3. STRUKTURA EKOSYSTÉMU
3.1 ZÁKLADNÍ ČLENĚNÍ STRUKTURY
ZÁKLADNÍ STRUKTURA
ZÁKLADNÍ STRUKTURA
Různé typy členění: Ø na sféry prostředí - litosféra – geologický podklad - pedosféra – půda - hydrosféra – voda - atmosféra – vzduch - biosféra – živé organismy
Různé typy členění: Ø na živé a neživé složky - biotické složky - abiotické složky
sféry se vzájemně prolínají
BIOTICKÉ SLOŽKY (FAKTORY) Hlavní stupně z hierarchického uspořádání Ø populace Ø společenstvo
ABIOTICKÉ SLOŽKY (FAKTORY) 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Teplota Elektromagnetické záření Voda Chemismus Radioaktivita Hluk
1
Abiotické faktory
3.2 TEPLOTA
TEPLOTA
3.2.1. OBECNÁ CHARAKTERISTIKA
Rozsah teplot Ø ve vesmíru rozsah v miliónech °C Ø na Zemi relativně úzký rozsah - minimum cca – 75 °C východní Sibiř - maximum cca + 55 °C Libyjská poušť
= mírou tepelného stavu látky = mírou průměrné pohybové energie molekul
Rozsah teplot Teplota – zásadně ovlivňuje vegetaci Příklad: průměrná roční teplota hřebeny Krkonoš (2 °C)
jižní Morava (9 °C)
2
Rozsah teplot Teplota je úzce provázaná s vodním režimem: - přeměna skupenství vody - výpar a kondenzace vody
Rozsah teplot Teplota + srážky = základní parametry klimatu
(podrobně v kap. 3.4. Voda)
KLIMATICKÉ OBLASTI
3.2.2. TEPLOTA A RYCHLOST CHEMICKÝCH REAKCÍ
Rychlost chemických reakcí Ø teplota ovlivňuje rychlost chem. reakcí Ø van´t Hoffovo pravidlo: zvýšením teploty o 10 °C se rychlost reakce zvýší 2x až 4x
3.2.3. TEPLOTA JAKO LIMITUJÍCÍ FAKTOR
Ø zvýšení teploty ⇒ zvýšení metabolismu ⇒ vyšší produkce energie ⇒ vyšší výkon
3
Teplota jako limitující faktor
Regulace tělesné teploty
Ø v intervalu tolerance – kritičtější horní mez Ø vyšší riziko přehřátí než podchlazení
1. fyziologickými reakcemi - teplokrevní (homoitermní) živočichové - studenokrevní (poikilotermní) živočichové - přechody: zimní spánek (svišť) noční strnulost (rorýsi)
prosperita
interval tolerance
teplota
Rychlost chemických reakcí 2. chováním - vystavování se slunečnímu záření - ochlazování se ve stínu, ve vodě
Termoregulace u člověka
ŘÍZENÍ TĚLESNÉ TEPLOTY oteplení teplotní receptory CNS - hypotalamus hypofýza štítná žláza tyroxin
ochlazení regulace průtoku krve kapilárami kůže
zastavení třesu
Přizpůsobení vysokým teplotám
nadledvina aktivní pohyb adrenalin noradrenalin snížení metabolismu
4
MRAVENCI
STŘEDOMOŘSKÉ POBŘEŽÍ
vysoké nohy
PÁSKOVKY
3.2.4. TEPLOTA A HUSTOTA
letní spánek - estivace
Teplota a hustota Ø s růstem teploty klesá hustota
Teplota a hustota Důsledky v atmosféře: Ø proudění vzduchu - vítr
Ø studený vzduch (voda) klesají dolů teplý vzduch (voda) stoupají nahoru
sluneční záření nerovnoměrný ohřev povrchu ohřátý vzduch stoupá vzhůru vítr
vyšší teplota
nižší teplota
5
Teplota a hustota Důsledky v atmosféře: Ø teplotní inverze – zhoršené rozptylové podmínky
teplý vzduch
3.2.5. TEPLOTA A ROZPUSTNOST KYSLÍKU VE VODĚ
inverzní vrstva
studený vzduch
Rozpustnost kyslíku
Rozpustnost kyslíku
Ø s rostoucí teplotou klesá rozpustnost kyslíku ve vodě
vzduch
voda výměna
organické znečištění
kyslík produkce
spotřeba
producenti
Rozpustnost kyslíku
konzumenti
Rozpustnost kyslíku zvýšená teplota + organické znečištění = rozpad vodních ekosystémů
vzduch
voda výměna
organické znečištění
kyslík produkce
producenti
spotřeba
konzumenti vydýchání kyslíku
6
Rozpustnost kyslíku význam tepelného znečištění z elektráren
3.3 ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ
Elektromagnetické záření
3.3.1. OBECNÁ CHARAKTERISTIKA
Ø elektromagnetické vlnění Ø základní vztah c=λ.f c – rychlost šíření (m.s-1) λ – vlnová délka (m) f - frekvence (s-1) Ø rychlost ve vakuu c = 300 000 km.s-1
Rozdělení podle vlnových délek
Rozdělení podle vlnových délek
vlnová délka (m) 10-14 záření gama
vlnová délka (m)
10-10 záření RTG
10-7 ultrafialové záření
světlo viditelné
100 infračervené záření
mikrovlny
104 rádiové vlny
