2
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
1. Základné údaje o planéte Zem
Zem je pravdepodobne jedinou planétou slnečnej sústavy, na ktorej existuje život. Táto unikátna
planéta má jedinečné predpoklady pre jeho existenciu – svojou polohou, zložením aj dynamikou.
Pohybuje sa okolo hviezdy - Slnka po takmer kruhovej dráhe v optimálnej vzdialenosti od neho – cca
147.106 až cca 152.106 (vzdialenosť sa mení v priebehu roka), súčasne sa otáča okolo vlastnej osi. Má
tvar na póloch sploštenej gule s priemerom cca 13 tisíc kilometrov.
1.1
Vznik Zeme
Planéta Zem sa nachádza v Slnečnej sústave v galaxii Mliečna dráha, ktorá je súčasťou
rozpínajúceho sa vesmíru. Súčasné kozmologické hypotézy odhadujú vek vesmíru až na 15.109 až
20.109 rokov a Slnečnej sústavy asi na 4,7.109 rokov.
Na základe astronomických pozorovaní sa za základ planét považuje protoplanetárne mračno
plynov a prachových častíc, oddelené od prvotného Slnka v dôsledku rotačných zmien pri jeho
zmršťovaní. Podľa pozorovaní dnešných hviezdnych sústav malo toto mračno pravdepodobne tvar
disku. Veľká časť protoplanetárneho mračna bola tvorená prachovými časticami (chondrami). Tento
kozmický prach postupne vytváral zhluky vplyvom magnetických a elektrostatických síl, vznikali
asteroidy a počas niekoľko sto miliónov rokov sa vytvorili protoplanéty. Pôvodne chladné teleso sa
postupne rozohrievalo najmä v dôsledku dvoch energetických procesov – gravitačnej diferenciácie
látok a rozpadu rádioaktívnych látok.
Obr.1.1 Umelecká predstava protoplanetárneho disku s prvotným Slnkom
Proces gravitačnej diferenciácie podmienil skoro po vzniku Zeme rozvrstvenie látok podľa
klesajúcej objemovej hmotnosti na zemské jadro, obaly – zemský plášť, zemskú kôru a neskôr
vonkajšie zemské obaly – hydrosféru, atmosféru a biosféru. Ťažšie prvky sa presúvali k jadru, ľahšie
stúpali na povrch.
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
3
Tab.1.1 Stavba Zeme
Stavba Zeme
Magnetosf
éra
Exosféra
Termosféra
Atmosfér
a
Ionosféra
Mezosféra
Stratosféra
Geosféra
Troposféra
Hydrosfé
ra
Biosféra
Pedosféra
Pevninská
kôra
Litosféra
Zemská
kôra
Oceánska kôra
Najvrchnejší plášť
Vrchný
plášť
Astenosféra
Hranica vrchný-spodný plášť
Zemský
plášť
Spodný plášť
Vonkajšie jadro
Vnútorné jadro
Zemské
jadro
4
1.2
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
Zloženie a stavba zemského telesa
Zem sa skladá z niekoľkých sústredných obalov, z ktorých každý má svojské horninové zloženie a
tým aj odlišné chemické a fyzikálne vlastnosti. Základné rozdelenie navrhol K. E. Bullen (podľa
správania sa prechádzajúcich seizmických vĺn):
•
•
•
Zemské jadro
o Vonkajšie jadro
o Prechodná zóna
o Vnútorné jadro
Zemský plášť
o Najvrchnejšia časť plášťa (litosféra)
o Vrchný plášť (astenosféra)
o Spodný plášť
Kôra
o Pevninská kôra
o Oceánska kôra
Obr. 1.2 Prierez zemským telesom a jeho stavba
1.2.1 Zemské jadro
Zemské jadro zložené pravdepodobne zo zliatiny železa (85%) a niklu, tvorí asi 17% objemu a 37%
hmotnosti Zeme. V hĺbke 5 150 km je rozdelené na vonkajšiu a vnútornú zónu. Predpokladá sa, že
vonkajšia zóna je tekutá, lebo sa v nej zastavujú priečne zemetrasné vlny S, zatiaľ čo vnútorná zóna je
pevná, pretože pozdĺžne vlny P sa v nej pohybujú o niečo rýchlejšie. Kvôli obrovským tlakom (okolo
4×1011 Pa) a teplote (cca 9000° C) má vnútorné jadro vysokú hustotu (~17 kg.dm-3). To podmieňuje aj
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
5
vysoké hodnoty elektrickej vodivosti jeho látok. Vnútorné jadro sa otáča a keďže je tvorené železom,
tak ako aj vonkajšie jadro, funguje ako obrovské dynamo a generuje magnetické pole Zeme (vzniká
pôsobením zložitého systému elektrických prúdov, ktoré vznikajú vo vonkajšom jadre pri konvekčnom
prúdení vodivých kvapalín – premiestňovaním v dôsledku rozdielnej teploty).
1.2.2 Zemský plášť
Zemský plášť je hrubá vrstva hornín obkolesujúca jadro Zeme a leží hneď pod kôrou. Je hrubý
približne 2 900 km a zaberá 70 % objemu Zeme. Zemský plášť sa rozdeľuje na vrchný a spodný.
Vrchný plášť sa skladá z tenkej pevnej vrstvy siahajúcej do hĺbky 60–100 km, ďalej z plastickej vrstvy
astenosféry hrubej cca. 200 km a napokon zo spodnej vrstvy hrubej 700 km. Vrchná vrstva vrchného
plášťa spolu so zemskou kôrou tvoria pevnú litosféru, ktorá je rozlámaná na dosky, pohybujúce sa na
astenosfére. Tlak a teplota (blízka bodu jej topenia) robia totiž astenosféru takmer tekutou, plastickou.
Hustejší spodný plášť zrejme pozostáva z peridotitu, ktorý obsahuje minerály vyššej hustoty (olivín a
pyroxény), vytvorené tlakom nadložných hornín.
Dôležitým procesom, ktorý prebieha v plášti je výstup roztaveného materiálu z hranice astenosféry,
čo sa na povrchu prejavuje rôznymi formami (horúce škvrny, rozchádzanie sa oceánskeho dna a pohyb
kontinentov).
1.2.3 Zemská kôra
Zemská kôra, na ktorej žijeme, je pevná a v pomere k celej Zemi nie je hrubšia ako škrupina na
vajci (zaberá 1,5 % objemu Zeme). Delí sa na kontinentálnu, oceánsku a prechodnú kôru. O jej vrchnej
časti máme mnoho poznatkov, získaných priamym pozorovaním, o hlbšej časti zasa štúdiom
zemetrasných vĺn. Na rozhraní zemskej kôry a plášťa je teplota cca 375°C.
Kontinentálna kôra je v priemere 35 km hrubá 30 – 100 km (Himaláje). Jej horninové zloženie je
heterogénne (obsahuje rôzne horniny – sedimentárne, magmatické a metamorfované), aj keď
najbežnejšie sa vyskytuje granit. Najstaršia pevninská kôra bola objavená v západnej Austrálii 3,9 mld. rokov, podstatná časť zemskej kôry sa vytvorila medzi 3,4 a 2,4 mld. rokov .
Kôra prechodného typu vystupuje najviac na okrajoch kontinentov v oblastiach okrajových morí
a ostrovných reťazcov (Karibská oblasť, Indonézske súostrovie, Japonské súostrovie, apod.).
Oceánska kôra je tenšia (priemerne 5 km), má väčšiu priemernú hustotu (kontinentálna kôra:
2,3 g.cm-3, oceánska: 2,7 kg.dm-3). Jej zloženie je monotónnejšie (prevažne bazalty – oceánske čadiče).
