ZAGADNIENIA:
Dziura ozonowa.
Antropogeniczne podłoże efektu cieplarnianego.
Alternatywne źródła energii.
Różnorodność biologiczna - poziomy różnorodności, zagrożenia, ochrona.
Ad. 13 DZIURA OZONOWA
Dziura ozonowa - zjawisko zmniejszonego stężenia ozonu (O3) w stratosferze atmosfery ziemskiej (na wysokości od 10 do 50 km) , występujące głównie w obszarach podbiegunowych. Tworzenie się i rozpad O3 zachodzi pod wpływem światła, którego natężenie różni się dla danego obszaru w poszczególnych porach roku. Naturalna zawartość ozonu zmienia się wraz z szerokością geograficzną. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z antropogeniczną emisją freonów. Masy powietrza, które gromadzą się podczas nocy polarnej, nie mogą zostać wywiane. Na wiosnę ze zgromadzonych mas uwalnia się Cl. W przypadku Antarktyki graniczna wartość stężenia O3 określająca naturalny stan ozonosfery i dziurę ozonową wynosi 220 DU.
Przyczyny tworzenia się dziury ozonowej:
Przyczyną tworzenia się dziury ozonowej jest niszczenie ozonu w atmosferze przez freony. Są to związki chemiczne, które w wyniku promieniowania ultrafioletowego rozkładają się na węgiel, fluor i chlor. Chlor wchodzi następnie w reakcję z ozonem prowadząc do tworzenia się tlenków i zwykłego tlenu. Tlenki chloru łączą się z kolei w dwutlenki chloru i uwalniają pojedyncze atomy chloru, które rozbijają cząsteczki ozonu. Owe reakcje zachodzą, aż do zupełnego wyczerpania się cząstek ozonu albo do usunięcia chloru w wyniku innych reakcji chemicznych. Szacuje się, iż rocznie zawartość ozonu spada od ok. 0,2% nad równikiem do ok. 0,4 - 0,8 w szerokościach umiarkowanych. Jednak najszybciej ilość ozonu maleje nad biegunem południowym. Od czasu odkrycia dziury ozonowej w 1985 r. jej powierzchnia nad Antarktydą powiększyła się o 15%.
Przyczyny w skrócie:
-emitowanie gazów do atmosfery
-emisja freonu, metanu, tlenków azotu
-pochodne metanu i etanu uwalniane do atmosfery
-chlor wchodzący w reakcje z ozonem
Skutki tworzenia się dziury ozonowej:
Zmniejszenie się ilości ozonu w atmosferze może mieć poważne konsekwencje dla życia na Ziemi. Jest on odpowiedzialny za pochłanianie promieniowania ultrafioletowego docierającego do naszego globu ze Słońca. Promieniowanie to jest bardzo szkodliwe dla wszelkich organizmów żywych. Prowadzi do uszkodzeń komórek, poprzez oparzenia skóry. Może powodować zmiany w ich materiale genetycznym i wywoływać tym samym choroby nowotworowe (m. in. czerniak). Nadmiar promieniowania UV przyczynia się także do osłabienia odporności organizmów, a w konsekwencji zwiększenia ryzyka zarażenia chorobami wirusowymi i pasożytniczymi. Przyspiesza także procesy starzenia się skóry. Jest również niebezpieczny dla oczu - może być przyczyną m. in. zaćmy.
Wzrost promieniowania UV niekorzystnie wpływa także na rośliny. Może prowadzić do uszkodzeń wielu gatunków roślin żywieniowych, co z kolei może wpłynąć na zmniejszenie produkcji i pogorszenie jakości żywności. Zanik ozonu w atmosferze prowadzi także do zmian klimatycznych na Ziemi.
Skutki w skrócie:
-szkodliwe promieniowanie UV na organizmy żywe
-duża porcja promieni UV docierających do ziemi
-zmiany nowotworowe u ludzi i zwierząt
-zakłócenie równowagi całych ekosystemów
- przyspieszenie procesów starzenia się skóry
- zwiększenie ryzyka zarażenia chorobami wirusowymi i pasożytniczymi
Z WYKŁADU:
Potencjał usuwania ozonu:
Półkula północna – najwięcej freonów się wytwarza, ale one gromadzą się nad Antarktydą
Statywny układ ciśnień – jak zanieczyszczenia się tam zgromadzą, to nie wydostaną się
Istnienie dnia i nocy polarnej.
