EKOLOGIE A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ I Se souhlasem autorů použitých materiálů sestavil doc.RNDr. Pavel Rödl,CSc., & RNDr. Sylva Rödlová, Ph.D pro potřeby studentů 3.LF UK v Praze neprošlo jazykovou úpravou 2012

Pokud žiješ v souladu s přírodou, nikdy nebudeš chudý Pokud žiješ podle mínění lidí, nikdy nebudeš bohatý SENECA

EKOLOGIE A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ definice ekologie věda o vztazích mezi organismy a jejich okolím a mezi organismy navzájem (Ernst Haeckel, německý zoolog, 1866 - klasické pojetí, posuzující člověka jako živočišný druh) věda o funkčních vztazích v přírodě, věda o „ekonomii“ přírody uspořádání vztahů mezi organismy a jejich prostředím, „věda o životním prostředí“ – environmental science (E.P.Odum, americký ekolog, Ekologie 1977 věda o komplexních funkčních biotických (i abiotických) systémech = ekosystémech, studuje též vzájemný vztah živých bytostí (Paul Duvigneaud: Ekologická syntéza 1980) současnost : mimo aspekty environmentální též aspekty, sociální, biomedicínské a ekonomické

životní prostředí Životní prostředí je vše, co vytváří přirozené podmínky existence organismů včetně člověka a je předpokladem jejich dalšího vývoje. Jeho složkami jsou zejména ovzduší, voda, půda, horniny, organismy, jejich komplexy (populace, společenstva, ekosystémy) a energie. (zákon č. 17/1992 Sb. o životním prostředí). „Životní prostředí je ta část světa, se kterou je člověk ve vzájemném působení, tj. kterou používá, ovlivňuje a které se přizpůsobuje“ (tato definice UNESCO umožňuje chápat prostředí člověka jako sféru hmotnou – biosféru, i nehmotnou – společenské vědomí, kulturu atd.)

Součástmi životního prostředí jsou i dynamické procesy životní prostředí Součástmi životního prostředí jsou i dynamické procesy v něm probíhající koloběh prvků, látek, vody a energie včetně její transformace klimatické jevy včetně stavu ozónové vrstvy a skleníkového efektu stav půd a jejich fertilita v závislostech na fyzikálních a chemických vlastnostech - trendy v oblasti biomedicínské, sociální, kulturní, ekonomické, i politické, kterými se vyvíjejí životní podmínky všech organismů a pracovní podmínky lidí (welfare i stress)

životní prostředí Životní prostředí je prostor, charakterizovaný rozpětím hodnot ekologických faktorů (většinou se týkají kvality stanoviště: teplota, vlhkost, reliéf atd. a nabídky potravy) limitujících možný výskyt příslušných organismů. Vždy je však třeba hovořit o životním prostředí konkrétního druhu, který na daném stanovišti „vyplňuje“ tzv. niku Ekologická nika je soubor ekologických faktorů prostředí a soubor adaptací organismu, limitující a umožňující výskyt jedince (druhu) – např. potravní nika (adresa výskytu jedince v daném ekosystému) Ekologická valence je stupeň přizpůsobivosti organismů k určitému rozpětí ekologických faktorů. Toto rozpětí se může i u zdánlivě příbuzných druhů významně lišit (steno/eury- fágní, termní atd).

životní prostředí Životní prostředí člověka chápeme spíše jako globální ekosystém Člověk jako biologický druh má nevelkou ekologickou valenci, ale díky pokročilé technice je schopen se vyskytovat i ve značně extremních částech biosféry. Většina lidské populace žije ve zcela umělém prostředí, které si sama vytváří a kterým je současně výrazně ovlivňována

ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ vztah k lékařským vědám Životní prostředí (přirozené i umělé) vždy značnou měrou ovlivňuje zdravotní stav - jedince: od okamžiku početí, přes všechny fáze prenatálního i postnatálního života, ovlivňuje kvalitu i délku jeho života - populace: dlouhodobě (po mnoho generací) působící faktory prostředí selektují genotypy, manifestující příslušný zdravotní stav (krevní choroby a malárie) Faktory abiotické: záření, klima, přítomnost chemických látek, kvalita stanovišť, stav půdy vody a ovzduší apod. Faktory biotické: množství a kvalita potravy, působení infektů apod. Faktory sociální: pohoda a stres, možnost / nemožnost regulovat kvalitu života (např. životní styl apod.)

