ZARZĄDZANIE ŚRODOWISKIEM

Wykład 6

Środowisko przyrodnicze

Klasyfikakcja środowiska

człowieka

• Najczęściej stosowany jest podział:

– środowisko naturalne, inaczej przyrodnicze, wszystkie jego

elementy stworzone przez naturę,

– środowisko antropogeniczne (gospodarcze) obejmuje zagadnienia

związane z procesami osadniczymi i produkcji,

– środowisko geograficzne, otoczenie życia i działania człowieka. W

skład środowiska geograficznego wchodzi środowisko

przyrodnicze i środowisko antropogeniczne.

– środowisko techniczne- wszystkie jego elementy stworzone przez

człowieka,

– środowisko społeczne, czyli ludzie w ich uwarunkowaniach

zawodowych, klasowych, kulturowych i biologicznych,

• Wszystkie elementy środowiska geograficznego są ze sobą

powiązane i wzajemnie się warunkują.

Środowisko

• Określenie „środowisko” jest pojęciem

konwencjonalnym, a nie przyrodniczym, z tego

względu, że w ekologii termin ten najczęściej

rozumiany jest jako miejsce życia organizmόw

(biotop).

• Ekosystem składa się z geotopów wraz z

zamieszkującymi je organizmami (biotopem).

• Na kuli ziemskiej wyrόżnia się dwa głόwne

środowiska: lądowe i morskie. Rόżnią się one

zarόwno właściwościami fizycznymi (temperatura,

ciśnienie) jak i chemicznymi (zawartością tlenu,

dwutlenku węgla).

Środowisko przyrodnicze

• Środowisko przyrodnicze jest zbudowane ze

składowych horyzontalnych i wertykalnych.

• Składowe horyzontalne tworzy powierzchnia

terenu zbudowana z geokompleksów a

horyzontalną rozwinięcie horyzontów

geokompleksu w pionie.

• Jest to ogόł elementόw przyrodniczych składających się na

sferę Ziemi:

• rzeźba powierzchni terenu- morfosfera

• budowa geologiczna i surowce mineralne litosfera

• stosunki wodne- hydrosfera

• powierzchnia ziemi z glebą- ryzosfera

• warunki klimatyczne - atmosfera

• świat roślin i zwierząt - biosfera

• sfera krajobrazowa

Czynniki abiotyczne

• Obejmują nieożywioną część przyrody.

• Czynniki abiotyczne w naukach biologicznych

określane są także jako fizyczno-chemiczne.

Obejmują teren o podobnym składzie czynników

abiotycznych określany jako geotop.

• Zaliczamy do nich czynniki:

• klimatyczne, światło, wodę, temperaturę, ciśnienie

oraz czynniki edaficzne (glebowe) jak zawartość

związkόw mineralnych (pokarmowych), odczyn

gleby.

• Czynniki abiotyczne oddziaływają w rόżny sposόb i w

rόżnym stopniu na funkcjonowanie organizmόw.

Środowisko przyrodnicze

Ś R O D OW I S K O P RZYRO D N I C Z E

Czynniki
abiotyczne
(geotopy)

Czynniki
biotyczne
(biotopy)

Czynniki fizyczno-
chemiczne:

warunki
geomorfologiczne
glebowe
wodne
klimatyczne

Czynniki biologiczne

Ożywiona część przyrody

• Biotop i woda to czynniki biotyczne tworzące ożywioną

część przyrody i podstawę życia.

• Bitop to stosunkowo jednoradna pod względem czynnikόw

abiotycznych przestrzeń, będąca siedliskiem całych biocenoz i

poszczególnych osobników, obejmująca zarówno warunki glebowe,

wodne jak i klimatyczne.

• Do składników abiotycznych zaliczamy następujące

elementy:

• Woda jest podstawowym składnikiem każdego organizmu żywego

– jej zawartość u poszczegόlnych organizmόw jest rόżna, zależna

od rozwoju i wieku.

– Przeciętnie zawartość wody w organizmach waha się od 60 do

80%. Najwięcej wody zawierają organizmy wodne.

– Woda należy do głόwnych czynnikόw ograniczających

możliwości życia w środowisku lądowym, zaś w środowisku

wodnym jest czynnikiem ograniczającym tylko tam, gdzie jej

ilość ulega nagłym i dużym wahaniom.

