Hlavní obsah
Kurz: Biologie > Kapitola 6
Lekce 2: Rychlokurz ekologie- Historie života na Zemi
- Populační ekologie: záhada texaských komárů
- Populační růst lidstva
- Ekologie společenstev: Láska bez hranic
- Ekologie společenstev II: Predátoři
- Ekologická sukcese: Změna je dobrá
- Ekosystémová ekologie: Články řetězce
- Koloběh vody a uhlíku: Kdo recykluje, žije!
- Cyklus dusíku a fosforu: Kdo recykluje, žije!
- 5 dopadů lidstva na životní prostředí
- Znečištění
- Ochranářská biologie a ekologie obnovy
Koloběh vody a uhlíku: Kdo recykluje, žije!
Hank vysvětluje, jak jsou uhlík a voda recyklovány ekosystémy a biosférou. Tvůrce: EcoGeek.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.
Transkript
Následuje roztomilý příběh! Koupal jsem se se svým dvouletým
bratrancem v moři na Floridě, houpali jsme se nahoru a dolů
na vlnách, byla to zábava, pak se ale voda uklidnila
a já řekl: "A vlny došly!" protože tak se normálně
bavím s dvouletými dětmi. Ale on řekl: "Neboj,
přijdou další." Zeptal jsem se: "Jak to víš?",
a on na to: "Je to cyklus." Ano! Je to cyklus,
Země je plná cyklů! Když to ví můj dvouletý bratranec,
měli byste to vědět i vy. Vesmír je velký recyklátor,
všechno, co máme na Zemi, každá částice hmoty, každá kalorie
existuje od dob velkého třesku. Jen se stále mění
jejich účel a postavení. Minimálně z hlediska hmoty
je Země uzavřený systém, veškerá hmota koluje v nekonečných
biogeochemických cyklech. To jsou dráhy pro molekuly vody
nebo prvků jako uhlík, dusík a fosfor. Po nich kolují po všemožných
ekologických a geologických prostředích na Zemi. Samozřejmě není možné
v jednom videu probrat koloběh veškeré hmoty,
protože Země je docela velká. Berte to jako úvod
do biogeochemických cyklů. Začneme s mými favority:
s uhlíkem a vodou. (Hudba) Vsadím se, že znáte alespoň
jeden planetární cyklus, ten, co je nejzřetelnější,
koloběh vody. Popisuje pohyby vody
na zemském povrchu i pod ním poháněné energií
Slunce a větru. Do pojmu koloběhu vody
je třeba zahrnovat veškerou vodu na Zemi zadržovanou v řadě zásobníků,
třeba v oceánech, v atmosféře ve formě mraků
nebo v polárních ledovcích. Voda koluje nejen
z místa na místo, ale v různých částech cyklu
mění svou formu: tekutá, plynná, pevná. Protože je to koloběh
bez konce a začátku, je jedno, kde
začneme výklad. Vezmeme to od srážek:
déšť, kroupy, sníh, plískanice, to všechno jsou srážky. Dojde k nim, když voda
obsažená v atmosféře zkondenzuje, čili přejde z plynné do tekuté fáze a někdy rovnou ve vzduchu
zmrzne do fáze pevné. Opakem kondenzace
je samozřejmě vypařování, přeměna tekutiny na plyn. Když látka přechází z pevné rovnou
do plynné fáze, je to sublimace. A když je to z plynné do pevné fáze,
je to desublimace. Teď to znáte. Zpět ke kondenzaci.