Jej vek nie je väčší ako 200 mil. rokov (je teda podstatne mladšia ako kontinentálna kôra). Oceánska
kôra sa neustále vytvára (v stredooceánskych chrbtoch) výstupom a utuhnutím magmy z hranice
spodného plášťa. Vďaka tomuto sa morské dno pomaly rozširuje. Naopak, v subdukčných zónach
oceánska kôra poklesáva naspäť do plášťa a zaniká.
6
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
1.2.4 Litosféra
Nad astenosférou (vrchým plášťom), kde sú horniny v stave okolo stavu natavenia (plastická
vrstva), sú horniny najvrchnejšej časti plášťa a zemská kôra v pevnom (tuhom) stave. Tento vonkajší
obal zemského telesa, akoby plávajúci na plastickej astenosfére sa označuje ako litosféra (lithoskameň). Jeho hrúbka dosahuje 100-150 km, ale nie je jednoliaty. Litosféra je rozčlenená množstvom
diskontinuít najrôznejších smerov a sklonov a tvorí tak množstvo blokov – litosférických platní, ktoré
sú značne rôznorodé zložením i štruktúrou.
Litosférické plate alebo tektonické platne sú mohutné dosky neroztavenej zemskej kôry. Rozmery
a tvar platní sú variabilné: od obrovských (Eurázijská platňa), až po maličké, takzvané mikroplatne
(Anatólska platňa). Hrúbka platní je tiež značne kolísavá: od približne 1,5 km v stredooceánskych
chrbtoch, až po cca 140 km pod Himalájami. Hranice platní nekorešpondujú s hranicami kontinetov.
Napr. Severoamerická platňa nepokrýva len Severoamerický kontinent, ale aj Grónsko, časť Sibíri a
sever Japonska.
Obr. 1.3 Poloha litosférických platní na mape zemegule
Tepelný pohyb v astenosfére zapríčiňuje pohybovanie sa platní, pričom môže dochádzať k ich
stretom: konvergentné (dve platne do seba narážajú), divergentné (dve platne sa od seba vzďaľujú),
alebo transformačné (platne sa pohybujú vedľa seba opačnými smermi) strety. Pohyb týchto platní
spôsobuje aj pohyb kontinentov a rozširovanie oceánskeho dna. Pri stretoch nastávajú rôzne geologické
fenomény: zemetrasenia, sopečná činnosť, vznik pohorí, vznik riftových zón a morských priekop.
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
7
Obr.1.4 Litosférické platne s vyznačením pohybu jednotlivých platní voči sebe, najväčšie z nich sú
africká, antarktická, austrálska, eurázijská, severoamerická, juhoamerická, pacifická, kokosová,
Nazca, a indická platňa
a)
b)
Obr.1.5 Schematické znázornenie subdukcie (poklesávania) jednej tektonickej platne pod druhú.
a) Stret oceán-kontinent: 1. Oceánska kôra, 2. Litosféra, 3. Astenosféra, 4. Pevninská kôra, 5. Vulkanický oblúk,
6. Hlbokomorská priekopa.
b) Stret kontinent-kontinent:1. Kontinentálna kôra, 2. Litosféra,3. Astenosféra, 4. Zanikajúca oceánska kôra,
5. Vysokohorský chrbát, 6. Náhorná plošina.
Subdukcia je proces, pri ktorom jedna tektonická platňa poklesáva pod druhú v tzv. subdukčnej
zóne. Je to miesto častého výskytu zemetrasení a sopečnej činnosti. Bez subdukcie by neexistoval
pohyb kontinentov a Zem by mala úplne iný tvar ako má teraz. Morfologicky sa subdukčné zóny
prejavujú ako hlboké priekopy (rifty – zoslabené miesta v zemskej kôre) na dne oceána (napr.
Mariánska priekopa v Pacifiku). Na povrchu sa neďaleko týchto priekop nachádzajú sopečné reťaze
(napr. Japonské ostrovy, alebo Andské pásmo). Magmatizmus viazaný na sopečné reťaze má priamu
súvislosť s poklesávaním kôry do plášťa, dochádza k parciálnemu taveniu okolitých hornín a výstupu
magmy na povrch (asi 25 % celkového objemu magmy, ktorá sa dostáva na povrch Zeme).
Stredooceánsky chrbát je podmorské pohorie, vytvorené výstupom magmy so zemského plášťa.
Stredooceánske chrbáty sa nachádzajú na hraniciach dvoch rozchádzajúcich sa platní a sú najdlhším
8
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
horským systémom na Zemi - ich dĺžka je asi 60 000 km. Stredooceánske chrbty sú geologicky
aktívne. Magma neustále vystupuje systémom zlomov, nazývaných rift a vytvára novú oceánsku kôru,
spolu s reťazou podmorských vulkánov. Najmladšie horniny sa nachádzajú v centre chrbta a postupne
sú odsúvané ďalej od chrbta. Tento proces bol pozorovaný ako rozchádzanie sa morského dna. Na
opačnom konci platne sa nachádza hlbokomorská priekopa, kde dochádza k poklesávaniu oceánskej
kôry naspäť do plášťa. Najčastejšie sa vyskytujúca hornina je bazalt.
Obr.1.6 Vznik stredooceánskeho chrbta výstupom magmy.
V priebehu 20. storočia sa zlepšili metódy výskumu seizmickej aktivity, ako aj celosvetové
používanie seizmometrov. Následkom toho mali vedci podrobnejší prehľad o výskyte zemetrasení.
Vytvorili seizmické zóny, ktoré kopírovali stredooceánske chrbty a priekopy. S tým súviselo aj
vytvorenie teórie posunu litosférických dosiek a rozširovane oceánskeho dna – platňová tektonika,
ktorá bola rozvinutá v súvislosti s vysvetlením vývoja zemskej kôry až pozorovaniami morského dna
v 20. storočí.
Príčiny pohybu litosférických platní sú dodnes predmetom sporov odborníkov. Je zrejmé, že na ich
pohyb vplýva viacero faktorov, ktoré sa navzájom kombinujú. Najvýznamnejší vplyv má konvekčné
prúdenie, mieru účasti ostatných zložiek sa s istotou dodnes nepodarilo presne preukázať. Predpokladá
sa, že podobne ako pri prúdení morskej vody a atmosféry, zohráva určitú úlohu pri pohybe
litosférických dosiek aj vplyv ostatných vesmírnych telies, a to najmä Mesiaca a Slnka. Tie majú
tendenciu brzdiť pohyb Zeme z východu na západ, čím môžu podporovať tú zložku pohybov platní,
ktorá smeruje na západ. Význam zohrávajú aj coriolisova sila, ktorá sa pokúša všetky horizontálne
prúdenia otočiť na západ a odstredivá sila, ktorá pôsobí úbytok hmoty na póloch.
Pohyb platní zapríčinil v minulosti vytváranie aj rozpad kontinentov, vrátane vytvárania
superkontinentov. Superkontinet Rodinia sa sformoval približne pred 1,3 miliardou rokov (jej doba
existencie sa zhruba kryje s geologickým obdobím zvaným neoproterozoikum, mladšie starohory, pred
1000 až 542 miliónmi rokov). V neoproterozoiku bolo na Zemi chladné podnebie.
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
9
Obr. 1.7 Pangea, jej rozpad a pohyb kontinentov (počas 350 mil. rokov)
Kontinent Rodinia sa rozpadol na osem
kontinentov pred 600 mil. rokmi. Tieto sa potom
sformovali do iného superkontinentu Pangea (pred
390-310 mil. rokov – karbón). Stretom platní
vznikajú cca pred 300 mil. rokov pohorie Altaj,
pred 280 mil. rokov uralským vrásnením pohorie
Ural (perm).
