Gymnázium Jana Nerudy
Závěrečná práce studentského projektu
Člověk a přírodní zdroje
Evropský sociální fond Praha a EU – Investujeme do vaší budoucnosti
Zuzana Osifová 2014
Nikol Šváchová
1
2
Děkujeme vedoucím své závěrečné práce PaedDr Ludmile Pipkové za cenné rady v oblasti biologie a za velmi přátelský přístup při závěrečné prezentaci práce. Dále Mgr. Jaroslavu Tomešovi za rady a neskonalou trpělivost, kdyţ byl ochoten naslouchat našim dotazům i v době, kdy celé město dávno spalo. Děkujeme všem členům pedagogického sboru Gymnázia Jana Nerudy, školy hlavního města Prahy, kteří nás uvolnili z výuky, kdyţ jsme plnily experimentální části této práce. Abstrakt Závěrečná práce studentského projektu je strukturně dělena na tři základní části. První z nich se věnuje přírodním zdrojům ze všeobecného hlediska, zabývá se jejich dělením a zelenou politikou evropských národů. Druhá kapitola je věnovaná deštným lesům, fotosyntéze, důvodům odlesňování a důsledkům, které tato lidská aktivita můţe mít na celou biosféru. V poslední části se věnujeme geneticky modifikovaným organismům a moţnosti jejich vyuţití. Na závěr je také uvedena experimentální část v podobě dotazníku ohledně GMO.
Abstract Final student project work is structually divided in three basic parts. The first of them deals with natural resources in general aspects, deals with their parting, green policy of european countries. The second chapter follows up rainforest, photosynthesis, reasons of deforestation and results, which this antropologic aktivity could have on whole biosphere. In the last part of the final student project work we deal with genetically modified organisms and with possibility of their use. One part of conclusion is experimental section as questionnaire about GMO.
3
Klíčová slova Přírodní zdroj, trvale udrţitelný rozvoj, zelená politika, obnovitelnost, neobnovitelnost, uhlí, ropa, deštný les, fotosyntéza, odlesňování, genetická modifikace.
Keywords Natural resource, sustainability, green policy, recoverability, non-renewable, coal, oil, rainforest, photosynthesis, deforestation, genetic modification.
4
Seznam pouţitých zkratek
ADP
adenosindifosfát
ATP
adenosintrifosfát
DNA
deoxyribonukleonová kyselina
EFSA
European Food Safety Authority
EU
Evropská unie
G0
přírůstek Gibbsovy energie
GJN
Gymnázium Jana Nerudy
GM
genetická modifikace
GMO
geneticky modifikovaný organismus
JAR
Jihoafrická republika
STUŢ
Společnost pro trvale udrţitelný ţivot
MS
mistrovství světa
NADH +H+
NADH dehydrogenáza
NADP+
nikotinamidadenindinukleotidfosfát
PřF UK
Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze
RNA
ribonukleonová kyselina
Rubisco
ribulosa-1,5-bisfosfátkarboxynáza/oxygenáza
5
Obsah Úvod ........................................................................................................................................................ 8 1.
Úvod do problematiky přírodních zdrojů ........................................................................................ 9 Dělení přírodních zdrojů.............................................................................................................. 9
1.1. 1.1.1.
Obnovitelné zdroje .................................................................................................................. 9
1.1.2.
Neobnovitelné zdroje ............................................................................................................ 10
1.2.
Zelená politika ........................................................................................................................... 10
1.3.
Největší problémy spjaté s vyčerpáváním přírodních zdrojů .................................................... 11
1.3.1.
Ropa ...................................................................................................................................... 11
1.3.2.
Uhlí ........................................................................................................................................ 12
2.
Deštné lesy .................................................................................................................................... 13 Fotosyntéza................................................................................................................................ 13
2.1. 2.1.1.
Primární fáze fotosyntézy ...................................................................................................... 13
2.1.2.
Sekundární fáze fotosyntézy.................................................................................................. 14 Odlesňování ............................................................................................................................... 15
2.2. 2.2.1.
Obchodování se dřevem ........................................................................................................ 16
2.2.2.
Zemědělství ........................................................................................................................... 16
2.2.3.
Mezinárodní zájmy ................................................................................................................ 16
2.2.4.
Důsledky odlesňování ........................................................................................................... 17
2.2.4.1.
