Wpływ człowieka na bioróżnorodność

Przyroda od niepamiętnych czasów stanowi dla człowieka źródło pokarmu i surowców. Ponieważ liczba ludności na świecie od wieków nieprzerwanie rośnie, zwiększa się także wykorzystanie naturalnych zasobów – obecnie zużywamy je szybciej, niż mogą się odnowić. Ma to niezwykle poważne skutki dla środowiska, gospodarki i zdrowia.

Wybrane obszary nadmiernej eksploatacji zasobów odnawialnych

R12jnPnXBbjzh1

Rysunek przedstawia szkice ze ścian jaskinii zwierząt konia, niedźwiedzia, mamuta i lwa.

Ludzkość od zarania dziejów potrzebuje zasobów przyrody: to źródło pokarmu, ziół i leków, surowców, materiałów budowlanych, włókien na tkaniny i liny, ozdób i przedmiotów użytkowych. Wykorzystywane są rośliny i zwierzęta. Już w czasach prehistorycznych ludzie doprowadzali do wyginięcia zwierząt, na które polowali lub którym przekształcali siedliska – świadczą o tym dowody kopalne. Okres podbojów i kolonizacji to kolejny krok na drodze zubażania bioróżnorodności: na nowo zdobytych terenach wycinano lasy na drewno i wybijano zwierzęta na mięso i skóry. To samo dotyczy obszarów morskich – wielkie polowania na wieloryby w XIX w. doprowadziły te wielkie ssaki niemal do zagłady.

Deforestacja

Wylesianie, czyli zmniejszanie powierzchni lasów w wyniku ich nadmiernej wycinki i wypalania, dotyczy całego globu, ale szczególnie szybko proces ten postępuje w tropikach. Podstawowe ludzkie potrzeby to schronienie i pożywienie. Lasy są wycinane i palone, by zapewnić ziemię pod domy i drogi, uprawy soi i kukurydzy oraz pastwiska dla wielkich stad bydła. Lasy wycina się lub pali także w miejscach konfliktów zbrojnych – by wróg nie miał możliwości ukrycia się. 

R1ac88na5JopO

Zdjęcie przedstawia wycięte drzewa leżące na ziemi oraz rosnący obok las deszczowy.

RYioaqXEbMZlS1

Zdjęcie przedstawia teren, z którego usunięte zostały wszystkie drzewa. Na ziemi widoczne są pozostałości drzew i rośli, pnie, gałęzie. W środowej części terenu znajduje się kanał wodny. Na powierzchni wody unoszą się liczne deski.

Duża część drzew jest przetwarzana na deski, meble, papier lub węgiel drzewny. Drewno wykorzystywane jest również w przemyśle budowlanym i wydobywczym. Dobrym przykładem jest wycinka drzew dostarczających wartościowego handlowo drewna. Mahoń to bardzo drogie drewno, a dla mieszkańców Boliwii znaczące źródło dochodów. Podobnie dalbergia – „czarne drzewo”, jedna z odmian hebanu używana do produkcji instrumentów, rzeźb i drogich mebli – w Tanzanii jest zagrożona z powodu nielegalnej wycinki. Na Madagaskarze wycina się pachnące drzewo różane, wykorzystywane do wyrobu drobnych ozdób. Drzewa są wycinane nie tylko dla pozyskania drewna, ale też w celu przygotowania miejsca pod uprawy oraz budowę miast i dróg; w tym wypadku niszczone jest całe siedlisko. W Europie problemem jest fragmentacja istniejących siedlisk leśnych. Stanowi to zagrożenie dla zamieszkujących je gatunków, np. uniemożliwia zdobycie odpowiedniej ilości pożywienia dużym ssakom. Niewiele już zostało półnaturalnych puszcz, jak np. Białowieska, której otulina i tak jest intensywnie wycinana.

Skutki nadmiernego wylesiania:

Rybołówstwo morskie

Polowania i kłusownictwo

R2FP9NqCl0D3b1

Zdjęcie przedstawia słonia na sawannie. W tle widoczne są trawy i krzewy. Na pierwszym planie stoi słoń, który ma długą trąbę i kły.

W tropikach liczba zabijanych dzikich zwierząt wzrosła ze względu na większą liczbę konsumentów, zmianę sposobu polowania oraz panujący głód. Rocznie pozyskuje się w ten sposób ponad 1,5 mln ton mięsa. Skutkiem nadmiernych polowań jest zaburzenie równowagi tropikalnych ekosystemów, z których usuwane są np. duże ssaki. Zabijane są nie tylko ssaki – w Amazonii ofiarą ludzi pada rocznie 23 mln kręgowców, takich jak ptaki czy gady. Na zwierzęta poluje się nie tylko dla mięsa, ale i dla skór lub części, które uważane są za cenne lub lecznicze. W ciągu ostatnich 100 lat wybito ok. 90% afrykańskich słoni ze względu na kość słoniową. Giną nosorożce, tygrysy, pangoliny, antylopy – bo ludzie wierzą, że leki produkowane z ich ciał są cudownym panaceum.