Obr. 1.8 Znázornenie rozpadu Pangey
Pangea sa rozpadla na Luráziu a Gondwanu
(pred 200 mil. rokov – jura). Ich neskorší rozpad
(150-100 mil. rokov - krieda) spôsobil vznik kontinentov v dnešnej podobe. Z Laurázie vznikla
Severná Amerika, ktorá sa otočením proti smeru hodinových ručičiek postupne vzďaľovala, a Eurázia,
ktorá sa pohybovala naopak – v smere hodinových ručičiek. Gondwana sa rozpadla na Atlantiku (Južná
Amerika, Afrika, Arábia, Madagaskar, India) a Antarktídu, ktorá bola ešte stále spojená s Austráliou).
Atlantika sa rozpadla na Južnú Ameriku a Afriku s Arábiou. Pozdĺž východného pobrežia Afriky došlo
k novým zlomom, postupne sa oddelila Arábia a India s Madagaskarom, ktoré sa samostatne začali
pohybovať smerom k Ázii. V mieste rozchádzania oceánskeho dna tak vznikol Indický oceán. Vo
vrchnej kriede sa Madagaskar oddelil od Indie a zastavil sa neďaleko Afriky. Indická platňa
pokračovala rýchlosťou asi 15 až 20 cm za rok k Eurázii. Austrália sa odtrhla (pred 60-55mil.rokov) od
Antarktídy a pohybovala sa smerom na sever. V eocéne (pred 35 mil. rokov) Indická platňa začala
kolidovať s Áziou, čo malo za následok himalájske vrásnenie. Africká platňa zmenila smer pohybu zo
západného na severozápadný k Európe. Ich začínajúca kolízia spôsobila alpínske vrásnenie, ktoré bolo
paralelné s himalájskym. Vznikli pohoria Atlas, Pyreneje, Alpy, Apeniny, Karpaty a ďaľšie. Od tohto
obdobia do súčasnosti dochádza k vzniku nového superkontinentu označovaného Eurafrázia (ktorého
kôra je už aj dnes spojená), súčasne ale pokračuje rozpad Pangey na mieste Východoafrického zlomu,
kde sa od Afriky oddeľuje jej východná časť a Arábia. Juhoamerická platňa sa pohybovala na sever a
vzďaľuje sa dodnes od Antarktídy, s ktorou bola predtým spojená.
10
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
1.2.5 Pedosféra
Pedosféra je súhrn všetkých pôd na zemskom povrchu. Vznikla pôdotvornými procesmi
v najvrchnejšej časti litosféry – zvetrávanie rôznych hornín, sopečným pôsobením , klímou a vplyvom
živých a neživých organizmov.
Jej špecifické postavenie v zemskom telese je v tom, že zaisťuje podmienky pre život väčšiny
rastlín a živočíchov a sprostredkováva prechod medzi minerálnou a organickou časťou prírody
a výmenu látok medzi litosférou, hydrosférou, atmosférou a biosférou.
Aj keď má veľmi malú hrúbku v porovnaní s ostatnými časťami geosféry (cm, m), má zásadný
význam pre rozvoj života ako počiatočný článok potravinového reťazca na kontinentoch a pre
formovanie prírodného prostredia. Jej špecifickou vlastnosťou je schopnosť akumulovať energiu
slnečného žiarenia a fortosyntézou umožniť vytváranie novej organickej hmoty.
Ochrana pedosféry proti erózii (veternej, vodnej, technologickej) a proti zhoršovaniu jej
biologickej kvality (kontaminácia) je pre ľudskú spoločnosť kategorickým imperatívom, pretože všetky
civilizácie už od stredoveku podstatne znížili rozsah pôdneho fondu na povrchu zemegule.
Katastroficky sa napríklad prejavuje v súčasnej dobe postup púští do pôvodných oblastí s kvalitnou
pedosférou, a to najmä v dôsledku odlesnenia, hlavne Afrike v oblasti Sahelu. Odstránenie vegetácie z
pôdy je mimoriadne nebezpečný akt. Začiatok konca viacerých dávnych civilizácií sa začínal
nadmerným klčovaním lesov (rozšírenie poľnohospodárskej pôdy, stavbu obydlí, výrobu lodí,
dreveného uhlia a pod.). Viaceré civilizácie pestovali (Mezopotámia, Egypt) pšenicu či jačmeň. Tieto
dve obilniny boli vyšľachtené zo stepných tráv a vyžadujú preto stepné podmienky. Pôda pre ich
pestovanie musela preto byť odvodnená. Ľudia postupne vysúšali krajinu, až kým neboli nútení ju
zavlažovať. Pôda sa zasolila a prestala rodiť.
Veľkým mementom pre modernú globálnu spoločnosť by mal byť populačný a civilizačný kolaps
Veľkonočného ostrova. Ostrov, kedysi zelený a plný života, je dnes holý a takmer bez života.
Vytesávanie a preprava sôch moai, ktorými je ostrov preslávený, spotrebovali veľa pracovných síl,
ktoré bolo treba živiť. Spolu s nadmernou spotrebou surovín, najmä dreva, to viedlo prakticky k
úplnému odlesneniu ostrova, erózii pôdy a prudkému zhoršeniu životného prostredia. K tomu, že
ostrov zostal holý, prispeli aj zvláštnosti jeho polohy: je malý a izolovaný, leží v chladnej a suchej
oblasti, terén je vcelku nízky a vetry naň prinášajú málo prachu a sopečného popola so živinami.
Stromy na ostrove rastú pomaly a ťažko. Ostrovania sa v zásade správali rovnako ako ľudia, ktorí
všade na svete kolonizovali nové územia. Nevedeli však, že na Veľkonočnom ostrove našli ekologicky
mimoriadne krehké prostredie. Dnes ostrovania prežívajú len vďaka zásobovaniu zvonku.
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
11
1.2.6 Hydrosféra
Voda je základom všetkého života na Zemi.
Zem je jediná planéta Slnečnej sústavy ktorej povrch je pokrytý vodou v tekutom (chemicky
neviazanom) stave. Voda pokrýva 71 % povrchu Zeme (z toho 97 % tvorí morská a 3 % sladká voda).
Pre človeka má veľký význam podzemná (sladká) voda v horninách litosféry (podzemná voda, jazerá),
pretože je najčastejším zdrojom kvalitnej pitnej vody. Najväčšou zásobárňou sladkej vody na svete sú
ľadovce (2.4%).
Morská voda je slaná, v nej rozpustené soli sú až z 99 % zložené z chlóru, sodíka, horčíka, síranov,
vápnika a draslíka. Predpokladá sa, že chemické zloženie vody v oceáne sa priblížilo dnešnému zhruba
pred miliardou rokov, kedy v horninách obsiahnuté soli vylúhovali odtekajúce dažďové vody a rieky
ich dopravili do mora, kde sa nazhromaždili a udržali, pretože sa voda neustále vyparuje. Aj jazerá,
ktoré neodtekajú do mora, mávajú väčšinou vysoký obsah solí (Mŕtve more).
Slanosť morskej vody nie je všade rovnaká. Priemerná salinita je 35 ‰ (resp. 3,5 %), najslanšie je
Červené more (41 ‰), najnižšie hodnoty majú polárne moria.. Ovplyvňuje ju odparovanie vody,
zrieďovanie sladkou vodou (dažďové zrážky alebo prítok riečnej vody), ale aj pohyb vĺn a morských
prúdov (napr. Jadranské more má salinitu 40 ‰ - veľký výpar a malý riečny prítok, Čierne more 17 ‰
a Baltské dokonca len 5 ‰). Niektoré jazerá obsahujú väčšie percento solí než more (Mŕtve more je
desaťkrát slanšie než Stredozemné more). Takáto voda nie je pitná, avšak soľ je potrebná na prežitie
pre všetkých živých tvorov vrátane ľudí. Ľudia ju preto už oddávna získavajú napr. aj odparovaním
morskej vody.
Obr.1.9 Voda pokrýva približne 2/3 povrchu Zeme (menej na severnej pologuli). Na obrázku je
západná pologuľa so Severnou Amerikou, severným Pacifikom a časťou Južnej Ameriky.