Má za následek tvorbu mraků. K ní dojde, když vzduch obsahující páru
stoupne a ochladí se nebo je stlačen natolik,
že voda už nemůže být plyn. Tehdy pára vytváří kapičky. To samé se děje na sklenici ledového čaje
za parného dne. Voda ve vzduchu kolem sklenice
se ochladí a přejde z plynu na kapalinu. Takže mrak je vlastně shluk
kapiček kondenzované vody, v podstatě taková
létající nádrž. V koloběhu vody
jsou mraky důležité, protože jak se pohybují nad krajinou,
přenáší vodu po planetě, takže voda vypařená nad oceánem
může dopadnout na jiné místo. Kdyby vždy dopadla tam,
odkud se vypařila, pršelo by většinou
pouze nad oceány, protože tam probíhá
většina vypařování na Zemi. Vítr pohání mraky, které těžknou,
jak voda stále kondenzuje, dokud nezasáhne naše
stará dobrá gravitace a nestáhne zkondenzované kapky
k zemi ve formě deště nebo sněhu, nebo krup,
nebo deště se sněhem. Voda je teď na zemi,
ale gravitace s ní stále pracuje, žene ji k nějakému
klidnějšímu místu, buď po povrchu směřuje
do nejnižšího bodu, to je povrchový odtok, nebo je stažena pod povrch země. Voda se může zachytit
a nějakou dobu zůstat v místech jako jezera, rybníky a bažiny,
ale většina vody ze srážek je stahována stále níž
odtokem přes říčky, potůčky a řeky,
až dosáhne oceánu. V chladných oblastech samozřejmě
zamrzá a zůstává jako led, někde i na tisíce let, jako na pólech nebo
v ledovcích na vrcholech hor, když ale rozmrzne,
většina z ní odteče do oceánu. Vidíte, že všechno směřuje
do oceánů. Oceány jsou hodně důležité, především protože díky nim
máme koloběh vody, ale i takové věci
jako počasí a život na Zemi. Na oceánech je zvláštní,
že jsou slané. Ale to má svůj důvod. Jak voda odtéká,
vymílá z půdy minerály a nese je do oceánu. Odtékající voda nemusí chutnat slaně,
ale soli v ní jsou. Vtip je v tom,
že když se znovu odpařuje, ty soli se neodpaří a zůstanou. Pár miliard let z oceánů
odpařujte čistou vodu, a vracejte ji tam s malým
množstvím solí, to je recept na miliardu
kilometrů krychlových nálevu. To vše naznačuje,
že světový oceán je poslední zastávka veškeré vody na Zemi,
odkud se dostane jen výparem a přijde o všechny minerály. Organismy v koloběhu vody
také hrají roli. Rosliny i živočichové rozkládají
uhlovodíky za vzniku energie a vody jako vedlejšího produktu. Všichni vypouštíme vodu výparem kůží, také vydechujeme páru
a samozřejmě vylučujeme močí. Většina organismů na Zemi
je z větší části z vody, přestože vodní cyklus v těle
je docela rychlý. Rostliny sají vodu kořeny, odkud stoupá k listům, kde dochází
k výměně plynů a rychlému výparu. Tento proces se jmenuje
evapotranspirace, a protože na Zemi je tolik rostlin, vypouští do atmosféry
ohromné množství vody. Je to v podstatě opak kondenzace, protože mění vodu na páru. Energie slunce způsobuje výpar,
ať už z povrchu oceánů nebo z vrcholků stromů a listů a jakmile se všechna voda
odpaří do atmosféry, jsme zpět na začátku. Je to cyklus! Když už teď něco víte
o koloběhu vody, lehce pochopíte
jak funguje cyklus uhlíku. Uhlík je jeden z nejčastějších
prvků ve vesmíru, a tady na Zemi je stále v pohybu, stejně jako voda přechází
z jednoho zásobníku do druhého. To je dobrá věc, protože:
a) všechny živé organismy potřebují uhlík pro stavbu
a fungování svých těl b) je také hlavní součástí mnoha
neživých věcí. Je v horninách a oceánech,
zachycený v ledu a v atmosféře, kde pomáhá
regulovat teplotu. Bez oxidu uhličitého by Země
byla jen zmrzlá pustina, máme štěstí, že je tu tolik uhlíku,
potřebujeme ho. Začněme s uhlíkem