Důsledky atmosférické ...................................................................................................... 17
2.2.4.2.
Důsledky pedologické a hydrologické .............................................................................. 17
2.2.4.3.
Dopady na biodiverzitu ..................................................................................................... 18
2.3. 3.
Menší filosofické okénko do problematiky odlesňování ........................................................... 18 Geneticky modifikované organismy.............................................................................................. 20
3.1.
6 „nejodváţnějších“ GMO ........................................................................................................ 20
3.2.
Evropa a GMO .......................................................................................................................... 21
3.3.
Výsledky našeho průzkumu ...................................................................................................... 22
6
7
Úvod Na naší planetě se nachází nezměrné mnoţství přírodních zdrojů. Některé, jak víme, jsou obnovitelné, coţ vesměs znamená, ţe jsou nevyčerpatelné. Druhou skupinu zdrojů tvoří ty neobnovitelné, kterých na Zemi kaţdým rokem ubývá. Ať to bylo způsobeno ironií osudu, nebo jen neznalostí našich předků, lidé si vybudovali své civilizované světy na pilířích neobnovitelných zdrojů. Ekonomické boomy, ty „heydays“ ekonomiky, pomalu ale jistě poškozovaly naši planetu, nechávaly na ni nesmazatelné jizvy. Teď, kdyţ doba pokročila, si ale musíme stále častěji klást tu nepříjemnou otázku, co se stane, kdyţ dojdou ty zdroje, jeţ jsou páteří našeho technokratického světa? Lidstvo by se mělo rychle zamyslet nad tím, v jakém stavu chce předat tuto planetu dalším generacím. Tisíce lidí se předbíhají v obchodech snaţíce se sehnat ty nejlepší hračky pro své děti, ale neuvědomují si, ţe to nejlepší, co mohou svým potomkům zanechat, nejsou drahé věci, ale zdravá příroda s dostatkem fosilií, ze kterých by bylo moţno vytvořit lék na eventuální chorobu jejich dítěte. Téma Člověk a přírodní zdroje se dá zpracovat na myriádu způsobů a kaţdý by se dal označit za správný, či alespoň nechybný. My jsme se rozhodly zaměřit se na to, jaký vztah vlastně funguje mezi lidmi a těmito zdroji, chtěly jsme čtenáři přiblíţit nejzákladnější skutečnosti, které jsou spjaté s touto problematikou a upozornit ho na různá řešení nastalých situací v oboru hospodaření s přírodními zdroji.
8
1. Úvod do problematiky přírodních zdrojů Na přírodní zdroje energie se spousta z nás dívá jako na naprostou samozřejmost. Byly tady, kdyţ jsme se narodili, a (v rozmezí několika set let) budou tady dál, aţ umřeme. Velká část starostmi vytíţené veřejnosti tedy není ochotná zabývat se ještě problematikou, která se její generace týkat nebude, a dávají od tohoto vzrůstajícího problému ruce pryč. Z vyššího hlediska to ale správné není. Přírodní zdroj energie je něco, o co by se mělo pečovat a ne jen sprostě vykořisťovat. Stejně jako všechny ţivé soustavy i naše planeta potřebuje prostor ke zdravému a vyváţenému ţivotu, jehoţ zaručení můţe prodlouţit ţivotnost nejen planety, ale i biliard druhů ţivočichů, kteří ji obývají.
1.1.
Dělení přírodních zdrojů
Přírodních zdrojů je široká škála. Energie větru, vody, plynu, jádra, energie světelného záření, nerostné bohatství, biomasa, lidský ţivot – to vše by se dalo shrnout prostým označením přírodní zdroj. Pro snadnější orientaci v tomto oboru bylo v první polovině 20. století zavedeno základní dělení těchto zdrojů na zdroje obnovitelné a neobnovitelné. Tato usnesení byla podpořena i legislativně.
