Globální problémy: příroda.

GLOBÁLNÍ PROBLÉMY: PŘÍRODA
Alena Ševců
Centrum pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace, TUL
[email protected], tel. 485 353 786
Skleníkový efekt
Důležité skleníkové plyny: CO2, metan, NOx, ozon, vodní pára
Bez skleníkového efektu by na Zemi byla průměrná teplota o 33 °C nižší
Oxid uhličitý
Koncentrace CO2 v historii
Země se velmi měnila
(určeno různými metodami)
Biologická spotřeba CO2 (video)
Globální emise CO2 z fosilních paliv a cementáren 1990-2009
Emise CO2 globálně nerostly v roce 2009 (krize v 2008)
Zdroj: Netherlands Environmental Assessment Agency 2010
Vývoj teploty na Zemi (4 zdroje dat)
Super El Niňo
Výbuch Pinatubo
La Niňa
Výbuch Agung na Bali
Výbuch Krakatoa
2010: Super La Niňa a sluneční minimum – mělo
dojít k ochlazení, ale tento rok byly rekordně vysoké
teploty
Teplotu na Zemi ovlivňuje jižní oscilace ENSO
Neobvykle vysoké T v
rovníkovém Pacifiku
Srážky v USA a Peru, sucho v
západním Pacifiku
Primární produkce u JA je
nízká --- špatný rybolov
Neobvykle nízké T v
rovníkovém Pacifiku
Teplá voda je větry tlačena na západ,
hladina oceánu je o cca 0,5 m výš a 8 °C
teplejší než na východě
U JA dochází k upwellingu studené vody
s živinami --- bohatý rybolov
Průměrné pětileté teplotní anomálie od 1880 do 2010
Baseline z průměru let 1951-1980 (video)
Zdroj: NASA
Průměrná plocha ledu Arktického moře 1979-2010
Mil. km2
17
16
15
14
1978
1990
2005
2010
Pokud úplně roztají ledovce v Grónsku a na Antarktidě, může hladina stoupnout o 5-7 m.
Hladina oceánů globálně roste
Satelit Topex/Poseidon a potom
Jason. Globální průměr hladiny
moří.
Zdroj – University of Colorado
Data z 23 míst, černá čára jsou tříleté průměry.
Zdroj - Permanent Service for Mean Sea Level
Pokud úplně roztají ledovce v Grónsku a na Antarktidě, může hladina stoupnout o 5-7 m.
IPCC ale nedokáže odhadnout kdy a o kolik se hladina bude ještě zvedat
ARGO
Sonda 2 m, v oceánech jich plave 3000 v hloubce kolem 1 km,
1x za deset dní se potopí do hloubky 2 km a při cestě na hladinu měří teplotu a
salinitu,
data se přenáší přes satelit, mezinárodní projekt
Pohyb sondy:
ARGO
Teplota, 250 m
Salinita, 250 m
Roemmich and Gilson 2009
5-leté průměry měření Argo ukazují změnu teploty a salinity od WOA01 (World Ocean Atlas
series), pokud se vzaly průměry 2-2000 m, teplota byla o 0,036 °C vyšší než průměr WOA.
Ukazuje se, že v oceánu se teplejší voda objevuje ve větších hloubkách než jsou dřívější
pozorování z WOA, voda je slanější směrem k hladině a sladší ve středních hloubkách
Klimatické změny - vývoj na Aljašce
Nárůst oxidu uhličitého po
poslední době ledové
následovalo až za oteplením
Nárůst oxidu uhličitého není
příčina, ale následek
oteplení (Scott, univ.
Southern Carolina)
Milankovičovy cykly (cyklus
dob ledových)
Odskok 1
…stalo se před 65 miliony lety
Pád velkého meteoritu u Yucatánu (190 km kráter, 10 km průměr)
- Obrovské vlny, až 900 m vysoké
- Obrovské množství prachu zatemnilo slunce
Důsledky – ochlazení, vymření 2/3 druhů organizmů vč dinosaurů
…Pro lidstvo ovšem šťastná událost, začali se vyvíjet savci
Historický vývoj využívání půdy člověkem
DeFries et al 2004
Bouře a hurikány
Stupnice rozděluje hurikány do pěti různých kategorií, založených na síle
větru, atmosférickém tlaku a prudkosti bouře.
