčásti organismy prodýchán (vzniká opět CO2) a část se hromadí ve formě odpadních produktů a masy odumřelých zbytků, které jsou dále zpracovávány reducenty (opět se uvolňuje CO2). Hlavní zásobárnou uhlíku na Zemi jsou oceány (je rozpustný ve vodě), kde je využíván fytoplanktonem k fotosyntéze. Přesuny uhlíku mezi atmosférou a oceánem se uskutečňují prostřednictvím srážek a dále difúzí přes hladinu. • •Cyklus dusíku = Zdrojem dusíku je atmosféra, většina organismů nedokáže přijímat volný vzdušný dusík (N2). Nejprve musí dojit k jeho fixaci, tzn. jeho přeměně na dusičnany prostřednictvím některých mikroorganismů (hlízkové bakterie) nebo fyzikálně-chemických procesů (elektrické výboje za bouřky). Rostliny přijímají dusík ve formě nitrátových nebo amonných iontů a využívají ho ke tvorbě organických látek (proteinů a nukleových kyselin). S potravou se dusík dostává do těl živočichů, kteří ho zčásti využívají ke tvorbě vlastních bílkovin a částečně je vylučován močí. Organický dusík z mrtvé organické hmoty je mikroorganismy a houbami přeměňován na amoniak, nitrifikační bakterie pak převádějí amoniak na dusitany či dusičnany. Denitrifikační bakterie redukuji dusičnany na amoniak či přímo plynný dusík. Člověk do koloběhu dusíku zasahuje především hnojením půd. • •Cyklus fosforu = Hlavním zdrojem fosforu jsou fosfátové nerosty. Fosfor je uvolňován do prostředí zvětráváním a činností mikroorganismů. Rostliny přijímají fosfor z rozpuštěných fosfátů z půdy (především ve formě H3P04). Potravou se fosfor dostává do živočišných těl. Organický fosfor z uhynulých těl organismů je mikroorganismy opět převeden na fosfáty a uvolňuje se tak do půdy nebo vody. Člověk do koloběhu fosforu zasahuje především hnojením půd. • • Biogeochemické cykly Biogeochemické cykly Cyklus vody Cyklus CO2 Cyklus dusíku Cyklus fosforu Cyklus vody – hydrologický cyklus Koloběh vody = Koloběh vody představuje výměnu vody mezi zemským povrchem a atmosférou doprovázenou změnami skupenstvÍ. Vypařováním a transpirací se dostávají do ovzduší vodní páry. Ty se ochlazením kondenzuji a spadnou ve formě srážek na kontinenty a oceány. Na souši je část vody opět zachycena vodními plochami, část se vsakuje pod zemský povrch a tvoři zásoby podzemní vody (ta po čase opět vystupuje na zemský povrch). Cyklus vody - hydrologický cyklus Hydrologický cyklus Voda - chemickým vzorcem H2O •Voda, chemickým vzorcem H2O, systematický název oxidan, je chemická sloučenina vodíku a kyslíku. Spolu se vzduchem, resp. zemskou atmosférou, tvoří základní podmínky pro existenci života na Zemi. Za normální teploty a tlaku je to bezbarvá, čirá kapalina bez zápachu, v silnější vrstvě namodralá. V přírodě se vyskytuje ve třech skupenstvích: v pevném – led a sníh, v kapalném – voda a v plynném – vodní pára. •Mimořádné chemické a fyzikální vlastnosti vody jsou důsledkem geometrie její molekuly. Atomy v ní vázané nejsou uspořádány lineárně (v jedné přímce), ale chemické vazby mezi atomy svírají úhel přibližně 105 °. Polaritě vazeb (různé afinitě atomů vodíku a kyslíku) a zmíněné nelinearitě molekuly vděčí molekula vody za svoji polaritu. Vlastnosti molekul způsobují dobrou rozpustnost polárních a iontových látek ve vodě, jsou důvodem vysoké elektrické permitivity vody a díky jejich schopnosti zapojovat se do vodíkových vazeb (zvané též vodíkové můstky) jsou důvodem i významné hustotní anomálie vody. •Hustota: největší hustotu nemá led, ale tekutá voda při 3,95 °C, dalším snižováním teploty se objem jednotkové hmotnosti vody zase zvětšuje. Je to způsobeno polymerizací vodních molekul vodíkovými vazbami a úhlem mezi atomy vodíku – díky tomu může mít molekula v ledu pouze 4 nejbližší sousedy a v krystalové struktuře vznikají prázdné prostory. Tato zvláštnost má např. tyto důsledky: •Led se tvoří na povrchu vodních ploch a tím nezmrzlou vodu izoluje, voda tolik nepromrzá do hloubky, přičemž voda o teplotě 3,95 °C se hromadí na dně vodních ploch. Tato skutečnost je velmi důležitá pro přežití vodních organismů. •Tento proces urychluje zvětrávání – voda zvětšující svůj objem „trhá“ horniny a další látky. •Zvětšování objemu má význam pro rostliny a zemědělství – při mrznutí dochází ke kypření ornice. • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/03/Glacial_iceberg_in_Argentina.jpg/1280px-G lacial_iceberg_in_Argentina.jpg Voda Vyjímečné vlastnosti vody https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fc/Water_droplet_blue_bg05.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4f/2006-01-15_coin_on_water_retouched.jpg Geometrie molekuly vody a vazby mezi molekulami https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Watermolecule.svg/1024px-Watermolecule.sv g.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c6/3D_model_hydrogen_bonds_in_water.svg/1024 px-3D_model_hydrogen_bonds_in_water.svg.png Fázový diagram vody https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/63/Phase_diagram_of_water_-_czech_version.sv g/1280px-Phase_diagram_of_water_-_czech_version.svg.png Státy s nejmenšími zásobami obnovitelné sladké vody v m3 na obyvatele za rok. červeně: pod 500 m3 na obyvatele za rok oranžově: 500–1700 m3 na obyvatele za rok. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/WorldWaterAvailability.png Rozložení vody na zemském povrchu Malý koloběh vody Koloběh vody (hydrologický cyklus) je stálý oběh povrchové a podzemní vody na Zemi, doprovázený změnami skupenství. • Ve velkém koloběhu vody dochází k přesunům vody mezi světovým oceánem a pevninou. • Malý koloběh vody probíhá pouze nad oceány nebo pouze nad bezodtokými oblastmi pevniny • • Koloběh vody ovlivňuje počasí respektive klima. Nejen jako déšť či oblaka, ale také proto, že vodní pára je nejvýznamnější skleníkový plyn. Hydrologický cyklus – příklad: Intercepce různě vydatných srážek Vliv transpirace rostlin Hydrologický cyklus versus člověk Kyslík (chemická značka) O jako Oxygenium •Kyslík (chemická značka O, latinsky Oxygenium) je plynný chemický prvek, tvořící druhou hlavní složku zemské atmosféry. Je biogenním prvkem a jeho přítomnost je nezbytná pro existenci většiny živých organismů na této planetě. Autorem jeho českého názvu je Jan Svatopluk Presl. Při dýchání vzduchu o obsahu kyslíku větším než 75 % (za normálního atmosférického tlaku) však dochází k většinou nenávratnému poškození plic. •Kyslík je velmi reaktivní permanentní plyn, nezbytný pro existenci života na naší planetě. Slučování kyslíku s ostatními prvky se nazývá hoření, pokud je látka zahřátá na zápalnou teplotu. Jde prakticky vždy o exotermní reakci, která vede k uvolnění značného množství tepelné energie. Produkty hoření se nazývají oxidy (dříve kysličníky). •Na Zemi je kyslík velmi rozšířeným prvkem. V minulosti planety byl jeho obsah většinou nižší, v několika obdobích prvohor a druhohor ale i vyšší než dnes. •V atmosféře tvoří plynný kyslík 21 objemových procent. •Voda oceánů, které pokrývají 2/3 zemského povrchu, je hmotnostně z 90 % složena z kyslíku. •V zemské kůře je kyslík majoritním prvkem, je přítomen téměř ve všech horninách. Jeho obsah je odhadován na 46 až 50 hmotnostních procent. V hlubších vrstvách zemského tělesa zastoupení kyslíku klesá a předpokládá se, že v zemském jádře je přítomen pouze ve stopách. •Ve vesmíru je zastoupení kyslíku podstatně nižší. Na 1 000 atomů vodíku zde připadá pouze jeden atom kyslíku. • Odkud se kyslík na planetě bere ? Model Earth Oversized Trees Miniature Planet Stock Illustration 99529700 | Shutterstock 460,222 Green Planet Images, Stock Photos & Vectors | Shutterstock Koloběh kyslíku Koloběh kyslíku Cyklus uhlíku – CO2 Cyklus uhlíku = Uhlík z atmosféry je ve formě CO2 pohlcován zelenými rostlinami a prostřednictvím fotosyntézy zabudován do organické hmoty. Organicky vázaný uhlík je zčásti organismy prodýchán (vzniká opět CO2) a část se hromadí ve formě odpadních produktů a masy odumřelých zbytků, které jsou dále zpracovávány reducenty (opět se uvolňuje CO2). Hlavní zásobárnou uhlíku na Zemi jsou oceány (je rozpustný ve vodě), kde je využíván fytoplanktonem k fotosyntéze. Přesuny uhlíku mezi atmosférou a oceánem se uskutečňují prostřednictvím srážek a dále difúzí přes hladinu. Uhlík (chemická značka C, latinsky Carboneum) •Uhlík (chemická značka C, latinsky Carboneum) je chemický prvek, tvořící základní stavební kámen všech organických sloučenin a tím i všech živých organismů na této planetě. Sloučeniny uhlíku jsou jedním ze