Ostrov Vilm Ostrov Vilm 5. KOLOBĚH HMOTY eroze sedimentace Sedimentace Půdní eroze zaniklý záliv 5.1 ZÁKLADNÍPOJMY KOLOBĚHU HMOTY Zaniklý záliv 1
ZÁSOBNÍKY A ROZHRANÍ 5.1.1. ZÁSOBNÍK Složka zásobník prostředí rozhraní ROZDĚLENÍNA ZÁKLADNÍSLOŽKY ZÁSOBNÍKY OVZDUŠÍ FLÓRA CHARAKTERISTIKA ZÁSOBNÍKU Základní charakteristiky: 1. objem zásobníku (V) objemové jednotky, m 3 2. hmotnost zásobníku (M) hmotnostní jednotky -v geochemii zásadně gramech -hlavní jednotkou 1 Tg (teragram) = 10 12 g 3. množství látky v zásobníku (m) -počet molů, hmotnost, objem, aktivita PŮDA FAUNA VODA 4. koncentrace látky v zásobníku = množství látky vztažené na velikost zásobníku -hmotnostní a objemové koncentrace -relativní koncentrace: %, promile, ppm (1 milióntina) CO koncentrace v ovzduší CHARAKTERISTIKA ZÁSOBNÍKU Základní charakteristiky: 5. Průměrná doba setrvání látky v zásobníku = množství látky / rychlost vstupu (=výstupu) (STATISTICKÁROČENKA ŽP ČR, 2004) 2
5.1.2. ROZHRANÍ CHARAKTERISTIKA ROZHRANÍ Základní charakteristiky: 1. velikost plochy VELIKOST PLOCHY -KRAJINA velikost ploch na jednotlivých hierarchických úrovních (1) regionální úroveň krajina překážkou jsou geomorfologické tvary skutečný povrch je větší než mapový průmět VELIKOST PLOCHY EKOSYSTÉM (2) lokální úroveň ekosystém překážkou jsou krajinné prvky -větrolamy, lesní porosty, obydlí povrch je dán především povrchem vegetace VELIKOST PLOCHY -ORGANISMUS 3. Úroveň organismu: AKTIVNÍPOVRCHY POVRCH KŮŽE ČLOVĚKA JE CCA 1,7 m 2 3
AKTIVNÍPOVRCHY VNITŘNÍ POVRCH DÝCHACÍ SOUSTAVY ČLOVĚKA JE CCA 100 m 2 AKTIVNÍPOVRCHY VNITŘNÍ POVRCH TRAVICÍ SOUSTAVY ČLOVĚKA JE CCA 200 m 2 VELIKOST PLOCHY -ORGANISMUS 3. Úroveň organismu: INDEX LISTOVÉ PLOCHY MNOŽSTVÍ LISTOVÍ ZÁKLADNÍ EKOLOGICKÝ PARAMETR vnější povrch vnitřní povrchy živočichové: trávicí soustava ingesce Vyjádření: LA celkoválistová plocha [m 2 ] LAI index listové plochy = LA : P LAD hustota listoví = LA : V V rostliny dýchací soustava inhalace parenchym v listech Příklady LAI porosty kulturních rostlin 4-8 středně husté smrkové porosty 3-5 borovice lesní 20 let bez přihnojování 2,8-4,4 borovice lesní 20 let s přihnojováním 5,5-9,4 P [m 2 ] CHARAKTERISTIKA ROZHRANÍ Základní charakteristiky: 1. velikost plochy 2. odpor (rezistence) rozhraní zásobník A Odpor rozhraní zásobník B Propustnost (permeabilita) Db P = --------- Da Da tok látky Db Odpor (rezistence) Da -Db R = ----------- Db 4
Tok látky 5.2 BILANCE LÁTKOVÉHO TOKU tok látky = množství látky, které přejde přes rozhraní za zvolenou časovou jednotku 1 rok je definován jako 3,1536. 10 7 s emise látek ze zdroje (g/s, kg/rok,..) průtok vody v říčním profilu (m 3 /s) Vývoj látkových odtoků -Vltava Hustota toku látky hustota toku látky = tok látky vztažený na jednotku plochy rozhraní Příklady: prašný spad (tj. přestup mezi atmosférou a pedosférou) 1 g.m -2.rok -1 = 10 kg.ha.rok -1 = 1 t.km -2.rok -1 množství dešťových srážek -běžně se udává jako výška vodního sloupce = m 3.m -2. rok -1 (STATISTICKÁROČENKA ŽP ČR, 2004) Ročnísrážky 2003 Bilance látkového toku zdroj (vznik) - m n vstup (input) m i výstup (output) m e propad (zánik) - m m Dm = m i + m n -m e -m m (STATISTICKÁROČENKA ŽP ČR, 2004) 5
Bilance látkového toku Dm = m i + m n -m e -m m Dm = 0 Dm > 0 Dm < 0 rovnováha kumulace riziko překročení meze tolerance vymývání riziko u ztráty živin 5.3 BIOGEOCHEMICKÉ CYKLY ZÁKLADNÍ ÚDAJE HRANICKÁ PROPAST q NPR Hůrka u Hranic q na pravém břehu Bečvy u Hranic na Moravě q vyhlášena 1952 q rozloha 37,45 ha q součástí rezervace je Hranická propast LOKALIZACE V RÁMCI ČR HLOUBKA PROPASTI q celková hloubka není známa q sondou dosaženo 330 m q předpoklad asi 700 m Hranickápropast 6