1.1.1. Obnovitelné zdroje Zákon České republiky o ţivotním prostředí z roku 2008 definoval obnovitelný zdroj následovně: „Obnovitelné přírodní zdroje mají schopnost se při postupném spotřebovávání částečně, nebo úplně obnovovat, a to samy nebo za přispění člověka.“1 Tato definice byla ještě upřesněna a podpořena zákonem č. 180/2005 Sb. o podpoře výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů energie: „Obnovitelnými zdroji se rozumí obnovitelné nefosilní přírodní zdroje energie, jimiž jsou energie větru, energie slunečního záření, geotermální energie, energie vody, energie půdy, energie vzduchu, energie biomasy, energie skládkového plynu, energie kalového plynu a energie bioplynu.“2 Konjunkcí těchto dvou výroků můţeme získat jasnější představu o tom, co obnovitelný zdroj obnáší pro člověka. Ve výsledku je to takový zdroj energie, k jehoţ vyčerpání nedojde v blízké době (řádově tisíce let.). Nejčastěji se sám rehabilituje a udrţuje se v rovnováze. Energie z obnovitelných zdrojů podléhá zákonům chemické termodynamiky a nemůţe se tedy v průběhu dějů ztratit ani zničit, ale pouze přeměňovat. (Například fotosyntéza je přeměnou světelné energie na energii chemickou.)
1 2
http://aplikace.mvcr.cz/archiv2008/sbirka/1992/sb004-92.pdf http://aplikace.mvcr.cz/archiv2008/sbirka/2005/sb066-05.pdf
9
1.1.2.Neobnovitelné zdroje Z logiky věci vyplývá, ţe neobnovitelný zdroj energie je takový, k jehoţ vyčerpání můţe dojít v blízké době (řádově se jedná maximálně o stovky let.). Vesměs je však i neobnovitelný zdroj obnovitelný, ale jeho obnova by trvala mnohonásobně déle neţ jeho vyčerpání. V praxi se jedná o fosilní paliva organického původu jako je uhlí, ropa, zemní plyn nebo rašelina.
1.2.
Zelená politika
Problematika hospodaření s přírodními zdroji s postupem času nabývá na důleţitosti a i informovanost společnosti se v posledních letech rapidně zvýšila. První stranou, která ve svém volebním programu upřednostňovala ţivotní prostředí, byla německá strana Die Grünen. Jako předchůdce této strany bývá někdy označováno tzv. zelené křídlo NSDAP. 3 Heslo strany je v dnešních dnech Mach Europa Grün!4 (Udělej Evropu zelenou) a její program se zaměřuje především na omezení výroby jaderné energie a na omezení uhelných elektráren. „Die Kohlekraft, das hat der Weltklimarat klar benannt, ist der Klimakiller Nummer eins und eine wesentliche Ursache dieser Entwicklung.“5 „Uhelná elektrárna je, podle jasného tvrzení Rady životního prostředí, číslo jedna v zabíjení ovzduší a je hlavní příčinou nastalého vývoje (klimatu).“
Simone Peter6, spolková předsedkyně strany Die Grünen V sousedním Německu je zelená politika důleţitou sloţkou politického spektra a termín Nachhaltigkeit (trvale udrţitelný vývoj) je v zemi samozřejmý všem škálám sociálního spektra. V České republice se tento politický směr teprve pomalu prosazuje, coţ svědčí o menším zpoţdění za západní Evropou. Ale podle slov Simone Peter: „Je pozdě, ale ještě ne tak pozdě.“7 Mezi první zelené politiky v České republice patří Doc. Ing. Josef Vavroušek CSc. (1944 – 1995), zakladatel dobročinné organizace Společnost pro trvale udržitelný život (dále jen STUŢ). Mezi nejzákladnější cíle tohoto občanského sdruţení patří nalezení harmonie mezi člověkem a přírodou a výzkum způsobu udrţení daného rozvoje. Společnost nepopírá, ţe jejich politika vyţaduje globální společenské změny, a naprostý přechod na politiku trvale udrţitelného rozvoje povaţuje za jediné moţné alternativní řešení nastávající krize.8 O vzrůstajícím zájmu o dané téma svědčí i prudký nárůst počtu studentů bakalářského oboru na PřF UK Hospodaření s přírodními zdroji. Tento interdisciplinární obor vyuţívá poznatky z hydrologie a geochemie a seznamuje také s nejednoduchou legislativou ţivotního 3 4 5 6 7 8
https://cs.wikipedia.org/wiki/Zelen%C3%A1_politika http://www.gruene.de/startseite.html www.gruene.de http://www.gruene.de/themen/europa/es-ist-spaet-aber-noch-nicht-zu-spaet.html http://www.gruene.de/themen/europa/es-ist-spaet-aber-noch-nicht-zu-spaet.html www.stuz.cz
10
prostředí. Jeho absolventi, kterých postupně přibývá, mohou najít uplatnění ve státní správě či v organizacích zabývajících se ţivotním prostředím.9
1.3.