Voda sa na Zemi udrží vďaka kombinácii niekoľkých faktorov: vzdialenosti od Slnka,
vulkaniznmu, gravitácii, magnetickému poľu Zeme, skleníkovému efektu a kyslíkovej atmosfére.
12
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
Voda na povrchu Zeme je v neustálom pohybe (presnejšie nielen v pohybe, ale aj v prechodoch z
jedného skupenstva do druhého). Tento nekonečný pohyb je riadený tepelnou energiou dopadajúcou zo
Slnka, gravitáciou a reliéfom Zeme. Začína sa ohriatím a následným odparením vody z povrchu Zeme,
príp. oceánu. Vodné pary sa v atmosfére koncentrujú do podoby oblakov, ktoré sú unášané vzdušnými
prúdmi. Pri poklese teploty začnú vodné pary kondenzovať a v podobe kvapiek (alebo snehu) dopadajú
späť na povrch (či už na pevninu, alebo naspäť do oceánu).
Obr. 1.10 Kolobeh vody na Zemi
Voda v oceánoch je v neustálom pohybe. Prevládajúce vetry ženú povrchovú oceánsku vodu
a vytvárajú driftové prúdy. Ich cirkulácia je ovplyvnená rotáciou Zeme a je odlišná na severnej a južnej
pologuli. Príčiny ostatných prúdov sú v rozdielnej hustote oceánskej vody. Jedným z najvýznamnejších
účinkov oceánskych prúdov je, že miešajú oceánsku vodnú masu a tak ovplyvňujú úrodnosť mora.
Najväčší oceánsky (morský) prúd Zeme je Západný príhon pri 65° južnej dĺžky, ktorý obteká v
smere hodinových ručičiek Antarktídu.
Najznámejší (a pre Európu veľmi dôležitý) Golfský prúd je silný, teplý a pomerne rýchly morský
prúd Atlantického oceánu, vznikajúci v Mexickom zálive, ktorý opúšťa cez Floridský prieliv a sleduje
pobrežie Severnej Ameriky k ostrovu Newfoundland, kde sa odchyľuje od pevniny a prechádza cez
Atlantický oceán. Približne na 40° s. š. a 30° z. d. sa rozdeľuje na dve vetvy, severný prúd mieri k
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
13
severnej Európe a južný sa obracia k západnému pobrežiu Afriky. Golfský prúd ovplyvňuje podnebie
východného pobrežia Severnej Ameriky od Floridy po Newfoundland, a západné pobrežie Európy.
Európska vetva Golfského prúdu, nazývaná Severoatlantický prúd, zmierňuje v západnej Európe
(najmä na severe) zimy, ktoré sú tak teplejšie ako na iných miestach Zeme s rovnakou zemepisnou
šírkou (napr. v januári je rozdiel priemerných teplôt medzi pobrežím Nórska a severnými časťami
Kanady približne 30 °C). Výskumníci klimatickej zmeny spozorovali nedávno prvé znaky
spomaľovania Golfského prúdu. Zistili, že jeden z “motorov”, poháňajúcich Golfský prúd – klesanie
hustých mimoriadne chladných vôd v Grónskom mori (nahrádzajú ju potom teplé vody prúdiace
z juhu, čo udržiava cirkuláciu v obehu) - sa už oslabil na menej než ¼ predchádzajúcej sily. Toto
oslabovanie, očividne v dôsledku globálneho otepľovania, môže zvestovať veľké zmeny v prúde v
budúcich rokoch alebo desaťročiach. A čo je paradoxné, môže to značiť, že v Británii a v
severozápadnej Európe prudko poklesnú priemerné teploty, ale tiež môže spôsobiť úplné rozpúšťanie
ľadovcov v lete v Arktíde, čo by bolo katastrofou pre ľadové medvede, ktoré tam žijú.
Obr.1. 11 Mapa s vyznačením oceánskych prúdov
Významnými energetickými prejavmi oceánov a morí sú vlny a prílivy, ktoré súvisia s gravitačnou
silou. Prílivové javy vznikajú v dôsledku rozdielu gravitačného pôsobenia medzi Mesiacom a Zemou
na opačných stranách zemegule (najväčšia je tam, kde je Zem najbližšie k Mesiacu).
Iného pôvodu sú cunami. Tieto mohutné, až niekoľko desiatok metrov vysoké vlny vznikajú
hlavne zemetraseniami, ale tiež podmorskými sopečnými erupciami a zosuvmi morského dna.
Vyskytujú sa najmä v Tichom oceáne a môžu spôsobiť obrovské škody.
14
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
Veľkým problémom súčasnosti je vysušovanie pôdy zásahom človeka.
Pre funkčnú (zdravú) krajinu je charakteristický uzatvorený (krátky) kolobeh vody. Vďaka
zmierňovaniu rozdielov teplôt medzi dňom a nocou či medzi lokalitami s iným teplotným režimom,
voda cirkuluje v malých množstvách na krátke vzdialenosti. Väčšina vody, ktorá sa odparí, sa opäť
zráža v danej oblasti. Predpokladom pre uzatvorený kolobeh vody je prítomnosť rozsiahlych porastov s
vysokou evapotranspiráciou. Časté a pravidelné miestne zrážky spätne udržujú vyššiu hladinu spodnej
vody. Ak dôjde k rozsiahlemu narušeniu prirodzeného vegetačného pokryvu, evapotranspirácia je
vzhľadom k nedostatku vegetácie a vody nízka. Slnečná energia dopadá na odvodnené plochy a
premení sa v teplo. Dochádza k výrazným výkyvom teploty v priebehu dňa. Zväčšia sa rozdiely teplôt
medzi dňom a nocou či medzi lokalitami s iným teplotným režimom. Zväčšia sa rozdiely v tlaku
vzduchu, čo sa prejaví zrýchleným prúdením vzduchu. Vodná para je teplým vzduchom unášaná
ďaleko. Väčšina vyparenej vody sa z krajiny stráca. Ubúdajú malé a časté zrážky, pribúdajú mohutné a
menej časté zrážky (od mora). Cyklus sa otvára. Klíma se mení na kontinentálnu, stepnú. Voda
cirkuluje prevažne v otvorenom (dlhom) kolobehu. Zníženie schopnosti krajiny zadržovať vodu
prispieva ku vzniku ničivých povodní.
Najintenzívnejšie však človek v súčasnosti vysušuje krajinu urbanizáciou: asfaltovaním,
dláždením, zastrešovaním zemského povrchu. Prakticky všetka dažďová voda z miest vyspelého sveta
je odvádzaná dažďovou kanalizáciou. Kanalizovanie dažďovej vody obmedzuje akumuláciu vôd v
krajine, znižuje výpar do atmosféry a zvyšuje odtok dažďových vôd do potokov, riek a oceánu. Podľa
odhadov je každoročne skanalizovaných viac ako 20 mld. m3 dažďových vôd len z Európskeho
kontinentu. Za posledných 50 rokov tak bolo z Európskeho kontinentu skanalizovaných viac ako 1000
mld. m3 dažďovej vody, ktorá v minulosti nasycovala ekosystémy i pôdu, doplňovala zásoby
podzemných vôd, posilňovala pramene a svojím výparom zvlhčovala klímu. Každým rokom je zo
všetkých kontinentov skanalizovaných viac ako 700 mld. m3 dažďovej vody. Za posledných 100 rokov
sa z kontinentov skanalizovalo viac ako 37 000 mld. m3 dažďovej vody. Ten istý objem vody pribudol
v oceánoch. Hladina oceánov stúpla o 10 cm. Skanalizovanie dažďovej vody z kontinentov do oceánov
znamená úbytok vody malom vodnom cykle. Naše mestá sa menia na vyprahlé púšte, ktoré sa od
svojho okolia líšia zvýšenou teplotou. Chýba v nich voda, ktorá by teplo zmierňovala. Človek svojou
činnosťou teda mení smery obrovského množstva vody a energie. Nečudo, že sa o našich mestách
hovorí ako o „urban heat islands.“ Presušené mestské prostredie zhoršuje kvalitu života pre ľudí,
spôsobuje vysoké teploty v letnom období, nižšiu vlhkosť ovzdušia, vyšší výskyt alergénov v ovzduší,
čo má negatívne dopady na zdravotný stav občanov žijúcich v mestskom prostredí. Vydláždené a
skanalizované mestské prostredie v neposlednom rade prispieva k vyšším povodňovým vlnám v povodí
riek. Vydláždené a skanalizované prostredie spôsobuje 3-4 násobok vyššie povodňové prietoky, ako
pôvodný stav krajiny pri tých istých zrážkových úhrnoch.