Rolnictwo

Rolnictwo intensywne (w odróżnieniu od ekstensywnego) oznacza osiąganie maksymalnych plonów w krótkim czasie. Wymaga to sztucznego nawożenia, gdyż wywożenie roślin z pól skutkuje zbyt małą dostawą szczątków organicznych do gleby – nie tworzy się warstwa próchnicza. Organizmy glebowe nie rozwijają się, gleba jałowieje (jej jakość się pogarsza) i staje się mało wartościowa rolniczo, a przy tym podatna na erozję i  pustynnienie. 

RKyKTnzbFIMxL

Na zdjęciu znajduje się pole ziemniaków, natomiast na pierwszym planie widoczna jest zerodowana gleba.

Intensyfikacja rolnictwa oznacza także zwiększanie powierzchni pól pod uprawę mechaniczną kosztem zaorywania miedz i likwidacji zadrzewień śródpolnychzadrzewienia śródpolnezadrzewień śródpolnych. W ten sposób zmniejsza się różnorodność siedlisk, a co za tym idzie – różnorodność gatunkowa. Również stosowane w celu zwiększenia plonów środki chemiczne: pestycydy (chwastobójcze), insektycydy (owadobójcze) i fungicydy (grzybobójcze) przyczyniają się do ginięcia pożytecznych gatunków. Należą do nich pszczoła miodna (Apis mellifica), tęcznik liszkarz (Calosoma sycophanta), a z innych gromad np. myszołów (Buteo buteo).

R1LsDGwvcc9W8

Zdjęcie przedstawia zaoraną ziemię na dużej powierzchni. Pole tworzą liczne równolegle do siebie położone bruzdy.

RI0O8q9XIiEJ61

Zdjęcie przedstawia pszczołę podczas zbierania pyłku kwiatowego. Na włoskach, którymi jest pokryta, widoczne są liczne drobiny pyłku kwiatowego.

Współcześnie człowiek wyczerpuje zasoby naturalne w tempie, które znacznie przewyższa intensywność eksploatacji jaka miała miejsce przed pierwszą rewolucją przemysłową: szacuje się (np. raport „Living Planet” WWF z roku 2018), że wykorzystujemy o 20% więcej zasobów niż jest się w stanie odnowić, a wskaźnik ten ciągle rośnie. Nasze czasy w związku z tym nazwano antropocenem – epoką geologiczną, w której głównym czynnikiem działającym na całą planetę jest człowiek.

Przyczyny i skutki utraty siedlisk

Utrata siedlisk to proces znikania naturalnego środowiska, będącego miejscem życia wielu gatunków. Wyróżnia się trzy sposoby utraty siedlisk: niszczenie, fragmentację i degradację.

• Niszczenie
• Fragmentacja
• Degradacja

Niszczenie10

Niszczenie to całkowita zmiana warunków środowiskowych lub usunięcie siedliska, np. wycięcie lasów pod uprawy lub kopalnie, regulacja ciekówregulacja ciekówregulacja cieków i ich zabudowa, osuszanie torfowisk, prace drenażowe i kanalizacyjne. Niszczenie siedlisk powodują także zjawiska naturalne: powodzie, wybuchy wulkanów czy trzęsienia ziemi. Zniszczone siedliska mogą stać się dobrym środowiskiem dla nowych gatunków, ale to wymaga czasu. Niestety, człowiek niszczy siedliska szybciej i na większą skalę, niż mogą się one odtworzyć.

RnASHY3VfgLBj

Zdjęcie przedstawia gąszcz roślin pomiędzy drzewami w deszczowym lesie. Roślinność wypełnia przestrzeń tak, że promienie słoneczne ledwo się przebijają przez liście drzew. Lasy deszczowe są domem dla ponad połowy gatunków występujących na Ziemi. W lasach tropikalnych występuje bardzo szeroki wachlarz fauny, w tym ssaków, gadów, ptaków i bezkręgowców. Na zdjęciu ogromny teren powalonych na ziemię i osmolonych konarów drzew. W tle widoczny las. Las tropikalny wypalony pod uprawy rolne. Naturalne siedliska zostały całkowicie zniszczone, a nowe ekosystemy (uprawy) nie będą w stanie zastąpić ich funkcjonalności.

Fragmentacja40

Fragmentacja siedlisk to zmniejszanie ich powierzchni oraz izolacja tych fragmentów. Wiąże się np. z rozbudową miast i dróg transportu, a w przypadku siedlisk wodnych – budową tam oraz innej infrastruktury rzecznej i morskiej (np. portów). Także wielkoobszarowe rolnictwo ma swój udział w pozostawianiu izolowanych płatów półnaturalnych siedliskpółnaturalne siedliskopółnaturalnych siedlisk, co utrudnia bądź uniemożliwia migrację zwierząt i roślin, a tym samym zmniejsza bioróżnorodność.

