Obsah Předmluva 9 Úvodem 11 1 Základy ekologie 14 1.1 Historie ekologie 14 1.2 Organismus a prostředí 14 1.2.1 Život a jeho vlastnosti 14 1.2.2 Autotrofní a heterotrofní organismy 15 1.2.3 Přizpůsobení (adaptace) 15 1.2.4 Přírodní výběr, domestikace a genetické inženýrství 17 1.2.5 Snášenlivost (tolerance) 18 1.2.6 Konvergence a divergence 19 Kontrolní otázky 20 1.3 Podmínky života v přírodě 21 1.3.1 Abiotické vlivy 21 1.3.2 Biotické vlivy 26 1.3.3 Vliv času 26 1.3.4 Životní podmínky a ekologická nika 27 1.3.5 Disturbance a stres 30 1.3.6 Životní strategie 30 Kontrolní otázky 31 1.4 Zdroje energie a látek v přírodě 31 1.4.1 Energie 31 1.4.2 Látky 32 1.4.3 Koloběh látek v přírodě 32 Kontrolní otázky 42 1.5 Jedinec, druh, populace vztahy mezi jedinci a druhy 42 1.5.1 Jedinec v přírodě 42 1.5.2 Druh 43 1.5.3 Populace organismů 43 1.5.4 Lov, sběr, úroda a výtěžek 47 5
1.5.5 Vztahy mezi organismy 48 Kontrolní otázky 51 1.6 Společenstva a ekosystémy 51 1.6.1 Společenstvo 52 1.6.2 Potravní vztahy ve společenstvu 54 1.6.3 Ekosystém 59 1.6.4 Vývoj společenstev a ekosystémů (sukcese) 59 1.6.5 Hlavní ekosystémy Země (biomy) 62 1.6.6 Stabilita společenstev a ekosystémů 64 Kontrolní otázky 66 1.7 Ekologie jako vědecká i užitá disciplína 66 1.7.1 Krajinná ekologie 66 1.7.2 Ostrovní ekologie 68 1.7.3 Invazní ekologie 69 1.7.4 Paleoekologie 70 1.7.5 Využití poznatků ekologie v praxi 70 Kontrolní otázky 73 2 Nauka o životním prostředí 74 2.1 Základní pojmy 74 2.2 Vznik a vývoj lidské civilizace 75 2.2.1 Vývoj člověka 75 2.2.2 Vliv činnosti člověka na prostředí 77 2.2.3 Změny ve společnosti 81 Kontrolní otázky 82 2.3 Růst lidské populace 82 2.3.1 Rozšíření člověka na Zemi 82 2.3.2 Exponenciální růst 83 2.3.3 Hlavní faktory růstu počtu obyvatel 85 2.3.4 Demografická revoluce 86 Kontrolní otázky 89 2.4 Ochrana biologické rozmanitosti Země 90 2.4.1 Počet druhů na Zemi 90 2.4.2 Vznik nových druhů (speciace) 92 2.4.3 Zánik druhů (extinkce) 92 2.4.4 Význam organismů pro člověka 95 2.4.5 Ochrana přírody 97 6
Kontrolní otázky 98 2.5 Ovzduší a klima 99 2.5.1 Složení atmosféry 99 2.5.2 Skleníkový jev 100 2.5.3 Ozonová vrstva 102 2.5.4 Změny klimatu a poškozování ozonové vrstvy způsobené činností člověka 104 2.5.5 Znečištění ovzduší 106 Kontrolní otázky 112 2.6 Využívání a znečišťování vody 113 2.6.1 Charakteristika vody 113 2.6.2 Využitelné množství vody 114 2.6.3 Počet obyvatel a dostatek vody 115 2.6.4 Znečištění vody 116 Kontrolní otázky 124 2.7 Využívání půdy a produkce potravin 124 2.7.1 Složení půdy 124 2.7.2 Plocha půdy na Zemi 125 2.7.3 Změna struktury půdy a její poškozování 127 2.7.4 Ochrana půdy 132 2.7.5 Půda a produkce potravin 132 Kontrolní otázky 135 2.8 Energie, suroviny a odpady 135 2.8.1 Energie a její využití 135 2.8.2 Zdroje energie 137 2.8.3 Prostředí a hmota 143 2.8.4 Odpady 146 Kontrolní otázky 153 2.9 Zdraví lidí a životní prostředí 154 2.9.1 Přirozená a civilizační rizika 154 2.9.2 Vlivy prostředí ovlivňující zdraví 156 2.9.3 Účinky vlivů prostředí na zdraví 158 2.9.4 Vztah dávky škodliviny a jejího účinku 160 2.9.5 Dobrovolná a vynucená zdravotní rizika 163 Kontrolní otázky 164 7
2.10 Lidská společnost a prostředí 165 2.10.1 Ekonomický rozvoj a zachování přírody 165 2.10.2 Rozdíly mezi bohatými a chudými státy 166 2.10.3 Udržitelný rozvoj společnosti 167 2.10.4 Nástroje společnosti k ochraně prostředí 169 Kontrolní otázky 171 3 Životní prostředí České republiky 172 3.1 Charakteristika území 172 3.1.1 Klima 172 3.1.2 Obyvatelstvo 173 3.1.3 Výroba 173 3.1.4 Doprava 175 3.2 Znečištění jednotlivých složek prostředí 177 3.2.1 Ovzduší 177 3.2.2 Voda 182 3.2.3 Horninové prostředí a půda 185 3.2.4 Lesy 187 3.2.5 Odpady 188 3.3 Ochrana přírody a krajiny 189 3.3.1 Historie a současný stav 189 3.3.2 Problémy ochrany přírody v České republice 191 3.4 Hodnocení ochrany životního prostředí v minulosti a výhledy do budoucna 193 3.4.1 Příčiny zlepšování a zhoršování stavu životního prostředí 193 3.4.2 Financování ochrany životního prostředí 193 Kontrolní otázky 195 3.5 Přehled důležitých zákonů a některých dalších obecně závazných předpisů na ochranu životního prostředí v ČR 195 3.6 Přehled vybraných internetových adres 200 Literatura 202 8