10-14 záření gama
10-10 záření RTG
gama + RTG
10-7 ultrafialové záření
světlo viditelné
100 infračervené záření
sluneční záření
mikrovlny
104 rádiové vlny
mikrovlny + rádiové
klesá vlnová délka roste nebezpečnost pro organismy
7
3.3.2. ZÁŘENÍ GAMA A RTG
Rozdělení podle vlnových délek vlnová délka (m) 10-14 záření gama
10-10 záření RTG
10-7 ultrafialové záření
světlo viditelné
100 infračervené záření
mikrovlny
104 rádiové vlny
gama + RTG
• součást radioaktivního záření • vysoce rizikové pro organismy • (bude součástí kapitoly Radioaktivita)
3.3.3. SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ
Rozdělení podle vlnových délek vlnová délka (m) 10-14 záření gama
10-10 záření RTG
10-7 ultrafialové záření
světlo viditelné
100 infračervené záření
mikrovlny
104 rádiové vlny
sluneční záření
Sluneční záření Ø na zemský povrch dopadá v rozsahu vlnových délek 300 – 10 000 nm Ø 3 základní složky: - ultrafialové záření (UV) - světlo - infračervené záření (IČ, IR)
Ultrafialové záření Ø přináší asi 10 % energie Ø UV nižších vlnových délek – smrtící účinky na protoplazmu organismů Ø zachycováno ozónovou vrstvou v atmosféře
8
OZONOVÁ DÍRA UV ZÁŘENÍ atmosféra bez kyslíku ⇒ bez ozónu O2 O3
OZÓNOVÁ VRSTVA Fotosyntéza
ŽIVOT MOHL EXISTOVAT JEN V MOŘI
OZONOVÁ DÍRA
OZONOVÁ DÍRA
UV ZÁŘENÍ
SOUČASNOST
nárůst koncentrace kyslíku ⇒ ozónu Fotosyntéza
UV ZÁŘENÍ
UV ZÁŘENÍ
OZÓNOVÁ VRSTVA
NARUŠENÁ OZÓNOVÁ VRSTVA
EMISE FREÓNŮ ŽIVOT VYSTUPUJE NA SOUŠ
VÝVOJ EMISÍ SKLENÍKOVÝCH PLYNŮ
KONCENTRACE OZONU Roční průměry celkového ozonu v letech 1962 - 1999
Celkové emise CO2 (mil. tun uhlíku/rok)
Emise na hlavu Celkové emise
Celkové emise freónů CFC-11, CFC-12 (mil. kg/rok)
(Europa´s Environment, 1995) (CHMÚ)
9
OZONOVÁ DÍRA zima
UV ZÁŘENÍ
POKOŽKA vrstva dělení buněk pokožky
OZONOVÁ DÍRA léto
UV ZÁŘENÍ
POKOŽKA
MELANOCYTY v klidovém stavu produkce barviva malá
vrstva dělení buněk pokožky
OZONOVÁ DÍRA
MELANOCYTY indikace UV záření produkce barviva – melaninu ochranný filtr pro dělící vrstvu
OZONOVÁ DÍRA léto
UV ZÁŘENÍ
POKOŽKA vrstva dělení buněk pokožky
UV záření a přenos informací
MELANOCYTY při vysoké dávce UV riziko rakovinného bujení
Fluorescence v UV záření
Ø ultrafialové záření - vidí některý hmyz (včely) - bílé květy rostlin vidí v různých barvách
10
Fluorescence v UV záření
Světlo Ø viditelná složka Ø vlnová délka 390 – 760 nm Ø lze rozložit na barvy spektra od kratších k delším vlnovým délkám: fialová – modrá – zelená – žlutá – oranž. - červená Ø energie světla zdroj pro fotosyntézu
Rozdělení podle vlnových délek
Světlo a přenos informací
vlnová délka (m) 10-14 záření gama
10-10 záření RTG
10-7 ultrafialové záření
světlo viditelné
100 infračervené záření
mikrovlny
104 rádiové vlny
sluneční záření
viditelné světlo = základní způsob přenosu informací - zrak u živočichů - reakce na světlo u rostlin = základ pro biologické hodiny organismů - fotoperiody - vnímání délky dne
lze rozložit na barvy spektra od kratších k delším vlnovým délkám: fialová – modrá – zelená – žlutá – oranž. - červená
Infračervené záření Ø tepelné záření – vychází z každého předmětu, jehož teplota je vyšší než absolutní nula (- 273,15 °C)
IČ záření a přenos informací infračervené záření - čidla pro IČ (termoreceptory) komáři, hroznýš …
Ø vzniká při každé přeměně energie
11
3.3.4. MIKROVLNY A RADIOVÉ VLNY
Rozdělení podle vlnových délek vlnová délka (m) 10-14 záření gama
10-10 záření RTG
10-7 ultrafialové záření
světlo viditelné
100 infračervené záření
mikrovlny
104 rádiové vlny
mikrovlny + rádiové
Mikrovlny a radiové vlny Ø rozhlasové a televizní vysílače, mobilní telefony
Mikrovlny a radiové vlny Ø nejasné biologické účinky Ø důvody pro obezřetnost: - roste expozice a počet exponovaných - přírodní pozadí je mnohokrát překračováno - expozice teprve druhá až třetí generace (nejsou dostatečné znalosti o účinku) - nebezpečí synergismu s jinými faktory
12