Fragmentacja wpływa niekorzystnie także na pełniące kluczową rolę w ekosystemie owady zapylające. Konieczność pokonywania dużych odległości w poszukiwaniu pożytkupożytek pszczelipożytku, miejsc schronienia i rozrodu przyczynia się do ich masowego wymierania. Wraz ze spadkiem populacji zapylaczy zmniejsza się również liczba zapylanych roślin i wytwarzanych nasion – pogłębia się ilościowe i jakościowe zubożenie szaty roślinnej. To z kolei coraz bardziej pogarsza sytuację owadów zapylających. Ten proces może prowadzić do całkowitego zapadania się ekosystemów, a także zmniejszania ilości i różnorodności pożywienia dostępnego dla ludzi.

Fragmentacja siedlisk zwiększa długość stref brzegowych (ekotonówekotonekotonów), a ponieważ panują w nich inne warunki mikroklimatu (np. temperatury, nasłonecznienia, siły wiatru), niektóre gatunki nie mogą tam bytować. Ekotony mogą też stwarzać korzystne warunki dla rozwoju gatunków inwazyjnych, zagrażających bioróżnorodności ekosystemów.

RpFWdLU7pKWNd

Zdjęcie przedstawia zachód słońca nad skrzyżowaniem dwóch autostrad. Tereny wokół dróg porośnięte są drzewami i inną zielenią.

Degradacja40

Degradacjasiedlisk oznacza ich osłabienie przez zanieczyszczenia (np. odpady, ścieki kanalizacyjne, przemysłowe i kopalniane), kwaśne deszcze, zmiany mikroklimatyczne, inwazję obcych gatunków, nadmierny pobór wody oraz inne procesy skutkujące zaburzeniem równowagi w ekosystemach. Zamierają lub zanikają rośliny i związane z nimi zwierzęta. Zdegradowana ziemia staje się podatna na erozję i pustynnienie.

Sposoby zapobiegania utracie siedlisk

• edukacja społeczeństwa w zakresie znaczenia naturalnych siedlisk i różnorodności biologicznej;

• ochrona pozostałych, nienaruszonych siedlisk;

• uważne planowanie inwestycji (zwłaszcza liniowych) i kompensacjakompensacjakompensacja utraty siedlisk;

• przestawienie produkcji rolnej i leśnej na bardziej ekologiczne metody;

• zachowanie lub tworzenie korytarzy ekologicznychkorytarz ekologicznykorytarzy ekologicznych dla zminimalizowania skutków fragmentacji siedlisk;

• promowanie ochrony czynnej, np. tworzenia hoteli dla owadów, zawieszania budek lęgowych;

• tworzenie niewielkich naturalnych siedlisk, np. łąki w mieście;

• ograniczenie ekspansji i gwałtownego przyrostu ludzkości.

R1IB1ublMeCId

Na zdjęciu zielonkawy żółw morski, który skubie roślinność wodną. Jego pancerz jest spłaszczony, zwężający się w tylnej części. Głowa pokryta tarczkami. W odróżnieniu od innych gatunków żółwi, jego pysk nie ma kształtu dzioba tylko jest ścięty. Przednie kończyny przypominają płetwy.

Rafy koralowe to jedne z najbogatszych ekosystemów pod względem liczby i różnorodności żyjących w nich gatunków zwierząt.

Gatunki obce a gatunki inwazyjne

Rbisjzap4v3F5

Na zdjęciu kolby kukurydzy powiązane sznurkiem. Kolby zwisają swobodnie na płocie i suszą się w słońcu.

Gatunkami obcymi są te, które wskutek naturalnej ekspansjiekspansjaekspansji lub działalności człowieka znalazły się poza obszarem swojego naturalnego występowania. Większość z nich nie stanowi zagrożenia dla otaczającej przyrody – albo nie adaptują się do nowych warunków i wymierają, albo, jeżeli przetrwają, tworzą niewielkie i stabilne populacje, których wpływ na środowisko jest neutralny. Przyjmuje się, że tylko 10% gatunków obcych przetrwa w nowym środowisku i zacznie się rozmnażać, a spośród nich jedynie 10% będzie wykazywać inwazyjność. Za gatunek inwazyjny uważa się taki gatunek obcy, który zagraża różnorodności biologicznej lub zdrowiu oraz gospodarce człowieka.

RBpZbF4wLa2be

Zdjęcie przedstawia rybę trawiankę pływającą w zbiorniku wodnym. Ryba ma duże oczy, ciało wydłużone. Boki ciała pokryte ciemnym wzorem, składającym się z ciemnych plam i smug.

