Degradace biotopů znečištěním prostředí Odumřelý smrkový les v Jizerských horách Acidifikace ekosystémů Acidifikace ekosystémů Degradace biotopů znečištěním prostředí Fragmentace a degradace biotopů Acidifikace půdy: Pufrovací kapacita půdy (půdní ústojčivost) pufrovací zóna (systém) pH půdy karbonátová 6.2 ­ 8.6 silikátová 5.0 ­ 6.2 kationtové výměnné kapacity 4.2 ­ 5.0 hliníku 3.0 ­ 4.2 železa 3.0 ­ 3.5 chemické reakce CaCO3 + H2CO3 Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2SO4 Ca2+ + SO4 2- + CO2 + H2O [(-SiO4)Al]- + 4 H+ + 6 H2O (-SiOH)4 + [Al(H2O)6]3+ - - - K+ Ca2+ H+ H+ OH[Al6(OH)15]3+ +15 H+ + 21 H2O 6 [Al(H2O)6]3+ FeOOH + 3 H+ + 4 H2O [Fe(H2O)6]3+ Degradace biotopů znečištěním prostředí Rozpustnost kovů ve vodě v závislosti na pH Acidifikace ekosystémů Degradace biotopů znečištěním prostředí Oblasti kde byla prekročena kritická mez acidifikace půdy (1992) Oblasti Evropy, kde byla prekročena kritická mez acidifikace půdy (vč. prognózy) Citlivost ekosystémů v Evropě na acidifikaci: kritická zátěž, která danou oblast (95 % plochy) ještě nepoškodí Acidifikace půdy Degradace biotopů znečištěním prostředí Depozice (spad) síry vlivem kyselých dešťů v blízkosti emisních zdrojů (již. Polsko, levé sloupečky) a ve velké vzdálenosti od nich (již. Norsko, pravé sloupečky; vliv transmise ­ dálkového přenosu) Acidifikace ekosystémů Degradace biotopů znečištěním prostředí Acidifikace ekosystémů Degradace biotopů znečištěním prostředí Acidifikace ekosystémů Degradace biotopů znečištěním prostředí Acidifikace čili okyselení vod v důsledku kyselé depozice: Tolerance vodních organismů vůči klesajícímu pH vody úhyn raků, blešivců, plžů, mlžů úhyn citlivých druhů hmyzu, zooplanktonu úhyn pstruhů duhových úhyn plotic úhyn lososa úhyn oklounů, štik úhyn pstruhů potočních, sivenů, úhořů Přežívají necitlivé druhy hmyzu a planktonu Přibývá rašeliníku Degradace biotopů znečištěním prostředí Procento skandinávských jezer bez výskytu pstruha (n = 2850) Úlovek lososa v řekách na jihu Norska (postižených kyselými dešti) a v 68 dalších, nepostižených tocích Důsledky acidifikace vod na příkladu Skandinávie Degradace biotopů znečištěním prostředí Acidifikace povrchových vod v ČR Degradace biotopů znečištěním prostředí Úbytek počtu druhů planktonních korýšů a úplné vyhynutí ryb ve šumavských jezerech v závislosti na vývoji kyselosti vody. Nárůst koncentrace iontů hliníku v závislosti na poklesu pH v jezeře Grosser Arbersee (Šumava, Bavorsko) Al3+ pH Acidifikace stojatých vod na příkladu Šumavy: Degradace biotopů znečištěním prostředí Fragmentace a degradace biotopů Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami (nejen vodních!) Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami: suchozemské ekosystémy Mnohé mechy a lišejníky reagují citlivě na depozici dusíku. Na obrázku je rašeliník Sphagnum capillifolium na lokalitě Whim Bog v jihovýchodním Skotsku. Zdravý mech vlevo byl vystaven atmosferické koncentraci čpavku (0.4 g/m3), odumřelý mech vpravo byl vystaven roční průměrné koncentraci 65 g/m3 (Zdroj: Ian Leith, Centre for Ecology and Hydrology in Edinburgh, UK). Degradace biotopů znečištěním prostředí Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami: suchozemské ekosystémy Pokryvnost mechu Racomitrium lanuginosum při různých dávkách dusíku v travinném ekosystému ve Velké Británii. K největšímu úbytku dochází mezi 5 a 10 kg N na hektar a rok. (Zdroj: Bridget Emmett, Centre for Ecology and Hydrology in Bangor, UK) Degradace biotopů znečištěním prostředí Fragmentace a degradace biotopů Přehnojené vodní těleso s vodním květem Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami: vodní tělesa Vodní květ na vodní nádrži Orlík Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami: vodní tělesa Degradace biotopů znečištěním prostředí Důsledek nedostatku kyslíku vlivem eutrofizace a následných rozkladných procesů Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami Degradace biotopů znečištěním prostředí Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami: vodní tělesa Vodní toky jsou méně náchylné k nedostatku kyslíku, okysličení vody mohou napomoci i jezy. Degradace biotopů znečištěním prostředí Eutrofizace ­ obohacení ekosystému živinami: vodní tělesa V průběhu eutrofizace dochází v důsledku rozkladu odumřelé biomasy k úbytku kyslíku při dně vodního tělesa, který může vést k dalšímu nárůstu obsahu fosforečnanů ve vodě: Za anaerobních podmínek v sedimentech dna dochází k redukci síranů (desulfurikaci). 