Środowisko naturalne - ogół elementów przyrodniczych ( powierzchnia ziemi z glebą, kopalny, wody powierzchniowe i podziemne, krajobraz naturalny i przekształcony przez człowieka)

Czynniki ekologiczne - wszelkie elementy przyrody ożywionej i nieożywionej charakterystyczne dla danego środowiska oddziałujące zespołowo na życie i rozwój poszczególnych osobników populacji i biocenoz

Biocenoza - Złożona całość wszystkich różnorodnych organizmów połączonych więzami troficznymi i chorologicznymi.

Ekologia - bada organizmy w ich środowiskach, populacje zwierzęce roślinne oraz różnego typu zespoły organizmów, ich strukturę, funkcjonowanie, zmienność i wzajemne zależności na tle środowiska abiotycznego ( np. temperatura, nasłonecznienie, wilgotność). Bada organizmy żywe.

Sozologia- nauka o przyczynach, doraźnych skutkach i przemianach zachodzących w środowiskach na skutek działalności człowieka oraz o skutecznych sposobach zapobiegania jej następstwom lub o możliwościach ich złagodzenia

Ekosystem - układ funkcjonalny łączący cały zespół istot żywych (biocenozę) ich środowisko; układ o obiegu zamkniętym

Zadanie ochrony środowiska - optymalizacja rozwoju świata

Początki ochrony( problemy):

- środowisko wewnątrz budynków

- ochrona ziemi

- ochrona i odnowa wody

- niekonwencjonalne źródła energii

OCHRONA ŚRODOWISKA WODNEGO JAKO PROBLEM MIĘDZYNARODOWY

Organizacje:

FAO - organizacja do spraw wyżywienia i rolnictwa

WMO - światowa organizacja meteorologiczna

raport ,,Granice wzrostu” 1968r.( książka analizująca przyszłość ludzkości wobec wzrostu liczby mieszkańców Ziemi oraz wyczerpujących się zasobów naturalnych).

I konferencja 1972r

o niebezpieczeństwie zagrażającym ludzkości, a wynikającym z degradacji środowiska
Konferencja Sztokholmska ONZ pt. „Człowiek i środowisko” czerwiec 1972r. uczestniczyło w niej 113 państw, w jej wyniku podpisano Deklarację Sztokholmską, która zawierała: 26 zasad ochrony środowiska, międzynarodowy plan działania w tym zakresie, postanowienia instytucjonalne i finansowe.

II konferencja

w Rio de Janeiro czerwiec 1992 r. tzw. Szczyt Ziemi, zaproponowała ona wizję nowego ładu społ-gosp. świata , który w harmonii z przyrodą zapewni ludzkości dalszy rozwój cywilizacyjny. Na tej konferencji przyjęto wiele dokumentów m.in.:
- Deklaracja z Rio, tzw. Karta Ziemi - zawiera podstawowe zasady ekorozwoju prawa i obowiązki wobec środowiska
- Globalny Program Działań
- Konwencja w sprawie zmian klimatu
- Konwencja o zachowaniu różnorodności biologicznej
- Deklaracja wytyczająca kierunki zrównoważonego rozwoju lasów, ich ochrony i użytkowania

Badanie środowiska i rozwój opiera się na zasadach:

1. jednolitość materii -mówi, że wszystkie ciała materii ożywionej i nieożywionej na ziemi i we wszechświecie są zbudowane z takich samych elementarnych składników

2. powszechność praw przyrody - mówi, że oddziaływanie między elementarnymi składnikami materii i wynikające z nich własności tej materii oraz prawa rządzące tą materią są wszędzie takie same. Zakłada się, że wszystkie struktury środowiska i procesy oraz zjawiska w nich zachodzące są wynikiem uniwersalnych praw przyrody.

Przedmiotem systemu przyrodniczego ziemi jest geosfera

Skład geosfery:

-atmosfera

-hydrosfera

-litosfera

We wszystkich wydzielonych geosferach zachodzą liczne procesy spo­wodowane różnorodnymi przyczynami. Natomiast między sferami zachodzi wymiana energii i materii. Geosfery, zatem wzajemnie na siebie oddziaływają i wspólnie tworzą wewnętrznie spójny system przyrodniczy. System przyrodniczy Ziemi nie jest sumą wszystkich sfer, lecz układem geosfer powiązanych między sobą relacjami przyczynowo-skutkowymi.