Światło

• Podstawowym źródłem światła i energii na Ziemi jest

promieniowanie słoneczne. Światło ma rόżnoraki wpływ na

organizm, ktόry jest uzależniony od jego natężenia i czasu

naświetlania.

• Dla zwierząt lądowych światło jest czynnikiem regulującym ich

czynności życiowe oraz aktywność dobową. Natomiast dla roślin

niezbędne jest do przeprowadzenia syntezy.

• W przypadku roślin lądowych nie jest to czynnik istotnie

ograniczający. Jednak u roślin a także zwierząt wodnych, światło

należy zaliczyć do czynnikόw hamujących ich rozwόj – zwłaszcza ze

wzrostem głębokości. Tylko niewielka część promieni słonecznych

padających na powierzchnię wody przenika w jej toń.

• Do głębszych warstw wody dociera promieniowanie niebiesko-

zielone, ponieważ jest ono najsłabiej absorbowane przez wodę. Z

tego powodu na większych głębokościach mogą rozwijać się jedynie

krasnorosty, wykorzystujące tę właśnie długość fal do fotosyntezy.

Temperatura

• Jest czynnikiem znacząco oddziaływującym na wszystkie organizmy.

Większość z ich przystosowała się do życia w zakresie od 0°C do

+30°C. Dolną granicę stanowi temperatura zamarzania wody

słodkiej (0°C), natomiast gόrna to temperatura denaturacji białka

(powyżej 40°C). Przejawy życia można spotkać w szerszym zakresie,

tj. od blisko -200°C do około +200°C.

• Tak ekstremalne warunki zaobserwowano przy kilkunastominutowej

ekspozycji na niską temperaturę w warunkach laboratoryjnych, np.

zanurzenie w ciekłym azocie (-196°C) przeżywają przetrwalnikowe

formy wrotkόw i niesporczakόw, a organizmy ciepłolubne,

egzystujące w temperaturze +200°C, można spotkać przy gorących

źrόdłach na dnie oceanu.

• Poza tymi ekstremalnymi warunkami organizmy przystosowały się do

życia zarόwno w niskich temperaturach np. organizmy żyjące na

Syberii, gdzie temperatura spada do -70°C, jak i w wysokich

temperaturach np. organizmy żyjące na pustyni, gdzie temperatura

dochodzi do +80°C.

Ciśnienie

• Jest to siła działająca na określoną powierzchnię.

• Rozrόżniamy;

– ciśnienie atmosferyczne-panujące w atmosferze ziemskiej,
– ciśnienie hydrostatyczne- panujące w zbiornikach wodnych.

• Ciśnienie atmosferyczne nie należy do czynnikόw ograniczających

rozwόj organizmόw.

• Ciśnienie hydrostatyczne, panujące zwłaszcza w oceanach, jest

istotnym czynnikiem ograniczającym; w najgłębszych częściach oceanu

może ono dochodzić do 1000 atmosfer. Organizmy żyjące na znacznych

głębokościach przystosowały się do panującego tam ciśnienia np. przez

wydłużenie ciała i podniesienia ciśnienia płynόw ustrojowych.

• Ze względu na przystosowanie zwierzęta głębinowe nie mogą bytować

w warunkach ciśnienia zbliżonego do normalnego, gdyż pod działaniem

dużego ciśnienia wewnętrznego ulegają rozerwaniu.

Gazy

• Najistotniejsze znaczenie z punktu widzenia życia na Ziemi,

mają tlen i dwutlenek węgla.

• W powietrzu atmosferycznym skład procentowy gazόw jest

mniej więcej stały (78% azotu, 21% tlenu, 0,03% C02,

natomiast ilość gazόw rozpuszczonych w wodzie

uzależniona jest od temperatury, ciśnienia

atmosferycznego, zasolenia oraz zanieczyszczeń.

• Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność gazόw w

wodzie maleje. Ilość gazόw w wodzie uzależniona jest od

procesόw biologicznych zachodzących w wodzie oraz

wymiany z atmosferą.

Siedlisko

• Siedlisko
• Jest to miejsce występowania organizmu (gatunku) w ekosystemie,

stanowiące jakby jego „adres”.

–

Jest to zespόł czynnikόw abiotycznych środowiska (klimatyczno-

glebowych, tworzących warunki bytowania organizmu

• Ekosystem Ziemi
• Każdy dostępny skrawek geosfery zasiedlany jest przez organizmy

pionierskie. Zastygłe strumienie lawy, wydmy, nie uprawiane pola,

zniszczone przez pożary lasy po jakimś czasie ulegają sukcesji.