základů světové energetiky, kde především fosilní paliva jako zemní plyn a uhlí slouží jako energetický zdroj pro výrobu elektřiny a vytápění, produkty zpracování ropy jsou nezbytné pro pohon spalovacích motorů a tak silniční a železniční dopravu. Výrobky chemického průmyslu na bázi uhlíku jsou součástí našeho každodenního života, ať jde o plastické hmoty, umělá vlákna, nátěrové hmoty, léčiva a mnoho dalších. V současné době bylo popsáno přibližně 10 milionů organických sloučenin. •Uhlík je typický nekovový chemický prvek, který se v elementárním stavu jako minerál vyskytuje v přírodě ve dvou základních alotropních modifikacích a v posledních přibližně 30 letech byly objeveny v přírodě nebo laboratorně vytvořeny modifikace další. •Na Zemi i ve vesmíru je uhlík poměrně značně rozšířeným prvkem. V zemské kůře je jeho obsah uváděn s relativně vysokým rozptylem v rozmezí 200–800 ppm (mg/kg), obsah v mořské vodě činí 28 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom uhlíku přibližně na 20 000 atomů vodíku. •Některá využití uhlíku vyžadují zlepšení tvrdosti. Proces, při němž k tomu dochází se nazývá impregnace uhlíku a provádí se buď kovy (měď, hliník, cín, stříbro, olovo, kadmium) nebo syntetickými pryskyřicemi. •Při tepelném zpracování uhlíku vznikají póry – takový proces zveme grafitace. • • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Brillanten.jpg Uhlík (chemická značka C, latinsky Carboneum) Graphit gitter.png Graphit-Gitter Diamond Cubic-F lattice animation.gif Diamond, Cubic-F lattice https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/07/Benzene_circle.svg/800px-Benzene_circle.s vg.png Strukturní vzorec benzenového jádra https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/Graphite-tn19a.jpg Grafit Carbon Spectra.jpg Carbon spectra using 600lpmm grating. Broušené diamanty Koloběh uhlíku Koloběh uhlíku Koloběh uhlíku Cyklus dusíku Cyklus dusíku = Zdrojem dusíku je atmosféra, většina organismů nedokáže přijímat volný vzdušný dusík (N2). Nejprve musí dojit k jeho fixaci, tzn. jeho přeměně na dusičnany prostřednictvím některých mikroorganismů (hlízkové bakterie) nebo fyzikálně-chemických procesů (elektrické výboje za bouřky). Rostliny přijímají dusík ve formě nitrátových nebo amonných iontů a využívají ho ke tvorbě organických látek (proteinů a nukleových kyselin). S potravou se dusík dostává do těl živočichů, kteří ho zčásti využívají ke tvorbě vlastních bílkovin a částečně je vylučován močí. Organický dusík z mrtvé organické hmoty je mikroorganismy a houbami přeměňován na amoniak, nitrifikační bakterie pak převádějí amoniak na dusitany či dusičnany. Denitrifikační bakterie redukuji dusičnany na amoniak či přímo plynný dusík. Člověk do koloběhu dusíku zasahuje především hnojením půd. Dusík (chemická značka N, latinsky Nitrogenium) •Dusík (chemická značka N, latinsky Nitrogenium) je plynný chemický prvek, tvořící hlavní složku zemské atmosféry. Patří mezi biogenní prvky, které jsou základními stavebními kameny živé hmoty. •Vlastnosti: Dusík je plyn bez barvy, chuti a zápachu. Není toxický ani jinak nebezpečný. Dusík je v atmosféře tvořen dvouatomovými molekulami, které jsou spojeny velmi pevnou trojnou vazbou. Tato trojná vazba má za následek jeho nízkou reaktivitu. Dusík je inertní plyn, to znamená, že reaguje s jinými chemickými sloučeninami pouze za vysokých teplot a tlaků. Za laboratorní teploty reaguje pouze s lithiem a hořčíkem. Za vysokých teplot se však dusík slučuje s většinou prvků – např. s kyslíkem okolo teploty 2 500 °C. •Výskyt v přírodě: v elementární podobě se s dusíkem setkáváme prakticky neustále, tvoří totiž 78 % (objemových) zemské atmosféry. Ve stopách se v atmosféře vyskytuje také amoniak, který se uvolňuje tlením organických sloučenin a při elektrickém výboji (například blesku). Při blesku může také dojít v atmosféře k reakci dusíku s kyslíkem za vzniku oxidu dusnatého, který ihned reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu dusičitého a ten reaguje s vzdušnou vlhkostí a kyslíkem za vzniku kyseliny dusičné, která se vyskytuje v kyselých deštích. •Vzhledem k rozpustnosti prakticky všech svých anorganických solí se téměř nevyskytuje v běžných horninách. Všechny tyto látky byly v průběhu času dávno spláchnuty do oceánů a tam se opět zapojily do různých biologických cyklů. Výjimkou je např. chilský ledek neboli dusičnan sodný NaNO3, který pravděpodobně vznikl rozkladem rostlinných a živočišných látek zejména na chilském pobřeží. Významným zdrojem organického dusíku jsou především objemné vrstvy ptačího trusu, nazývané guano a využívané především jako hnojivo. •Dusík je významný biogenní prvek, který se vyskytuje ve významných organických sloučeninách a ve všech živých organismech. Rostliny ho přijímají kvůli svému růstu a nevylučují ho. Živočichové ho využívají k tvorbě bílkovin a vylučují ho v podobě močoviny, amoniaku nebo kyseliny močové. Koloběh dusíku Schéma koloběhu dusíku https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Nitrogen_cycle_cs.svg/1280px-Nitrogen_cyc le_cs.svg.png Koloběh dusíku Fixace dusíku Koloběh dusíku Cyklus fosforu • Cyklus fosforu = Hlavním zdrojem fosforu jsou fosfátové nerosty. Fosfor je uvolňován do prostředí zvětráváním a činností mikroorganismů. Rostliny přijímají fosfor z rozpuštěných fosfátů z půdy (především ve formě H3P04). Potravou se fosfor dostává do živočišných těl. Organický fosfor z uhynulých těl organismů je mikroorganismy opět převeden na fosfáty a uvolňuje se tak do půdy nebo vody. Člověk do koloběhu fosforu zasahuje především hnojením půd. Fosfor (chemická značka P, latinsky Phosphorus •Fosfor (chemická značka P, latinsky Phosphorus; navrhovaný český název kostík se neujal) je nekovov chemický prvek, který má zároveň důležitou roli i ve stavbě živých organismů. Poměrně hojně se vyskytuje v anorganických sloučeninách (skupina apatitu/fosfáty) v zemské kůře. Dále se vyskytuje v podobě fosforitů – usazených hornin biogenního původu. •Fosfor je nekovový prvek, vyskytující se v přírodě pouze ve formě sloučenin. V nich se běžně setkáváme s fosforem v mocenství P5+, ale existují sloučeniny, v nichž se fosfor vyskytuje v mocenství P3− (fosfidy) a P3+ (fosforitany), ale i v dalších, např. P4+. •K roku 2012 bylo popsáno 12 alotropních modifikací fosforu, mezi které patří např. bílý, červený, fialový nebo černý fosfor. Bílý fosfor https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7b/%C4%8Cerven%C3%BD_fosfor2.gif Fialový fosfor Černý fosfor Bílý fosfor Červený fosfor Fialový fosfor Černý fosfor Fosfor – výskyt v přírodě •V přírodě se setkáme pouze se sloučeninami fosforu (ojedinělý a pochybný nález minerálu fosforu je uváděn z meteoritu nalezeném v Townshipské salině v Kansasu v USA). V zemské kůře se fosfor vyskytuje poměrně hojně, je celkově 11. prvkem v pořadí výskytu a jeho koncentrace se průměrně odhaduje na 1–1,2 g/kg. V mořské vodě je jeho koncentrace velmi nízká, pouze 0,07 mg/l, ve vesmíru připadá na jeden atom fosforu pouze přibližně 3 000 000 atomů vodíku. •Nejdůležitějším minerálem s obsahem fosforu je směsný fosforečnan vápenatý – apatit, jehož složení lze vyjádřit jako: Ca5(PO4)3X (X = OH, F, Cl). Apatit slouží jako základní surovina pro výrobu fosforu a především jeho sloučenin. Hlavní oblasti těžby leží v Rusku (poloostrov Kola), Maroku a v USA. •Dalšími minerály s obsahem fosforu jsou např. fosforit Ca3(PO4)2, fluoroapatit Ca5(PO4)3F a méně významné wavellit 3Al2O3·2P2O5·12H2O a vivianit Fe3(PO4)2·8H2O. •Dále se fosfor vyskytuje ve všech živých organizmech na Zemi, je především uložen v kostech a zubech, ale je složkou důležitých organických molekul jako DNA a RNA, energetických přenašečů (ADP, ATP) a v buněčné membráně (fosfolipidech). •Rostlinami je přijímán, stejně jako ostatní minerální látky, z vody, a to ve formě fosfátového aniontu H2PO4−. V rostlině se neredukuje. Vzhledem ke svému zápornému náboji (uvnitř buňky je záporný náboj) a vysoké intrabuněčné koncentraci je jeho příjem energeticky velmi náročný, přijímá se neustále vysokoafinními transportéry. Při příjmu pomáhá mykorhiza. V rostlině se vyskytuje volný (jako fosfátový aniont) i vázaný. Volný může být skladován ve vakuole. Koloběh fosforu Koloběh fosforu Koloběh fosforu Síra (chemická značka S, latinsky Sulphur) Síra (chemická značka S, latinsky Sulphur) je nekovový chemický prvek žluté barvy, poměrně hojně zastoupený v přírodě. Patří do skupiny