Epigeosfera, ekosystem światowy - przestrzeń na pograniczu trzech powłok kuli ziemskiej: gazowej - atmosfery, ciekłej - hydrosfery i stałej - litosfery do takiej wysokości i głębokości do jakiej sięga gospodarcza działalność człowieka. Jego struktura jest logiczna, przebieg procesów jest przyczynowo- skutkowy.

System światowy znajduje się w stanie równowagi( określana składem ilościowym i jakościowym poszczególnych elementów: atmosfery, skład powierzchniowy skorupy ziemskiej i wodnej).

Ochrona środowiska naturalnego oznacza dbanie człowieka o środowisko w sposób racjonalny ( ogranicza do minimum jego zniszczenie, zmniejszający zakłócenia równowagi biologicznej, stwarzający warunki do odbudowy środowiska).

SKŁAD ATMOSFERY:

- troposfera to 95% powietrza atmosferycznego; skład: 78% azot, 21% tlen,1% para wodna, 0,93 argon, 0,26 dwutlenku węgla, 0,0036 gazy szlachetne, wodór i ozon

- ozonosfera - stratosfera do 80km - jonosfera od 55km do1000km -egzosfera ( strefa rozpraszania)

Naturalnym źródłem azotu antropogenicznego są w 22%- procesy spalania, 78% - procesy produkcji i konsumpcji żywności)

HYDROSFERA:

Wszystkie wody: morza, rzeki, opady, lodowce, mgła itp. Hydrosferę można podzielić na dwie części: oceanosferę i wody na lądach. Jej zasoby wodne to około 1,4 mld km³.W większości hydrosferę tworzą wody słone, bo aż 97,5%. Słodka woda to 2,5%. 2/3 wody słodkiej skoncentrowane jest w lodowcach, trwałej pokrywie śnieżnej i wiecznej zmarzlinie w Antarktyce, Arktyce i w wysokich górach. Pozostała część wody słodkiej przypada na wody podziemne, jeziora, rzeki, bagna.

LITOSFERA:

-skorupa(do35km) - płaszcz ( do 1000km - głębokość) - jądro ( powyżej 3000km) stanowi strefę ciągłą płynną

Miąższość litosfery wynosi ok. 70-80 km, a jej temperatura dochodzi do 700°C. Litosfera w częściach globu zajętych przez płyty kontynentalne jest nazywana litosferą kontynentalną. Litosfera oceaniczna występuje pod oceanami.

żelazo, tlen, magnez, krzem - 93%wspólnej masy litosfery.

Siedlisko - siedlisko życia, obszar zamieszkały przez organizmy żywe o tych samych lub bardzo zbliżonych wymaganiach życiowych tzw. biocenoza. Są ustawione w łańcuchu pokarmowym ( troficznym).Układ utworzony przez biocenozę to ekosystem, a wszystkie ekosystemy tworzą biosferę.

Zasoby ekosystemu: a)energia b) materia c)informacja

1. promieniowanie słoneczne jest podstawą do fotosyntezy, odpowiedzialny jest za temperaturę powietrza, wód, odpowiada za klimat itd. Jest siłą napędową obiegu wody w przyrodzie.

Energia słoneczna (cieplna) jest zamieniana na energię wiązań chemicznych.

Ziemia to system otwarty. Pobiera energię w postaci promieniowania słonecznego. Najważniejszym źródłem energii w ekosystemach jest energia słoneczna. Niecała docierająca energia zostaje skumulowana w organizmach. Część z niej jest wykorzystywana do podstawowych procesów metabolicznych i budowy własnych struktur organizmów, ale część tracona jest bezpowrotnie w postaci ciepła.

3. występuje zjawisko samoorganizowania się środowiska polegające na istnieniu tendencji ciągłego przechodzenia materii do struktur złożonych i uporządkowanych (strukturalizacja materii).

II kryterium homeostaza -sposób funkcjonowania systemów ekologicznych w tym organizmów żywych. W organizmach żywych uwidacznia się w procesach regulacyjnych, które utrzymują wewnętrzne środowisko organizmu w stanie optymalnego funkcjonowania mimo zmienności warunków zewnętrznych.