• Organizmy dokonują inwazji na dany geotop, dając początek

nowemu biotopowi, i rozwojowi nowej biocenozy, ktόra w miarę

upływu czasu ulega sukcesywnym zmianom. W serii zmian jedna

biocenoza zostaje zastąpiona inną, ktόra zmierza do osiągnięcia

rόwnowagi ekologicznej. Taką serię zmian nazywamy sukcesją

ekologiczną.

Sukcesja ekologiczna

• to uprządkowany proces rozwoju ekosystemu, polegający

na zmianach struktury gatunkowej zachodzących w czasie

oraz na zmianach zachodzących w środowisku abiotycznym

pod wpływem zmian w biocenozie.

• W jej trakcie każde następne zbiorowisko ma inny skład

gatunkowy. Sukcesja ekologiczna zaczyna się od inwazji

organizmόw pionierskich (przede wszystkim roślin).

• Rośliny te rozpoczynają tzw. szereg sukcesyjny, ktόry w

stałych warunkach (czyli bez zmian biotopu), doprowadzi do

powstania stabilnej biocenozy (klimaksu) z

charakterystycznym dla danego obszaru geograficznego

składem gatunkowym roślin i zwierząt.

Sukcesja ekologiczna

• Przyczyną sukcesji jest zachwianie lub zmiana rόwnowagi

między biocenozą a biotopem, np. wskutek erupcji wulkanu,

trzęsienia ziemi, powodzi, pożaru, wyrębu drzew.

• Sukcesja może mieć charakter progresywny lub

regresywny. Z sukcesją progresywną mamy doczynienia

wtedy, gdy biocenoza zmierza do coraz bardziej złożonej

organizacji, natomiast sukcesja recesyjna prowadzi ku

formom coraz prostszym.

• Szczegόlnym typem regresji progresywnej jest sukcesja

morska w strefach przybrzeżnych, gdzie w wyniku

transgresji morze wkroczyło na ląd, a na zalany obszar

wkroczyły organizmy morskie.

Wyrόżniamy dwa rodzaje sukcesji: pierwotną i

wtόrną

• Sukcesja pierwotna, to seria zmian, ktόra rozpoczyna się od

skolonizowania przez organizmy dziewiczych terenόw świeżo

wytworzonego biotopu.

• Na początku w nowym biotopie pojawiają się rośliny pionierskie -

mchy i porosty, pόźniej rośliny wyższe, konsumenci i reducenci. Ma

ona miejsce na terenach, gdzie rozpoczyna się rozwijanie biocenozy,

np. na zastygłych strumieniach lawy, osuwiskach, przedpola

ustępującego lodowca.

• Sukcesja pierwotna przebiega bardzo wolno, rόwnocześnie z sukcesją

przebiegają procesy glebotwόrcze. Czas trwania sukcesji pierwotnej

zależy od rodzaju powstającego zespołu ustabilizowanego.

• Jeśli jest nim las, może to trwać nawet kilka lat, natomiast w

przypadku stepu, może to być kilkadziesiąt lat.

Kolejność stabilności sukcesji ma charakter

uniwersalny i występuje w pięciu stadiach:

• powstanie obszaru abiotycznego na skutek odsłaniania się czy

pokrywania – jest to stadium niesukcesyjne;

• migracja, w wyniku ktόrej pojawiają się przypadkowe organizmyz

sąsiednich terenόw. Teren zasiedlany jest przez organizmy o

najniższych wymaganiach. Na ogόł są to glony, mchy i porosty

zwane organizmami pionierskimi, tworzące tzw. zespόł pionierski

lub inicjalny;

• kolonizacja, ktόra rozpoczyna się po wypełnieniu przestrzeni w

procesie inicjacji. Przybyłe wcześniej organizmy przystosowują się

do dostępnego pokarmu i wydają potomstwo;

Kolejność stabilności sukcesji ma charakter

uniwersalny i występuje w pięciu stadiach:

• wspόłzawodnictwo, ponieważ imigracja trwa nadal i trafiają się

organizmy lepiej przystosowane do panujących warunkόw od

tych, ktόre skolonizowały dany obszar, dochodzi do wypierania

ich w wyniku wspόłzawodnictwa o zasoby środowiska.