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
15
1.2.7 Atmosféra
Atmosféra alebo ovzdušie Zeme je plynový obal obklopujúci Zem. Nemá
výraznú hornú hranicu (splýva s kozmickým priestorom) a otáča sa spolu so
Zemou. Chráni nás pred škodlivým kozmickým žiarením, škodlivým slnečným
žiarením a slnečným vetrom. Prebieha v nej tvorba počasia. Obsahuje vzduch,
ktorý dýchame. Bez nej by nemohol existovať život.
Zem má relatívne hrubú atmosféru zloženú prevažne z dusíka (78 %),
kyslíka (21 %) a argónu (1 %). Zvyšok tvoria ostatné plyny (oxid uhličitý,
vodná para, hélium, ozón atď.). Obsahuje tiež nečistoty, ako splodiny, dymové
častice, soľ, sopečný popol. Jej zloženie je s časom premenlivé, závisí od
biosféry. Zloženie atmosféry závisí aj od výšky. V časti homosféra (čiže asi do
výšky 95 km, ktorú obyčajne nazývame „vzduch“) je stále rovnaké - s
výnimkou CO2 (podiel sa mení s časom a výškou), ozónu O3 (podiel sa mení s
výškou) a vody vo všetkých skupenstvách (najmä vodnej pary) - voda tvorí do
výšky 10 km asi 4% atmosféry. Hmotnosť atmosféry je 5,1×1018 kg, čo je
0,9 ppm celkovej hmotnosti Zeme. Plyny tvoriace atmosféru udržuje okolo
Zeme gravitačná sila.
Atmosféra sa najčastejšie delí na časti: troposféru (s biosférou), stratosféru
(s ozónosférou), mezosféru (so spodnou ionosférou), termosféru (s hornou
ionosférou a polárnou žiarou) a exosféru (s magnetosférou a prechodom do
medziplanetárneho priestoru). Každá z nich obsahuje zmes plynov, hustota a
tlak sa so vzdialenosťou od Zeme zmenšuje. Už vo výške 100 km nad morom
(čiže v spodnej termosfére) leží hranica, ktorú FAI (IAF, Medzinárodná
astronautická federácia) považuje za začiatok vesmíru (outer space).
Troposféra sa označuje aj ako „spodná atmosféra“, mezosféra a stratosféra aj
ako „stredná atmosféra“ a termosféra a exosféra ako „vrchná atmosféra“.
Do atmosféry vstupuje z okolitého vesmíru elektromagnetické vlnenie
rôznych vlnových dĺžok, ale väčšinu z nich atmosféra na dlhé vzdialenosti
pohlcuje. Prepúšťa len žiarenie s vlnovou dĺžkou medzi 1 cm až 11 metrov
Obr.1.12 Rozdelenie
atmosféry podľa výšky
(rádiové okno) a s vlnovou dĺžkou medzi 300 až 1100 nm. Táto oblasť sa
nazýva optické okno, napriek tomu, že obsahuje aj časť infračerveného
žiarenia. Optické okno je zvlášť dôležité pre život na Zemi.
Fyzikálne procesy prebiehajú v atmosfére takmer nepretržite. Okamžitý stav atmosféry nazývame
počasie, dlhodobý charakter atmosféry nad určitým územím je podnebie.
16
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
V posledných rokoch sa prikladá veľký význam sledovaniu ozónovej vrstvy a jej ochrane. Ozónová
vrstva sa vytvára v stratosfére, pričom maximálny obsah ozónu je 25 - 30 km nad zemským povrchom.
Jej narušovanie spôsobujú hlavne zlúčeniny chlóru, brómu, a fluóru (používanie freónu), a oxidy
dusíka (spaľovanie fosílnych palív, letecká doprava, nadmiera dusíkatých hnojív, atď.), ktoré v
stratosfére rozkladajú ozón. Stenčenie vrstvy ozónu oslabuje jej funkciu ochrany živej hmoty pred
ultrafialovým žiarením (napr. ľudia – rakovina kože, očný zákal, oslabený imunitný systém; hynutie
planktónu, rýb a živočíchov v mori apod.), najhorším prípadom je tzv. ozónová diera. Ďalšie obavy sú
spojené s druhou významnou úlohou ozónu v atmosfére. Opakované cykly vzniku a zániku ozónu v
atmosfére sú sprevádzané celkovou absorpciou slnečného žiarenia, ktoré sa nakoniec hromadí v
stratosfére vo forme tepla. Preto možno predpokladať, že akýkoľvek úbytok ozónu môže spôsobiť
zmenu teplotnej štruktúry atmosféry.
Oxid uhličitý CO2 nepatrí k toxickým a škodlivým plynom a jeho prítomnosť v atmosfére sa
nepovažuje za jej znečistenie. Produkcia CO2 v súčasnosti však nezodpovedá spotrebe zelených rastlín
(fotosyntéza) - stromov neustále ubúda, najväčší dopad má zmenšovanie dažďových pralesov.
Následkom je zvyšovanie oxidu uhličitého v ovzduší, čo sa odráža na celkovej tepelnej bilancii Zeme.
Vrstva oxidu uhličitého v ovzduší zadržiava tepelné žiarenie vyžarované povrchom Zeme a dochádza
ku vzniku skleníkového efektu. CO2 prepúšťa slnečné žiarenie a zároveň intenzívne pohlcuje tepelné
vyžarovanie zemského povrchu a nad zemským povrchom plní funkciu akejsi “strechy skleníka”, ktorá
nebráni teplu prenikať dnu, ale neprepúšťa ho von. Preto tento jav dostal názov skleníkový efekt.
Spôsobuje zvyšovanie priemernej teploty atmosféry a ovplyvňuje zmeny jej rozloženia na zemskom
povrchu. Zmenšuje sa rozdiel teplôt medzi rovníkom a pólmi, čím ochabuje cirkulácia atmosféry a
prenos vlahy.
Obr. 1. 13 Rozdiel medzi prípustnými a nadmernými koncentráciami CO2 v atmosfére
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
17
Atmosférické znečistenie nás do určitej miery chráni pred globálnym otepľovaním. Aerosóly,
drobné čiastočky nečistôt vo vzduchu, totiž odrážajú slnečné lúče, ktoré by inak dopadli na zem a
ohriali ju. Niektorí vedci už dokonca zostavili scenáre, ako napodobniť výbuch sopky a rozprášiť tak
do ovzdušia viac aerosólov. Má to však minimálne jeden háčik: každý deň zomierajú na následky
znečistenia vzduchu v mestách už teraz tisíce ľudí a nezmenší sa tým ani prekysľovanie oceánov.
Podľa novej štúdie to vyzerá, že schopnosť prírody odbúravať tento skleníkový plyn z atmosféry klesá.
Základnou myšlienkou liečby skleníkového efektu je využitie globálneho tienidla pre celú planétu,
ktoré by odrazilo do kozmu presne toľko slnečného žiarenia, koľko ho zachytáva nadbytočný oxid
uhličitý vo vzduchu. Najväčší význam by však malo zníženie produkcie CO2 a zvýšenie kvality
ovzdušia, čo musí byť jednou z priorít modernej priemyselnej spoločnosti.