Skutki:
Ekosystemy wodne – zanikanie planktonu
Uszkodzenie roślin
Zanikanie sinic (zmniejszenie produkcji ryżu)
Zdrowie człowieka:
UVB powoduje nowotwory skóry: rak łuskowo komórkowy. Ubytek ozonu o 1% powoduje wzrost o 2% nowotworów skóry
Wpływ zwiększonego promieniowania UV na czerniaka. 10% wzrost UVB -> 19% wzrost przypadków czerniaka u mężczyzn i 16% u kobiet
Ochrona warstwy ozonowej:
Protokół Montrealski – podpisany w ’87 z inicjatywy UNEP (Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych) przez 31 państw w tym Polskę.
50% ograniczeni produkcji freonów do 2000 r. w stosunku do wartości z ’86
Do ’90 zmniejszenie tempa wzrostu freonów
Obecne trendy:
Do 2015 dziura zmniejszy się o 1 milion km2 (z 25). Dziura ozonowa nie zniknie do 2050. Warstwa ozonowa nie powróci do stanu sprzed ’80 do 2068.
Protokół z Kioto:
Uzupełnienie Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie klimatu. Redukcja do 2012 o co najmniej 5% emisji CO2, CH4, tlenku azotu, HFC, PFC.
Smog – utrzymuje się nad terenami wielkich miast i okręgów przemysłowych. Jest spowodowany przez zanieczyszczenia atmosfery.
Typ londyński: Pyły CO2 I SO2 Grudzień – styczeń Brak wiatru Niska temperatura Duża wilgotność |
Typ LA: O3, NO, NO2, CO Sierpień – wrzesień Lekki wiatr Wysoka temperatura Niższa wilgotność Godziny południowe i popołudniowe |
---|
Smog fotochemiczny (utleniający, LA) – silne nasłonecznienie, powstają bardzo reaktywne rodniki, które tworzą toksyczne związki
85-104 ppbv O3 szkodliwy dla osób wrażliwych
105-124 ppbv szkodliwy
124-404 ppbv bardzo szkodliwy
Emisja NOX ze statków na morzach UE w 2000 była większa niż samolotów. W 2020 będzie większa niż cokolwiek innego razem wzięte.
Skala porostowa monitoringu powietrza (skala Hawkswortha i Rosa)
I – bezwzględna pustynia porostowa
II – względna pustynia porostowa (skorupiaste)
III – wewnętrzna strefa (listkowe)
Wieczna zmarzlina powoli się roztapia.
Ad. 14 ANTROPOGENICZNE PODŁOŻE EFEKTU CIEPLARNIANEGO
Człowiek i atmosfera:
Globalne ocieplenie powoduje zmiany klimatu, podniesienie poziomu wód, zmniejszenie grubości lodowców (A. Północna i Południowa, Islandia, Alpy), wzrost liczy huraganów i ich siły. Efekt cieplarniany jest wywołany zatrzymywaniem ciepła na Ziemi poprzez zatrzymywanie promieniowania przez gazy cieplarniane.
Gaz cieplarniany jest to gazowy składnik atmosfery będący przyczyną efektu cieplarnianego. Gazy cieplarniane zapobiegają wydostawaniu się promieniowania podczerwonego z Ziemi, pochłaniając je i oddając do atmosfery, w wyniku czego następuje zwiększenie temperatury powierzchni Ziemi. W atmosferze występują zarówno w wyniku naturalnych procesów, jak i na skutek działalności człowieka.
Do gazów cieplarnianych zaliczane są:
dwutlenek węgla (ze spalania paliw kopalnych, zmian użytkowania ziemi, odlesiania),
ozon,
freony (chloro- i fluorowcopochodne węglowodorów alifatycznych),
metan (z bagien, oceanów, wód śródlądowych, fermentacji jelitowej zwierząt, wydobycia surowców en., pól ryżowych, ścieków, odpadów, hodowli zwierząt. Hydraty metanu – np. Trójkąt Bermudzki) ,
podtlenek azotu (nawozy azotowe, procesy przem., spalanie paliw kopalnych, wypalanie lasów, uprawa roli, wypas bydła),
halony (fluorowcopochodne metanu i etanu, w których cząsteczkach wszystkie atomy wodoru są zastąpione atomami fluoru, chloru lub/i bromu),
para wodna (najpowszechniejszy z gazów cieplarnianych w atmosferze).