Dlaczego gatunki inwazyjne są groźne?

Gatunki inwazyjne negatywnie wpływają na bioróżnorodność, ponieważ:

• konkurują z rodzimymi gatunkami o zasoby środowiska: miejsce do życia i rozrodu, pokarm (np. ryba babka bycza – Neogobius melanostomus), światło i wodę (np. roślina barszcz Sosnowskiego – Heracleum sosnowskyi);

• ze względu na brak naturalnych wrogów (gdyż są obce dla rodzimych gatunków) mają dużą zdolność adaptacyjną do nowego środowiska;

• mogą się intensywnie mnożyć i zajmować wciąż nowe obszary, wypierając z nich rodzime gatunki lub znacznie ograniczając ich liczebność;

• niszczą biocenozy i zmieniają ich skład gatunkowy – zarówno w grupie producentów, jak i zależnych od nich konsumentów;

• przenoszą pasożyty i patogeny, które mogą być groźne dla rodzimych gatunków, ponieważ te nie mają wykształconych mechanizmów obronnych; niektóre pasożyty (np. nicień Baylisascaris procyonis, którego nosicielem jest szop) są niebezpieczne dla życia człowieka;

• mogą powodować lokalne ginięcie gatunków rodzimych na skutek krzyżowania się z nimi i powstawania hybryd.

Rq2GggI66ufQR

Zdjęcie przedstawia rybę czebaczka amurskiego pływającą wśród roślinności wodnej. Ryba ma duże lśniące łuski. Wzdłuż ciała, na całym boku ma ciemną pręgę.

W Polsce zidentyfikowano ok. 1800 obcych gatunków roślin, zwierząt i grzybów, z czego nie wszystkie tworzą rozmnażające się populacje, a niektóre występują sporadycznie. Za inwazyjne i szeroko rozpowszechnione, a więc najbardziej zagrażające, uznano 32 gatunki roślin i 20 gatunków zwierząt. Drugie tyle organizmów inwazyjnych pozostaje w uprawach i hodowlach lub ma ograniczony zasięg występowania – co oznacza, że wkrótce mogą stać się zagrożeniem.

RNgaUQBbGvPv9

Zdjęcie przedstawia jelenia wschodniego. Jeleń ma duże, rozgałęzione poroże. Grzbiet i boki ciała pokryte jasnymi cętkami. Samice jelenia nie posiadają poroża.

Jak rozprzestrzeniają się gatunki inwazyjne?

Rozprzestrzenianiu się gatunków sprzyjają rozwój handlu, transportu i turystyki oraz czynniki pośrednie, np. ocieplenie klimatu. Wyróżnia się kilka przyczyn inwazji obcych gatunków – zostały one omówione poniżej.

Sprowadzenie w celach gospodarczych

Sprowadzenie w celach gospodarczych

Z powodów gospodarczych w Polsce znalazły się na przykład:

• czeremcha amerykańska (Padus serotina) – sadzona w lasach, by zwiększyć podszyt;

• barszcz Sosnowskiego (Heracleum sosnowskyi) – stosowany jako kiszonka dla krów;

• norka amerykańska (Neovison vison) – hodowana na futro;

• pstrąg źródlany (Salvelinus fontinalis) – wpuszczany do strumieni dla celów wędkarskich.

RkNcTJ0SygWKL

Zdjęcie przedstawia tory kolejowe, które biegną wśród leśnego krajobrazu. Wzdłuż torów licznie występuję barszcz Sosnowskiego. Łodyga tej rośliny osiąga wysokość nawet do 4 metrów. Na szczycie znajdują się kwiatostany w formie baldachimów.

Sprowadzenie do hodowli

Sprowadzenie do hodowli

Obce gatunki sprowadza się również do farm hodowlanych, ogródków przydomowych, upraw rolnych, ogrodów botanicznych czy jako zwierzęta domowe. Przykładem mogą być rośliny rdestowiec japoński (Reynoutria japonica), kolczurka klapowana (Echinocystis lobata) czy rudbekia naga (Rudbeckia laciniata). Ze zwierząt są to np. ptak gęsiówka egipska (Alopochen aegyptiacus) czy żółw czerwonolicy (Trachemys scripta elegans). Często osobniki, które uciekły z niewoli (lub zostały wypuszczone przez nieodpowiedzialnych hodowców), tworzą ekspansywne populacje.

R1BydwEPCWnB4

Zdjęcie przedstawia skupisko kwiatów. Na wzniesionych łodygach, pokrytych krótkimi, szorstkimi liśćmi, znajdują się żółte kwiaty. Mają one wypukłe dno i żółte podłużne płatki.

