Zemské systémy a cykly

Podobné dokumenty
CHEMIE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ I. (06) Biogeochemické cykly

05 Biogeochemické cykly

Modul 02 Přírodovědné předměty

Jaro 2010 Kateřina Slavíčková

DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ

Koloběh látek v přírodě - koloběh dusíku

STAVBA ZEMĚ. Mechanismus endogenních pochodů

Ekologie a její obory, vztahy mezi organismy a prostředím

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vyučovací předmět: Přírodopis Ročník: 9. Průřezová témata,

Základy biologie a ekologie VZNIK A VÝVOJ ŽIVOTA

C1200 Úvod do studia biochemie 4.2 Velké cykly prvků. OpVK CZ.1.07/2.2.00/

Jednotlivé tektonické desky, které tvoří litosférický obal Země

Obsah. Obsah: 3 1. Úvod 9

CZ.1.07/1.5.00/ Digitální učební materiály III/ 2- Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

OPAKOVÁNÍ SLUNEČNÍ SOUSTAVY

VESMÍR. za počátek vesmíru považujeme velký třesk před 13,7 miliardami let. dochází k obrovskému uvolnění energie, která se rozpíná

Podmínky působící na organismy: abiotické - vlivy neživé části prostředí na organismus biotické - vlivy ostatních živých organismů na život jedince, m

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Environmentální geologie - tematický přehled

Organizmy a biogeochemické cykly hlavních prvků (C,N,P) a látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Ekosystém II. Koloběh hmoty: uhlík, dusík, fosfor. Člověk a biosféra

BIOLOGIE OCEÁNŮ A MOŘÍ

VY_32_INOVACE_ / Voda na Zemi, atmosféra Modrá planeta

NEŽIVÁ PŘÍRODA. Anotace: Materiál je určen k výuce věd ve 3. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky se složkami neživé přírody a jejich tříděním.

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř. 17. listopadu 49

2.2. Základní biogeochemické pochody. Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín

Šablona č ZEMĚPIS. Výstupní test ze zeměpisu

Ekosystém. tok energie toky prvků biogeochemické cykly

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a. z vnějšku a opět z něj vystupuje.

3.1 Základní přírodní zdroje země. Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín

Ostrov Vilm 5. KOLOBĚH HMOTY. Sedimentace. sedimentace. eroze. Půdní eroze. zaniklý záliv 5.1 ZÁKLADNÍPOJMY KOLOBĚHU HMOTY.

OPAKOVÁNÍ VĚDNÍ OBORY, NEŽIVÁ PŘÍRODA

Zkoumání přírody. Myšlení a způsob života lidí vyšší nervová činnost odlišnosti člověka od ostatních organismů

Organismy a biogeochemické cykly. látek (voda) v ekosystému. (Hana Šantrůčková, Katedra biologie ekosystémů, B 361)

Vznik a vývoj litosféry

Voda jako životní prostředí ph a CO 2

Globální tektonika Země

Alfred Wegener (1912) Die Entstehung der Kontinente Und Ozeane. teorie kontinentálního driftu - nedokázala vysvětlit jeho mechanismus

Učební osnovy vyučovacího předmětu přírodopis se doplňují: 2. stupeň Ročník: devátý. Tematické okruhy průřezového tématu

Biogeochemické cykly

Otázky k předmětu Globální změna a lesní ekosystémy

CZ.1.07/1.5.00/

Předmět: PŘÍRODOPIS Ročník: 9. Časová dotace: 1 hodina týdně. Konkretizované tématické okruhy realizovaného průřezového tématu

EKOLOGICKÉ PRINCIPY A ZÁKONITOSTI

Environmentáln. lní geologie. Stavba planety Země. Ladislav Strnad Rozsah 2/0 ZS-Z Z a LS - Zk

HYDROSFÉRA = VODSTVO. Lenka Pošepná

Ekosystémy. Ekosystém je soubor organismů žijících na určitém

J i h l a v a Základy ekologie

Střední škola obchodu, řemesel a služeb Žamberk. Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu EU Peníze SŠ

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Fotosyntéza (2/34) = fotosyntetická asimilace

kyslík ve vodě CO 2 (vápenato-)uhličitanová rovnováha alkalita

Vnitřní geologické děje

Co je to ekosystém? Ekosystém. Fungování Hranice Autoregulační mechanismy Stabilizační mechanismy Biogeocenóza. Otevřený systém.