Procentowy udział poszczególnych gazów w efekcie cieplarnianym:
para wodna: 36–70% ,
dwutlenek węgla: 9–26% ,
metan: 4–9% ,
ozon: 3–7% .
Z WYKŁADU:
4% emitowanego CO2 pochodzi ze źródeł antropogenicznych (spalanie paliw kopalnych 1,5 * 109 tc/rok i zmiany użytkowania ziemi, np. deforestacja 2,5 * 109 tc/rok). [tc - ton węgla]
Deforestacja: Dziennie wycina się 30km2/dzień. Do 2050 roku lasy tropikalne przestaną istnieć, pozostaną jedynie w Amazonii i Zairze.
CO2 pochłaniane jest przez ocean, biosferę i atmosferę. Wchłanianie przez ocean zależy od jego temperatury, możliwość ochładzania.
Stężenie CO2 to ok. 40 ppm
Metan uwalnia się do atmosfery w wyniku procesów bagiennych, fermentacji jelitowej, udziału termitów, wulkanów metanowych na dnie mórz i oceanów oraz antropogeniczne wydobywanie surowców energetycznych, oczyszczanie ścieków beztlenowo, ścieki, hodowla zwierząt.
Hydraty metanu – struktury z cząstek wody, które zamykają w sobie cząsteczkę metanu . Szacuje się, że jest go znacznie więcej niż we wszystkich innych paliwach kopalnych, minerałach.
Złoża hydratów znajdują się przy wybrzeżach oraz w wiecznej zmarzlinie. W Azji sięga aż do Bajkału.
Metan może przereagować z –OH w reakcjach fotochemicznych w stratosferze lub jako substrat przy procesach mikrobiologicznych w glebie.
Tlenki azotu pochodzą z procesów przemysłowych, wypalania lasów, wypasu bydła, nawożenie azotanami, spalania paliw kopalnych.
Freony:
Fluor, chlor, brom
Trichlorofluorometan
Dichlorodifluorometan
Źródło freonów = 18% naturalne + 82% antropogeniczne
Warstwa ozonowa znajduje się na wysokości 15-35 km.
Halony (związki bromu) – atom bromu 30-120 x bardziej reaktywny niż chlor.
CNClXFY -> CNFY + xCl
Cl + O3 -> ClO + O2
2ClO -> ClO2 +Cl
ClO2 -> Cl + O2
Przyczyny:
Główną przyczyną efektu cieplarnianego są gazy cieplarniane wytwarzane podczas:
wycinania lasów deszczowych, co powoduje zmniejszenie się ilości pochłanianego dwutlenku węgla, przez co zalega on w atmosferze i powstrzymuje promieniowanie podczerwone przed swobodnym ujściem do przestrzeni kosmicznej.
spalania paliw kopalnych w elektrociepłowniach, elektrowniach i coraz to nowych fabrykach, zwiększając ilość produkowanego dwutlenku węgla, przez co rośliny nie nadążają z jego pochłanianiem
transportu towarów i przewozu ludzi oraz zwiększenia się liczby pojazdów - wraz z nimi zwiększa się emisja metanu, dwutlenku węgla i ołowiu ( nie jest on gazem cieplarnianym, lecz bardzo szkodzi zdrowiu ).
Nadmiernej eksploatacja pól uprawnych z mokrych upraw ryżu i pastwisk pod hodowlę uwalniających metan podczas fermentacji.
Rosnące masy odpadów organicznych z wielkich miast składowane na wysypiskach śmieci, które gnijąc emitują metan i dwutlenek węgla.
Coraz powszechniejsze stosowanie sztucznych nawozów wspomagających procesy nitryfikacji oraz denitryfikacji, uwalniające tlenki azotu.