• Wspόłzawodnictwo oznacza także całokształt zmian

wprowadzonych przez organizmy w środowisku poprzez

wytwarzanie mikroklimatu, odpowiednich warunkόw

wilgotnościowych czy też wpływu na procesy glebotwόrcze;

• stabilizacja, w ktόrej ustaleniu ulegają stosunki dominacji

indywidualnej i zespołowej, rozpoczyna się proces

samoodnawiania się zespołόw. Zespoły ustabilizowane tworzą

stadium klimaksu. Stadium to charakteryzuje się trwałością w

czasie, rόwnowagą dynamiczną między abiotycznymi i

biotycznymi czynnikami i złożoną strukturą.

Sukcesja wtόrna

• ma miejsce wszędzie tam, gdzie już kiedyś istniała biocenoza, ale

z powodu nieokreślonych przyczyn została zniszczona. Zmierza

ona do odtworzenia się naturalnego zbiorowiska

charakterystycznego dla danych warunkόw środowiskowych.

• W większości przypadkόw nie następuje całkowite odtworzenie się

ekosystemu identycznego z tym przed zniszczeniem, ponieważ:

– następuje nieodwracalna zmiana składu gatunkowego

biocenozy wskutek wyginięcia pewnych gatunkόw albo

wprowadzenia się nowych,

– natąpiła zmiana warunkόw środowiska fizyczno-chemicznego

wskutek działalności człowieka,

– ekosystem był bardzo złożony, wtedy w większości przypadkόw

ecosystem się nie odtwarza.

• Przykładem sukcesji wtórnej jest powrót lasu na opuszczone

tereny rolne (Puszcza Amazońska).

Klimaks

• jest to etap sukcesji ekologicznej, w ktόrym zostaje osiągnięty

maksymalny stopień stabilizacji ekosystemu, jaki jest możliwy w

danych warunkach. Biocenoza klimaksowa znajduje się w stanie

rόwnowagi dynamicznej, w ktόrej liczebność poszczegόlnych

populacji nieustannie się zmienia.

• Ogόlna charakterystyka zjawisk sukcesyjnych została ujęta

przez B. Pawłowskiego w czterech etapach:

1. kierunkowość rozwoju wyraża się w przechodzeniu od układόw

mniej zwartych do układόw bardziej zwartych, od

jednowarstwowych do wielowarstwowych. Więź miedzy

komponentami biocenozy w trakcie sukcesji wzrasta;

2. sukcesje naturalne są jednokierunkowe. Sukcesja odwrotna

występuje w przypadku ingerencji człowieka, np. nadmierny

wypas;

Klimaks

3. sukcesja wtόrna ma charakter restytucyjny, prowadzi do

odtworzenia biocenozy pierwotnej danego terenu, zgodnej z

charakterem podłoża (geotopu), klimatu i krajobrazu (sukcesja

wtόrna - zarastanie jeziora). Restytucja jest możliwa przy

niezbyt dużych zmianach środowiska;

4. szeregi sukcesyjne w tej samej krainie geobotanicznej mają

zbieżny charakter, zmierzają one do jednego lub kilku

zespołόw o charakterze klimaksowym.

• Znaczenie sukcesji dla gospodarki człowieka i przyrody

można określić jako:

– przekształcenie terenόw abiotycznych w pełne ekosystemy,

– tworzenie gleby,

– przekształcenie krajobrazu, zagospodarowanie nieużytkόw,

rekultywacja terenόw zdegradowanych,

– zmiana gatunkowa biocenoz.

Przemiany antropogeniczne

ekosystemόw

• Od dawna ludzie przekształcają ekosystemy na swoje potrzeby.

Kolejne etapy rozwoju ludzkości charakteryzowały się

odmiennym stosunkiem do przyrody.

• Okres paleolitu - człowiek pierwotny żył w harmonii z przyrodą

wykorzystując jej zasoby i nie naruszając rόwnowagi

biologicznej.

– Pierwsze formy zaspokojenia potrzeb były oparte na zbieractwie i

myśliwstwie, człowiek prowadził koczowniczy tryb życia. W okresie

tym zmiany dokonywane przez człowieka nie były zbyt duże i nie

miały wpływu na funkcjonowanie ekosystemu.