chalkogenů. •Síra tvoří přibližně 0,03–0,09 % zemské kůry, v mořské vodě se její koncentrace pohybuje kolem 900 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom síry přibližně na 60 000 atomů vodíku. •Jako čistý prvek se vyskytuje především v oblastech s bohatou vulkanickou činností nebo v okolí horkých minerálních pramenů. Hlavní oblasti těžby síry jsou Polsko, Povolží, Kazachstán a USA. Podrobněji viz síra (minerál). • •Velmi významný je výskyt síry v různých rudách na bázi sulfidů. K nejznámějším patří sulfid zinečnatý – sfalerit, disulfid železnatý – pyrit, sulfid olovnatý – galenit, sulfid rtuťnatý – cinabarit (rumělka) a chalkopyrit – směsný sulfid mědi a železa. Nejznámějším minerálem na bázi síranů je sádrovec – dihydrát síranu vápenatého. •Síra se v poměrně značném množství vyskytuje i v horninách organického původu – v uhlí a ropě. • •V atmosféře je síra přítomna ve formě svých oxidů, především siřičitého, ale i sírového. Způsobuje to především nekontrolované spalování fosilních paliv s vysokým obsahem síry, ale i vulkanická činnost: při erupci sopek dochází k emisi značných množství sloučenin síry. Síra (chemická značka S, latinsky Sulphur) •Síra je podstatnou složkou organických materiálů a vyskytuje se v různých bílkovinách jako aminokyselina cystein či metionin, přítomných prakticky ve všech živých organizmech. Dále tvoří v proteinech Fe-S struktury, je součástí koenzymů A a různých vitamínů. Vyskytuje se v glutathionu, který dokáže inaktivovat různé toxiny. Glutathion je složkou fytochelatinů, které dokážou vyvazovat z půdy těžké kovy. Zajímavostí je, že glutathion nevzniká běžným procesem proteosyntézy na ribosomech, ale činností speciálních enzymů, aktivovaných těžkými kovy. Existují bakterie, které jako zdroj energie využívají sloučeniny síry namísto kyslíku. • •Rostliny přijímají síru z půdy ve vodném roztoku jako síranový anion SO42− symportem se třemi protony H+. Tyto protony musí být poté zase vyčerpány ATPásovými pumpami ven z buňky za investice ATP, aby se udržela jejich optimální koncentrace v buňce. Příjem síry je pro rostlinu energeticky náročný. Síra je po rostlině transportována buď ve formě SO42−, nebo jako redukovaný (pro redukci je třeba ATP a redukovaný feredoxin) sulfid S2−, nebo vázaná v aminokyselinách či sulfolipidech. • Síra - výskyt v přírodě •Síra je podstatnou složkou organických materiálů a vyskytuje se v různých bílkovinách jako aminokyselina cystein či metionin, přítomných prakticky ve všech živých organizmech. Dále tvoří v proteinech Fe-S struktury, je součástí koenzymu A a různých vitamínů. Vyskytuje se v glutathionu, který dokáže inaktivovat různé toxiny. Glutathion je složkou fytochelatinů, které dokážou vyvazovat z půdy těžké kovy. Zajímavostí je, že glutathion nevzniká běžným procesem proteosyntézy na ribosomech, ale činností speciálních enzymů, aktivovaných těžkými kovy. Existují bakterie, které jako zdroj energie využívají sloučeniny síry namísto kyslíku. • •Rostliny přijímají síru z půdy ve vodném roztoku jako síranový anion SO42− symportem se třemi protony H+. Tyto protony musí být poté zase vyčerpány ATPásovými pumpami ven z buňky za investice ATP, aby se udržela jejich optimální koncentrace v buňce. Příjem síry je pro rostlinu energeticky náročný. Síra je po rostlině transportována buď ve formě SO42−, nebo jako redukovaný (pro redukci je třeba ATP a redukovaný feredoxin) sulfid S2−, nebo vázaná v aminokyselinách či sulfolipidech. Síra (chemická značka S, latinsky Sulphur) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/Burning-sulfur.png Při hoření se síra taví do krvavě rudé barvy a hoří modrým plamenem, který je nejlépe vidět za tmy. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Soufresicile2.jpg/1280px-Soufresicile2.jp g https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0b/Fumarola_Vulcano.jpg/1280px-Fumarola_Vulc ano.jpg Přírodní krystalická síra Síra sopečného původu (srážející se okolo solfatar) Síra a životní prostředí https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/Acid_rain_woods1.JPG Jizerské hory – smrkový les zasažený kyselým deštěm •Síra je obsažena v řadě molekul, nezbytných pro fungování živých organizmů. Typické jsou esenciální aminokyseliny jako cystein a methionin, které tvoří součást bílkovin, přítomných prakticky ve všech živých organizmech. •Před rokem 1989 byl oxid siřičitý hlavním problémem kvality ovzduší, především v důsledku masivního spalování uhlí s vysokým obsahem síry. Reakcí s vodní parou obsaženou v atmosféře vznikají kyseliny siřičitá a sírová, které se podílejí na vzniku kyselých dešťů, jež se podílely na zničení smrkových lesů např. Jizerských a Krušných hor. •Mezi lety 1990 až 2006 došlo v České republice k poklesu emisí SO2 téměř o 90 % v důsledku instalaci účinných odsiřovacích zařízení, většinou za použití alkalických sorbentů (mletý vápenec nebo magnezit). V posledních letech stoupají emise SO2 z malých zdrojů. •Do organismu se dostává nejčastěji v potravě bohaté na bílkoviny (sýry, vejce). "Síra je složkou dvou esenciálních aminokyselin (cysteinu a methioninu). Nachází se ve všech buňkách lidského těla, ve vyšších koncentracích ji najdeme v kůži, nehtech a ve vlasech". •Nedostatek síry v našich podmínkách nehrozí. Denní doporučená dávka 0,5–1 g Koloběh síry Koloběh síry Koloběh síry • • • 2. Fixace energie – primární produkce Čtyři základní principy udržitelnosti: V biosféře vše souvisí se vším ! Základní komponenty ekosystému Základní zjednodušený průběh fotosyntézy https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/28/Fotosynt%C3%A9za.svg/1024px-Fotosynt%C3%A 9za.svg.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b4/Simple_photosynthesis_overview_cs.svg/800 px-Simple_photosynthesis_overview_cs.svg.png Fotosyntéza – základ primární produkce •Fotosyntéza (z řeckého fós, fótos – „světlo“ a synthesis – „shrnutí“, „skládání“) nebo také fotosyntetická asimilace je složitý biochemický proces, při kterém se mění přijatá energie světelného záření na energii chemických vazeb. Využívá světelného, např. slunečního, záření k tvorbě (syntéze) energeticky bohatých organických sloučenin – cukrů – z jednoduchých anorganických látek – oxidu uhličitého (CO2) a vody. Fotosyntéza má zásadní význam pro život na Zemi. •Fotosyntéza probíhá v chloroplastech zelených rostlin a mnohých dalších eukaryotických organizmů (různé řasy), ale také v buňkách sinic a některých dalších bakterií. Jedná se o tzv. autotrofní výživu. Některé otázky týkající se jejího průběhu dosud nejsou dostatečně objasněny. •Průběh se dělí do dvou fází. Ve světelné fázi barevné pigmenty pohlcují světlo, z něhož získávají energii pro následné děje. V této fázi dochází k rozkladu vody a uvolnění kyslíku (který pak využívají i jiné organismy k dýchání). Biochemické děje v temnostní fázi již světlo nepotřebují, ale využívají energii, která z něj byla ve světelné fázi získána. V této fázi dochází k zabudování oxidu uhličitého do molekul cukrů, které dále slouží buď jako zásobárna a zdroj energie, nebo jako stavební složky pro tvorbu složitějších molekul (polysacharidů, glykosidů aj.). Procesy temnostní fáze probíhají v cyklech a liší se podle druhu organismu. Vnější faktory, na nichž průběh fotosyntézy závisí, jsou světlo, teplota, voda a koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu. •Rozlišujeme fotosyntézu oxygenní (při které vzniká kyslík a pro jejíž zahájení je potřeba voda) a anoxygenní (při které kyslík nevzniká a do jejíhož zahájení nezasahuje voda), přičemž rozeznáváme různé typy anoxygenní fotosyntézy podle toho, zda je pro její zahájení potřeba sulfan, nebo organické kyseliny. • • Zelený list – fotosyntéza probíhá v listech rostlin za pomoci zeleného barviva – chlorofylu https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f4/Leaf_1_web.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/Plagiomnium_affine_laminazellen.jpeg Chloroplasty měříku příbuzného v optickém mikroskopu. Objevitel fotosyntézy •Stephen Hales, (1677–1761) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fb/Stephen_Hales.jpg/800px-Stephen_Hales.