VZNIK KRASOVÝCH JEVŮ Základní princip: q rozpouštění vápence kyselinou uhličitou (= oxid uhličitý + voda) Dva zdroje oxidu uhličitého: q v dešťových srážkách ve většině krasových oblastí -rozpouštění z povrchu VZNIK HRANICKÉ PROPASTI q působení termálních minerálních vod z hlubin země q rozpouštění vápence zespodu q z minerálních vod Hranická propast -rozpouštění zespoda Minerální vody 5.3.1. CYKLUS UHLÍKU ENERGIE SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ TOK ENERGIE A KOLOBĚH HMOTY ENERGIE CHEMICKÉ VAZBY ENERGIE TEPELNÁ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ PRODUCENTI KONZUMENTI DESTRUENTI TEPLO JEDNOSMĚRNÝ TOK ENERGIE KRÁTKÝ A DLOUHÝ CYKLUS KOLOBĚH UHLÍKU CO 2,, VODA, MINERÁLNÍ LÁTKY PRODUCENTI DESTRUENTI KONZUMENTI a) Koloběh uhlíku terestická půda odběr CO 2 fotosyntézou voda řeky, jezera, oceány atmosféra dýchání organický C v odtokových vodách fotosyntéza a odběr. organismy využívání krajiny spalování fosilních paliv lidské aktivity vodní KRÁTKÝ CYKLUS DLOUHÝ CYKLUS POUZE NĚKOLIK % PRODUKCE VSTUPUJE DO DLOUHÉHO CYKLU horniny těžba fosilních paliv (Begon, Harper, Wowsend: Ekologie, 1997) sedimenty oceánů 7
CELULÓZA 5.3.2. CYKLUS DUSÍKU ZÁKLADNÍ STAVEBNÍ KÁMEN ROSTLINNÉ ŘÍŠE KOLOBĚH DUSÍKU b) Koloběh dusíku atmosféra spalování zvyšuje NO terestická půda rybářství voda řeky, jezera, oceány využívání krajiny zemědělství, hnojiva lidské aktivity vodní EUTROFIZACE horniny sedimenty oceánů (Begon, Harper, Wowsend: Ekologie, 1997) PASTVA V APLÍNSKÉM PÁSMU vodníkvět sinic Švýcarské Alpy 8
KRKONOŠE BUDNÍ HOSPODÁŘSTVÍ Rezek BUDNÍ HOSPODÁŘSTVÍ 16. 19. STOLETÍ Počátek 19. stol -asi 2 600 bud -20 000 ks hovězího dobytka -10 000 ks koz KRKONOŠE BUDNÍ HOSPODÁŘSTVÍ EUTROFIZACE RAŠELINIŠŤ DŮSLEDKY Vykácení 30% ploch kleče Pohyb dobytka destrukce původního pokryvu hnojení(statková i průmyslová hnojiva) eutrofizace odmítání organické hmoty ochuzování půd vznik komunikací změna vodního režimu ZÁSADY ZMĚNY V KOLOBĚHU HMOTY (N, P, H 2 O) Dnešníhorskélouky se vzácnými rostlinami (violka sudetská, zvonek český, jestřábník oranžový) DŮSLEDEK LIDSKÉHO HOSPODAŘENÍ EUTROFIZACE HORSKÝCH EKOSYSTÉMŮ př. VYSOKÉ TATRY TOMANOVÁ DOLINA NEDOSTATEK ŽIVIN (N) + KLIMATICKÉ PODMÍNKY EMISE POMALÉ MIKROBIOLOGICKÉ PROCESY HROMADĚNÍ VRSTEV RAŠELINÍKU (až 60 cm vrstvy) (společenstvo Sphagno-Empetrum) NÁHRADA LIKVIDACE KYSELÉ DEŠTĚ ZVÝŠENÝ PŘÍSUN DUSÍKU ROSTL. SPOLEČENSTVA Oreochloetum distichae ZMĚNA HYDROLOGICKÝCH POMĚRŮ RETENČNÍSCHOPNOSTI ROSTL. SPOLEČENSTVA Oreochloetum distichae URYCHLENÍ ROZKLAD. PROCESŮ LETNÍCH PRŮTOKŮ POVODNÍ 9
ZMĚNY V DEKOMPOZIČNÍM ŘETĚZCI společenstvo CALAMAGROSTIS VILLOSAE KYSELÉ DEŠTĚ PŘÍSUN DUSÍKU př. CHVOSTOSKOCI rok počet jedinců [jedn/m 2 ] počet druhů ZVÝŠENÁPRIMÁRNÍ PRODUKCE 1977 1990 80 000 300 000 12 24 ZVÝŠENÝ ODPAD NÁRŮST POČETNOSTI PŮDNÍ FAUNY 5.3.3. CYKLUS FOSFORU a) Koloběh fosforu KOLOBĚH FOSFORU atmosféra lidské aktivity terestická půda hnojiva rybářství voda řeky, jezera, oceány odpadní vody odlesňování vodní horniny sedimenty oceánů (Begon, Harper, Wowsend: Ekologie, 1997) 5.3.4. CYKLUS SÍRY c) Koloběh síry sopečná činnost KOLOBĚH SÍRY atmosféra SO 2 ze spalování fosilních paliv terestická půda tříšť mořské vody voda řeky, jezera, oceány lidské aktivity vodní horniny sedimenty oceánů (Begon, Harper, Wowsend: Ekologie, 1997) 10