Atmosféra sa neustále vyvíja. Krátko po vzniku Zeme bolo zloženie zemskej atmosféry veľmi
podobné zloženiu atmosféry iných planét. Najhojnejšie v nej bol zastúpený vodík a hélium, v menšej
miere sa v nej vyskytovali aj amoniak, metán, vodné pary a oxid uhličitý. Voľný vodík a hélium však
postupne unikali do vesmíru. Zem nemá dostatočnú gravitáciu na dlhodobé udržanie si týchto plynov.
Množstvo vodných pár v atmosfére sa naopak zvyšovalo, pravdepodobne dopadom komét na zemský
povrch. Tieto vodné pary sa neskôr skondenzovali a dopadali na povrch Zeme, kde vytvárali oceány.
Oxid uhličitý sa postupne rozpustil v moriach.
Pre vznik dnešnej atmosféry však bol najvýznamnejším momentom vznik života. Prvé živé
organizmy žijúce v moriach produkovali kyslík. Kyslík z vody postupne prechádzal do vzduchu, kde
jeho množstvá pozvoľna stúpali. Pred 1,9 miliardami rokov bolo množstvo kyslíka asi 15 % zo
súčasného množstva, pred 540 miliónmi rokov to bolo 18 % zo súčasného množstva. So vzrastajúcimi
množstvami kyslíka súvisí aj vznik ozónovej vrstvy. Až po vzniku prvotnej ozónovej vrstvy sa život
rozšíril z mora na súš.
Teplotné rozdiely medzi pólmi a rovníkom spôsobujú, že tepelná energia poháňa horizontálnu
i vertikálnu atmosférickú cirkuláciu. Systémy v nízkych hladinách sú ovplyvňované jadrami nízkeho
tlaku, do ktorých vzduch prúdi, a jadrami vysokého tlaku, z ktorých vzduch vanie preč. Keby sa Zem
neotáčala, vanuli by vetry priamo z jadier vysokého tlaku do jadier nízkeho tlaku. Coriolisova sila však
spôsobuje, že sa vetry odchyľujú na severnej pologuli vpravo a na južnej vľavo.
Monzúny vznikajú vplyvom nerovnakého ohrievania pevniny a mora. Najobvyklejšie atmosférické
poruchy predstavujú búrky.
Hurikány (tajfúny, tropické cyklóny) sa vytvárajú nad teplými oceánmi. Rýchlosť vetra v nich
presahuje až 300 km/h.
Tornáda sú prudké vírivé vetry, pôsobia však v pomerne nízkom plošnom páse.
18
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
1.2.8 Biosféra
Biosféra je živý obal Zeme, presnejšie sa nazýva geobiosféra, t.j. súhrn všetkých organizmov na
Zemi (rastliny, živočíchy a mikroorganizmy). Výrazne sa uplatňuje pri pretváraní slnečnej energie
a v obehu hmoty. Biosféra je vlastne oživená časť Zeme v pedosfére, hydrosfére a atmosfére, v ktorých
sú podmienky pre rôzne formy života. Hmotnosť biosféry sa odhaduje na 36.1010 ton. Asi 92 %
biomasy pevnín je obsiahnutých v lesoch. V chemickom zložení organizmov dominuje kyslík, uhlík
a vodík (95 % živej hmoty).
Zdroje biosféry (prírodné zdroje) definujeme ako zložky prírody, ktoré ľudstvo využíva
k uspokojovaniu svojich životných potrieb – nielen to, čo človek potrebuje pre holý život, ale aj to, čo
človek vyžaduje po stránke psychickej, emocionálnej a intelektuálnej. Biosféra sa vyznačuje
samoreguláciou, samoobnovovaním, obehom látok a tokom energie.
Fytosféra je tvorená rastlinnými spoločenstvami – fytocenózou.
Zoosféra je tvorená živočíšnymi spoločenstvami – zoocenózou. Je priamo či nepriamo závislá na
fytosfére.
Spoločenstvo znamená súbor organizmov žijúcich v spoločnom priestore (globálne na celej Zemi),
ktoré sa navzájom ovplyvňujú.
Pododdiely biosféry:
• ekosféra – časť Zeme, ktorá umožňuje existenciu a rozvoj života (v litosfére, pedosfére,
hydrosfére, atmosfére)
•
noosféra (technosféra, antroposféra) – časť biosféry, kde sa uplatňuje ľudská činnosť (vývoj
ľudských civilizácií má zatiaľ skôr negatívny vplyv na vývoj niektorých častí Zeme).
Biosféra sa skladá z veľkého množstva rozličných biómov a ekosystémov. Atmosféra Zeme
obsahuje prvky potrebné pre život organizmov a chráni ich pred škodlivými účinkami slnečného
žiarenia a dopadom drobných telies z vesmíru. Jednotlivé krajinné zložky rôznym spôsobom vplývajú
na živé organizmy ako ekologické činitele (voda, svetlo, teplo, pôda, reliéf).
Vývoj biosféry súvisí s vývojom Zeme. Základnou črtou je rôznorodosť foriem života, ktorá sa
odráža v postupnom raste a zániku rastlinných a živočíšnych druhov. Počty niektorých dnešných
druhov sú prekvapivo vysoké (napr. hmyz – cca 1,2 mil. druhov).
Z doposiaľ zistených poznatkov a súčasných názorov na vznik života na Zemi možno
predpokladať, že život vznikol na samotnej Zemi postupným vývojom. V priebehu dlhého
geologického vývoja Zeme došlo k chemickému vývoju organických molekúl a makromolekúl (okrem
iných tiež aminokyselín) a koloidných systémov. Tento proces začal až po vzniku hydrosféry
(kambria), kedy sa podstatná časť zemského povrchu ochladila pod 1000°C (pred týmto obdobím séria
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
19
obrovských zaľadnení pokrývajúce celú Zem). Nastupuje rýchly vývoj života - kambrická explózia
(začitok prvohôr).
Za počiatok života možno pokladať vznik drobných guľovitých útvarov – proteínové mikrosféry
a koacerváty, ktoré viedli k formovaniu tzv. predbunkových štruktúr (asi pred 3,8 miliardami rokov –
prahory, archaikum). Vyvrcholením tohto predbiotického štádia je vznik najstarších živých organizmov
bez bunkového jadra – prokariotické bunky. U časti z nich sa vyvinula schopnosť absorbovať slnečnú
energiu vedúcu k fotosyntéze. Rozdielne vlastnosti týchto mikroorganizmov viedli k formovaniu
prvých systematických skupín, akými boli napr. baktérie a sinice. Baktérie získavali energiu rozbíjaním
organických látok - spotrebovávali oxid uhličitý, vodík a sírovodík a produkovali metán. V dobe pred
cca 2,5 miliardami (zač. starohory, proterozoikum) rokov mala Zem len veľmi slabú ozónovú vrstvu
(resp. žiadnu) a na povrch zeme dopadalo veľké množstvo škodlivého ultrafialového žiarenia. Jediným
miestom pre život bol oceán. Tu sa odohráva významný krok k ďalšej evolúcii – sinice produkujú pri
fotosyntéze kyslík. Vďaka asimilácii sa tak pozvoľna začína vo vode (neskôr aj v ovzduší) hromadiť
kyslík. Akumuláciou kyslíku v atmosfére sa okrem iného vytvárala ozónová vrstva, ktorá chránila pred
prílišným ultrafialovým žiarením Slnka. Voľný kyslík umožňoval vyššie vývojové mutácie, selekciu
a prirodzený výber, čo smerovalo od fermentácie k dýchaniu a viedlo k vzniku prvých tzv. aeróbnych
organizmov (t.j. organizmov, ktoré pre život vyžadujú kyslík).