– Człowiek przekształcił ekosystem w podobnym stopniu, jak

zwierzęta żyjące w jego pobliżu. Z czasem gdy wynaleziono

narzędzia, zmiany te były większe i bardziej widoczne w

ekosystemach.

Przemiany antropogeniczne

ekosystemόw

• Okres neolitu - Gdy człowiek nauczył się hodować

zwierzęta i uprawiać rolę, a z koczowniczego trybu życia

przeszedł na osiadły, stał się mniej zależny od przyrody.

– W tym czasie zaczęło wzrastać zapotrzebowanie na teren, na

ktόrym prowadzona byłaby hodowla zwierząt oraz uprawa roli

(osadnictwo i pola uprawne).

– W miarę upływu czasu, potrzeby stawały się coraz większe, a

ingerencja w otaczającą przyrodę coraz silniejsza.

• Postęp techniczny i rozwόj przemysłu wpłynęły na

zmiany ekosystemόw.

– największe zmiany w środowisku dokonały się w trakcie tzw.

rewolucji przemysłowej, kiedy to człowiek całkowicie przestał

żyć w harmonii z przyrodą, a tylko wykorzystywał jej zasoby

(niejednokrotnie bezmyślnie), uważając, że są one

niewyczerpalne.

Przemiany antropogeniczne

ekosystemόw

czas
800-500 tys.lat temu

25 – 20 tys. lat temu

ogniwo galwaniczne
1800 r.

ok. 7 tys. lat temu
wytop miedzi
ok. 5,5 tys. lat wytop
żelaza

Przemiany antropogeniczne

ekosystemόw

• Zmiany zachodzące w ekosystemach pod wpływem

przemian kulturowych, postępu technicznego i

technologicznego oraz sposobu gospodarowania

spowodowały powstanie nowego typu środowiska

uprzemysłowionego, czyli zurbanizowanego.

• Nastąpiło naruszenie w ekosystemach. Nadmierna

eksploatacja zasobόw przyrody doprowadziła w wielu

miejscach do jej degradacji polegającej na obniżeniu

wartości, jakości i roli pewnych składnikόw

środowiska.

– Bezpośrednią przyczyną degradacji jest dysproporcja między

rozwojem technicznym i wykorzystaniem zasobόw

naturalnych, a możliwościami środowiska.

• Przekroczenie możliwości środowiska doprowadza

do znaczących zagrożeń ekologicznych w skali

lokalnej oraz globalnej.

– Ludzie masowo niszczyli naturalne ekosystemy,

niejednokrotnie zapominając, że niektόre z nich będą się

odtwarzać przez setki lat, jak w przypadku wyciętych lasόw

liściastych w Europie.

• Wiele wskazuje na to, że sukcesja wtόrna może nie

odtworzyć pierwotnej struktury przestrzeni i składu

gatunkowego biocenoz

– przykład puszczy tropikalnej wyciętej 1000 lat temu przez

Majόw, nie odtworzyły się pierwotne lasy tropikalne, a

jedynie ich zubożona forma

Zasoby środowiska

• Zasobami środowiska są bogactwa naturalne:

– powierzchnia
– zasoby surowcowe
– gleba
– woda
– powietrze
– energia wόd i wiatru
– energia geotermalna i słoneczna
– energia zawarta w roślinach i zwierzętach

Podział zasobόw środowiska ze względu na

wyczerpalność

• zasoby niewyczepalne - stała eksploatacja nie zagraża ich

wyczerpaniu, np. energia wodna, wiatru, słoneczna, geotermalna

• zasoby wyczepalne - w wyniku eksploatacji mogą ulec

częściowemu lub całkowitemu wyczerpaniu. Szybkość

wyczerpywania się zasobόw uzależniona jest od intensywności

eksploatacji

• zasoby nieodnawialne - ich wykorzystanie powoduje stałe i

bezpowrotne wyczerpanie. Nieodwracalność wynika stąd, iż

powstawanie tych zasobόw trwało bardzo długo, np. węgla

kamiennego 300 milionόw lat, a węgla brunatnego 20 milionόw lat

• zasoby odnawialne - ich wykorzystanie nie powoduje trwałego

wyczerpania, gdyż ulegają one samoodtworzeniu w trakcie

procesόw zachodzących na Ziemi. Zalicza się do nich rośliny,

zwierzęta, powietrze atmosferyczne, wodę i glebę.

• K.