Největší problémy spjaté s vyčerpáváním přírodních zdrojů
V předcházejících kapitolách jsme si nastínili, co to jsou přírodní zdroje, na jakých základech a jak se dělí, co to je zelená politika. Ovšem i přes velkou snahu ekologicky zaměřených stran problémů s vyčerpáváním neobnovitelných zdrojů spíše přibývá. V následujících kapitolách si zběţně představíme některé z nich a poté se pustíme do detailního zpracování těch, se kterými je většina společnosti nejlépe obeznámena.
1.3.1.Ropa Z chemického hlediska se jedná o směs kapalných, pevných a plynných uhlovodíků s menším mnoţstvím sloučenin kyslíku, dusíku, síry a vysokomolekulárních látek. 10 Pro nás je však důleţitá cesta vzniku ropy jakoţto fosilního paliva s omezenými zásobami. Na vznik ropy jde uplatnit dvě různé teorie.11 První teorie anorganická, kterou zastával i Mendělejev, tvrdí, ţe ropa vznikla působením přehřáté páry na karbidy těţkých kovů (sloučeniny uhlíku a těžkého kovu). Druhý, organický způsob, zastává názor, ţe původ ropy lze odvodit od rozkladu prehistorických rostlinných a ţivočišných zbytků. Tento způsob upřednostňuje většina vědců. Obě cesty se však shodují v poznatku, ţe zásoby ropy na naší planetě jsou omezené a vznik nové ropy je nepředstavitelně dlouhý proces, který bude ovlivněn antropogenními faktory a jeho konečný výsledek se nedá přesně zaručit. Otázka tedy zní: Co se stane, až dojde ropa a pokud je tato možnost tak reálná, jak se tvrdí, kdy k tomu dojde? Optimistická verze tvrdí, ţe ropa dojde v příštích šedesáti letech.12 Její fatální nedostatek však nebude mít vliv pouze na strojírenství a nedostatek motorového benzínu. Ropa je součástí většiny věcí okolo nás. Například všechny plasty (kromě těch syntetizovaných z jiných biologických materiálů) jsou tvořeny z ropy. Ropa se však nachází i v řadě běţně pouţívaných léčiv a v synteticky vyráběných vitaminech (především A, D, E, K). Úzce s ropou také souvisí potravinářský průmysl a zemědělství, kde je ropa vyuţívána k výrobě hnojiv. Její nedostatek by mohl částečně ochromit i primární sektor. Z výše uvedeného vyplývá, ţe si naše civilizace na ropu zvykla „aţ moc“ a nyní je zapotřebí rychle a efektivně omezit její těţbu a pokusit se nahradit ji jinými zdroji
9
http://web.natur.cuni.cz/geolstudium/cz/studenti/bakalarske-studium#HPZ J. Honza, A. Mareček: Chemie pro čtyřletá gymnázia (svazek II.) 11 http://www.national-geographic.cz/detail/ropa-vladne-svetu-i-nasim-domovum-podivejte-se-co-vsechno-se-z-ni-vyrabi-40168/ 12 http://www.national-geographic.cz/detail/ropa-vladne-svetu-i-nasim-domovum-podivejte-se-co-vsechno-se-z-ni-vyrabi-40168/ 10
11
1.3.2.Uhlí Uhlí je primárně tvořeno uhlíkem s příměsí vodíku, kyslíku a síry. Jeho spalování je velice energeticky výhodné (tepelné vyuţití), ale jeho oxidací se do ovzduší uvolňují vedlejší produkty jako oxid uhličitý a oxid siřičitý. Oxid uhličitý je povaţován za největší příčinu globálního oteplování a oxid siřičitý v atmosféře reaguje s vodní párou a zpět na zem se navrací v podobě kyselých dešťů, které jsou příčinou různých poničení biosféry. Celosvětové zásoby uhlí by měly vydrţet aţ do roku 2154. 13 Podíly na zásobách uhlí různých zemí mapuje následující tabulka:
Země
Černé uhlí
Hnědé uhlí
Podíl
Spojené státy americké
108 950
129 358
28,9
Rusko
49 088
107 922
19,0
Čína
62 200
52 300
13,9
Austrálie
36 800
39 400
9,2
Indie
54 000
4 600
7,1
Evropská Unie
8 427
21 143
3,6
Česká republika
1 673
2 828
0,5 Tabulka č. 114
(Údaje v tabulce jsou uvedeny v milionech tun, podíl zastoupení zásob je procentuální. Vznik r. 2008)
Z výše uvedené tabulky vyplývá, ţe uhlí není po světě rovnoměrně rozmístěno. Navíc bohatství na jeden druh uhlí ještě nezaručuje přítomnost uhlí druhého typu. Například JAR (v tabulce neuvedeno) má úplnou absenci hnědého uhlí, i kdyţ v celosvětovém měřítku má vyšší podíl na zásobách uhlí neţ např. Evropská Unie.