2 FeO(OH) + 3 H2S 2 FeS + S + 4 H2O 2 FePO4 + 3 H2S 2 FeS + 2 PO4 3- + S + 6 H+ Vzniklý sírovodík reaguje s hydroxidy a fosforečnany Fe(III): vzniká sirník železnatý a uvolňují se fosforečnany: Degradace biotopů znečištěním prostředí Zdroje eutrofizace Baltického moře před švédským pobřežím Degradace biotopů znečištěním prostředí Degradace biotopů znečištěním prostředí Typy znečištění vod * odpadní vody hnilobné * odpadní vody toxické * odpadní vody s anorganickými kaly * odpadní vody s tuky a oleji * odpadní vody radioaktivní * odpadní vody oteplené * odpadní vody s mikrobiálním znečištěním / s patogenními zárodky Znečištění povrchových vod Degradace biotopů znečištěním prostředí Vývoj čistoty řek v Českých zemích v období 1940 - 1980 Degradace biotopů znečištěním prostředí EO = ekvivalentních obyvatel (denní množství odpadních vod produkované jedním obyvatelem; odpadní vody produkované jinde než v domácnostech jsou přepočítávány na odpovídající počet obyvatel) Degradace biotopů znečištěním prostředí Napojení obyvatelstva na čistírny odpadních vod s biologickým stupněm v Německu v procentech: vývoj v SRN od r. 1963 do r. 1991, pravý sloupec situace v nových spolkových zemích, tzn. bývalé NDR, v r. 1991. Vývoj biocenózy v Rýně na příkladu počtu druhů hmyzu s vodním stádiem (sloupce) ve vztahu k obsahu kyslíku ve vodě (mg/l; křivka) Degradace biotopů znečištěním prostředí Degradace biotopů znečištěním prostředí Degradace biotopů znečištěním prostředí Znečištění moří Vypouštění chemikálií z lodi před australským pobřežím Degradace biotopů znečištěním prostředí Znečištění moří Výpust odpadních vod továrny u Antwerp (Belgie) do Severního moře Vypouštění odpadních vod do Baltického moře z lodě (dnes zakázáno) Degradace biotopů znečištěním prostředí Havárie ropných tankerů na moři (a opatření k omezení znečištění) Degradace biotopů znečištěním prostředí Fragmentace a degradace biotopůDegradace biotopů znečištěním prostředí Těžba ropy a zemního plynu v oblasti mořského šelfu (off-shore) na příkladu Severního moře (mapa ukazuje polohu vrtných plošin, podmořských kabelů a hlavní lodní trasy). Degradace biotopů znečištěním prostředí 100200 600 200 300 1600 500 300 600 30 300 250 80 770 310 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 plošné zdroje bodové zdroje na pobřeží lodní doprava v 1000 t atmosférická depozice vnášeno řekami přirozené zdroje těžba off-shore kanalizace sídel jiný průmysl rafinérie dešťová kanalizace sídel jiné havárie havárie ropných tankerů úniky ze skladových nádrží na-/vykládání tankerů suché doky ropné tankery bez LOT ropné tankery s LOT (load on top) Zdroje znečištění světových moří uhlovodíky (podle Esso AG, 70. léta) Degradace biotopů znečištěním prostředí Kaspické moře: těžba ropy a zemního plynu Degradace biotopů znečištěním prostředí Kaspické moře: těžba ropy a zemního plynu Degradace biotopů znečištěním prostředí Kaspické moře: kontaminace prostředí toxickými látkami (olovo v rybích tkáních, rtuť a DDT v jezerních sedimentech) Degradace biotopů znečištěním prostředí Kaspické moře: pokles hladiny a dezertifikace okolí Degradace biotopů znečištěním prostředí Akumulace PCB v mořském potravním řetězci; obsah PCB udáván v mg/l, resp. mg/kg tuku (pozor na ,,potravní vazbu" mořští ptáci ­ tuleni) mořská voda sedimenty fytoplankton zooplankton bentičtí bezobratlí ryby mořští ptáci mořští savci Degradace biotopů znečištěním prostředí Publikace knihy ,,Tiché jaro" (1962), upozornila na negativní vlivy pesticidů (především DDT) na přírodu a lidské zdraví. Vedla k dalekosáhlému přehodnocení způsobu, jakým bylo s pesticidy zacházeno jak v USA, tak i celosvětově. Degradace biotopů znečištěním prostředí Rachel Louise Carson (1907-1964) Vývoj počtu hnízdních párů sokola stěhovavého v Německu (SRN + NDR) v letech 1950-2000. Degradace biotopů znečištěním prostředí rok počet párů Degradace biotopů znečištěním prostředí Vztah mezi průměrnou tloušťkou skořápek snůšky a reziduem DDE ve vejcích poštolky pestré sbíraných v Ithace, New York v r. 1970 ( ) a stejný vztah zjištěný pomocí pokusu s DDE podávaným v potravě ( x ). Degradace biotopů znečištěním prostředí Index tloušťky vaječných skořápek u britských krahujců v letech 1870-1980. Tloušťka prudce poklesla od r. 1947, v době kdy došlo k plošnému zavedení DDT v zemědělství. Každá tečka představuje průměrný index pro jednu snůšku, vzorek obsahuje přes 1000 snůšek ze všech oblastí Velké Británie. Skořápky byly dány k dispozici pro měření muzeí i soukromými sbírkami. Podle Newton & Hass (1984). Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Gobální koloběh uhlíku Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Celkový obsah uhlíku na Zemi: cca 40 000 Gt (mdl. t). Z toho: * 35-38 000 Gt rozpuštěný anorg. C v mořských hlubinách * 3 000 Gt rozpuštěného org. C v hlubinách oceánů * 600 Gt v horních vrstvách oceánů * 750 Gt v atmosféře (odpovídá cca 353 ppm C; cca. r. 1990) * 800 Gt v živých organismech ­ zcela převážně rostlinách (80-90 % lesy) * přes 1000 Gt odumřelé biomasy (humus, rašelina) Obrat veškerého C v atomosféře 1 x za 300 let (rostlinami) Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Rámcová úmluva o změně klimatu (Framework Convention on Climate Change) 1992: předložena k podpisu v rámci UNEP (Rio de Janeiro) (podepsalo 155 států) 1993: přistoupila ČR 1994: vstoupila v platnost (ratifikovalo 50 států) 1996 ­ léto: ratifikovalo cca 160 států Členské země se mají snažit o stabilizaci koncentrace skleníkových plynů v atmosféře na úroveň, která není nebezpečná celkovému stavu klimatického systému (referenční rok je 1990). Rozvinuté státy se zavazují poskytovat finanční zdroje pro potřeby rozvojových zemí při plnění úmluvy a to zvláště těm, které jsou změnou klimatu nejvíce postiženy. Stálý sekretariát Úmluvy je v Bonnu (Německo). Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Nárůst obsahu C (zcela převážně jako CO2 ) v atmosféře vlivem lidské činnosti: 1850-1950: uvolněno do atmosféry navíc 180 Gt C (z toho cca 150 Gt ze spalování fosilních paliv), z toho asi 1/2 absorbována oceány (podíl mýcení trop. lesů ohněm ­ vč. oxidace org. C z půdy (humusu) vystavené slunci) Růst koncentrace C v atmosféře: 1850: 290 ppm 1960: 310 ppm 1980: 330 ppm 1990: 353 ppm 2006: 382 ppm Průměrná zemská teplota je v současné době o 0,3 ­ 0,6 °°°°C vyšší než v předindustriální éře. Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: nárůst koncentrace CO2 v atmosféře Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: nárůst koncentrace CH4 v atmosféře Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Průběh globální průměrné teploty za posledních 20 tisíc let Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Průběh teploty během posledního tisíciletí a očekávaný růst teploty v 21. století Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: alternativní scénáře vývoje emisí a koncentrací CO2 a emisí SO2 do ovzduší Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování : příklad zpětné vazby Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Starší odhady IPCC z r. 1992 Globální oteplování: El Niňo ­ Southern Oscillation (ENSO) Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Ústup ledovců lze pozorovat na celém světě. Zde Athabascan Glacier (nahoře) a Grinell Glacier, oba v Glacier National Park, USA. Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: tání ledovců Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: stoupání mořské hladiny Degradace biotopů znečištěním prostředí Přechodný les (boreální-opadavý listnatý) Boreální jehličnatý les Boreální les / tundra Tundra / zaledněná oblast Subtropická vegetace Jižní jehličnatý les Jižní smíšený les Východní opadavý listnatý les dnes 2060-2100 Globální oteplování Předpokládané změny vegetace vlivem globálního oteplování (východ sev. Ameriky) Zmenšování ledového pokryvu v Arktidě Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Müllerův ledový šelf na antarktickém poloostrově se rozpadá Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: stoupání mořské hladiny Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: stoupání mořské hladiny Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Rozsah zatopeného území na mořském pobřeží vlivem stoupající mořské hladiny (rozpínání teplající mořské vody, tání ledovců) na příkladu Bangladéše. Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: změny vegetace v tundře a tání permafrostu Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: změny vegetace v tundře a tání permafrostu Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: bělení korálů Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: bělení korálů Polyp korálovce s hnědými autotrofními symbionty - zooxanthelami Vybělené korály Vybělený útes na Great Barrier Reef, Austrálie, 1998 Degradace biotopů znečištěním prostředí Globální oteplování: rozmezí procentuálních změn v sklizni zrna Degradace biotopů znečištěním prostředí