EKOLOGIE A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ vztah k lékařským vědám Pacient přichází do zdravotnických zařízení jako obraz svého životního prostředí z hlediska nedědičných a zčásti i dědičných znaků a chorob Zájem zdravotníků o životní prostředí by měl vyplývat ze zájmu o zdravotní stav jednotlivých pacientů i celé populace Zdravotníci by se měli stát samozřejmými autoritami nejen v otázkách lidského zdraví, ale i ve vztahu k životnímu prostředí technokrati a ekonomové: argumentují především ziskem zdravotníci : argumentují nejen zdravím, ale i samotnou existencí lidské populace

Ekosystémy - základní pojmy Ekosystém (součást biosféry) se skládá ze složky živé, tvořené organismy (tzv. společenstvo neboli biocenóza) a složky neživé, tvořené prostředím (biotopem). Základní funkce ekosystému jsou koloběh látek (tzv. biogeochemické cykly) a tok energie Ekosystémy vzájemně komunikují (ek. vodní nádrže, lesa atd.) - funkční soustava všech biotických i abiotických složek životního prostředí, mezi kterými probíhá koloběh látek, výměna informací a tok energie představuje definovanou potravní strukturu. Hlavním zdrojem energie je energie sluneční ( ale mimo jiné např. i horké podmořské prameny, nasycené solemi síry, železa a dalšími prvky. Speciální bakterie získávající energii oxidací sirovodíku působí jako primární producenti pro hlubinný podmořský ekosystém vázaný na tyto prameny).

Ekosystémy - základní pojmy Biocenóza - společenstvo živých a organismů, obývající určitý prostor. Je tvořena populacemi druhů, spojených vzájemnými vazbami i vztahy k prostředí, živá složka ekosystému, Diverzita (rozmanitost) je vztah mezi počtem druhů a počtem jedinců, Okrajový efekt: na okraji biocenózy, (ekotonu), je více druhů než uprostřed, Sukcese je zákonitý proces vývoje každé biocenózy; vlivem makroklimatu, půdy, vody a biotických faktorů. Vývoj každé biocenózy probíhá sukcesními stadii, od jednoduché původní biocenózy ke složité, konečné biocenóze, zvané klimax.

Ekosystémy - základní pojmy Ranná, primární sukcesní stadia (např. travnaté porosty na výsypkách, původní porosty naplavenin, vyvřelin, ale i stejnověké lesní monokultury) malá druhová rozmanitost (diverzita) velká hustota (denzita) populací = velké absolutní počty jedinců, žijících na daném biotopu malá rezistence (odolnost vůči zničení) vysoká resilience (návrat do původního stavu). Sekundární sukcesní stadia (např. znovuoživování biocenóz zničených požárem, záplavou, činností člověka) - pokud zásah nedevastoval diverzitu a denzitu pod určitou mez, probíhají rychleji než sukcese primární

- velká druhová rozmanitost (diverzita), odolnost a stabilita Klimaxová stadia, (např. smíšené lesy s různou věkovou strukturou, bohatým bylinným i keřovým patrem) - velká druhová rozmanitost (diverzita), odolnost a stabilita - relativně nižší počty žijících jedinců - hustoty jejich populací (denzita) - vysoká rezistence (odolnost vůči zničení) - malá resilience (schopnost návratu do původního stavu) po velmi hrubém zásahu (např. odlesnění a následné zasolení zemědělské půdy nevhodným zavlažováním nebo likvidace zbytků vegetace nepřiměřením pastevectvím). Klimaxová stadia jsou v České republice vzácná : zbytky původních pralesů a lužních lesů Řešení pro udržení alespoň omezené a žádoucí resilience: snaha o propojování ohraničených ekosystémů (stavbami) různými biokoridory umožňujícími např. doplnění postižených a zdevastovaných populací

Globální ekologické problémy Současné globální problémy nezahrnují jen sféru ekologickou, ale též sociální a ekonomickou. Přes všechny dosavadní zkušenosti je řada globalizačních trendů na prahu 3. tisíciletí značně rozporuplných a jejich řešení si vyžádá neodkladnou spolupráci předních světových odborníků Globalizace podporuje růst komunikace rychlou výměnu informací (i negativní jevy se hůře utajují) Podpora konkurence a tím i vyšší efektivity práce, ekonomické zdatnosti a růstu světového obchodu (vede naopak k velké energetické náročnosti a zátěži prostředí) Rychlý růst dopravy všeho druhu produkuje zátěž Snaha po účelném využívání přírodních zdrojů … dosáhnou vbrzku náležitého ocenění (např. doposud levné uhlí)

Globální ekologické problémy dle 200 vědců z 50 zemí

Globální ekologické problémy Současné pojetí globálních ekologických problémů se týká kosmopolitní činnosti člověka, který přiměřeně svým možnostem provádí devastace prostředí systémem pokus – omyl od neolitu až doposud Lidské populace na úsvitu svých dějin měly jen omezené možnosti devastace svého prostředí, proto tato činnost probíhala pomalým tempem (kácení lesů, závlahy, pastevectví), avšak její důsledky nejsou řešitelné ani v současné době Půdní eroze a zanesení umělých vodotečí způsobuje snížení produkce intenzivního zemědělství a může ovlivnit existenci celých civilizací ( Mayská říše ve stř. Americe ?)