v živých organismech. Kdybyste z vašeho těla
odstranili všechno vodu, z té trošky, co by z vás zůstala,
by uhlík tvořil polovinu. Rostliny jsou první biologický zásobník. Absorbují oxid uhličitý
z atmosféry, protože ho potřebují
k fotosyntéze. CO2 je také vedlejší produkt respirace,
procesu využití energie. Rostliny berou oxid uhličitý z atmosféry
při fotosyntéze a zpět ho vypouštějí během respirace při výrobě ATP pro
buněčné funkce. Teď určitě chcete namítnout, že rostliny přeci oxid uhličitý vstřebávají
a živočichové ho vydechují. Ano i ne, rostliny vlastně jen
berou z atmosféry více CO2 než kolik ho vydechují,
a rozdíl si nechávají. Ten tvoří jejich těla. Je to tak, hmota toho starého velkého
stromu je pouze z plynu. Nářez. Uhlíkem přijatý rostlinami
má tedy tři možnosti: může se vrátit zpět do atmosféry,
nebo ho sežere živočich, nebo zůstane v rostlině do její smrti. Když v pralese padne strom a nemůže se normálně rozkládat, protože na něj napadaly další rostliny časem se to všechno umačká
a změní v horninu, třeba v uhlí. Vznikne bohatý
zásobník uhlíku, fosilní palivo. Později budou lidé trávit volný čas
dolováním starého uhlíku ve formě uhlí, ropy a zemního plynu
aby s ním poháněli své... v podstatě všechno,
ale o tom později. Další velmi důležitý zásobník
uhlíku je oceán. Oxid uhličitý se lehce
rozpouští ve vodě. Když je ho tam dost,
využívá ho fytoplankton, drobné organismy podobné rostlinám
tvořící základ mořských potravních řetězců. Používají uhlík k fotosyntéze
a stavbě schránek z uhličitanu vápenatého. Když uhynou, jejich schránky
se hromadí na dně oceánu, časem se stlačují
a tvoří horniny jako je vápenec. Vápenec ovšem moc nehoří,
takže to není fosilní palivo, ale když je narušen vodní erozí,
uhličitan vápenatý se rozloží na původní složky, mimo jiné
na oxid uhličitý a kyselinu uhličitou. Zahříváním vápence
se vyrábí vápno a cement, uniká při tom i docela dost
oxidu uhličitého. Při spalování fosilních paliv, jako jsou
uhlí, ropné produkty a zemní plyn, se také uvolňuje uhlík
ve formě oxidu uhličitého, který byl uložen stovky
milionů let v geosféře, což je jen takové vědecké jméno
pro zemské horniny. Tento proces odstartoval
prudký nárůst obsahu oxidu uhličitého před několika sto lety. Nadbytek oxidu uhličitého
v atmosféře způsobuje změnu klimatu, protože CO2 v atmosféře
brání energii ze Slunce odrazit se zpět do vesmíru. Takže planeta se nám otepluje, protože se propalujeme obrovskými
zásobníky uhlíku uzavřených v podzemí. Způsobuje to mnoho
současných problémů, a časem tyto problémy
budou nejspíš větší a větší. Pomohlo by, kdybychom přestali
uvolňovat nahromaděný uhlík a posílat ho do atmosféry, ale už poněkud nemáme situaci
pod kontrolou, kvůli ledu. Vzpomeňte, řekl jsem,
že uhlík je zachycený v ledu, v takových místech jako Sibiř,
severní Kanada, Aljaška, a chladné oblasti, kde rostou
rostliny mají také velké zásoby uhlíku zachyceného v permafrostu,
v celoročně zamrzlé půdě. Jsou to v podstatě zamrzlé mokřady,
kde každoročně přibývá vrstva mrtvé rostlinné hmoty. Když permafrost roztaje,
mrtvé rostliny se začnou rozkládat a uvolní velké množství CO2 a metanu do atmosféry,
čímž vzniká pozitivní zpětná vazba. Naše spalování uhlíku
uvolňuje obrovské zásobníky uhlíku, který pak, ať děláme co děláme,
posiluje skleníkový efekt. Promiňte, že končím
takovým depresivním tématem, ale globální klima není tak stabilní,
jak bychom si přáli, a to, že v tom máme prsty, je jeden z hlavních důvodů,
proč studovat ekologii.