Co je to ekosystém? Ekosystém. Fungování Hranice Autoregulační mechanismy Stabilizační mechanismy Biogeocenóza. Otevřený systém.

VYUŽITÍ SPALNÉ KALORIMETRIE VE VZTAHU ROSTLINA-PŮDA- ATMOSFÉRA. František Hnilička, Margita Kuklová, Helena Hniličková, Ján Kukla

Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje Mgr.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti vody. Molekula vody. Hustota. Viskozita

ZEMĚ -vznik a vývoj -stavba -vnitřní uspořádání. NEROSTY A HORNINY Mineralogie-nerost -hornina -krystal

J i h l a v a Základy ekologie

Planeta Země je obklopena vrstvou plynu/vzduchu, kterou označujeme odborným výrazem ATMOSFÉRA.

J i h l a v a Základy ekologie

Učební osnovy pracovní

Základní škola Karviná Nové Město tř. Družby 1383

OPAKOVÁNÍ- ÚVOD DO GEOLOGIE:

Předmět: ZEMĚPIS Ročník: 6. ŠVP Základní škola Brno, Hroznová 1. Výstupy předmětu

Maturitní témata. Školní rok: 2016/2017. Předmětová komise: Předseda předmětové komise: Mgr. Ivana Krčová

Energetika ekosystémů

DŮSLEDKY VĚDOMÉ TRANFORMACE NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

*Základní škola praktická Halenkov * * *VY_32_INOVACE_03_01_03 * *Voda

MATURITNÍ OTÁZKY ZE ZEMĚPISU

Hlavní parametry přírodního prostředí ph a Eh

HLAVNÍ PROBLÉMY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ

Témata k nostrifikační zkoušce ze zeměpisu střední škola

Přednáška č. 3. Dynamická geologie se zabývá změnami zemské kůry na povrchu i uvnitř

ACADEMIA MERCURII soukromá střední škola, s.r.o., ŠVP Ekonomické lyceum Učební osnovy: Geografie

Prvky V.A a VI.A skupiny

CZ.1.07/1.5.00/ Pro vzdělanější Šluknovsko 32 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Rozdělení hornin. tvořeny zrny jednoho nebo více minerálů. podle vzniku je dělíme: Vyvřelé (magmatické) chladnutím a utuhnutím magmatu

Ohlašovací prahy pro úniky a přenosy pro ohlašování do IRZ/E-PRTR

N N N* Cyklus a transformace N. Dvě formy: N 2 a N* Mikrobiální ekologie vody. Cyklus uhlíku a dusíku - rozdíly

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Koncentrace CO 2 v ovzduší / 1 ppmv

NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Voda jako životní prostředí rozpuštěné látky : sloučeniny dusíku

Dekompozice, cykly látek, toky energií

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9. Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Fyzikální podstata DPZ

VY_32_INOVACE_06_III./17._PLANETY SLUNEČNÍ SOUSTAVY

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Historické poznámky. itý se objevil

Anotace: Materiál je určen k výuce přírodopisu v 9. ročníku ZŠ. Seznamuje žáky s abiotickým faktorem vodou. Materiál je plně funkční pouze s použitím

Odhady růstu spotřeby energie v historii. Historické období Časové zařazení Denní spotřeba/osoba kj (množství v potravě)

Pracovní list č. 3 téma: Povětrnostní a klimatičtí činitelé část 2

Maturitní otázky do zeměpisu

Test vlastnosti látek a periodická tabulka

VY_32_INOVACE_ / Vznik Země a života Planeta Země a vznik života na Zemi Planeta Země

Transkript:

Zemské systémy a cykly dříve ve vědách o Zemi samostatné studium jednotlivých částí (geologických jednotek, oceánů, atmosféry) dnes studium jako celku, Země je nahlížena jako jednotný systém

Koncepce systémů Systém je jakákoliv část Vesmíru ( Všehomíru ), kterou pozorovatel vymezí (velký, malý, jednoduchý, složitý od atomů po celý Vesmír): jezero, vzorek horniny, oceán, sopka, horský hřbet, kontinent, celá planeta; list je součástí stromu, strom je součástí lesa. Začínáme od malých podsystémů, pochopení jejich funkce je však možné jen v kontextu celého systému.

Zemský systém Zemský systém se skládá z menších podsystémů, které spolu intenzivně komunikují atmosféra hydrosféra biosféra litosféra Ty mohou být rozděleny na další podsystémy hydrosféra = oceány, ledovce, vodní toky, podzemní voda.