Globální ekologické problémy zápory některých trendů 90 Globální ekologické problémy zápory některých trendů 90. let minulého století  850 milionů lidí je podvyživených  1,3 mld lidí má míně než 1 USD denně  340 miliónů žen se nedožije věku 40 let  160 milionů dětí je podvyživených Více než 1,5 mld lidí se nedožije 60 let, 880 mil lidí nemá dostatečnou zdravotní péči, 2,6 mld osob nemá základní hygienické podmínky, počet nakažených HIV/AIDS se více než zdvojnásobil na téměř 35 milionu

Obecně lze konstatovat, že se životní podmínky lidí zlepšují: Globální ekologické problémy Klady a zápory některých trendů 90. let minulého století  Každoročně umírají 3 miliony lidí kvůli znečištěnému ovzduší 5 milionů lidí umírá na infekce působené kontaminovanou vodou Obecně lze konstatovat, že se životní podmínky lidí zlepšují: Pijí méně kontaminovanou vodu, dýchají kvalitnější vzduch, konzumují kvalitnější potraviny, což vše spěje k prodlužování věku Globální ekologické záporné efekty: - teplota Země stoupá, přibývá přírodních katastrof: povodně, požáry, ozonová vrstva se redukuje, znečištění oceánů stoupá nad únosnou mez – nenávratně se ničí unikátní ekosystémy, např. korálové útesy, a ubývá ryb k obživě a ekonomice lidí na této komoditě závislých

Globální ekologické problémy Likvidují se zbytky přirozených lesů mírného pásma, tropické lesy se nestačí po intensivní těžbě obnovovat – negativní vliv na klima Moderní technika rybolovu způsobila, že řada komerčních druhů ryb je na pokraji vyhubení Zemědělská půda ubývá erozí i zástavbou Růst lidské populace současným tempem brzy přesáhne únosnou mez Globalizace podporuje rychlý růst světového obchodu, vyžadujícího obrovský objem dopravy všech druhů, spotřebu pohonných hmot, budování komunikací a letišť (jogurt urazí na cestě ke spotřebiteli 9000 km !!!! ).

Trvale udržitelný rozvoj Základní problém dalšího vývoje: Podaří se sladit sociální a ekonomické požadavky rostoucí lidské populace se zátěží a exploatací životního prostředí tak, aby byl rozvoj trvale udržitelný ????

Stav a dopad složek ŽP

populace Současná roční míra růstu klesá - asi 80 mil (1,4 %) Předpoklad ustálení - na počet asi 9 mld asi v r. 2050. Ve vyspělých státech …1,3 mld lidí, V rozvojových …4,7mld. Situace nejednotná: Čína a Bangladéš ... ustálený počet, Indie dosáhne 1,5 mld, Střední východ a sev.Afrika počet zdvojnásobí, subsaharská Afrika asi ztrojnásobí.

populace do průmyslové revoluce jen 2,5 % starších 65 let, v r. 2030 25 %. v r. 2050 přibude stoletých osob ze 135 000 na 2,2 milionu. v 60. Letech 5 dětí/1 ženu. Vyšší úroveň, blahobyt, emancipace, feminismus, potraty celosvětově 2,7 (2,1 je míra prosté reprodukce) ve vyspělých zemích dokonce 1,6 !!! S výjimkou USA budou spadat do nejlidnatějších států pouze státy rozvojové. v r.1950 bylo z 12 nejlidnatějších států 7 rozvinutých. V nich klesá počet osob v domácnostech a zvyšuje se počet domácností současně se zvyšuje i spotřeba.

spotřeba Komise pro trvale udržitelný rozvoj OSN navrhla základní soubor indikátorů pro změnu vzorců spotřeby a výroby. Sledováním jejich časového vývoje je možno posoudit, zda se vývoj v té které zemi ubírá směrem k udržitelnosti: KLÍČOVÉ ZDROJE: energie (spotřeba na hlavu, využívání, podíl obnovitelné) materiály (celková spotřeba materiálů) voda (intenzita využití vody) půda (využití půdy)

spotřeba SKUPINY SPOTŘEBY: - mobilita (procestovaná vzdálenost na hlavu, počet silničních vozidel) - spotřební zboží a služby (prodej zboží na hlavu, podíl trhu produkovat dle zásad trvale udržitelného rozvoje) - bydlení a domácnost (spotřeba vody a energie, počet osob) - potraviny ( podíl trhu na potravinách produkovaných udržitelným způsobem) - rekreace (podíl využitelného příjmu, volný a využitelný čas)

spotřeba Nejbohatší pětina světové populace spotřebovává 80 % světových zdrojů, patřících zpravidla rozvojovým zemím: 45 % masa a ryb, 58 % energie, nejchudší pětina pouze 5 % masa a ryb a 4 % energie.