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2d/Excited_states_of_chlorophyll_%28cs%29.sv g/1024px-Excited_states_of_chlorophyll_%28cs%29.svg.png Excitační stavy chlorofylu a přechod mezi nimi: Pohlcením modrého světla přejde chlorofyl do druhého excitačního stavu, absorpcí červeného do prvního excitovaného stavu. Energii druhého excitovaného stavu však nedokáže využít a přechází z něj do prvního excitovaného stavu. Jeho energie může být poté vyzářena, ale většina je využita k fotochemickým reakcím. Rostliny a fotosyntéza Proč jsou rostliny zelené ? Proces fotosyntézy Závislost fotosyntézy na intenzitě světla https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/Photosynthesis_-_light_graph.png Závislost fotosyntézy na koncentraci CO2 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/Photosynthesis_-_CO2_concentration_graph.png Graf závislosti rychlosti fotosyntézy a dýchání na teplotě a intenzitě světla. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/Photosynthesis_and_respiration_-_temperature_an d_light_graph_%28cs%29.png Primární produkce •Předpokladem toku energie a koloběhu látek (biologických cyklů) je schopnost živých soustav vytvářet organické látky z látek anorganických a v nich poutat sluneční energii ve formě chemických vazeb. V tom spočívá základní význam nejdůležitější funkční složky ekosystémů, primárních producentů.Rychlost produkce biomasy označujeme jako produktivitu. Primární produktivita (primární produkce) je rychlost, jíž se v důsledku fotosyntetické činnosti producentů (zelených rostlin) využívá energie ve formě organických látek, jež mohou vytvářet přírůst rostlin (biomasu) nebo jsou využity konzumenty jako potrava. • •Jednoduše řečeno, je to množství biomasy vytvořené autotrofními organismy (primárními producenty) za jednotku času, při spotřebě energie. • Roční primární produkce na Zemi Zdroje enerie •Nutnými zdroji primární produkce v suchozemských ekosystémech je sluneční světlo (sluneční energie zachycená každoročně zeměkoulí činí řádově 20 - 10 na 20tou kJ (1,73. 10 na 17tou wattů) což ve středních zeměpisných šířkách představuje příkon 38 - 42 miliard kJ.ha-1 za rok), oxid uhličitý, voda a půdní živiny. • •Podstatou primární produkce je tedy fotosyntéza a základním projevem je fixace (poutání, asimilace, příjem) oxidu uhličitého. • •Energie vnějšího prostředí, využívaná primárními producenty, je dvojího druhu: •chemická •energie slunečního záření • Kritické faktory omezující primární produkci •nedostatek fotosynteticky aktivní radiace (FAR - jedná se o světelné spektrum vhodné pro fotosyntézu, jeho nedostatek může být pod hustým zápojem lesa nebo v jeskyni) • •nedostatek vody (potenciální evapotranspirace vyšší než srážky – aridní klima) • •krátká délka fotosyntetického období • •nedostatek minerálních zdrojů • •Za nedostatku některého zdroje (voda, živiny) se vyvíjí menší fotosyntetický aparát (menší listová plocha) a primární produkce je menší). Globální rozložení průměrných ročních srážek Primární produktivita hlavních typů klimaxových biomů Primární produkce – Enviwiki Saprotrofní potravní řetězec - ppt stáhnout Pyramida čisté produkce Ekosystém. - ppt stáhnout Potravní řetězce vyjadřují složitost potravních vztahů v prostředí Základní komponenty potravinového řetězce Trofická struktura ekosysrému Trofická struktura – Enviwiki Hierarchická organizace druhů podle jejich trofického stupně a typu prostředí Základní pyramida toku energie v biosféře Energie potravy dostupná pro člověka na různých trofických úrovních Čtyři základní principy udržitelnosti: V biosféře vše souvisí se vším ! • • • 3. Biodiversita Biodiversity of India Biodiverzita •Biodiverzita (též biologická diverzita) se používá v rámci ekologie jako termín označující různorodost života. Biodiverzita představuje základní předpoklady pro fungování ekosystémů, její ohrožení proto představuje problém pro populace všech druhů včetně lidského. •Existuje mnoho definicí biodiverzity, neboť se jedná o složitý několikaúrovňový jev. Světový fond ochrany přírody definoval v roce 1989 biodiverzitu jako „bohatství života na Zemi, miliony rostlin, živočichů a mikroorganismů včetně genů, které obsahují, a složité ekosystémy, které vytvářejí životní prostředí.“[1] • •Tématem se zabýval Edward O. Wilson. V publikaci Diversity of Life (1992; česky Rozmanitost života, 1995) shrnuje závěry výzkumů o důsledcích lidské činnosti na biodiverzitu. Biologická rozmanitost má základní význam pro udržení světa v nám známé podobě. Rozmanitost a z ní vycházející odolnost jsou ohroženy tehdy, jsou-li zásahy do prostředí silnější než obvyklé jevy v přírodě. Pokud škodlivý vliv pokračuje, může docházet k nenapravitelné zkáze. Edward O. Wilson (únor 2003) Edward O. Wilson Biodiverzita – biologická rozmanitost •Biologická diverzita představuje rozmanitost (rozrůzněnost) života. Světový fond na ochranu přírody (WWF) definuje biodiverzitu jako bohatství života na Zemi, miliony rostlin, živočichů a mikroorganismů (včetně genů, které obsahují) a složité ekosystémy, které vytváření životní prostředí. • •Rozlišujeme tři úrovně biodiverzity: •Genetická (genová variabilita v rámci populace nebo celého druhu) •Druhová (rozmanitost na úrovni druhů) •Ekosystémová (rozmanitost na úrovni společenstev a ekosystémů • • • • Biologická rozmanitost na Zemi podle států Biodiverzita a člověk •Biodiverzita může být jedním z ukazatelů stavu životního prostředí. Můžeme rozlišovat biodiverzitu na úrovni celosvětové, evropské, české, lokální atp. Lidská činnost v krajině způsobuje většinou degradaci ekosystémů a ohrožení populací mnoha druhů, což vede ke snižování biodiverzity. Ta je velmi důležitá pro zachování ekologické rovnováhy v přírodě. •Chráníme-li biodiverzitu, nechráníme pouhý počet druhů, je třeba se zajímat také o druhovou skladbu v daném prostředí. Takřka holou plochu s výskytem vzácné rostliny je třeba chránit více než porost běžných druhů, protože takový vzácný druh je náchylnější k vymizení. •Lidská společnost si význam biodiverzity stále více uvědomuje, vzniká proto mnoho iniciativ na její ochranu (na globální úrovni se řeší například v rámci programu OSN Cíle udržitelného rozvoje). Význam biodiverzity ekosystémů a jejich ochrany je možné studovat v rámci mnoha studijních programů na vysokých školách, vznikají i celé fakulty, které se věnují studium jejích složek (např. významu v rámci krajiny a ochrany ekosystémů), v českém kontextu se řeší například v rámci jednotlivých studijních programů na Fakultě životního prostředí ČZU, která má i vlastní centrum pro výzkum krajiny a biodiverzity. • Biodiverzita na Zemi •Biologická různorodost je při větších klimatických teplotách větší. Příkladem může být rovníkový a tropický pás či historická teplá období během fanerozioka. Ovšem latitudinální gradient druhové diverzity nemusí být univerzální. Ustavil se v posledních miliónech let, kdy globální teplota poklesla. Větší biodiverzita je na horách. Větší biodiverzita ovšem nemusí znamenat větší produktivitu ekosystému. •Systémy s vyšší diverzitou jsou méně stabilní. Hromadná vymírání způsobují také nárůst diverzity přeživších. I střídání ledových dob například napomáhá diverzitě mikrobů oproti stálému selekčnímu tlaku bez změn klimatu. Ovšem diverzita se nemusí z dlouhodobého hlediska měnit historicky tolik, jak se předpokládá. Může být i limitovaná. •Biodiverzita v domech není malá, jak by se předpokládalo. Lze v nich lze najít i přes 100 druhů členovců. •Biodiverzita nemusí být vhodným měřítkem při posuzování kvality životního prostředí člověka, viz např. vysoká biodiverzita v oblasti Černobylu po černobylské havárii. •Dle novějších studií se celková biodiverzita na Zemi v posledních desítkách milionů let nezvyšovala a od doby paleogénu zůstávala stabilní. Dříve se přitom obecně předpokládalo, že se až do současnosti druhová rozmanitost na Zemi stabilně zvyšovala. Biologická diverzita v tropech •Tropický podnebný pás je oblastí, kde celoročně panuje teplé počasí. Obvyklý cyklus střídání léta a zimy se zde projevuje jen velmi nevýrazně, v podobě mírných sezónních výkyvů teploty. V zimě lze zaznamenat určité ochlazení, to však nikdy nevede k poklesu teploty pod bod mrazu. Žádná zima tedy fakticky ani nenastává a velmi zjednodušeně by se dalo říci, že zde po celý rok nepřetržitě panuje léto. •To ovšem samo o sobě není zárukou nepřetržité vegetační doby. Vzhledem ke specifickému proudění větru je častým problémem tropických oblastí sucho. Přestože jsou teploty celoročně dostatečně vysoké, vegetace bývá nucena shodit všechny listy a přejít do dlouhého období vegetačního klidu kvůli nedostatku srážek. A takto čeká do doby, než opět nadejde srážkově bohaté období dešťů. Střídání léta a zimy zde