Systémy Izolovaný Uzavřený Otevřený Otevřený

Box modely Systémy se obvykle zobrazují jako box modely (snad krabičkové ). Výhodou je jednoduchost a pohodlí. Ukazují: rychlost toků hmoty a energie z a do systémů celkové množství hmoty a energie v systému Rezervoáry, doba zdržení, vstupy, výstupy, stacionární stav. Velikost rezervoáru je dána celkovou bilancí (vstupy výstupy) r = k m Čím provázanější jsou podsystémy a čím jich je víc, tím vyšší stabilita (mnoho cest, jak reagovat na vnější vychylování). Mnoho cyklů a cest se vzájemně překrývá.

Život v uzavřeném systému množství hmoty je stálé a konečné (omezené zdroje, omezené možnosti zbavit se nepohodlných látek) změny v jedné části systému se projeví v ostatních částech (podsystémy jsou otevřené) stavy jemně vybalancovaných a provázaných stacionárních stavů (řetězové přizpůsobení: vulkanická erupce v Indonésii může uvolnit tolik popela do atmosféry, že může dojít ke změně klimatu a záplavám v Jižní Americe a suchům v Kalifornii a tím ovlivnit cenu obilí v západní Africe).

Dynamické interakce mezi systémy Cyklování a recyklování Neustálý tok hmoty mezi rezervoáry. Jak to, že je složení atmosféry konstantní? se nezvyšuje ani nesnižuje salinita oceánů? je složení hornin 2 miliardy a 2 miliony let starých stejné? Přirozený tok hmoty na Zemi: cykly. Hmota přechází mezi rezervoáry, různé části toků se vzájemně vyrovnávají (jsou obsaženy zpětné vazby): Množství hmoty, které přiteče je rovno množství hmoty, které odteče.

Energetický cyklus Zahrnuje externí a interní zdroje energie pohání globální systém a všechny jeho podcykly. Celkový rozpočet (příjmy a výdaje) energie je vyrovnaný. Pokud by nebyl, Země by se buď přehřívala nebo chladla až do dosažení rovnováhy.

Energetické vstupy Celkový příjem 174 000 teraw (174 000 10 12 J/s) (člověk užívá 10 teraw za rok) Sluneční záření 99,986 % z celkového množství pohání vítr, déšť, oceánské proudy, vlny; fotosyntézu. Geotermální energie 23 teraw (0,013 % z celkového příjmu) vulkanická činnost, horninový cyklus Energie přílivu 3 teraw (0,002 % z celkového příjmu) rotace Země a gravitační přitažlivost Měsíce; pohyb vodní hmoty vůči horninám působí jako brzda zemské rotace Energetické výstupy Odraz kolem 40 % slunečního záření je nezměněno odraženo zpět (albedo) Degradace a znovuvyzáření 60 % slunečního záření absorbováno, přechází nevratně z jednoho rezervoáru do druhého až skončí jako teplo, které je opět vyzářeno v dlouhovlnné (infračervené) oblasti.

Energetický cyklus

Hydrologický cyklus

Hydrologický cyklus Cesty Odpaření (evaporace) Srážky přímé odpaření zachycení rostlinami odpaření ( vypoceni ) povrchový odtok vsakování (infiltrace) mělký oběh rezervoár podzemní vody Rezervoáry oceán 97,5 % sladké vody 2,5 % 1,85 % (74 % sladkých vod) stále zmrzlé polární pokryvy 0,64 % (98,5 % zbytku) podzemní voda 0,01 % atmosféra, povrchová voda (toky, jezera)

Hydrologický cyklus

Biogeochemické cykly Základní struktura ekosystému: Biotické a abiotické složky Anorganické látky producenti (autotrofové) konzumenti (heterotrofové) rozkladatelé Základní reakce Syntéza CO 2 + H 2 O + energie CH 2 O + O 2 Dýchání, rozklad CH 2 O + O 2 CO 2 + H 2 O + energie

Biogeochemické cykly biogeochemické cykly popisují pohyb chemických prvků a sloučenin mezi propojenými biologickými a geologickými systémy biologické procesy jako dýchání, fotosyntéza a tlení působí v těsném spojení s nebiologickými procesy jako jsou zvětrávání, vznik půdy, sedimentace živé organismy mohou sloužit jako důležité rezervoáry pro určité prvky je velmi těžké vytvořit krabičkový model (i velmi zjednodušený), který bude správně popisovat biogeochemické chování prvku v celém zemském systému nejdůležitější cykly (kritické pro udržení života): uhlík, dusík, síra, fosfor který z důležitých cyklů chybí?