Zmenené životné podmienky v morských prostrediach a zdokonalenie životných funkcií
bezjadrových buniek sa prejavili v dosiahnutí ďalšieho vyššieho stupňa organizácie buniek – vznik
eukaryotických organizmov, ktorých bunky majú jadro oddelené od cytoplazmy membránou (cca pred
1,5 miliardami rokov). Tieto organizmy mali asimilačné farbivo a sú teda najstaršími predstaviteľmi
rastlinnej ríše. Spočiatku to boli len jednobunkové organizmy. Pokračujúca produkcia kyslíka sinicami
a najstaršími rastlinami urýchľovala vývoj morských aeróbnych mikroorganizmov smerom
k mnohobunkovým rastlinám a tiež k vzniku živočíšnej ríše.
Obr. 1. 14 Charnia masoni, pravdepodobne predchodca koralov, zatiaľ ešte bez pevnej schránky
Asi pred 1 miliardou rokov pôvodne vysoký obsah CO2 v atmosfére poklesol približne na dnešnú
úroveň. Keď sa objavili zložitejšie bunky, po určitom čase sa začali organizovať do kolónii. Na
viacerých miestach Zeme sa objavili hubky a kremité ihlice - predchodcovia mnohobunkových
živočíchov. Pred 800 miliónmi rokov sa vyvíjali prvé jednoduché pŕhlivce (predchodcovia koralov).
Mali už prvé orgány. Pŕhlivce žili pod morskou hladinou buď jednotlivo, alebo vytvárali kolónie.
Rozmnožovali sa nepohlavne (pučaním) alebo pohlavne. Dochádzalo k striedaniu dvoch foriem:
20
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
prisadnuto žijúcich polypov a voľne plávajúcich medúz. Vzhľadom k ich mäkkým telám sú zachované
odtlačky veľmi zriedkavé, uloženiny staré okolo 700 – 600 mil. rokov ukazujú výskyt medúz
(mechúrnikov), červov, článkonožcov, rastlín a iných nie celkom jasných skupín organizmov.
Asi pred 600 miliónmi rokov (začiatok kambria) sa zmenili parametre morskej vody. Bolo to napr.
zníženie pH a rast obsahu NaCI. To dovolilo získavať organizmom uhličitan vápenatý z morskej vody
na stavbu kostier a schránok. Kostra umožňuje oporu tela, a tým aj rýchlejší pohyb. Schránka chráni
organizmus. Touto hranicou začína nové veľké obdobie v histórii života, nazývané prvohory
(paleozoikum). Boj organizmov o prežitie prebieha už od počiatku vzniku života. Producenti vytvárali
čoraz dômyselnejšie formy obrany (schránky, tŕne, jedy) a konzumenti stále rafinovanejšie formy útoku
(rýchlejší pohyb, čeľuste, lepšie trávenie). Postupne nastáva kolonizácia súše, kde sa vyvíjajú,
zdokonaľujú a zanikajú ďalšie skupiny organizmov.
Asi pred 420 mil. rokov (silúr) – prvýkrát sa zazelenala súš, rastliny podobné riasam sa zakorenili
na súši. Onedlho sa začali medzi nimi pohybovať prvé živočíchy podobné škorpiónom
Asi pred 350 mil. rokov (karbón) – objavujú sa prvé papradiny, plavúne a prasličky. Ich pozostatky
tvoria hlavnú zásobu uhlia. Objavujú sa prvé plazy.
Asi pred 320 mil. rokov (karbón) – rozsiahle močiare, obojživelníky, objavuje sa prvý lietajúci
hmyz.
Asi pred 260 mil. rokov (perm) – rozsiahle púšte, veľké permské vymieranie, z toho až 90%
morských druhov. Vyvinula sa najpočetnejšia skupina hmyzu – chrobáky.
Asi pred 230 mil. rokov (trias - druhohory) – objavujú sa veľké plazy a cicavce. Rozpad
superkontinentu Pangea. (Vývoj sa na oboch novovzniknutých kontinentoch začal uberať rôznymi
smermi na oddelených kontinentoch. Vplyvom rozdielnych podmienok sa vyvinuli napr. iné druhy v
dnešnej Afrike a Južnej Amerike).
Asi pred 160 mil. rokov (jura) – plazy dosahujú gigantické rozmery, objavujú sa prvé vtáky, ale aj
motýle, komáre a muchy.
Asi pred 140 mil. rokov až 70 mil. rokov (krieda) –– objavujú sa prvé kvitnúce kvety a trávy, ktoré
vytvárajú nové spoločenstvá - lúky. Objavujú sa tiež hady. Veľký rozmach a na konci periódy (cca
pred 65 mil. rokov) vyhynutie dinosaurov. Vyhynula tiež asi polovica rastlinných a živočíšnych
druhov. Prežili však prispôsobivé cicavce, odolnejšie voči zmenám teploty.
Asi pred 60 mil. rokov (začiatok treťohôr – paleogén) – veľký rozvoj cicavcov s placentou, neskôr
primáty.
Asi pre 55 mil. rokov – Indický subkontinent sa zrazil s Áziou (vznik Himalájí). Organizmy z
oboch kontinentov sa začali miešať. Ich konkurenciou vyhynulo napr. mnoho skupín cicavcov. V tomto
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
21
období sa tiež znížila hladina oceánu o viac než 150 metrov. Tým sa vynoril „most“ medzi Severnou a
Južnou Amerikou. Živočíšne druhy začali „prebiehať“ z jedného kontinentu na druhý. Počas ich
vzájomného boja o potravu vyhynulo mnoho skupín organizmov.
Asi pred 3 mil. rokov (začiatok štvrtohôr) - ľuďom podobné tvory používajú kamenné nástroje.
Asi pred 2 mil. rokov
- nastáva posledná doba ľadová. Vyhynutie obrovských cicavcov
(mamutov).
Asi pred 15000 rokmi začína súčasná doba medziľadová.
Okolo r. 1850 začína výrazne rásť hladina atmosférického CO2 ako výsledok znečistenia vzduchu.
V druhej polovici 20. storočia dochádza k úbytku ozónu vplyvom industrializácie a spôsobu života
človeka.
Tab.1.2 Geologické obdobia Zeme a najvýznamnejšie udalosti (podľa tabuľky Medzinárodnej komisie
pre stratigrafiu, r. 2006).
éra
perióda
Neogén
Kenozoikumkvartér
ŠTVRTOHORY
Paleogén
TREŤOHORY
Mezozoikum
epocha
trvanie
mil. r.
hlavné udalosti
Holocén
0,00118
usadenie sa človeka
Pleistocén
1,806 až 0,126
vyhynutie obrovských cicavcov,
evolúcia človeka
Pliocén
5,332 až 2,588
Miocén
23,03 až 7,246
Oligocén
33,9 až 28,4
Eocén
55,8 až 37,2
Paleocén
65,5 až 58,7
vrchná krieda
99,6 až 70,6
spodná krieda
145,5 až 112,0
vrchná jura
161,2 až 150,8
Krieda
DRUHOHORY
Jura
prvé moderné cicavce
oddelenie rozpad Gondwany
rozkvet a vyhynutie dinosaurov
prvé cicavce s placentou
cicavce vačkovce, prvé vtáky
prvé krytosemenné rastliny
22
1. ZÁKLADNÉ
trias
Perm
stredná jura
175,6 až 164,7
spodná jura
199,6 až 183,0
vrchný trias
228,0 až 203,6
stredný trias
245,0 až 237,0
spodný trias
251,0 až 249,7
ÚDAJE O
ZEMI
rozdelenie Pangey
prvé dinosaury
vajcorodé cicavce
299,0 až 253,8
veľké permské vymieranie
Karbón
359,2 až 303,9
rozmach hmyzu, prvé plazy
prvé primitívne veľké stromy
vznik kontinentu Pangea
Devón
416,0 až 374,5
prvé obojživelníky, papraďorasty
Silúr
443,7 až 418,7
prvé suchozemské rastliny, veľa
vápenatých rias v moriach
Ordovik
488,3 až 445,6
jednoduché a útesové riasy,
prevaha bezstavovcov
Kambrium
542,0 až 501,1
kambrická explózia
630
prvé mnohobunkovce, červy
650
Varangerské zaľadnenie
1 000
vznik kontinentu Rodinia
2 500 až 1 200
prvé eukaryoty,
zvyšuje sa obsah kyslíka
Paleozoikum
PRVOHORY
Neoproterozoikum
Mezoproterozoikum
Neoarchaikum
nedef. (3800)
PRAHORY
až 2 800
Hadaikum
PREDGEOLOGICKÉ OBDOBIE
nedef.