2. III kryterium - materia - ziemia to system zamknięty, ilość materii na ziemi jest stała. Materia bywa przenoszona w cyklach biogeochemicznych, bywa utylizowana lub porzucana. Szybkość migracji substancji i pierwiastków z lądów do mórz staje się coraz większa.

We wszystkich rodzajach ekosystemów mamy doczynienia z wytwarzaniem, obiegiem, gromadzeniem, przetwarzaniem materii przez istoty żywe ( rozkład zmetabolizowany) z metabolizmem tych organizmów.

Podstawowymi składnikami obiegu materii: - rośliny zielone - zwierzęta - reducenci ( np. bakterie)

Tylko rośliny mogą wykorzystywać energię słoneczną zamienianą na energię chemiczną.

Cykle biogeochemiczne są to mniej lub bardziej zamknięte obiegi pierwiastków w przyrodzie. Do najważniejszych cykli biogeochemicznych należą obiegi: węgla, azotu, wody, tlenu, fosforu i siarki.

OBIEG WĘGLA

- opiera się na nim życie na ziemi.

Źródło węgla: - CO₂ - w atmosferze - węgiel rozpuszczalny w wodzie

tlen, węgiel, wodór, azot stanowią 99,4% ogólnej masy człowieka

Główne zasoby węgla: - w formie węglanu - skały wapienne - węgiel organiczny

¾ całkowitej ilości węgla jest magazynowane w związkach organicznych, a ¼ w nich rozpuszczona.

dwutlenku węgla najwięcej jest na terenach spalania i oddychania. Najmniej nad oceanami ( z tlenem jest na odwrót)

Obieg pierwiastka w przyrodzie:

Węgiel (C) to podstawowy pierwiastek budulcowy związków organicznych. Węgiel jest włączany do obiegu w postaciCO₂, który jest asymilowany przez autotrofy (rośliny zielone, bakterie samożywne). Dzięki istniejącym łańcuchom pokarmowym węgiel przechodzi od roślin do konsumentów I rzędu (roślinożerców), a następnie do konsumentów II rzędu (zwierząt mięsożernych). Węgiel wraca do obiegu, jako CO2, powstający w procesie oddychania heterotrofów i autotrofów.

- Atmosfera - rośliny( fotosynteza)- pochłonięty w procesie fotosyntezy CO2 ulega przekształceniu w węgladany a następnie w dalszych fazach biosyntezy w białka, tłuszcze i inne związki stanowiące pokarm konsumentów.

- Atmosfera - zwierzęta - oddychanie

-atmosfera- szczątki - destrukcja, mineralizacja

- atmosfera - ocean- równowaga ditlenku węgla rozpuszczając się w wodzie tworzy hydratowane cząsteczki, które tworzą równowagową mieszaninę zawierająca jony wodorowęglanowe HCO₃ (węglanowe CO₃ ^2-)

Przy wartościach pH niższych od tych, które zazwyczaj spotyka się w wodzie morskiej i oceanicznej (pH 8,0 - 8,3) występuje też kwas węglowy ocean→ skorupiaki ( tworzenie złóż wapienia, dolomity)

OBIEG AZOTU:

Źródła: - powietrze atmosferyczne ( 78,09% N₂) - mikroorganizmy

N₂ - NH₃ - NO₂^- - NO₃^- -aminokwasy - białka

- rozkładają materię organiczną w warunkach tlenowych - azotobacter - aerobioza - beztlenowych - cloctridium - anaerobioza - wybuchy wulkanów -sinice - glony- w wodach i na terenach podmokłych wiążą N₂ bezpośrednio z powietrzem - fotochemiczne wiązania azotu

I etap( promieniowce / grzyby)

białko ( amonifikacja)→proteozy→ peptony→ aminokwasy→ NH₃ → amidy

Węgiel zostaje uwolniony w postaciCO₂, a N jako NH₃ może wejść w cykl nitryfikacji.

Nitrosomonas utleniają go do azotynów , a te pod wpływem nitrobacteru utleniają się do azotanów. Cykl zostaje zamknięty i jednocześnie ulega otwarciu.