tedy fakticky existuje, nicméně místo teplotami je způsobeno velmi nerovnoměrným rozvržením srážek v průběhu roku. •Jako součást tropického pásu se někdy označuje i equatoriální pás, který se nachází v těsné blizkosti rovníku. Jeho charakteristickou vlastností je celoročně prakticky neměnná teplota a mnohem rovnoměrnější rozvržení srážek v průběhu roku, které zajišťuje dostatečnou celoroční vláhu pro udržení stálezelené vegetace. Ač jsou teploty ve srovnání s od rovníku vzdálenějšími tropickými oblastmi daleko umírněnější, extrémní vlhkost vzduchu, která je zde obvyklým jevem, pociťovou teplotu výrazně zvyšuje až do nesnesitelné úrovně. Tropický podnebný pás https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/ce/Tropical_zones.png Kaskády procesů, které mohou určovat diverzitu tropického pralesa Druhová rozmanitost •Druhová rozmanitost (též druhová diverzita) je biodiverzita na úrovni druhů. Jejím měřítkem je celkový počet živočišných a rostlinných druhů na Zemi a jeho růst. •Počet všech druhů na Zemi není lidmi zdaleka znám - odhady se pohybují mezi 10 miliony a 2 miliardami. Pouze 1,4 milionu druhů je pojmenováno a vědecky popsáno a zařazeno. Stejně jako celkový počet máme jen mlhavé představy o jeho pohybu - tedy přibývání resp. ubývání (mizení, vymírání) druhů. Podle jen za období 1965 –1990 vymizelo okolo 50 000 druhů. Podle jiné studie z roku 2014 však k úbytku druhů nedochází. Vymírání druhů je jeden ze způsobů měření vlivu člověka na biosféru. •Biodiverzita je základním předpokladem pro udržení druhu. Snižování druhové rozmanitosti se nazývá genová eroze. Pokud se v populační genetice počítá s druhovou rozmanitostí, je tím myšlen počet druhů v populaci. Pokud odpovídají fenotypy organismů jejich genotypům, je druhová rozmanitost přímo úměrná s rozmanitostí genetickou (která odpovídá počtu různých alel v populaci). •Z evolučního hlediska jsou za druhovou rozmanitost zodpovědné mechanismy jako inbrední deprese a speciace, naopak směrem k druhově méně rozmanité populaci vede outbrední deprese a většinou také šlechtění. Hierarchie biologických struktur Matematická biologie učebnice: Biodiverzita z ekologického hlediska Co je potřeba udělat pro zachování biodiverzity? Co biodiverzitu ohrožuje? • „Natura abhorret vacuum. – Příroda se hrozí prázdnoty.“ (Aristotelés) • •99 % ohrožených druhů je ohroženo kvůli lidské činnosti. •Degradace a ztráta biotopů patří mezi hlavní ohrožující faktory - má dopad na 86 % všech ohrožených ptáků, 86 % ohrožených savců a 88 % ohrožených obojživelníků •Zavlékání cizích druhů - v ČR především problém s netýkavkou žláznatou, křídlatkami, akátem, americkými raky atd. •Přílišné využívání a tím vyčerpávání přírodních zdrojů a ekosystémů - těžba surovin, rybolov, lov atd. • Znečištění prostředí a nemoci • Změny klimatu - mění migrační chování druhů, blednutí korálů atd. • Co je potřeba udělat pro zachování biodiverzity? •Druhy a ekosystémy potřebují prostor k obnově a rozvoji. Přinejmenším 10 % všech ekosystémů by mělo být chráněných. •Bez biodiverzity nebude zemědělství. Zemědělství svými praktikami často ohrožuje ekosystémy i neprodukční druhy - nižší používání pesticidů a umělých hnojiv je klíčové pro zachování biodiverzity. Principy ekologického zemědělství mohou sloužit jako dobrý příklad. •75 % všech rybářských lovišť je vyčerpáno, mnohé druhy ryb (například treska nebo platýs) jsou již ohroženy. Musíme jich tedy využívat s mírou a udržitelněji. •Stavba silnic, továren a obytných domů ničí habitaty rostlin a živočichů. Jestli městský i venkovský rozvoj nebude zohledňovat potřeby přírody, našemu okolí bude brzy dominovat beton a znečištění prostředí. •Klimatické změny se v současnosti považují za největší výzvu lidstva. S měnícími se podmínkami se budou měnit také ekosystémy a habitaty živočichů a rostlin. Musíme bojovat s příčinami klimatických změn a uzpůsobovat podmínky k tomu, aby druhy mohly migrovat nebo se adaptovat na nové prostředí. •Jestliže vypustíme živočicha nebo rostlinu mimo jeho/její obvyklý habitat, může zemřít. V jiných případech se může stát druhem invazním a ohrožovat místní floru a faunu. Jelikož nikdy nevíme, do které z těchto kategorií daný druh bude patřit a jak se bude v nových podmínkách chovat, zamezení těmto invazím je klíčové. •Biodiverzita je základem udržitelného rozvoje. Ekosystémové služby poskytují základ všem ekonomickým aktivitám. Ochrana biodiverzity tedy musí být zakomponována do všech oblastí politického rozhodování. • Co je to biodiverzita? •Biodiverzita, tedy biologická rozmanitost, znamená variabilitu všech žijících organismů; zahrnuje diverzitu v rámci druhů, mezi druhy i diverzitu ekosystémů a služby ekosystémů. Je popsána jako rozmanitost života ve všech jeho formách, úrovních a kombinacích. Přitom nejde o pouhý součet všech genů, druhů a ekosystémů, ale spíše o variabilitu uvnitř a mezi nimi. Proto je biodiverzita v tomto pojetí považována za vlastnost života. Každý druh, ať již živočišný či rostlinný, má zde své místo. Dohromady tvoří provázaný celek. Zachování biologické rozmanitosti je nezbytné, protože udržuje stabilitu ekosystémů. I organismy, jejichž vliv na fungování ekosystému byl doposud nepatrný, mohou odvrátit například přírodní krize. Ekosystém je dynamický komplex společenství rostlin, živočichů, mikroorganismů a jejich neživého prostředí, které vzájemným působením tvoří funkční jednotku. K ekosystémům patří pouště, korálové útesy, mokřady, deštné pralesy, pastviny, městské parky a obdělávaná zemědělská půda. Co je to biodiversity Hot Spots ? •Hot spot biologické rozmanitosti je biogeografická oblast s významnou úrovní biologické rozmanitosti, která je ohrožena lidským obydlím. •Norman Myers psal o konceptu ve dvou článcích v The Environmentalist v letech 1988 a 1990, po kterých byl koncept revidován po důkladné analýze Myersem a dalšími na "Hotspoty: Biologicky nejbohatší a nejohroženější pozemské ekoregiony Země" a článek publikovaný v časopise Nature, oba v roce 2000. •Aby se region kvalifikoval jako hotspot biologické rozmanitosti na Myersově vydání mapy hotspotů z roku 2000, musí splňovat dvě přísná kritéria: musí obsahovat nejméně 1 500 druhů cévnatých rostlin (více než 0,5% z celkového počtu na světě) jako endemity a musí ztratit nejméně 70% své primární vegetace. Celosvětově spadá do této definice 36 zón. Tyto lokality podporují téměř 60% světových druhů rostlin, ptáků, savců, plazů a obojživelníků, s vysokým podílem těchto druhů jako endemitů. Některé z těchto hotspotů podporují až 15 000 endemických druhů rostlin a některé ztratily až 95% svého přirozeného prostředí. •Ohniska biologické rozmanitosti hostí své rozmanité ekosystémy na pouhých 2,4 % povrchu planety. Myer původně identifikoval deset hotspotů; Současných 36 dříve pokrývalo více než 15,7 % veškeré půdy, ale ztratilo přibližně 85 % své plochy. Tato ztráta stanovišť je důvodem, proč přibližně 60% světového suchozemského života žije pouze na 2,4% povrchu pevniny. Karibské ostrovy jako Haiti a Jamajka čelí v důsledku rychlého odlesňování vážným tlakům na populace endemických rostlin a obratlovců. Mezi další oblasti patří tropické Andy, Filipíny, Mezoamerika a Sundaland, které při současných úrovních, na nichž dochází k odlesňování, pravděpodobně ztratí většinu svých druhů rostlin a obratlovců. • Biodiverzity Hot spots Biodiversity Hotspots | National Geographic Society Biodiverzity hot spots What Are Biodiversity Hotspots? · Frontiers for Young Minds Biodiversity Hot Spots na Zemi Místa s vysokých výskytem endemismu Obratlovci vymřelí od roku 1600 n.l. Srovnání (v %) popsaných druhů a taxonomů Kde jsou ochranářské priority? - Časopis Vesmír Odhadované množství druhů u skupin organismů s očekávaným počtem více než 100 000 druhů (obratlovci pro srovnání) (Hammond, 1992). Porovnání odhadu počtu druhů různých skupin organismů Srovnání narušenosti jednotlivých biomů Kde jsou ochranářské priority? - Časopis Vesmír Stav přírody v Evropské unii S poklesem biodiverzity stoupá riziko nové pandemie – dReport Změny biodiverzity •K proměnám v zastoupení a složení druhů dochází přirozenou cestou, v současné době však nejvýznamnější změny způsobuje člověk svou činností. Přírodní změny - eroze, výbuchy sopek, zemětřesení, nejslabší jedinec nepřežije…. Způsobené člověkem – kácení a vypalování deštných pralesů, vysoušení mokřadů, zemědělská půda, rybolov zaměřený pouze na určité druhy ryb …. • • Příklady změň způsobené člověkem: •Mezi léty 1970 a 2000 klesl celkový počet druhů na Zemi o 40 %, konkrétně druhů vodních a mokřadních o 50 %. •V Severním Atlantiku se za posledních 50 let snížilo množství ryb. •Každoročně ztrácíme asi 6 milionů hektarů tropických deštných pralesů. •V Karibské oblasti ubylo za posledních 30 let až 50 % plochy korálových útesů. • Čtyři základní principy udržitelnosti: V biosféře vše souvisí se vším ! • •4. Populační exploze lidstva Přelidnění Země •Dnes žije na planetě Zemi cca 8 mld. lidí • •Evropský kontinent zaznamenává neustálý pokles, opakem je situace v Asii, Africe a Latinské Americe • •Předpoklad: rok 2050 – 12 mld. lidí • rok 2100 – 50 mld. Poválečný rozvoj - velký nárůst od roku 1950 Lidský populační růst a ekologická stopa ve vztahu k dostupné ekologické kapacitě Je člověk pro přírodu problém ? Jaká je jeho stopa v přírodě ? •Ekologická stopa představuje celkovou plochu půdy nebo vody nezbytné k produkci zdrojů pro danou populaci Otisk stopy člověka v přírodě •Otisk stopy člověka v milionech (ha) a sdílená ekologická kapacita •Na osobu (ha na osobu) V roce 2002 byla ekologická stopa člověka v průměru o 39% větší než ekologická kapacita Země Občanské společnosti různých zemí mají různě velkou ekologickou stopu • Růst světové populace v letech 1950 – 2050: rozvinuté a rozvojové země Vztah porodnosti a HDP a nárůst světové populace – rozvinuté a rozvojové země Věkové složení obyvatel v roce 1985 a2005 v rozvinutých a rozvojových zemích V čem spočívá úspěšnost a vyjímečnost člověka jako druhu ? Je to jeho nesmírná schopnost se přizpůsobovat rozmanitým životních podmínkám – jeho fenotypická plasticita a inteligence ? Rozšíření nejstarších hominidů: 1 – Djurab, 2 – střední Awaš, 3 - Kapsomin Rekonstrukce krajiny prvních hominidů Přehled vývoje hominidů a fylogenetický dendrogram založený na mtDNA 54 současných obyvatel různých kontinentů Biologické adaptace člověka •Křivka od myši ke slonovi ukazující vztah rychlosti metabolismu k hmotnosti těla Biologické adaptace člověka •Log-log graf vztahu mezi velikostí organismu v době rozmnožování a délkou generace Člověk Odhad počtu buněčných typů u raných zástupců různých skupin živočichů Člověk Velikost mozku 200 druhů obratlovců Člověk •Objem endokrania vynesený oproti hmotnosti těla lidoopů, australopiteků a linie Homo v logaritmické stupnici Biologické adaptace člověka Lidé 100 000 let historie lidstva Migrace moderních humanoidů z Afriky a jejich rozšíření po světě • Člověk versus příroda – aplikovaná ekologie Hranice/meze tolerance planety Země Hranice/meze tolerance planety Země •První mezní hranicí je vyvarovat se rizik nebezpečné změny klimatu. Stanovena hranice 350 částic CO2 na 1 milion části atmosféry •Druhou hranicí je prevence ničení ozónové vrstvy a rizika rakoviny. Hranice 276 dobsonových jednotek •Třetí mezí hranicí zatím nebyla definována. Týká se ale přítomnosti aerosolu a prachu v atmosféře •Čtvrtá hranice je stanovena za účelem ochrany oceánů proti překyselení: max. 2,75 nasycení aragonitem •Pátá mezní hranice nás má chránit před nadměrnou spotřebou vody. Udává hranici, kterou planeta ještě snese: pokud jde o lidskou spotřebu: 4000 km3 vody ročně • • • •Šestá mezní hranice je opět obtížně definovatelná. Týká se chemického znečištění (např. toxické látky, těžké kovy, plasty). Nutno je omezit, nebyly ale zatím stanoveny jejich mezní hodnoty •Sedmá hranice souvisí s přeměnou půdy na zemědělské využití. Omezuje transformaci lesů a jiných nekultivovaných oblastí na pouhých 15% veškeré půdy •Osmá mezní hranice je definována jako úbytek maximálně 10 rostlinných i živočišných druhů za měsíc ročně •Poslední devátá hranice omezuje znečištění dusíkem (ne méně než 35 metrických tun ročně) a fosforem (ne méně než 11 metrických tun ročně). Tyto znečišťující látky pocházejí z různých zdrojů, například z chemických hnojiv • • Aplikovaná ekologie - Globální problémy •Přelidnění Země •Hladomory •Nebezpečí jaderné katastrofy •Civilizační choroby •Surovinové a energetické problémy •Terorismus •Rasismus •Ekologické problémy • Antropocén Mezopotámie rozložená mezi řekami Eufrat a Tigris – vznik zemědělství před cca 10tis lety Mapa rozšíření různých typů zemědělství Populační exploze lidstva Celosvětová mapa hustoty populace Přibližná doba domestikace různých druhů živočichů Rozmanitost domestikovaných rostlin • • Pyramidy věkové struktury lidské populaci v Keni (2,1%), USA (0,6%) a Itálii (nulový růst) Potravní dilema Potravní dilema ! •99 % produkce masa nepochází z volně pasoucích se zvířat, ale z průmyslových chovů ! •Tato skutečnost přispívá z 18% ke skleníkovým emisím, které vedou ke globálnímu oteplování. •Tyto emise tvoří metan a oxid uhličitý, který vzniká při dopravě, zpracování krmiva a masných produktů. •Metan vyprodukovaný v důsledku průmyslového chovu je 25x agresivnější, co se týče skleníkového efektu, který vytváří, než oxid uhličitý, přestože se do zhruba deseti let rozptýlí, na rozdíl od CO2, který přetrvá asi 100 let ! •Z toho tedy plyne, že jedním z nejrychlejších a nejjednodušších způsobů, jak rychle zmenšit skleníkový efekt, by bylo jednoduše omezit spotřebu masa ! •Výroba 1 kg masa včetně využití půdy, krmiva a vyprodukovaného metanu, vytvoří 50krát více skleníkových plynů, než výroba 1kg obilí. •Navíc odpad z masné výroby je hlavní příčinou znečištění, které ovlivňují ovzduší a řeky, vytváří mrtvé zóny v oceánu a tak dále. Jen v USA produkuje průmyslový chov 130krát větší množství odpadu než obyvatelstvo celého státu ! • • Potravinová pyramida správné výživy Problematika obezity Očekávaná délka života člověka v různých částech světa Udržení rozmanitosti přírodních zdrojů Etická kategorizace lidských zájmů Lidská sídla Lidská sídla: venkovská versus městská populace Antropocén – epocha člověka Aplikovaná ekologie • • •Oteplování a změna klimatu Globální oteplování a jeho možné důsledky Global Warming – Climat change •Global warming" redirects here. For other uses, see Climate change (disambiguation) and Global warming (disambiguation). This article is about contemporary climate change. For historical climate trends, see Climate variability and change. • •In common usage, climate change describes global warming—the ongoing increase in global average temperature—and its effects on Earth's climate system. Climate change in a broader sense also includes previous long-term changes to Earth's climate. The current rise in global average temperature is more rapid than previous changes, and is primarily caused by humans burning fossil fuels. Fossil fuel use, deforestation, and some agricultural and industrial practices increase greenhouse gases, notably carbon dioxide and methane. Greenhouse gases absorb some of the heat that the Earth radiates after it warms from sunlight. Larger amounts of these gases trap more heat in Earth's lower atmosphere, causing global warming. • •Due to climate change, deserts are expanding, while heat waves and wildfires are becoming more common. Increased warming in the Arctic has contributed to melting permafrost, glacial retreat and sea ice loss. Higher temperatures are also causing more intense storms, droughts, and other weather extremes. Rapid environmental change in mountains, coral reefs, and the Arctic is forcing many species to relocate or become extinct. Even if efforts to minimise future warming are successful, some effects will continue for centuries. These include ocean heating, ocean acidification and sea level rise. • Globální oteplování Země Vzestup: Teplota povrchových vod moří Teplota vzduchu nad oceány Vlhkost Teplota vzduch v troposféře Obsah tepla v mořích a oceánech Teplota nad zemským povrchem Hladina moří a oceánů Úbytek: Mořský led Sněhová pokrývka na souši Pevninské ledovce Vlivy globálního oteplování světový přírodní systém •Tání ledovců – oteplování mořské vody povede k postupnému vzestupu teploty mořské vody a následnému tání ledovců, což povede ke zvýšení hladiny světového oceánu v řádu až desítek metrů ! •Změny mořských proudů – změny teploty povrchových vrstev Tichého oceánu vedoucích ke změnám proudění a k ochlazování orčitých oblastí planety- tento jev se nazývá El Niňo. Je to dlouhodobý trend •Zdraví a životy – snižování vrstvy ozónu v důsledku používání chemických látek pro chlazení a klimatizaci zvyšuje průnik kosmického záření do atmosféry a vede ke zvýšení počtu rakoviny