Przypadkowe zawleczenia

Przypadkowe zawleczenia

Gatunki obce mogą trafić do nowego środowiska wraz z przewożonymi towarami, roślinami i zwierzętami. W ten sposób przenoszone są m.in. pasożyty i patogeny, jak np. lęgniowiec wywołujący dżumę raczą (Aphanomyces astaci) czy bezskorupowy ślimak ślinik luzytański (Arion lusitanicus), niszczący ogrody i uprawy. Różnorodne organizmy są także transportowane w wodzie balastowej i na kadłubach statków, w kontenerach przewożonych w ciężarówkach, samolotach i pociągach, a także w bagażach turystów – tą drogą trafiły do nas m.in. jenot (Nyctereutes procyonoides), ryba babka bycza (Neogobius melanostomus), krab wełnistoręki (Eriocheir sinensis) czy skorupiak wioślarka kaspijska (Cercopagis pengoi).

R1N91hcdJVwci

Zdjęcie przedstawia kraba. Ma okrągłe ciało, trzy pary odnóży, i parę szczypców. Szczypce pokryte są futerkiem.

Likwidacja barier geograficznych

Likwidacja barier geograficznych

Budowanie kanałów, mostów i tuneli otwiera nowe możliwości ekspansji – tą drogą rozprzestrzeniły się takie gatunki jak kiełż (Dikerogammarus villosus), sumik karłowaty (Ameiurus nebulosus) czy piżmak amerykański (Ondatra zibethicus).

Rp2RmoAcRZhyY

Zdjęcie przedstawia piżmaka amerykańskiego na lądzie. Ma brunatne futro, małe oczy i krótki pyszczek.

Metody zwalczania gatunków inwazyjnych

W przypadku pojawienia się gatunków inwazyjnych najważniejsze jest szybkie podjęcie działań. Przykładem takich działań może być tworzenie azyli dla zwierząt należących do gatunków obcych pochodzących np. z nielegalnego handlu. Zwierzęta w legalnej hodowli zawsze muszą być rejestrowane przez regionalną dyrekcję ochrony środowiska. By ograniczanie inwazji było skuteczne, niezbędna jest edukacja społeczeństwa.

Rt079kn0nRiqf

Zdjęcie przedstawia dziurawe odwłoki mszyc umiejscowione na łodydze rośliny. Odwłoki mszyc zostały wykorzystane przez ośca korówkowego do wyżywienia swoich larw. Odwłoki mają kształt niewielkich owali. Na pancerzach odwłoków widoczne pręgi.

Efekt cieplarniany i globalne ocieplenie

Efekt cieplarniany to naturalny proces zatrzymywania ciepła blisko powierzchni Ziemi dzięki gazom cieplarnianym. Zjawisko to umożliwia utrzymywanie temperatury pozwalającej na istnienie życia na naszej planecie.

Gazy cieplarniane

Najważniejszym – i dominującym ilościowo – składnikiem atmosfery wpływającym na efekt cieplarniany jest para wodna. Jednak ze względu na to, że jej koncentracja jest warunkowana równowagą między opadem a parowaniem, co nie ma bezpośredniego związku z działalnością człowieka, przy ocenie efektu cieplarnianego pomija się jej wpływ. Za najefektywniejsze gazy cieplarniane uważa się dwutlenek węgla (COIndeks dolny 2₂), metan, tlenek diazotu (NIndeks dolny 2₂O) i freonyfreony (CFC)freony (CFC).

Zwiększenie zawartości gazów cieplarnianych w atmosferze powoduje podniesienie się temperatury oraz zwiększenie parowania, co z kolei skutkuje wzrostem zawartości pary wodnej w atmosferze. Para wodna w atmosferze potęguje efekt wywołany nadmierną koncentracją COIndeks dolny 2₂, czyli wzmacnia efekt cieplarniany. Jest to przykład dodatniego sprzężenia zwrotnego.

Poniższa tabela zawiera porównanie potencjału cieplarnianego gazów (jest to wskaźnik służący do oceny wpływu danej substancji na efekt cieplarniany).

Na podstawie: T.J. Blasing, Recent Greenhouse Gas ConcentrationsIndeks górny , CDIAC 2016.  Indeks górny koniec^{, CDIAC 2016.} 

Globalne ocieplenie

Średnią temperaturę powierzchni Ziemi w połowie XIX w. (przed rewolucją przemysłową) przyjęto jako temperaturę wyjściową do określenia amplitudy zmian. W połowie XX w. wzrosła ona średnio o 0,5°C, a w ciągu ostatnich 15 lat – już o ok. 1°C. Ten długoterminowy trend wzrostu temperatury nazwano globalnym ociepleniem. Jest on dodatnio skorelowanykorelacjaskorelowany ze wzrostem koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze. Naukowcy przewidują, że jeśli nie zredukujemy emisji gazów cieplarnianych, to w roku 2030 wzrost średniej temperatury na Ziemi wyniesie 1,5°C, a pod koniec naszego wieku – nawet 4°C. Podczas konferencji klimatycznej w Paryżu w 2015 r. 195 państw (w tym Polska) przyjęło prawne zobowiązanie do ograniczenia globalnego ocieplenia poniżej 2°C (optymalnie 1,5°C) ponad poziom preindustrialnypreindustrialny, przedprzemysłowypreindustrialny.

