GLOBALNE ZMIANY ŚRODOWISKA

1. GLOBALNE ZMIANY ŚRODOWISKA

2. Antropogeniczne zmiany środowiska: • rolnictwo • przemysł • inne • Wpływ rolnictwa na zmiany środowiska: • teoria Ruddimana • przykłady z okresu historycznego • systemy irygacyjne i ich wpływ na środowisko • skutki stosowania nawozów sztucznych • pustynnienie

3. Wpływ przemysłu na zmiany środowiska: • zmiany składu atmosfery • kwaśne opady • smog • metale ciężkie • ozon troposferyczny i stratosferyczny • Naturalne przyczyny zmian środowiska: • skład atmosfery • zmiany środowiska w okresie zlodowaceń • zmiany środowiska we wczesnej historii Ziemi • Zmiany wybranych elementów środowiska w historii Ziemi: • zmiany składu atmosfery • biosfera i jej wpływ na klimat i inne elementy środowiska • obieg węgla w przyrodzie • hipoteza Gai

4. Wpływ rolnictwa na środowisko

5. KALENDARZ • Ziemia istnieje 4.6 miliarda lat • Eukarioty powstały około 1 miliarda lat temu • Pierwsze istoty ludzkie (hominidzi) pojawiły się na Ziemi około 4 milionów lat temu • Początki rolnictwa datują się na 12 tysięcy lat temu • Rozkwit rolnictwa 1650-1850 • Rozkwit nowoczesnego rolnictwa 1950

6. Rolnictwo jest jednym z najważniejszych kulturowych czynników zmian środowiska Rozwój rolnictwa nie byłby możliwy bez uprzedniego powstania społeczności myśliwych-zbieraczy Narodziny rolnictwa spowodowały diametralną zmianę stosunków między człowiekiem a środowiskiem

7. MATERIALIZM lub MATERIALIZM KULTUROWY • Skutki: • dalszy wzrost liczby ludności • powstanie stałych obozowisk • handel, obawy o zasoby żywności • podział pracy ułatwiający różnorodne formy aktywności • Przyczyny: • wzrost liczby ludności • pragnienie posiadanie nadwyżek żywności • spadek ilości dostępnej żywności na skutek zmian środowiska TEORIE ŚRODOWISKOWE i EKOLOGICZNE • Przyczyny: • osiadły tryb życia • zmiany klimatu u schyłku epoki lodowcowej • skupienie roślin, zwierząt i ludzi w oazach na Bliskim Wschodzie w okresie niedoborów opadów • przemieszczenie się źródeł żywności na skutek zmian klimatycznych i ekologicznych • Skutki: • powstanie społecznych nacisków wymuszających działania w celu zapewnienia pożywienia • innowacje techniczne i wzrost efektywności produkcji żywności • rozwój ceramiki

8. Ośrodki udomowienia roślin owies, pszenica, groch, soczewica, len, drzewa oliwne, winogrono, figi, palmy ryż soja herbata kukurydza fasola kakao pomidory awokado wanilia sorgo pochrzyn kawowiec palmy ryż afrykański ryż, banany, pieprz, trzcina cukrowa, pomarańcze, orzechy kokosowe tytoń, orzeszki ziemne, ziemniaki, bawełna, pomidory, kokosy, ziele angielskie, kasawa, kauczukowce

9. Ośrodki udomowienia zwierząt

10. Rolnictwo stworzyło impuls dla rozwoju myśli technicznej począwszy od prymitywnych z dzisiejszego punktu widzenia narzędzi i naczyń do przechowywania zbiorów, po skomplikowane urządzenia, chemiczne środki ochrony, przemysł przetwórczy pług pług sierp

11. Rozwój rolnictwa oznaczał także zmiany w krajobrazie i sposobach użytkowania ziemi – krajobrazy naturalne, cechujące się dużą różnorodnością zanikały

12. ... a w ich miejsce pojawiały się bardziej monotonne krajobrazy rolnicze ...

14. Zmiany te wiązały się ze zmianami albedo, teraz zwykle silnie zróżnicowanym sezonowo, w zależności od rodzaju upraw i fazy rozwoju, oraz zmianami bilansu wodnego. A te wpływały na klimat, najpierw w skali lokalnej, a w miarę przybywania terenów rolniczych, także globalnej.