(4 550)
mizne metán a CO2,
archeobaktérie
vznik oceánov kondenzáciou vody
z atmosféry,vznik zemskej kôry
Podstata vývoja je vo vlastnostiach organizmov a ich vzťahoch k prostrediu. Avšak jedince toho
istého druhu spoločne žijúce na určitom mieste v určitom čase, t.j. príslušníci tej istej populácie, nie sú
Ing. Mariana Beňová, PhD.
1. ZÁKLADY VŠEOBECNEJ EKOLÓGIE
23
celkom totožné. Ich premenlivosť spôsobujú rôzne kombinácie vlôh pri rozmnožovaní a často aj ich
mutácie (premenlivosť – odchýlky v rôznych znakoch- vo farbe, tvare, dráždivosti a pod.). Každý
organizmus je určený súhrnom dedičných – genetických informácií, ktoré sa prenášajú z generácie na
generáciu. Súhrn týchto genetických vlastností sa nazýva genofond.
Medzi populáciami, ale aj jedincami tej iste populácie, je neustály boj o existenciu. Najčastejšie
prežívajú a ďalej sa rozmnožujú jedince, ktoré sa najlepšie prispôsobia danému prostrediu, t.j. jedince
s výhodnými vlohami. Tie postupne získavajú prevahu a ich populácie dávajú postupne základ pre
vznik nového druhu. Naopak, jedince s nevýhodnými vlohami postupne ustupujú a s veľkou
pravdepodobnosťou hynú. K vzniku nových druhov nedochádza z generácie na generáciu, ale zložitým
dlhodobým prírodným výberom. Ten často viedol aj k vzniku druhov úzko špecializovaných (napr.
veľké jaštery – dinosaury), ktoré pri zmene podmienok prostredia vyhynuli.
Toto by mal mať na zreteli aj človek dnešnej spoločnosti, pretože jeho vplyvom sa menia
podmienky prostredia všetkých organizmov na planéte Zem.
Život vždy závisí od okolitého prostredia.
1.3
Fyzikálne polia Zeme
Zemské teleso predstavuje zložitý systém s niekoľkými druhmi fyzikálnych polí. Patria sem hlavne
gravitačné a tiažové pole, tlakové, magnetické pole a tepelné pole.
Dva materiálne objekty na seba pôsobia príťažlivými silami podľa Newtonovho gravitačného
zákona. Ak sú objekty rozdielnej hmotnosti vo vzdialenosti r, potom objekt veľkej stabilnej hmotnosti
M (Zem) pôsobí na objekt malej hmotnosti m v jeho blízkosti (na jeho povrchu) gravitačnou silou
Fg = κ m M / r2= ag m, kde κ = 6,67.10-11N.m2.kg-2 je Newtonova gravitačná konštanta a ag je
gravitačné zrýchlenie. Táto sila je orientovaná do stredu Zeme. Okrem toho ale v dôsledku rotácie
Zeme okolo zemskej osi pôsobí na hmotnosť m ešte zotrvačná odstredivá sila, ktorej smer je kolmý na
os rotácie Zeme. Ich súčet nazývame tiažovou silou G = gn m, kde gn = 9,80665 m.s-2 je normálne
tiažové zrýchlenie (v skutočnosti sa mení - najmenšie je na rovníku, najväčšie na póloch). Okrem
gravitačnej sily Zeme aj gravitačné pôsobenie Slnka spolu s gravitáciou Mesiaca ovplyvňuje rôzne deje
na Zemi (slapové javy – morský príliv a odliv, procesné pohyby zemskej osi apod.)
Tlak je sila pôsobiaca kolmo na jednotku plochy p = F / S, t.j. tlaková sila v zemskom telese závisí
na hustote a tiažovom zrýchlení v danom mieste (predovšetkým vlastná tiaž hornín) p = Vg / S. Tlak
v atmosfére s rastúcou výškou nad povrchom Zeme klesá plynulo. Normálny atmosférický tlak
pn = 1,01325.105 Pa je meraný na 45°sš pri teplote 0°C, napr. vo výške 80 km je len 1 Pa.
Geomagnetické pole Zeme je známe pár storočí (moreplavba), dodnes však nevieme s určitosťou
objasniť presný dôvod jeho vzniku a existencie. V podstate však vieme, že jeho príčinou je zemské
24
1. ZÁKLADNÉ
ÚDAJE O
ZEMI
jadro, jeho vysoká teplota a tiež zemská rotácia – teória zemského dynama. Zem má dva magnetické
póly a magnetická os, ktorá nimi prechádza, zviera s osou zemskej rotácie uhol cca 11° (na kompase
teda nie je presný sever a juh). Pozícia pólov nie je stála (posun južného za posledných 50 r. viac než
700km na SZ). V magnetickom poli na zemskom povrchu sa prejavujú kolísania a miestne variácie
závislé na geologickej stavbe – veľké ložiská silne magnetických rúd podmieňujú vznik tzv.
magnetických anomálií. S magnetickým poľom Zeme neoddeliteľne súvisí jej geoelektrické pole,
o ktorom vieme doposiaľ málo.
Pri rozpade rádioaktívnych prvkov v zemskom vnútri sa uvoľňuje obrovské množstvo energie
(rádiogénne teplo). Prirodzene rádioaktívne prvky (cca 200 známych) v zemskej kôre podmieňujú
rádioaktivitu hornín, vôd i vzduchu. Najvýznamnejšími zdrojmi rádioaktívneho žiarenia sú urán,
thórium, draslík a rádium. Najvyššie koncentrácie sú v horninách a v tzv. rádioaktívnych prameňoch.
Zem okrem tepla, ktoré získa od Slnka a tepla nadobudnutého pri svojom vzniku, produkuje svoje
vlastné teplo. Toto teplo pochádza z hlavných zdrojov:
•
teplo zo stláčania vnútorného jadra
•
teplo z rozpadu prvkov
Od povrchu smerom do hĺbky narastá teplota. Na Moho dosahuje približne 375 °C, vo vrchnom plášti
800 °C a v spodnom plášti (hĺbka 2 000 km) odhadom na 2 250 °C. V jadre môže byť teplota od 3 000
do 5 000 °C.
Teplo sa na zemský povrch dostáva konvekčným prúdením (v kvapalnom, alebo plastickom
prostredí) a vedením (v pevnom prostredí) tak, že teplejší materiál stúpa k povrchu a chladnejší klesá.
V jednotlivých vrstvách sú tieto pohyby nerovnomerné. Vo vonkajšom jadre sú rýchlosti pohybu okolo
10 km.h-1 (pravdepodobne tento pohyb zapríčiňuje zemský magnetizmus), kým v plášti rádovo 10 tis.
krát nižšie. Napriek tomu, že je tento pohyb omnoho pomalší, má priamy vplyv na tvar povrchu Zeme
(formovaniu kontinentov - platňová tektonika).
Ing. Mariana Beňová, PhD.
Download

null