spotřeba, v průmyslových zemích stoupla za 25 let spotřeba na osobu o 2,3% ročně africká domácnost spotřebovává za tutéž dobu o 20 % méně. za 20 let bylo v rozvojových zemích vykáceno 15 milionů ha lesů = 1/2 dřeva 3/4 papíru se spotřebuje v zemích průmyslových výměra reproduktivní půdy klesla ve 20.stol. z 5,0 ha/osobu na 1,7 ha. poptávka po půdě v průmyslových zemích ve stejném období vzrostla z 1,0 na 4,6 ha !!!

mezeru v teorii trvalé udržitelnosti !!! spotřeba Environmentální prostor = soubor přírodních zdrojů, potřebný pro každého člověka. Jeho rozdělení je nerovnoměrné, např. Holanďané potřebují k zajištění svého způsobu života čtyřnásobnou plochu než je plocha jejich státu, což je považováno za mezeru v teorii trvalé udržitelnosti !!! Alarmující korelace mezi spotřebou a zátěží prostředí: nejbohatší 1/5 obyvatel Země produkuje 53 % emisí CO2 a spotřebuje 86 % globálního úhrnu

energie Spotřeba energie na jednotku HDP v zemích EU klesá (asi o 1% ročně). Podíl obnovitelných zdrojů (5,5%) stoupá pomaleji než se země EU pro rok 2010 zavázaly … 12 %). Během 30 let se zemní plyn stane hlavním zdrojem neobnovitelných zdrojů energie, s jejichž nárůstem (1,8 % ročně) se počítá až do roku 2020.

Důvody k omezení spotřeby energie dle významu a důležitosti: 1.environmentální ohledy (emise skleníkových plynů, hlavně CO2 a emise SO2 - degradace prostředí) 2.cena, 3.neobnovitelnost zdrojů ropy, uhlí a plynu Řešení : snižování energetické náročnosti, úspornost, alternativní a obnovitelné zdroje (větrné elektrárny, solární energie, tepelná čerpadla apod.)

energie

Obnovitelná energie v EU - Elektrická energie ze solárních panelů a z větrných elektráren (obnovitelných zdrojů) bude zvýhodňovaná (kdy ?) - Díky novým technologiím a dotacím bude cenově dostupná, Její využívání je jedním z kritérií hodnocení trvale udržitelného rozvoje

Potravinová produkce - pole a pastviny… 37% pevniny, v ČR cca 1/3 plochy - 3/4 produkuje zemědělství, 1/4 rybolov, lov a sběračství - v 90.letech 20.stol. se běhen 5 let zmenšila plocha zem půdy v ha/osobu z 0,43 na 0,26 - v rozvojových zemích se zvyšují výnosy o 3,3 % ročně, spotřeba kalorií o 30 %, podíl hladovějících se snížil z 35% na 21 %, což je 840 mil osob, tedy více než v r. 1960 - nadbytek používání umělých (dusíkatých) hnojiv, 50% jich zbytečně kontaminuje podzemní i povrchové vody, podobně i pesticidy - zavlažováno 15 % ... 1/6 orné půdy která vyprodukuje > 1/3 produkce (2 x vyšší výnosy)  zasolování, podmáčení

Potravinová pyramida a kumulace cizorodých látek

Bioakumulace DDT v jednotlivých stupních potravního řetězce

zastavění plochy Evropa - přes 70 % lidí ve městech (nejvíce urbanisovaný kontinent). - do r. 2010 se předpokládá 5% růst. Problémová velkoměsta jsou především v rozvojových zemích. Jejich satelitní sídliště - slumy nemají vybavení odpovídající počtu bydlících - včetně vodovodu, kanalizace, elektrické energie. Chybí i školní a zdravotnické zařízení včetně další potřebné infrastruktury.

využití území

doprava - Dopravní stavby zabírají největší plochu, ekologicky významnější je však fragmentace území, která je často na úrovni ztráty takového území. Nutný požadavek umělých mikro - biokoridorů, které částečně zmírní ztrátu druhové diverzity a může zachránit některé ekosystémy. - Škody na ŽP působené dopravou se odhadují od 2 do 10 % HDP

Děkuji za pozornost