15. Zmiana krajobrazu: utrata siedlisk naturalnych i bioróżnorodności Zmiany pokrywy roślinnej (globalnie w okresie 1700-1980): Lasy: -18% Łaki: -1% Pola uprawne 466,4% Tempo wzrostu pól uprawnych w mln ha/rok

16. Zmiana krajobrazu: utrata siedlisk naturalnych i bioróżnorodności Stopień przetworzenia krajobrazu

17. Rolnictwo przyczyniło się do zmniejszenia powierzchni zajmowanej przez mokradła. Odwadniano je już w czasach rzymskich, aby wykorzystywać pod uprawy (np. we wschodniej Anglii, czy na wybrzeżu Morza Śródziemnego) Przekształceniu uległy też liczne delty rzek i terasy zalewowe: np. delta Rodanu i Padu. Mokradła

18. Tereny podmokłe: bagna torfowiska moczary i rozlewiska

19. mokradła są siedliskiem wielu gatunków roślin i zwierząt, gdzieindziej nie spotykanych trzciniak błotniak stawowy wodnik czapla siwa

20. Korzyści z terenów podmokłych: Zapobiegają powodziom • Tereny zalewowe zlokalizowane wzdłuż brzegów rzek niwelują falę powodziową • Pozwalają wodzie rozlać się na przybrzeżne łąki Magazynują wodę • Tereny podmokłe stanowią naturalny magazyn wody, z której rośliny mogą korzystać nawet w czasie suszy Zapobiegają erozji • Rośliny rosnące wzdłuż brzegów rzek zapobiegają ich podmywaniu i niszczeniu przez wodę

21. Konwencja o Obszarach Podmokłych, podpisana w Ramsar w Iranie w 1971, jest traktatem międzyrzadowym, który stworzył ramy dla międzynarodowej współpracy i regionalnych działań na rzecz ochrony i mądrego gospodarowania obszarami podmokłymi i ich zasobami. Obecnie Konwencjępodpisało 150 sygnatariuszy, ochrona objęła 1590 siedlisk podmokłych.Łącznie 1034 milionów hektarów, wpisano na Listę Chronionych obszarów podmokłych o Międzynarodowym Znaczeniu.

22. defragmentacja Na skutek rozwoju rolnictwa i przekształcania terenów naturalnych w pola uprawne i pastwiska dochodzi do defragmentacji i izolacji siedlisk naturalnych. Fragmentacja wpływa ograniczająco na materiał genetyczny dostępny dla środowiska biotycznego. W miarę zmniejszania się siedlisk i braku połączeń między nimi ułatwiajacych łączenie się par i rozmnażanie, niektóre gatunki nie są zdolne do przetrwania, ich liczebność spada i stopniowo zanikają. Toczą się liczne dyskusje na temat granicznej wielkości siedlisk, poniżej której gwałtownie spada bioróżnorodność.

23. Bioróżnorodność Bioróżnorodność jest niezmiernie istotna zarówno w kontekście zachowania srodowiska, jak i materiału genetycznego. Jest istotnym elementem globalnego biogeochemicznego obiegu pierwiastków w geologicznej skali czasu i regulatorem klimatu globalnego. Stanowi źródło zasobów, od których zależna jest ludzkość.

24. Bioróżnorodność, a biotechnologia Nie tak dawno jeszcze niektórzy twierdzili, że pewne gatunki są "ekologicznie zbędne", a ich ewentualny zanik byłby bez znaczenia. Rozwój biotechnologii zmienił diametralnie spojrzenie na bioróżnorodność. Bioróżnorodność stała sie potencjalnym źródłem surowców pożytecznych dla medycyny, ochrony upraw, ziołolecznictwa, czy źródłem genów. Utrata bioróżnorodności, czyli zanik pewnych gatunków stanowi bezpowrotną utratę możliwości wykorzystania tych zasobów

25. Bioróżnorodność, a produktywność Badania prowadzone w naturalnych ekosystemach łąkowych pokazały, że te o bardziej zróżnicowanym składzie roślinnym: były odporniejsze na suszę i zdolne do szybszego ożywienia po jej zakończeniu, bardziej produktywne (ocena na podstawie przyrostu biomasy), zawartość azotanów w warstwie poniżej strefy korzeniowej (obszarze niedostępnym dla roślin) była tu mniejsza

26. Zmiany użytkowania ziemi, a klimat Na przykładzie południowo-wschodniej Australii pokazano, że zastąpienie formacji roślinnych uprawami pszenicy ozimej zmniejszyło transport ciepła odczuwalnego z ziemi do atmosfery zimą i wiosną. To z kolei mogło przyczynić się do spadku opadów, który, jeśli utrzyma się dłużej, może mieć niekorzystny wpływ na inne formacje roślinne w tym rejonie. Zmiany pokrywy roślinnej powodują zmianę albedo powierzchni Ziemi, a także wpływają na bilans cieplny powierzchni. Lasy stanowią ogromny magazyn węgla, wylesianie powoduje powrót CO2 do atmosfery i wpływa na obieg węgla.