Reakcje fotochemiczne spalin przemysłowych i komunikacyjnych, uwalniające niski ozon z promieniami słońca.
Poszukiwanie nowych technologii np. nowe "lepsze" gazy syntetyczne CFC, HFC, PFC, których właściwości obserwujemy dopiero po latach działalności w atmosferze.
Skutki:
Efekt cieplarniany to oczywiście podniesienie temperatury na Ziemi, co wywoła trudne do przewidzenia lawinowe reakcje:
Topnienie lodowców i zalewania przez ich wody obszarów nadmorskich, co zaskutkuje utratą miejsc życia i pracy dla ludzi (np. gęsto zaludnione żyzne obszary w ujściach rzek, w tym Wisły) i może spowodować duże konflikty społeczne.
Wzrost temperatur spowoduje najprawdopodobniej przesunięcie stref klimatycznych o 150-500 km ku biegunom do końca XXI wieku. W gorących obszarach plony zmniejszą się, w nowych cieplejszych zwiększą się, ale intensywnej uprawy nie wytrzymają gleby z deficytem wód i nowymi ciepłolubnymi szkodnikami.
Szybkie zmiany klimaty zaburzą równowagę w ekosystemach i ginięcie wielu gatunków o małych zdolnościach adaptacyjnych.
Zmiany klimatyczne zwiększą częstotliwość występowania ekstremalnych zjawisk pogodowych i katastrof klimatycznych jak fale upałów, powodzie, huragany, które w bezpośredni sposób zagrażają zdrowiu i życiu.
Ocieplenie klimatu spowoduje przyspieszenie parowania wody i opadanie jej w nowych rejonach, co spowoduje zmniejszenie zasobów wody pitnej, wody- źródła życia.
Ad. 15 ALTERNATYWNE ŹRÓDŁA ENERGII
Większość energii produkowana jest przez Słońce. Powoduje ono ruch wiatrów, mórz, tworzenie biomasy.
Promienie słoneczne mogą być pobierane i używane lub odbijane/wypromieniowane. Głównym procesem obligatoryjnie potrzebującym słońca jest fotosynteza.
Podział źródłem energii:
Nieodnawialne: paliwa kopalne (węgiel kamienny, ropa)
Energia jądrowa i termojądrowe
Odnawialne (OZE): pierwotne źródła energii (woda, wiatr)
Konwencjonalne
Niekonwencjonalne (alternatywne)
Alternatywne źródło energii - rodzaj pozyskiwania energii niezależny od dużych, instytucjonalnych dostawców. Energia ta wykorzystywana jest do zasilania zakładów, miast, często wytwarzana przez gospodarstwa domowe, będące jej konsumentami.
Są to przede wszystkim:
Ad. 16 RÓŻNORODNOŚĆ BIOLOGICZNA - POZIOMY RÓŻNORODNOŚCI, ZAGROŻENIA, OCHRONA.
Pojęcie różnorodność biologiczna oznacza bogactwo (liczbę różnych) elementów na poszczególnych poziomach organizacji przyrody oraz częstość ich występowania.
Różnorodność biologiczna dzieli się na :
* różnorodność gatunkowa- bogactwa roślin i zwierząt wystepujących na Ziemi
* różnorodność genetyczna (wewnątrzgatunkowa)- zróżnicowanie genów zawartych w pulach genowych poszczególnych gatunków
* różnorodność ekosystemów - bogactwo siedlisk warunkujacych bogactwo ekosystemow.
Ochrona:
Dla zachowania i wzbogacania różnorodności biologicznej duże znaczenie ma zróżnicowanie siedlisk i oddziaływania człowieka, w szczególności ochrona siedlisk słabo lub wcale nieprzekształconych (naturalnych).
Kluczowe znaczenie dla zachowania różnorodności biologicznej w przestrzeni rolniczej mają:
Na terenach leśnych kluczowe znaczenie dla utrzymania różnorodności biologicznej mają:
spróchniałe drzewa i powalone pnie (martwe drewno),
torfowiska i polany śródleśne.