Historické příklady hurikánů kategorie 5 zahrnují Labor Day Hurricane z
1935, Mexico Hurricane z 1959, Hurricane Camille 1969, Hurricane Gilbert v
1988, Hurricane Andrew 1992, Hurricane Dean a Hurricane Felix 2007
Bouře a hurikány – Katrina, srpen 2005
Rychlost větru dosahovala na moři až
280 km/h, na pevnině kolem 250 km/h.
U New Orleansu se protrhly ochranné
hráze a město zcela zaplavila voda z
oceánu a blízkého jezera, někde až
7,6 m vody.
Počet obětí 1 840.
Jde zatím o největší katastrofu
způsobenou hurikánem
Ekonomická ztráta byla vyčíslena na
90 miliard dolarů
Body ukazují 6h intervaly, červeně je největší rychlost
Půda
Půda je stanovištěm a zdrojem života druhů, které představují
čtvrtinu celosvětové biologické rozmanitosti.
Plocha půdy o rozloze 1 m2 obsahuje až 10 000 různých
organismů.
Její dobrý stav je pro zachování biologické rozmanitosti
klíčový.
Vliv zemědělství
Voda
CO2
Eroze
Hnojení, kontaminace
Organická hmota
Půdní organizmy
Biodiverzita
Dnešní plochy využívané pro zemědělství
pole
pastviny
Foley 2005
Lidská spotřeba primární produkce na Zemi, rok 2000
Human appropriation on net primary production (HANPP)
Haberl et al. 2007
Množství vláhy v půdě v létě
Simulace pomocí modelu ECHAM5
1961-1990
Prognóza 2070-2080
Calanca et al., 2006
Odhad nadbytku dusíku v Evropě, 2005
- Rozdíl mezi aplikací hnojiv, atmosférickou depozicí, fixací a příjmem plodinami
- Nadbytek N zvyšuje mineralizaci organického uhlíku (snižuje se dostupné množství C)
- = degradace půdy
Změny v koncentraci organického uhlíku v Anglii
1978-1983
1994-2003
Bellamy et al. 2005
Lesy a pralesy
Světová plocha lesů 4 mld ha, z čehož je 36 % pralesů.
283 Gt uhlíku ve své biomase, v lesních ekosystémech celkem 638
Gt, což je víc než v celé atmosféře.
1,6 miliardy lidí je na lesech přímo či nepřímo závislých (jídlo,
topivo, léky, oblečení, …)
Přibližně 8000 druhů stromů je ohroženo vyhynutím (9 %).
Těžba 13 milionů ha/rok, čistá ztráta (mezi 2000-5) 7,3 mil. ha /rok.
Pralesy
Zhruba 60 % druhů vyšších rostlin roste v deštném pralese
Amazonie – 1300 druhů rostlin je využíváno v léčitelství (i v Evropě)
Těžbou pralesa se ztrácí 100 druhů denně (odhadem)
Těžba pralesa v Brazílii
Těžba pralesa v Bolívii (zdroj NASA)
1975
1992
2000
Pralesy
1992
Brazílie, Mato
Grosso
V brazilské Amazonii
se kácí rychlostí
20 000 km2/rok
2006
(zdroj NASA)
Pralesy – projekt „coffee carbon“
Ve snaze zvýšit produkci kávy se spousta farmářů odchýlila od
tradičního pěstování ve stínu stromů
masivní kácení pralesa
hnojiva, pesticidy a herbicidy
Pilotní projekt v Mexiku a Nikaragui, inicializovala Rainforest Alliance
Cíl: zastavit kácení pralesa, zmenšit emise CO2
Návrat tradičního hospodaření – výhody: vlhké mikroklima, omez. eroze
Certifikované farmy dostávají finance za výsadbu nových
stromů díky světovému obchodu s emisemi CO2
Eroze
(zdroj NASA)
Korejský poloostrov, vlevo březen 2002, vpravo duben 2002
- Díky bouřím bylo obrovské množství prachu přeneseno z
pouštních oblastí Číny a Mongolska, tento prach byl detekován až
na druhé straně Pacifiku v Coloradu.