kůže. Oteplování rovněž ponese nárůst tzv. teplomilných chorob (např. malárie, průjmových onemocnění a podvýživa – viz mapka kartogram CO2). • • Globální termohalinní cirkulace Fenomém Tichého oceánu (A) – během normálního roku El Niňa a během roku (B) El Niňo Rychlost snižování ozónového sloupce Ztenčování ozónové vrstvy Země Vliv emisí na nárůst onemocnění Ekologické problémy – skleníkový efekt • Jak vzniká skleníkový efekt ? Oteplování biosféry Zaznamenané globální oteplování Země Potencionální dopad vzestupu hladiny moří na Bangladéš Pouhá termální expanze mořské vody povede ke zvýšení hladiny moří o 1,5m, což pro Bangladéš bude znamenat, že všechny tmavá místa na mapě budou pod vodou ! Zasažená plocha Bangladéše (rozloha 134 000 km2) dosáhne velikosti 22 000 km2 (16% dnešní rozlohy) ! Pokud roztají i pevninské ledovce, např. grónské, dojde k vzestupu mořské vody o 5 až 10 m Emise CO2 v roce 2017 per capita Emise CO2 produkované v Evropě Jak bude vypadat svět v budoucnosti ? Tmavá místa vyznačují oblasti s více než 70 % pravděpodobností, že se v příštích 20 až 40 letech zde budou nejteplejší léta z celého dokumentovaného období Tmavá místa vyznačují oblasti s více než 90 % pravděpodobností, že se v příštích 60 až 80 letech zde budou nejteplejší léta z celého dokumentovaného období A bude pěkně teplo a sucho, no to se děti budeme mít, že? Klimatické změny působí sucho – pokles produkce Sucho ohrozí až 60% ploch, kde se pěstuje pšenice Ekologické problémy – přístup k pitné vodě • Pravděpodobnost vzniku konfliktů spojených s vodou Sucho v Česku Bez komentáře ! • • • •Chudoba a sociální problémy lidstva Podíl obyvatelstva žijícího ve slumech Příčiny výskytu podvýživy Problematika podvýživy Globální problémy - hladomor • •Ve světě se vyprodukuje o 10% více potravin, než by bylo nutné pro nasycení obyvatel celé planety •Přesto trpí hladem každý sedmý člověk, z toho každé třetí dítě •Příčina: nerovnoměrnost vztahů mezi růstem počtu obyvatel a ekonomickým vývojem v různých zemích, nerovnoměrnost výroby, rozdělování a spotřeby • Globální problémy - hladomor •Extrémní a dlouhotrvající nedostatek jídla, který způsobuje permanentní pocit hladu, vychrtlost zasažené skupiny, resp. populace, a podstatný nárůst úmrtnosti. •Hladomor může být klasifikován podle toho, jakou skupinu zasáhl, a podle lokace postižených. •Obecně hladomor zasahuje všechny vrstvy populace v zemích s nedostatkem potravy, samozřejmě ne všechny vrstvy postižených jsou na stejném stupni hladomoru. •Místní hladomory jsou koncentrovány pouze v určitém regionu země, nedostatek potravy se však projevuje v zemi celé. •Hladomor je klasifikován jako stav, kdy určitá skupina populace trpí z celé země zasažené nedostatkem jídla největší bídou. Přehled hladomorů (do roku 1985): •3500 př. Kr. Egypt, první psaná zmínka o hladomoru. 436 př. Kr. Řím, tisíce hladovějících lidí se dobrovolně utopilo v řece Tiber. 310 Británie, 40 000 mrtvých. 917-18 Indie, Kašmír, obrovská úmrtnost. Koryto řeky Jhelum naplněno mrtvými těly. 1064-72 Egypt, záplavy na Nilu trvaly 7 let. Objevil se kanibalismus.1069 Anglie, normanská invaze. Kanibalismus. 1235 Anglie, 20 000mrtvých v Londýně. 1315-17 střední a západní Evropa, vydatné deště. O 10 % vyšší úmrtnost. 1333-37 Čína, 4 000 000 mrtvých. 1347-48 Rusko, deště a mrazy zapříčinily hladomor na Volze. 1594-98 Indie, kanibalismus. Přidal se mor. 1600 Rusko, 500 000 mrtvých. Mor. 1630 Indie, válka, sucho a poté povodně. 30 000 mrtvých. 1650-52 Rusko, povodně. 1677 Indie, Hyderabad, déšť, vysoká úmrtnost.V každé vesnici přežili dva až tři lidé. 1693 Francie, hladomor popsal Voltaire. 1769 Francie, 5 % populace zemřelo. 1769-70 Indie, nepřesný údaj: zemřelo 3 000 000 až 10 000 000 lidí. 1770 východní Evropa, 168 000 mrtvých v Čechách, 20 000 v Rusku a Polsku. 1790-92 Indie, kanibalismus. 1803-04 západní Indie, sucha, válka. Tisíce mrtvých. 1837-38 Indie, sucho. 800 000 mrtvých. 1845-49 Irsko, velký bramborový hladomor. Milion mrtvých. Emigrace. 1866 Indie, 1 500 000 mrtvých. •1868-70 Indie, sucho. Po hladomoru následovala horečka. 1874-75 Asie, Minor, 150 000 mrtvých. 1876-78 Indie, sucho. 5 000 000 mrtvých. 1892-94 Čína, sucho. 1 000 000 mrtvých. 1896-97 Indie, sucho. Více než 5 000 000 mrtvých. 1899-1900 Indie, sucho. 3 250 000 mrtvých. 1920-21 severní Čína, sucho. 20 000 000 hladovějících, 500 000 mrtvých. 1921-22 Rusko, Ukrajina, povodí Volhy, sucho. Počet mrtvých od 1 250 000 až 5 000 000. 1928-29 Čína, 3 000 000 mrtvých. 1932-34 Rusko, Ukrajina, kolektivizace vyvolala odplatu zemědělců - vybíjení dobytka. 5 000 000 mrtvých. 1941-43 Řecko, válka. 450 000 mrtvých. 1941-42 Varšavské ghetto, válka. 43 000 mrtvých. 1941-44 Leningrad, válka. 1 000 000 mrtvých. 1943 Rwanda, Urundi, 35 000-50 000 mrtvých. 1943-44 Indie, Bengálsko, 1 500 000 mrtvých. 1947 Rusko, obilí vyvezeno do zahraničí, nezbylo pro vlastní lidi. 1960-61 Kongo, válka. 1965 Indie, Bihar, sucho. Tisíce mrtvých. 1967-69 Nigérie, Biafra, válka. 1 500 000 mrtvých. 1968-74 Sahel, sucho. 500 000 lidí mrtvých. 1973 Etiopie, sucho. 100 000 mrtvých. 1974 Bangladéš, záplavy. 1974 Somálsko, sucho. Rusko pomohlo přesídlit strádající nomády na jih země. 1975-79 Kambodža, 1 000 000 mrtvých. Politika genocidy Rudých Khmerů. 1983-85 Sahel, sucho. Hladovělo 22 000 000 lidí. Lidská sídla, která přebírá zpět příroda Typické charakteristiky přírodních a člověkem ovlivněných oblastí Dominance člověka Biologická jednoduchost Většinou využívání fosilních paliv Vysoká produkce znečištění Ztráta a znehodnocování živin Zneužívání a degradace primární produkce Přírodní systémy Biologická rozmanitost Využívání sluneční energie Nízká (pokud vůbec) produkce znečištění Recyklace živin Primární produkci využívá společně mnoho druhů Mapa světa podle hrubého domácího produktu (upraveno podle GeoHive, 2005) Globální srovnání rozvinutých a rozvojových zemí Top 10 zemí s největším počtem vymřelých druhů rostlin Top 10 zemí s největším počtem vymřelých druhů živočichů Status stupně ochrany rostlin a živočichů Rozmístění 10 největších národních parků v Africe Příroda versus lidská společnost Proč je člověk pro přírodu problém ? •Stupně organizace v přírodní systémů: •komplexnost – přírodní rovnováha – stabilita systému ! •Organizace člověkem ovlivňovaných systémů: •Snaha o efektivitu – důsledkem je jednoduchost – degradace – nestabilita systému ! • Degradace přírodního kapitálu Co to je přírodní kapitál ? Degradace přírodního prostředí •Redukce biodiversity •Nadužívání přirozené primární produkce •Růst genetické rezistence škůdců a patogenů •Eliminace přirozených predátorů •Introdukce a aklimatizace nepůvodních druhů •Nadměrné využívání přírodních zdrojů •Ovlivňování přírodních cyklů a procesů •Znečišťování prostředí Oblasti s nejvíce ohroženým přírodním kapitálem Ohrožený přírodní kapitál Degradace přírodního kapitálu Degradace přírodního kapitálu Degradace přírodního kapitálu Degradace přírodního kapitálu • • • Mezinárodní terorismus • a válečných konfliktů Globální problémy - nebezpečí jaderné katastrofy •Vyplývá z faktu, že jaderné arsenály světových velmocí obsahují takové množství zbraní, které by bylo schopné několikanásobně zničit celou naši planetu •Jaderné nebezpečí nelze vyloučit ani ze strany jaderných elektráren: Černobyl 1986; Fukušima 2011 Celosvětová mapa výdajů na zbrojení Celosvětový problém – mezinárodní terorismus Bezpečnostní bariéra v Izraeli New York, 11. září 2001 Mapa teroristických útoků ve světě v roce 2001 11. září, 2001, New York Teroristické útoky - současnost • • •Civilizační choroby a pandemie Civilizační choroby •Civilizační choroby •EPIDEMIE: •nemoc vyskytující se na malém území (např. epidemie chřipky v Moravsko-slezském kraji) •PANDEMIE: •nemoc vyskytující se po celém světě (AIDS) •nádorové, srdeční i cévní onemocnění alkoholismus, toxikománie •Pandemie – COVID - 19 Pandemie – korona virus COVID – 19 Těžba surovin - zlato Celosvětová těžba zlata • • • Migrace Starověk – mapa řeckých kolonií - migrace Výsledek obrázku pro lidské rasy mapa Rasismus a xenofobie jako společenský problém Prodej otroků ve starověku Dobyvačné války ve středověku Rasismus versus multikulturalita Rasismus versus xenofobie jako společenský problém •Rasismus jako „teorie nenávisti vůči člověku“ vznikl již v první třídní společnosti otrokářské, kde měl ospravedlnit především utiskování a porobení otroků a zároveň obhájit zotročování jedněch