Drugim ważnym pierwiastkiem biogennym jest azot (N). Azot należy do makroelementów i jest podstawowym pierwiastkiem wchodzącym w skład białek, a także kwasów nukleinowych. Azot atmosferyczny, pomimo że zawartość jego w powietrzu wynosi 78%, jest bardzo trudno dostępny dla roślin. Oprócz tego wolny azot atmosferyczny wiążą inne organizmy, jak np. bakterie tlenowe (Azotobacter) i beztlenowe (Clostridium). Przyswojony przez rośliny azot jest w postaci białka roślinnego wykorzystywany przez konsumentów. Produkty metabolicznych przemian białek i innych związków azotowych są wydalane przez zwierzęta jako amoniak, mocznik i kwas moczowy. Azotany w przyrodzie pochodzą głównie z procesów nitryfikacji, które zachodzą dzięki obecności bakterii nitryfikacyjnych. Bakterie te są zdolne do asymilacji NO2 dzięki energii uzyskanej z utleniania amoniaku do azotynów (Nitrosomonas) i azotynów do azotanów (Nitrobacter):

Nitrosomonas Nitrobacter
amoniak azotyny azotany
NH3 NO2- NO3-

Nitryfikacja
Procesem przeciwstawnym do nitryfikacji jest denitryfikacja, czyli redukcja azotanów lub azotynów do azotu N2, przeprowadzona przez bakterie denitryfikacyjne. Uwalniając wolny azot do atmosfery, spełniają one niekorzystną rolę w przyrodzie - zubożają wodę i glebę.

OBIEG WODY:

Źródłem napędowym obiegu H₂O jest energia słoneczna wspomagana przez fale, prądy i wiatry. Woda pokrywa 70% powierzchni ziemi. Jest podstawą procesów biologicznych, określa warunki klimatyczne, jest doskonałym rozpuszczalnikiem.

60% wody ma człowiek, a 95% mają rośliny.

Zasoby wody to 1,5mld km³, 97% ogólnych wód hydrosfery stanowią wody słone, 2,5% formy słodkie (zasolenie nie przekracza 1g soli w 1litrze), z 2,5% aż 75% z tego stanowią lodowce( nie do wykorzystania)

15% lądu jest dostatecznie nawilgocona, 60% nie wystarcza, a 25% to pustynie i półpustynie. Woda jest jedną z nielicznych substancji, którą w normalnych warunkach na Ziemi można spotkać we wszystkich trzech fazach: stałej(lód), ciekłej i gazowej(para wodna).

obieg wody na lądzie:

opady = spływ + ewakotranspiracja

Dzięki istnieniu krążenia układu wody zachodzą procesy samooczyszczania wody. Średnio woda przebywa w atmosferze ok. 11min.

Krążenie wody obejmuje więc atmosferę, litosferę i biosferę i wiąże ze sobą wszystkie części hydrosfery-dzięki temu wszystkie wody Ziemi stanowią jedność. Siłami napędowymi krążenia jest energia promieniowania słonecznego i siła ciężkości. Pod wpływem ciepła następuje parowanie wody, a pod wpływem siły ciężkości-opadanie kropli deszczu, przepływ rzek, ruch wód glebowych i podziemnych.
Woda znajdująca się na powierzchni zbiorników wodnych, jak również woda zawarta w glebie i roślinach-paruje dostarczając parę wodną atmosferze, która z kolei powraca na powierzchnię w postaci opadów. Przy dostatecznie dużej wilgotności powietrza i obecności tzw. jąder kondensacji następuje kondensacja, czyli skraplanie pary wodnej do postaci drobniutkich kropelek, które grupują się w widoczne skupienia - chmury.

W wyniku ochładzania na niewielkich wysokościach powietrza zawierającego parę wodną powstają mgły. Chmury, niesione wiatrem przemieszczają się nad powierzchnią lądów, mórz i oceanów. W określonych warunkach drobniutkie kropelki łączą się ze sobą w większe krople i opadają na ziemię jako deszcz, śnieg lub grad. Woda powracająca na powierzchnię Ziemi jest słodka, bowiem sól i inne związki mineralne rozpuszczone w morzu, nie biorą udziału w procesie parowania. Fakt ten jest niezwykle ważny, ponieważ organizmy żywe do przemiany materii potrzebują wody słodkiej.