Předmluva Učebnice, jejíž třetí přepracované vydání se vám dostává do rukou, je určena především pro studenty, kteří neměli dosud možnost seznámit se blíže se základy ekologie a ochrany životního prostředí. Úroveň textu předpokládá ukončené základní vzdělání a průměrné znalosti žáků pokračujících ve studiu na středních školách. Text je použitelný pro samostatný předmět, jehož hlavní náplní je ekologie a ochrana životního prostředí, nebo z něho mohou být jednotlivá témata použita v jiných předmětech, např. v biologii, zeměpisu, chemii, ale i v občanské nauce nebo základech společenských věd. Řada kapitol je vhodná i pro různá technologická, lesnická, zemědělská a další podobná učiliště. Konečně je textu možno využít jako zdroje informací pro zájmové kroužky či pro poučení mimo výuku ve škole. Pokud bude učebnice využita jako podklad pro samostatný předmět ať už povinný, nebo výběrový je důležité, aby oddíl věnovaný ekologii předcházel komplexnějšímu tématu, kterým je ochrana životního prostředí. Některé informace se v textu objevují na více místech (např. zmínky o kyselých srážkách). Je to proto, aby bylo možno jednotlivé kapitoly použít nezávisle na jiných kapitolách. Každá kapitola je do jisté míry koncipována jako samostatný celek, který může být (i když to nelze vzhledem k provázanosti témat vždy doporučit) vyňat z kontextu ostatní látky. Žádná učebnice, ani tato, není vyčerpávajícím zdrojem informací. Nemůže a ani nechce suplovat výuku zavedených předmětů. Proto ve školách, kde je pravidelně vyučována biologie, zeměpis a chemie, lze učitelům i studentům doporučit, aby používali k doplnění zde prezentované látky učebnic těchto předmětů a samozřejmě i další literatury. Z biologie je tak možno převzít například detailnější informace o genetické podstatě druhů, životě parazitů nebo mechanismu mutací. Zeměpis může doplnit podrobnosti o hydrologickém systému, klimatu, půdách i dalších charakteristikách prostředí a společnosti na úrovni globální, kontinentální, regionální i na úrovni naší republiky. Chemie poskytne základní poznatky o vlastnostech prvků, sloučenin, chemických reakcích, ph, procesu oxidace a redukce atd. Bude-li zvolen tento přístup, naučí se studenti pracovat s více zdroji informací, což je potřebné nejen pro další praxi v oblasti ochrany životního prostředí, ale i pro jejich další studium na vysokých školách. 9
Pokud je to možné, doporučuji doplnit výuku semináři, diskusemi, besedami s odborníky, exkurzemi do přírody, do botanických a zoologických zahrad, návštěvami muzeí a výstav týkajících se příslušné problematiky. Vhodné je také zařazení videofilmů. Řadu významných akcí a dlouhodobých programů pro školy nabízejí centra ekologické výchovy a další nevládní organizace. K rozšíření učiva lze doporučit četbu domácích časopisů, které se ochrany životního prostředí přímo nebo nepřímo dotýkají (Eko ekologie a společnost, Odpady, Vodní hospodářství, Ochrana přírody, Živa, Vesmír, Nika, Geografické rozhledy apod). Lze využít i informační materiály velkých průmyslových podniků (např. ČEZ) nebo nevládních odborných center (SEVEN Středisko pro efektivní využívání energie). Výborným zdrojem pro různé diskuse a cvičení je využití údajů ze statistických ročenek o stavu životního prostředí v České republice i v jiných zemích nebo mezinárodních seskupeních (EU Evropská unie, OECD Organizace pro ekonomickou spolupráci a rozvoj atd.). Vynikajícím, stále častěji používaným zdrojem informací je Internet. Při používání tohoto nástroje je však třeba určité obezřetnosti. Některé informace o životním prostředí mohou být zavádějící nebo mylné. To je dáno tím, že publikování prostřednictvím Internetu neprochází důležitým recenzním procesem. Proto lze doporučit využívat pro výuku ověřených zdrojů informací. Některé důležité domácí i zahraniční adresy jsou uvedeny v poslední kapitole této učebnice. Třetí vydání bylo upraveno a doplněno na základě podnětných připomínek RNDr. Evy Liškové, CSc. z Pedagogické fakulty Univerzity Karlovy, které touto cestou děkuji. Do textu byly přidány další příklady i obrázky a řada informací byla aktualizována. Některá navrhovaná doplnění však vzhledem k omezenému rozsahu publikace nebylo možno do stávajícího textu zařadit. Pro podrobnosti tedy doporučuji obrátit se na specializovanou literaturu. Důležité publikace jsou uvedeny v seznamu na konci učebnice. Nezbytným předpokladem pro plné využití témat z této učebnice je vlastní iniciativa učitele i zájem a aktivní práce studenta. Životní prostředí i lidská společnost jsou dynamické, stále se proměňující systémy. Neustále se objevují nové údaje, informace a teorie. Pouze jejich aktivní vyhledávání a studium nových poznatků vede k plnému uspokojení vyučujícího i studenta. Autor 10