27. THE ANTHROPOGENIC GREENHOUSE ERA BEGAN THOUSANDS OF YEARS AGO WILLIAM F. RUDDIMAN Climatic Change 61: 261–293, 2003.

28. Porównanie insolacji w lipcu na równoleżniku 30°N (Berger i Loutre, 1996) ze stężeniem metanu w rdzeniach lodowych • Seria CH4 z rdzenia Vostok(Petit i in.,1999), • Seria CH4 GRIP (Blunieri in. , 1995), Trend z pierwszej fazy holocenu i wartości prognozowane na podstawie przebiegu w poprzednich interglacjałach

29. Stężenie atmosferycznego dwutlenku węgla w antarktycznych rdzeniach lodowych (A) Trend CO2 w rdzeniu Vostok (Petit i in., 1999) i sygnał morski δ18O(SPECMAP, Imbrie i in., 1984). (B) Trendy CO2 z czterech ostatnich cykli : gwiazdki wskazują maksimum interglacjału ; kółka pokazują moment minimum (C) Dane CO2 z rdzenia Taylor Dome (Indermuhle i in., 1999). Trend z wczesnego holocenu w kierunku minimum wskazanego w poprzednich integlacjałach.

30. Eutrofizacja proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe (nutrienty, biogeny), głównie w związki azotu i fosforu.

31. Eutrofizacja Eutrofizacja to proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe (nutrienty i biogeny), głónie w związki azotu i fosforu. Eutrofizacja jest procesem zachodzącym naturalnie lub antropogenicznie. Użyźnienie naturalne zachodzi przez spływ ze zlewni związków mineralnych i materii organicznej, rozkładanej następnie przez mikroorganizmy w zbiorniku. Jest to proces bardzo powolny, przejście zbiornika ze stanu oligotrofii (niskiej żyzności) do eutrofii (wysokiej żyzności), trwa setki lub nawet tysiące lat. Eutrofizacja antropogeniczna zachodzi głównie przez spływ ścieków i nawozów mineralnych. Większość biogenów dostaje się do wody wraz ze ściekami organicznymi, np. w Wiśle takie pochodzenie ma ok. 2/3 azotu i fosforu. Proces ten zachodzi bardzo szybko, niewielki zbiornik może się zeutrofizować nawet w ciągu kilku do kilkunastu lat. W szczególnie drastycznych przypadkach, np. przy zrzucaniu do jezior surowych ścieków komunalnych czy gnojówki, dochodzi o osiągnięcia przez zbiornika stanów niespotykanych w naturze: politrofii i hypertrofii. Następuje wtedy niemal całkowity zanik organizmów wyższych poza cienką, kilkudziesięciocentymetrową warstwą wody stykającą się z atmosferą.

32. Następstwem eutrofizacji jest wzmożona produkcja biologiczna. W dalszej kolejności pojawiają się zakwity glonów (często trujących sinic), które powodują zachwianie równowagi tlenowej zbiornika, zwłaszcza w obszarach przydennych, gdzie opadające obumarłe organizmy ulegają rozkładowi. Może to nawet spowodować zupełny zanik tlenu w warstwach dennych zbiornika i rozpoczęcie procesów beztlenowych, z wydzielaniem siarkowodoru, metanu i innych trujących substancji. Krasnorost Laurencja

34. We wschodniej Anglii w wodach śródlądowych zawartość fosforanów w latach 60-tych wynosiła 80 mg dm -3, obecnie 300. Stężenie azotanów w rzekach europejskich wynosi ok. 4500 mg dm-3, poza Europą ok. 100. Bezpieczna norma w wodzie pitnej to 50 mg dm-3.