Skutki globalnego ocieplenia

Nasilone zostaną następujące zjawiska:

• fale upałów – już ich doświadczamy, a mogą być częstsze i dłuższe; są jedną z przyczyn degradacji gleby i zmniejszenia produkcji rolnej;

• niedobory wody pitnej – w Polsce mamy obecnie ujemny bilans wodny;

• nasilenie rozkładu materii w glebie, co wiąże się z większą emisją dwutlenku węgla i metanu;

• ocieplenie i zakwaszenie mórz – już wpływa na zmniejszenie połowów ryb i degradację ponad 70% raf koralowych;

• wzrost poziomu mórz i oceanów, spowodowany topnieniem lądolodów i lodowców oraz rozszerzalnością cieplną wodyrozszerzalność cieplnarozszerzalnością cieplną wody;

• efekt albedoalbedoalbedo – większa powierzchnia wody pochłonie więcej ciepła (zmniejszy się biała powierzchnia: śniegu i lodu), co nasili ogrzewanie powietrza;

• wymieranie gatunków, w wyniku znikania lub przekształcania się ekosystemów klimatu zimnego i umiarkowanego.

Kwaśne deszcze, smog, dziura ozonowa

R1HCZIz2r6tux

• Kwaśne deszcze
• Smog
• Dziura ozonowa

Kwaśne deszcze10

Kwaśne deszcze to opady atmosferyczne, których współczynnik pH jest niższy niż 5,6 i wynosi średnio 4–5. Naturalne opady także mogą mieć pH o odczynie kwasowym, lecz nie spada ono poniżej 5,7. Dla porównania: pH wody pitnej zawiera się w zakresie 6,5–8,5.

Do powstawania kwaśnych deszczów przyczyniają się zwiększone poziomy tlenków siarki (SOIndeks dolny 2₂) oraz azotu (NO) w powietrzu. Tlenki te wchodzą w reakcję z wodą, prowadząc do wytworzenia kwasów siarkowego oraz azotowego. Zanieczyszczenia te mogą przemieszczać się na znaczne odległości wraz z ruchem mas powietrza, przez co kwaśne opady występują również w miejscach oddalonych od źródła emisji szkodliwych tlenków.

Kwaśne deszcze przyczyniają się do obumierania wielu roślin, poprzez szkodliwe działanie na blaszki liściowe oraz igły. Szczególnie dotkliwie oddziałują na drzewa iglaste. W Polsce skutki działania kwaśnych deszczów widoczne są m.in. w Sudetach, gdzie obszary obumarłych drzew sięgają wielu hektarów.

Obumieranie roślin może także wynikać z zakwaszenia gleby wywoływanego powtarzającymi się opadami o kwaśnym odczynie. Wpływa to również na mikrobiom gleby, gdyż niektóre z mikroorganizmów nie są w stanie przetrwać w warunkach obniżonego pH. Co więcej, zakwaszenie gleby wiąże się z zakwaszeniem wód powierzchniowych i stojących.

R1ProfKPVyFaw

Zdjęcie przedstawia krajobraz. Na pierwszym planie znajduje się las iglasty. Wśród zielonych drzew znajdują się liczne martwe drzewa. Mają ogołocone z kory pnie, a także pozbawione igieł gałęzie. Na drugim planie znajdują się góry.

Kwaśne deszcze odpowiedzialne są również za uszkodzenia architektoniczne, ponieważ rozpuszczają skały wapienne oraz cement. Ich działanie widoczne jest także na marmurze.

R1HCZIz2r6tux

Zdjęcie przedstawia narożnik budynku, na którym znajduje się gargulec przypominający ludzką głowę z szeroko otwartymi ustami. Oblicze gargulca jest zniszczone, powierzchnia głowy jest nierówna, chropowata z dziurami, częściowo pokruszona.

Smog40

Zanieczyszczenia powietrza, głównie tlenkami siarki, węgla, azotu oraz pyłami, stanowią także przyczynę innego zjawiska – smogu. Powstaje on w określonych warunkach: niezbędne są wysoki stopień zanieczyszczenia, wysoka wilgotność oraz ograniczony przepływ powietrza. Unosi się nad miastami podobnie do mgły, stąd nazwa tego zjawiska pochodzi od połączenia dwóch angielskich słów: smoke(dym) oraz fog (mgła). Smog powstający w okresie zimowym (od listopada do stycznia) w umiarkowanej strefie klimatycznej, składający się z tlenków siarki, węgla, azotu, pyłów oraz sadzy(jako produktów spalania w piecach grzewczych), nosi nazwę smogu londyńskiego. Powstaje on w wyniku inwersji temperaturyinwersja temperaturyinwersji temperatury.

