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