36. Erozja gleb Erozja gleby polega na niszczeniu jej górnej warstwy w wyniku wymywania przez wody opadowe i wywiewania przez wiatr. Erozja wpływa na glebe nie tylko tam skad jest ona usuwana, ale też tam, gdzie pył osadza się zmniejszając przepustowość systemów nawadniajacych, pojemność zbiorników, itp. • Czynniki środowiskowe o podstawowym znaczeniu dla erozji: • siła erozyjna opadu • siła erozyjna wiatru • podatność gleby na erozję

37. Globalne rozmiary erozji gleb w mln ha

38. Czynniki powodujące erozję gleby wg. Morgana (Soil erosion and conservation, 1986) • ENERGETYCZNY: • podatność na erozję po opadach deszczu • odpływ • siła wiatru • nachylenie stoku • długość stoku • skrócenie stoku (terasy, grzbiety) • długość wiatrochronów • obecność pasów ochronnych

39. Czynniki powodujące erozję gleby wg. Morgana (Soil erosion and conservation, 1986) • CZYNNIK ODPORNOŚCIOWY: • podatność gleby na erozję • zdolność infiltracji • przygotowanie gleby (nawozy, systemy upraw) • CZYNNIK OCHRONNY: • gęstość zaludnienia • pokrywa roślinna • przygotowanie ziemi

40. Gleba piaszczysta jest bardziej narażona na erozję niż gliniasta TYP PODŁOŻA niezabezpieczone brzegi zbiorników wodnych wydeptywanie przez trzodę

41. brzegi zbiorników w okolicach wodopojów rozjeżdżanie przez ciężki sprzęt

42. Degradacja gleb • DEGRADACJA CHEMICZNA: • zanieczyszczenie gleby pestycydami • zasolenie gleby • utrata składników pokarmowych • DEGRADACJA FIZYCZNA: • utrata porowatości na skutek używania ciężkiego sprzętu • brak humusu

43. Globalne rozmiary degradacji gleb w mln ha

44. Pustynnienie "Pustynnieniem nazywa się zarówno proces zmian, jak i stan środowiska" Thomas i Middleton, 1994 Według UNEP pustynnienie, to: "…wyrazistość skutków ekonomicznych i społecznych procesów, zarówno naturalnych, jak i sztucznych, zakłócających równowagę gleby, roślinności, powietrza i wody w obszarach narażonych na edaficzną lub klimatyczną suszę" ten ciągły proces " …prowadzi do spadku lub destrukcji biologicznego potencjału ziemi, pogarszania warunków życia i rozwoju krajobrazu pustynnego"

45. Pustynnienie Skutek ? Proces ?

46. Wśród wielu definicji pustynnienia, niektóre wydają się dopełniać inne są całkiem odmienne. Wszystkie jednak wymieniają następujące cechy: • Pogorszenie kondycji ekosystemu • Degradacja roślinności • Zaburzenie potencjału biologicznego • Redukcja produktywności • Zubożenie ekosystemu • Intensyfikacja cech pustynnych

47. Różne definicje koncentrują się na odmiennych cechach: Zmiany gleb (zasolenie) Zmiany roślinności (zmniejszenie gęstości biomasy) Zmiany zasobów wody (przesuszenie, zawodnienie) Zmiany w atmosferze (albedo) Ponadto zmiany produktywności biologicznej

48. Przyczyny pustynnienia: • Zmiany klimatu • Susze • Praktyki rolnicze • Nadmierny wypas • Opalanie drewnem • Nadmiar techniki • Erozja gleb

49. Salinizacja Gleby w obszarach suchych rozwijają się w środowisku o ograniczonym opadzie, z dużą częstością okresów suchych. Nadmiar parowania nad opadem powoduje, iż zubożone są zasoby wód gruntowych, a sole mineralne rozpuszczone w wodzie akumulują się w glebie, po jej wyparowaniu. Niskie opady charakterystyczne dla obszarów suchych i półsuchych często powodują konieczność dodatkowego nawadniania. Dodatkowe zasoby wody rozpuszczają węglan wapnia oraz sole zawarte w przypowierzchniowej warstwie gleby i transportują je w głąb ziemi.

50. Salinizacja Stopień zasolenia rzek, strumieni i zbiorników wodnych jest groźny dla środowiska. Duże zasolenie zagra za głównie obszarom suchym i półsuchym, na których stosuje się irygację. Systemy irygacyjne zwiększają ilość parującej wody, co zwiększa stężenie soli na nawodnianym obszarze. Gleby poddane irygacji ,mogą również na skutek nawodnienia ulegać większemu zasoleniu, co zmniejsza produktywność plonów i zagraża dostawom wody pitnej.