ZAGROŻENIA:
deficyt wody,
zanieczyszczenie wód,
zanieczyszczenie atmosfery,
nadmierną eksploatację zasobów,
zagrożenie zasobów genowych populacji,
urbanizację i komunikację,
turystykę i rekreację,
zmiany własnościowe i urynkowienie gospodarki.
ubytki i rozdrobnienie biotopów,
gatunki wprowadzone (obce),
nadmierną eksploatację gatunków roślin i zwierząt,
skażenia gleby, wód i atmosfery,
globalne zmiany klimatu,
intensywne rolnictwo i lesnictwo.
wielkie pożary lasów,
pożary szybów i pól naftowych,
katastrofy napełnionych tankowców,
awarie reaktorów atomowych,
awarie w zakładach chemicznych,
próby z bronią nuklearną.
Różnorodność gatunkowa Świata
Źródło: „Różnorodność biologiczna Polski”, Narodowa Fundacja Ochrony Środowiska, 2003 r. |
---|
Kategorie |
Mikroorganizmy prokariotyczne* |
Grzyby |
Porosty |
Glony |
Wątrobowce |
Glewiki |
Mchy |
Rośliny naczyniowe i inne w tym : |
Widłakowe |
Skrzypowe |
Paprociowe |
Nagozalążkowe |
Okrytozalążkowe |
Pierwotniaki |
Zwierzęta w tym między innymi: |
Owady |
Ryby kostnoszkieletowe |
Płazy |
Gady |
Ptaki |
Ssaki |
Ogółem |
Hot spots – Amazonia, południowa Azja, Afryka, basen Morza Śródziemnego, Kaukaz, Madagaskar, wyspy O. Indyjskiego, Kraj Przylądkowy, Malaje, Andy.
Katastrofy, które znacząco zmniejszyły liczbę gatunków na świecie :
późny ordowik – 445 mln lat temu – wyginęło 19% rodzin, 85% gatunków, np. trylobity.
dewon/karbon – 360 mln, 14% rodzin, 85% gat.
perm/trias – 250 mln, 52% rodzin, 96% gat.
kreda/trzeciorzęd – 65 mln, 11% rodzin, 76% gat.
Przyczyny wymierania – wulkanizm, meteoryty. Np. Krater Chicxulub - stary krater uderzeniowy o średnicy ponad , położony na Półwyspie Jukatan i częściowo pod wodami Zatoki Meksykańskiej. Krater powstał na skutek upadku meteorytu o średnicy . Upadek meteorytu wywołał falę tsunami, która zniszczyła wszystkie wybrzeża Morza Karaibskiego. Wyrzucony w powietrze materiał unosił się w powietrzu przez kilka lat, doprowadzając do zmian klimatycznych podobnych do zimy nuklearnej.
Gat., których wyginięcie spowodował człowiek – mamut, nosorożec włochaty, tygrys szablozębny.
Bezpośrednio zabite – tur, dront dodo, gołąb wędrowny, alka olbrzymia.
„Projekty faraońskie” (efekty bezpośrednie i pośrednie) – wylesianie, melioracje, intensyfikacja rolnictwa, budowa dróg (płazy!), ekspansja siedlisk ludzkich, wypas bydła.
Konwencje o różnorodności biologicznej:
- ochrona ex situ - ochrona gatunku chronionego realizowana przez przeniesienie go do ekosystemu zastępczego, gdzie może on dalej żyć samodzielnie w warunkach naturalnych, lub do środowiska sztucznie stworzonego, w którym musi być otoczony stałą opieką człowieka. Przenoszone mogą być całe osobniki roślin albo ich nasiona, bulwy i kłącza. Ochronę ex situ mogą podejmować jedynie instytucje naukowe, urzędy konserwatorskie i parki narodowe. W ten typ ochrony zaangażowane są głównie ogrody botaniczne, gdzie prowadzone są badania zagrożonych gatunków, ich rozmnażanie i wymiana.
- ochrona in situ – czynna ochrona gatunku chronionego, realizowana w jego naturalnym środowisku życia przez zachowanie niezmienionych warunków środowiskowych oraz zaniechanie pozyskiwania osobników tego gatunku lub dostosowanie rozmiarów i metod pozyskiwania do możliwości ich reprodukcji. Ochronie in situ służą przede wszystkim rezerwaty i parki narodowe.