Ziemia wchłania opady atmosferyczne i gromadzi je w postaci wód gruntowych. W niektórych miejscach wody gruntowe wydostają się na powierzchnię i tak powstają źródła. Z nich biorą początek strumyki, te z kolei łączą się ze sobą w większe strumienie i rzeki, które wpadają do morza lub oceanu. W ten sposób zamyka się obieg wody w przyrodzie.
Jest to niezbędny warunek życia na Ziemi, kształtuje także powierzchnię planety. Wzgórza i doliny w dużym stopniu zawdzięczają swój wygląd fizycznemu i chemicznemu działaniu wody.

Masy wód występujące w różnych fazach nie są stałe, zależą od stężenia promieniowania słonecznego.

Ocieplanie jest przyczyna osuszania lądu, dlatego niebezpieczny jest efekt cieplarniany.

OBIEG FOSFORU:

Wcześniejsze to były biegi zamknięte. Fosfor to obieg otwarty. Krąży on w ekosystemach lądowych. Źródło pierwotne to minerały wtórne: martwa materia organiczna.

Ilość fosforu jest ograniczona i ma ogromne znaczenie dla życia ludzkiego i innych organizmów. Fosfor to najsłabsze ogniwo życia.

Fosfor jest składnikiem cytoplazmy, jest podstawą składników energii ATP, ADP, składnik DNA i RNA - odpowiada za prawidłowe dziedziczenie, bierze udział w rozwoju mózgu. Przemysł: nawozy sztuczne.

Fosforan w ekosystemie: -tworzą się słabo- rozpuszczalne związki organiczne -ulegają wymywaniu na skutek opadów, bo znajdują się przy powierzchniowej warstwie gleby.

2mln ton jest rocznie wynoszonych fosforanów do wód.

Część fosforu żywi pitoplankton, za pośrednictwem ptaków morskich powraca fosfor, ale większość fosforanu i tak ulega zatopieniu na dnie oceanów i mórz.

schemat

Wszelkie żywe organizmy wymagają makro i mikroelementów. We wszystkich organizmach jest 16 pierwiastków, człowiek potrzebuje 20. Niedobór pierwiastków powoduje m.in. choroby. Większość pierwiastków znajduje się w glebie, ale ich stężenie jest bardzo niskie.

Rola roślin:

Rośliny przenikają do gleby, zawężają pierwiastki, które są w glebie. Podczas rozwoju korzenie roślin się rozgałęziają. Korzenie roślin mają zdolność zawężania kumulacji minerałów. 10tys razy więcej niż w glebie.

Rośliny wydobywają rocznie 6 mld ton różnych składników, 6 razy więcej niż wydobywa się w kopalniach żelaza, cynku itp. rocznie na całym świecie.

Wchodzą w skład protein, lipidów, które są niezbędne do życia. Powinno się chronić szatę roślinną, bo gwarantują życie na ziemi.

Powierzchnie biologicznie czynne to tereny zielone, to styki mikrosfer: atmosfery z litosferą, hydrosfery z litosferą( strefy wód przybrzeżnych), hydrosfery z atmosferą ( powierzchniowe warstwy wód).

Funkcja powierzchni biologicznie czynnej:

- podtrzymuje ciągłość życia biologicznego na ziemi

Proces najistotniejszy biologiczny, jaki na nich przebiega są różnokierunkowe procesy przemiany materii tzw. metabolizm. To ciągła, cykliczna przemiana materii organicznej ( masa) w nieorganiczną i odwrotnie. Możliwy jest dzięki temu rozwój życia na ziemi.

Rośliny i gleba stanowią system nierozerwalny z człowiekiem.

W przemianę materii wchodzi wiele procesów składowych: - anaboliczne ( tworzenie materii) -kataboliczne ( rozkładu materii organicznej na składniki prostsze w końcowych etapie nieorganiczne CO₂ itp.)

do funkcji powierzchni biologiczno czynnej - produkują i rozkładają biomasę ( 150 - 200mdl ton suchej masy rocznie - produkują biomasy)

Na ekosystem lądowe przypada ok. 2/3 tej produkcji, 1/3 ma oceany.

kumus - stanowi zapas częściowo rozłożonej materii organicznej, stanowi czynnik strukturotwórczy gleby, zapewniają jej chropowatość i umożliwiają napowierzchnianie gleby.