národů a lidských skupin druhými. Rasistické názory a teorie byly od těch dob vždy znovu využívány ideology a zastánci otrokářského, feudálního i kapitalistického řádu. Teprve v kapitalistické společnosti však nabyl rasismus své nejzrůdnější podoby a stal se i teoretickou základnou k násilnému ovládání jedněch národů druhými – jednou z nejnebezpečnějších ideologií 19. a 20. století. • •Novodobý rasismus stejně jako jeho dřívější formy popírá rovnocennost lidských ras a jeho vlastním cílem je totální potlačení jiných národů nebo vrstev zdůvodňováním jejich méněcennosti, slabosti a závislosti. Původ těchto novodobých rasových teorií je třeba hledat v období rozvíjející se kapitalistické společnosti v devatenáctém století. Zejména politikové využili rasových předsudků a nízké kulturní úrovně zaostalých vrstev a postavili se především proti národnostním menšinám a porobeným koloniálním národům a kmenům. Byly to především německé a anglosaské rasové teorie, které položily základy novodobého rasismu ve světě. Současná migrace do Evropy Rozšíření lidských ras na Zemi Několik příkladů lidských ras Distribuce světových jazyků a náboženství •Světové jazyky •Světová náboženství Celosvětová mapa míry politické demokracie Není rasa jako rasa J Ekologie není synonymem životního prostředí, environmentalismu, dějin přírody, nebo věd o životním prostředí. Úzce souvisí s evoluční biologií, genetikou, a etologií ale i s množstvím dalších disciplín a subdisciplín (záleží na konkrétním předmětu zkoumání). Důležitým cílem pro ekology je zlepšit porozumění toho, jak biodiverzita ovlivňuje ekologickou funkci. Ekologové se snaží vysvětlit: Životní procesy, interakce a adaptace Pohyb materiálu a energie prostřednictvím živých společenství Sukcesi a rozvoj ekosystémů Počet a distribuci organismů a biologickou rozmanitost v rámci životního prostředí Co je a není ekologie - teorie Pojetí ekologie podle šíře zkoumaných objektů •ekologie jedince (autekologie): nejužší pojem, týká se pouze vztahu jednoho konkrétního jedince k ostatním jedincům, nebo k okolnímu prostředí. Příklad: ekologie zajíce •ekologie populací (demekologie): zabývá se vztahy mezi soubory jedinců stejného druhu (populace) a prostředím. Příklad: ekologie zaječí populace, osídlující podhorské louky v Pošumaví. •ekologie společenstev (synekologie): se zabývá vztahy mezi souborem jedinců různých druhů pobývajících na jednom stanovišti (společenstvo). Příklad: ekologie bukového lesa. •ekologie biomů: zabývá se nejvyšší úrovní přírodních objektů (biom), je blízce příbuzná biogeografii, tedy nauce o rozmístění organismů na Zemi. Příklad: ekologie středoevropských opadavých lesů. •globální ekologie: studuje procesy v biosféře, zabývat globálními ekologickými, ale i sociálními problémy, které s ekologií souvisí; blízká globalistice. Mezi témata jimiž se ekologie zabývá patří rozmanitost, distribuce, hmota (biomasy) a počet (populace) jednotlivých organismů, jakož i spolupráce a konkurence mezi organismy, a to jak uvnitř, tak mezi ekosystémy. Ekosystémy jsou složeny z dynamicky navzájem propojených částí včetně organismů, komunit jež vytváří, a neživých složek jejich prostředí. Ekosystémové procesy, jako je primární produkce, pedogeneze, koloběh živin, a další různé činnosti směřující k vytváření niky, regulují toky energie a hmoty skrze prostředí. Tyto procesy jsou udržovány organismy se specifickými životními vlastnostmi, pro označení rozmanitosti organismů se používá termín biodiverzita (biologická rozmanitost). Biodiverzita, poukazuje na rozdílnost druhů, genů a ekosystémů a podporuje některé ekosystémové služby. Co je a není ekologie - teorie Aplikace ekologického myšlení •Existuje mnoho praktických aplikací ekologického myšlení v ochraně přírody, řízení přírodních zdrojů (např. agroekologie, zemědělství, lesnictví, agrolesnictví, rybolov), urbanismu (ekologie města), komunitním zdraví, ekonomii, základní a aplikované vědě, stejně jako v lidských sociálních interakcích (ekologie člověka). •V původním a správném významu je tedy ekologie věda, která se zabývá vztahem organismů a jejich prostředí a vztahem organismů navzájem. Jako první tak nazval a definoval tento vědní obor Ernst Haeckel v roce 1866. Dále se ekologie užívá chybně v širokém smyslu jako ochrana životního prostředí nebo dokonce místo přírodní prostředí (např. ekologicky šetrný výrobek znamená výrobek šetrný k životnímu prostředí). Toto užití - viz ochrana přírody. Ekologie se také nepřesně používá pro označení ideologie environmentalismu (tzv. hlubinná ekologie, je subdisciplína ekologie, která je základním přesvědčením radikálního ekologického hnutí ). Toto užití - viz ekologismus nebo environmentalismus. Ekologie vychází z: biologie, meteorologie, klimatologie, geologie, geografie, fyziky, chemie, antropologie, lékařských věd (hygiena), ekonomiky, práva, historie, psychologie, technických věd. Systém ekologických věd •obecná ekologie: zabývá se obecně platnými ekologickými principy. •ekologie mikroorganismů, ekologie rostlin, ekologie živočichů, ekologie člověka: zabývají se vztahy mezi příslušnými organismy a prostředím. •ekologie moře: vztahy mezi organismy a prostředím v mořích. •ekologie lesa: nauka o lesním prostředí •ekologie krajiny: souvislosti mezi částmi krajiny, změny v krajině (včetně důsledků činností člověka). •ekologie globální: souvislosti a změny na celé planetě Zemi a jejich vliv na život. •aplikovaná ekologie: zabývá se praktickou aplikací ekologických poznatků •produkční ekologie: zabývá se produkční analýzou trofických úrovní a koloběhem hmoty a energie v ekosystému • Nové hraniční obory ekologie •agroekologie: zkoumá zemědělské organismy z pohledu jejich vnějšího prostředí; využívá metody ekologie a agronomie. •bioekologie: •ekofyziologie: zabývá se studiem změn a adaptací fyziologických funkcí souvisejících se změnami prostředí •ekoimunologie: sleduje vliv prostředí a jeho změn na práci a efektivitu imunitního systému •ekologie obnovy: zabývá se obnovou ekosystémů do původního stavu (viz též rekultivace, revitalizace vodních toků a meliorace) •ekotoxikologie: kombinuje poznatky vědy studující ekosystémy (ekologie) a vědy studující interakce chemických látek s živými organismy (toxikologie), je součástí toxikologie životního prostředí, je však zaměřena na studium vlivu toxických látek na dynamiku populace uvnitř ekosystémů •environmentalistika: zabývá se vztahem člověka a životního prostředí. Tvoří tak doplněk ekologie. •Digitální ekologie •environmentální dějiny: •geobotanika (ekologická botanika) • • • •globalistigeonika: sleduje dopady činností člověka a jím vyvolaných aktivit na přírodní prostředí a interakci přírodního a antropogenního prostředí.[ •ka: zkoumá základní otázky existence a vývoje světové společnosti jako celku. •gradologie: zabývá se gradacemi, jejich příčinami a důsledky; je zaměřena na problematiku přemnožování škodlivých druhů v zemědělství a lesnictví. •historická ekologie (archeoekologie): zabývá se historickým vlivem člověka na ekosystémy a naopak v období holocénu. •krajinná ekologie (geoekologie; environmentální geografie): zabývá se studiem komplexní struktury vztahů mezi společenstvy organismů (biocenózami) a podmínkami jejich prostředí v určitém výseku krajiny. Využívá metody ekologie, fyzické geografie a geologie. •Informační ekologie •lesnická ekologie: zabývá se ekologií lesů. •lidská ekologie (ekologie člověka; humánní ekologie; sociální a kulturní ekologie[8]; humanitní environmentalistika): hledá porozumění světu přírody i člověka v jejich jednotě a strategie porozumění vedoucí k řešení globálních i místních problémů. •myslivost: soubor činností prováděných v přírodě ve vztahu k volně žijící zvěři jako součásti ekosystému. •paleoekologie: používá data z fosilií a subfosilií k rekonstrukci ekosystémů minulosti. • Děkuji za pozornost Děkuji za pozornost • Teplota vzduchu – 13. ledna, 2021 Časové linie ukazující různé druhy hominidů log-log graf vztahu mezi délkou života a hmotností •U savců •Vztah mezi jejich délkou života a hmotností Log-log graf rychlosti různých živočichů ve vztahu k délce těla • Log-log graf ukazující hrubý odhad velikostí organismů v různých obdobích života na Zemi Využití přírodního kapitálu a degradace přírody Vliv katastrof s vysokou energií (meteority, erupce) na dynamiku krajiny Příbuzenské vztahy primátů Rozšíření člověka na Zemi (upraveno podle Diamond, 1999)