RSQ9REuRJSqJB

Zdjęcie przedstawia centrum dużego miasta z lotu ptaka. Znajdują się tu liczne, wysokie wieżowce. Pomiędzy nimi unosi się jasnoszary smog, przypominający wyglądem mgłę.

Pyły i związki wchodzące w skład smogu są niebezpieczne dla zdrowia i życia, szczególnie dla osób cierpiących na choroby układu oddechowego. Wywołują również alergie. Smog jest także bezpośrednią przyczyną zgonów. Najbardziej tragiczny w skutkach był wielki smog w Londynie na początku grudnia 1952 r. Przez 5 dni spowodował śmierć ok. 4 tys. osób, głównie na skutek niewydolności płuc oraz hipoksji (niedoboru tlenu w tkankach). Kolejne kilkanaście tysięcy osób zmarło w następstwie działania smogu.

RHKcuqYBu0bb8

Ilustracja przedstawia zestawienie dwóch zdjęć, które prezentują ujęcie miasta z tej samej perspektywy. Miasto jest gęsto zabudowane, na pierwszym planie są kilkupiętrowe budynki, a w tle rzędy wieżowców. Na zdjęciu w prawej części jest słonecznie, niebo jest przejrzyste, niebieskie i z pierzastymi chmurami. Na zdjęciu w lewej części występuje smog, niebo jest szare, nieprzejrzyste, budynki w tle są ledwo widoczne.

Smog fotochemiczny, zwany też smogiem typu Los Angeles, powstaje w słoneczne dni i związany jest z dużym ruchem ulicznym, emitującym znaczne ilości spalin. Smog ten występuje najczęściej w okresie letnim (od czerwca do września) podczas ciepłych dni. W wyniku reakcji tlenków azotu zawartych w powietrzu oraz lotnych związków organicznych w obecności światła słonecznego dochodzi do wytworzenia silnych związków utleniających. Należy do nich m.in. ozon, będący trującym gazem, powodującym uszkodzenia błon biologicznych oraz obniżenie wydajności enzymów odpowiedzialnych za oddychanie komórkowe. Tlenek azotu(IV) (NOIndeks dolny 2₂), który w temperaturze pokojowej jest brunatny, wpływa na charakterystyczną brązową barwę smogu fotochemicznego.

Rx3AAIDlsUc49

Zdjęcie przedstawia panoramę miasta ukazaną z lotu ptaka. Nad miastem unosi się smog. Powietrze nie jest przejrzyste, jest w kolorze szaro‑różowym.

Smog typu Los Angeles również powoduje dolegliwości zdrowotne. Do najczęstszych objawów negatywnego wpływu tego smogu na organizm człowieka należą: podrażnienie nosa i gardła, bóle głowy, bóle w klatce piersiowej, suchość w gardle, kaszel oraz trudności w oddychaniu.

Dziura ozonowa40

OzonozonOzon znajduje się w troposferzetroposferatroposferze i stratosferzestratosferastratosferze, a jego największa koncentracja występuje na wysokości od 18 do 24 km n.p.m.

1

R1UTYPzswHjG2

Zdjęcie przedstawia chmury burzowe cumulonimbus widziane z przestrzeni kosmicznej. Chmury te przypominają naleśnik z lekkim wypiętrzeniem w po lewej stronie.

RoQUpnvBAEtFo

Zdjęcie przedstawia zachmurzone, ciemne niebo, które rozświetlają pioruny. Mają one kształt linii prostych i rozgałęzionych. Sięgają od chmur po horyzont.

W stratosferze znajduje się warstwa ozonu (ozonosferaozonosferaozonosfera), która pełni dwie funkcje:

• redukuje dopływ do powierzchni Ziemi promieniowania ultrafioletowegopromieniowanie ultrafioletowepromieniowania ultrafioletowego emitowanego przez Słońce, pochłaniając ok. 97% zakresu promieniowania UVB – mutagennegomutagenne czynnikimutagennego dla organizmów;

• bierze udział w przekształcaniu energii promieniowania UV w energię cieplną (co oznacza, że ozon jest w niewielkim stopniu gazem cieplarnianym).

Grubość warstwy ozonu nie jest równomierna – zależy m.in. od szerokości geograficznej, pory roku i dnia, np. na półkuli południowej największe ubytki ozonu występują we wrześniu i październiku, czyli podczas tamtejszej wiosny.