Ztráta půdy suchem a zasolováním
Aralské jezero
2000
2004
2009
(zdroj NASA)
Důsledek obřího projektu na zavlažování plantáží bavlny, během posledních 30 let
bylo 90 % přítoků odkloněno. Na vyschlých místech je slaná poušť, v jezeře vyhynuly
ryby, 60 000 rybářů přišlo o práci. Více Vesmír 2011/2 a 3.
Záplavy
Důsledek tsunami (zemětřesení), přívalového deště, tání, dlouhodobého
sucha, špatného hospodaření v krajině, klimatické změny
Nejhorší záplavy v historii lidstva v Číně 1931
- Mezi 1928 a 1930 dlouhodobá sucha v centrální oblasti
- 1930 velké sněhové bouře, potom tání a dešťové bouře
- Největší deště v létě 1931 – 7 cyklón
- Zemřelo přímo nebo na následky 1,35-3,7 milionů lidí
Tři soutěsky
Ozonová díra
Ozónová vrstva leží ve spodní části stratosféry
a zachycuje UV paprsky ze Slunce
Freony vedly k výraznému snížení koncentrace
ozonu
1996 Montrealský protokol, zastavena výroba
freonů v 191 zemích
Zdroj: NASA
Úbytek ozonu se zastavuje a očekává se jeho
návrat do původních koncentrací v druhé pol.
21. stol.
Antarktida se otepluje nebo ochlazuje?
Studie dlouhodobých dat ukázala, že se Antarktida mírně
otepluje (ovlivňují ji větry z Pacifiku), ale obnovení ozonové
vrstvy může vést k zmírnění těchto větrů a mírnému
ochlazení…. (D. Schindell, LM Polvani a Son z Columbia Univ., E Steig
Washington univ.)
Červeně jsou místa oteplování 1957-2007, NASA, univ. Washington
Invazní druhy
Narušují přírodní ekosystémy, destabilizují potravní řetězce a snižují
užitkovou hodnotu společenstev.
V Evropě např. berneška velká, slávička mnohotvárná, siven
americký, šťavel kozí noha nebo nutrie říční .
Do USA 1988 v balastní
sladké vodě lodí z Černého
nebo Kaspického moře.
Dokáže kompetičně
vytěsnit ostatní mlže,
změní cykly živin a potravní
sítě, umí růst v potrubí,
které ničí.
Invazní druhy
Mechanismy považované za hlavní příčiny invazí nepůvodních rostlin,
vysoká hladina zdrojů a únik před nepřáteli, působí v součinnosti
Zvýšené množství zdrojů jim umožňuje vytlačit ze společenstev
pomalu rostoucí rostliny, ale také rychle rostoucí původní druhy,
protože ty jsou ve svém přirozeném prostředí regulovány
působením svých přirozených nepřátel.
Tokozelka nadmutá – původně
měla pomoci v čištění vody, ale
šíří se nekontrolovatelně, na její
odstraňování 3,4 mil eur
Ochrana přírody
Chráněné oblasti dnes zaujímají 13,9 %
světové souše a 5,9 % teritoriálních vod moří
V ČR je to 13,8 % CHKO, 1,51 % NP a 1,13 %
maloplošná zvláště chráněná území = 16,44 %
…ale je zde velká fragmentace krajiny, málo
stabilních vzácných biotopů, jen asi 17 %
rozlohy ČR je tvořeno přírodními nebo
přírodě blízkými stanovišti
Ochrana přírody – co od ní chceme?
A) Zdravý život v čistém prostředí
….Moucha tse-tse je škůdce
B) Návrat do divočiny
….Moucha tse-tse je nutné zlo
C) Návrat divočiny
….Moucha tse-tse je pomocník
Podle V. Novotného