- zapobiega erozji gleb

- te powierzchnie produkują tlen ( od 5 do 10 ton tlenu 1 hektar produkuje u nas w zależności od gatunków rośliny, klimatu, prężności ekosystemu i czynników antropogenicznych)

Zrzucany w fotosyntezie tlen pochodzi z rozkładu wody a nie z rozkładuCO₂

- produkują tlen

- magazynują opady atmosferyczne ( od35% do 50% opadów) Retencje opadów ma miejsce głównie w glebie skąd woda powolnym spływem glebowo-gruntowym zasila istniejące cieki i zbiorniki wód powierzchniowych. Część zmagazynowanej wody infiltruje w głąb górotworu tworząc zbiorniki wód powierzchniowych.

Większość rzek, których zlewnie stanowi powierzchnia biologicznie czynna nie wykazuje wahań zwierciadła wód.

- wpływają na parametry klimatu: * zmniejszenie ekstremalnych temperatur między nocą a dniem a także między zima a latem od kilku do ponad 10⁰C * zwiększają wilgotność powietrza poprzez intensywne parowanie powierzchni biologicznie czynnej * zmniejszają prędkość wiatru * na główną rolę kształtowania temperatury wpływa parowanie roślin( 1 hektar lasu pochłania 25 milionów kilokalorii ciepła w ciągu roku)

- wpływają na stan sanitarny powietrza. Pochłanianie zanieczyszczeń następuje głównie poprzez ich absorpcję na kropelkach wody rozpylonych na roślinach lud adsorpcję na pyłach osiadających na liściach i igłach roślin. Las nie zrzuca żadnych odpadów szkodliwych dla organizmów.

- asymulują dwutlenek węgla ( pochłanianieCO₂ przez roślinność w fotosyntezie, zrzucanieCO₂ w trakcie nocy w procesach rozkładu martwej materii biologicznej)

WiększośćCO₂ w powietrzu podlega fizycznemu obiegowi pierwiastków i ulega rozpuszczeniu w oceanach. W bilansie łańcucha pokarmowego 10% dzielonej biomasy jest wykorzystywane przez konsumenta, 90%ulega rozkładzie.

Produktywność to szybkość biomasy: - pierwotna - to produkcja całej fotosyntezy pomniejszona o straty energii związanej z oddychaniem

- wtórna -biomasa wytwarzana przez konsumentów i destruentów

Produktywność decyduje o zasadach jednościowych ludzkości, jej wartość jest zmienna w zależności od rodzaju ekosystemu ( powierzchnia biologicznie czynna, szerokości geograficznej i wysokości nad poziomem morza, od procesu fotosyntezy - od niego się zaczyna)

Fotosynteza - następuje zamiana energii słonecznej na energię wiązań chemicznych

6CO₂+ 6H₂O+ 472,8kJ = C₆H₁₂O₆ + 6O₂

wydzielony jest tlen( rocznie 145mld ton) całkowita wymiana tlenu w atmosferze wymaga 2tys. lat. Wiązany jestCO₂ co powoduje, że na terenach niezabudowanych jego stężenie jest stałe 320 miligramów/ dm³, wymaga 300lat).

;;Kryzys współczesnej cywilizacji”: -nadmierne tempo przyrostu naturalnego - podział świata na kraje biedne i bogate - degradacja środowiska naturalnego - kurczenie się zasobów - efekt cieplarniany, dziura ozonowa, niszczenie lasów - katastrofy ekologiczne - groźba katastrofy termonuklearnej - erozja i destrukcja gleby - eutrofizacja wód śródlądowych - hałas - skutki introdukcji nowych gatunków

dodatkowo: - koncentracja przemysłu i ludzi - maksymalna technicyzacja życia - produkcja żywności

Chińczycy pobili wszystkich z wykorzystaniem energii.

Rocznie 32tony zasobów na osobę zużywają Polacy ( energetyczne, rolnicze, odpady płynne stałe i gazowe).

---