Najbardziej szkodliwe dla ozonosfery są chlorofluorowęglowodory (CFC), czyli freonyfreony (CFC)freony. Są to gazy nieszkodliwe w dolnych warstwach atmosfery, ale w stratosferze – w wyniku rozkładu przez promieniowanie słoneczne – uwalniają chlor, który niszczy ozon w następujących reakcjach:

$C{l}^{•}+O^3\to ClO+O^2$

$ClO+O^3\to C{l}^{•}+2O^2$

Jeden atom chloru może rozłożyć ok. 100 tys.cząsteczek ozonu.

Jednym z czynników sprzyjających niszczeniu ozonu przez chlor jest niska temperatura panująca w stratosferze. W okolicach biegunów (regularnie nad biegunem południowym, sporadycznie – nad północnym) pod koniec nocy polarnej wynosi ona poniżej -80ºC. Tworzą się wtedy chmury stratosferyczne, złożone z kwasu azotowego (rzadziej siarkowego) i zamarzniętej wody. Na powierzchni kryształków „kwaśnego lodu” zachodzą reakcje powodujące rozkład związków chloru, co prowadzi do uwolnienia jego reaktywnych atomów. Zimą nad Arktyką temperatury są zwykle wyższe, co sprawia, że chmury stratosferyczne tworzą się tam rzadziej. Koncentrację ozonu poniżej 220 DUDUDU, czyli „dziurę ozonową”, na półkuli północnej pierwszy raz (i na razie jedyny) odnotowano w marcu 2011 r.

R1QbaZRTfp1Qe

Zdjęcie przedstawia dwa rzuty na kulę ziemską z perspektywy bieguna południowego. Na pierwszym rzucie widoczna jest jeszcze gruba warstwa ozonowa, otaczająca Antarktydę. To zdjęcie wykonano w roku 1979. Na drugim rzucie widoczna jest bardzo duża dziura ozonowa, której rozmiar jest większy niż Antarktyda. To zdjęcie wykonani w 2008 roku.

Przy powierzchni Ziemi (w troposferze) ozon występuje w małej ilości, ale miejscowo jego stężenie może się zwiększać. Będąc silnym utleniaczem, ozon w dużym stężeniu jest szkodliwy dla organizmów: u roślin powoduje zamieranie tkanek liści, u ludzi prowadzi do uszkodzeń układu oddechowego i jest groźny zwłaszcza dla dzieci oraz osób starszych.

Poniższa symulacja przedstawia zmiany rozmiaru i kształtu dziury ozonowej nad Antarktydą w latach 1980–2015. Czerwone i żółte obszary wskazują dziurę ozonową. Słowo „dziura” zostało użyte metaforycznie na określenie obszaru, w którym stężenie ozonu spada poniżej progu 220 DU. Mapy przedstawiają stan dziury ozonowej w dniu, w którym zmierzono najniższe stężenie ozonu w danym roku.

Podsumowanie

• Intensyfikacja rolnictwa: Stosowanie środków chemicznych (pestycydy, nawozy), likwidacja miedz i zadrzewień śródpolnych prowadzi do jałowienia gleb, erozji oraz ginięcia pożytecznych gatunków (np. pszczół).

• Urbanizacja i rozwój komunikacji: Budowa miast i dróg powoduje niszczenie oraz fragmentację siedlisk, co izoluje populacje zwierząt i utrudnia im migrację oraz zdobywanie pokarmu.

• Industrializacja i nadmierna eksploatacja: Rozwój przemysłu oraz wydobycie surowców (np. mahoń, węgiel) prowadzą do deforestacji (wylesiania) i degradacji ekosystemów.

• Rozwój transportu i turystyki: Sprzyjają przypadkowemu zawlekaniu gatunków obcych, które mogą stać się inwazyjne.

• Gatunki obce i inwazyjne: Gatunki sprowadzone przez człowieka, które wygrywają konkurencję o zasoby (pokarm, światło) z gatunkami rodzimymi i przenoszą groźne patogeny.

• Globalne ocieplenie: Wzrost stężenia gazów cieplarnianych (COIndeks dolny 2₂, metan, freony) powoduje zmiany klimatu, topnienie lodowców i wymieranie gatunków.

• Kwaśne deszcze: Powstają przez tlenki siarki i azotu; niszczą roślinność (zwłaszcza drzewa iglaste), zakwaszają glebę i wody oraz niszczą budowle.

• Smog: Zanieczyszczenie powietrza pyłami i gazami w warunkach dużej wilgotności; jest groźny dla zdrowia i życia ludzi oraz zwierząt.

• Dziura ozonowa: Ubytek ozonu w stratosferze spowodowany freonami, co skutkuje dopływem mutagennego promieniowania UV do powierzchni Ziemi.

• Działania zapobiegawcze: Tworzenie korytarzy ekologicznych, kompensacja przyrodnicza, ochrona czynna oraz edukacja społeczeństw 

 Ćwiczenia utrwalające