Żubr, konik polski – ochrona czynna.
Wybór gatunków : czerwone listy gat. i siedlisk, lista gat. specjalnej troski, lista gat. kluczowych ekosystemów.
Ogrody botaniczne – rola: tworzenie i utrzymywanie kolekcji roślin sprowadzanych z naturalnych środowisk, rozmnażanie roślin i przygotowywanie do reintrodukcji lub przeniesienia na stanowisko zastępcze, zbiór nasion i ich wymiana. 11 ogrodów w Polsce.
Ogrody zoologiczne – rola: ekspozycja gat., edukacja społeczna, ochrona i hodowla, przekazywanie do reintrodukcji, prace badawcze. 14 ogrodów w Polsce.
Programy zachowawcze: Europejski Program Zachowania Gat., Europejska Księga Rodowodowa.
Problemy małych populacji: ZWIERZĘTA: efekt założyciela (odmienna i zubożona pula genów w stos. do pop. wyjściowej), chów wsobny – kojarzenie krewniacze – nagromadzenie szkodliwych mutacji (np. żubr). ROŚLINY: utrata heterozygotyczności, chów wsobny – poliploidalność, asymetryczny przepływ genów.
Reintrodukcja - ponowne wprowadzenie na stare miejsca bytowania, rodzimych gatunków zwierząt i roślin, kiedyś tam żyjących, lecz wcześniej wytępionych. Reintrodukcja jest środkiem do restytucji gatunku, tj. odbudowania jego populacji. Udanym przykładem może być reintrodukcja żubra, który do roku 1925 został niemal wytępiony. Gatunek odratowano dzięki osobnikom zachowanym w ogrodach zoologicznych. Kolejnym przykładem reintrodukcji uwieńczonej sukcesem jest odtworzenie populacji sokoła wędrownego. Sokół wyginął w Polsce w latach sześćdziesiątych XX wieku. W ramach Programu Restytucji Populacji Sokoła Wędrownego w Polsce sokolnicy rozpoczęli jego reintrodukcję w 1990 roku, a w efekcie od 1998 roku sokoły gniazdują w Polsce ponownie. W ostatnich latach realizowany jest też program reintrodukcji susła moręgowanego (ze Szwajcarii i Węgier) na Opolszczyźnie.
Zabiegi czynnej ochrony:
uprawy ex situ,
in situ,
wzbogacanie,
metaplantacja,
reintrodukcja populacji, gatunków i zachowawcza.
Kryteria oceny wartości obszaru:
-różnorodność gat. (bezp. pomiar, wybór taksonów, metoda koszyka na zakupy)
-ilość endemitów (stopień endemizmu), np. Prowincja Przylądkowa – 6000 endemitów.
-odrębność taksonomiczna
Wyznaczanie obszarów chronionych:
-analiza luk
-metoda reprezentacji (hotspots)
-metoda komplementarności
-met. Siedliskowe
Kategorie obszarów chronionych według IUCN:
IA – obszar ścisłej ochrony, użytkowany gł. dla celów naukowych
IB – obszar naturalny, dla ochrony nienaruszonej przyrody, np. Grąd w Białowieskim PN
II – park narodowy, ochrona + rekreacja, np. Yellowstone i inne parki w USA
III – pomnik przyrody, ochrona specyficznych walorów przyrody, np. Włochy
IV – ochrona siedliskowa i gatunkowa, np. Pustynia Sonora, Saguaro National Park
V – obszar chronionego krajobrazu, np. Węgry
VI – obszar chroniony o użytkowanych zasobach, np. Jura Krak. – Częst.
Formy ochrony przyrody: park narodowy, rezerwaty przyrody, parki krajobr., obszar chronionego krajobr., obszary Natura 2000, pomniki przyr., stanowiska dokumentacyjne, użytki ekol., rezerwaty biosfery, ochrona gat. roślin, zwierząt, grzybów, obszary Ramsar, zespoły przyr-krajobraz.
Międzynarodowe porozumienia w sprawie zwierząt:
prawo miękkie – konwencje. Opiera się o zaufanie wszystkich stron, brak kontroli zewn.
prawo twarde – dyrektywy. Istnieje zewnętrzny organ kontrolny.