Biogeochemické cykly

Cyklus uhlíku

Cyklus uhlíku Uhlík se nachází se ve všech velkých systémech a rezervoárech Biosféra: základní stavební částice živých organismů Litosféra: vápencové horniny, fosilní paliva (uhlí, ropa, podzemní plyn), klatráty (komplexy CH 4 a vody v sedimentech) Hydrosféra: rozpuštěný CO 2 a karbonátové látky Atmosféra: CO 2, CH 4 ); CO 2 0,036 % Největším rezervoárem uhlíku jsou oceánské a pevninské sedimenty. Člověk do atmosféry 6 miliard tun ročně spalováním fosilních paliv kolem 2 miliard tun ročně odlesňováním (dva důsledky: místo přirozené spotřeby CO 2 z atmosféry produkce CO 2 do atmosféry) Toto množství se zdá malé ve srovnání s ostatními toky. Dlouhodobá přirozená celková nevyrovnanost toků je pravděpodobně menší než 1 miliarda tun C ročně = zásah člověka obrovský.

Cyklus dusíku Aminokyseliny jsou důležitými sloučeninami všech živých organismů ( NH 2 skupiny; bílkoviny). Dusík ve třech formách plynný jako prvek N 2 v redukované podobě jako amoniak NH 3 v oxidované podobě jako dusičnanový NO 3 ion Člověk spalování paliv (vznik NO za vysokých teplot z N 2 a O 2 ), ten se dále oxiduje na NO 2 a s vodou tvoří HNO 3 (kyselý déšť) N 2 O (skleníkový plyn) uvolňován bakteriemi ze zemědělských odpadů uvolňování z půdy zavlažováním, vypalováním pralesů Pouze jako redukovaný se zúčastňuje biochemických reakcí. N 2 nemůže být přímo využíván organismy. Největším rezervoárem dusíku je atmosféra 78 % hnojení a komunální odpad ( řasy)

Cyklus dusíku

Cyklus síry Většina síry vázána minerálně (pyrit, sádrovec). H 2 S a SO 2 uvolňován z aktivních vulkánů rozkladem organické hmoty SO 4 2 do atmosféry tříštěním slané vody DMS (dimethylsulfoxid) uvolňován do atmosféry planktonem Člověk kolem 1/3 z celkového množství síry do atmosféry (99 % SO 2 ) spalování fosilních paliv (2/3) zpracování ropy, minerálních zdrojů

Cyklus fosforu Důležitá složka RNA, DNA a přenašečů energie (ADP, ATP) fosfor se jen pomalu uvolňuje z hornin (apatit ) nevstupuje do atmosféry je většinou limitujícím faktorem růstu rostlin Člověk hnojiva a prací prostředky zemědělské a komunální odpady

Cyklus kyslíku

Horninový cyklus Poháněný geotermální energií (?): teplo je vedeno kondukcí a konvekcí (konvektivní buňky). Povrch planety je tvořen tenounkou křehkou vrstvou kůrou. Ta je v důsledku tepelného proudění (?) rozlomena na velký počet zubatých částí označovaných jako litosférické desky, které se pohybují na plastické, snadno deformovatelné vrstvě astenosféře. Dnes máme 6 velkých desek a velký počet menších pohybují se kolem 1 až 10 cm za rok. Okraje desek divergentní riftová, rozestupující se centra častá ale slabá zemětřesení konvergentní desky se pohybují k sobě; jedna se zasouvá pod druhou (subdukční zóna) nebo se střetávají (kolizní zóna). Místa explosivního vulkanismu a silných zemětřesení. trasnsformní desky se pohybují podél sebe, olamují se a obrušují. Silná zemětřesení bez vulkanismu.

Horninový cyklus

Horninový cyklus V kůře 5 % sedimentárních 95 % vyvřelých Na povrchu 75 % sedimentárních 25 % vyvřelých Odhadovaná délka celého horninového cyklu 650 milionů let oceánský cyklus kratší (nejstarší horniny oceánské kůry kolem 180 milionů let, průměrné stáří kolem 60 milionů let).