13 14
www.wikipedie.cz BP Statistical review of world energy 2009 [online]. [cit. 2009-07-31].
12
2. Deštné lesy Deštné lesy zabírají asi 6% zemského povrchu, ale i tak je odhadováno, ţe v nich ţijí dvě třetiny všech ţivočichů.15 Některé druhy z těchto ţivočichů ještě ani nebyly objeveny (bezobratlí) a pesimistický odhad tvrdí, ţe vyhynou dříve, neţ k tomu dojde. V rozmezí třiceti let (1990-2020), podle Greenpeace, vyhyne důvodem odlesňování denně 50-150 ţivočišných druhů. To je vskutku velké číslo. Navíc odlesňování vede ke zvýšení koncentrace oxidu uhličitého (skleníkový plyn), k oteplování planety a k další ztrátě druhů.
2.1.
Fotosyntéza
Fotosyntéza (přeměna sluneční energie na chemickou) patří k nejdůleţitějším metabolickým dějům na Zemi. Schopnost fotosyntézy mají vedle zelených rostlin ještě jisté druhy sinic a zelených řas, jejich zastoupení na tomto anabolickém ději je však v porovnání se zelenými rostlinami zanedbatelné. Pro organismy je důleţitý vedlejší (odpadní) produkt fotosyntézy, kterým je kyslík. Dále je fotosyntetizující rostlina schopna vázat oxid uhličitý (anorganická látka) a pomocí Calvinova cyklu jej přeměňovat na hexózu (organická látka). Sumární rovnice fotosyntézy se dá vyjádřit: 6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O G0=+2826 kJ/mol
2.1.1.Primární fáze fotosyntézy Primární, nebo také světelná, fáze fotosyntézy je podmíněna přítomností světla (fotonů). Ty excitují elektrony na reakčním místě fotosystému II. často označovaného jako P680 (maximální vlnová délka funkčního světla je 680nm). Elektrony přechází do fotosystému I (P700), kde doplňují elektronovou hladinu. Energie uvolněná z elektronů se podílí na syntéze ATP (aktivace ATP-Synthasy energií vodíkového gradientu) v procesu zvaném necyklická fosforylace. Přijetím světelné energie na reakční místo fotosystému II P700 (maximální vlnová délka světla je 700nm) dochází k excitaci systému a uvolnění elektronů. Část elektronů se můţe navrátit do výchozího bodu (P700) a podílet se tak na cyklické fosforylaci ATP. Zbytek elektronů je vyuţíván k redukci NADP+ za pomoci NADP-reduktasy. Oba tyto děje jsou spojeny s fotolýzou vody. Elektrony uvolněné z její molekuly se navrací do fotosystému II (P680). Vodíkové kationty se podílejí na redukci NADP+ na NADPH (+H+). Jako vedlejší (odpadní) produkt vzniká kyslík.
15
Greenpeace – Česká republika
13
Vše by mělo vysvětlit následující schéma (pro potřeby seminární práce jasně zjednodušeno)16. cyklická fosforylace
2 NADP+
-
4e
4 e-
4 fotony AT P 4 fotony
P680 4e
2 NADPH
P700 2H+
-
2H2O O2
2.1.2.Sekundární fáze fotosyntézy Tato fáze fotosyntézy bývá někdy nepříliš správně označována jako fáze temností, a to z důvodu, ţe k průběhu následujících dějů není zapotřebí světlo. Označení „temnostní fáze“ však u některých lidí generuje domněnku, ţe tyto děje probíhají jedině za absence slunečního záření, tedy v noci. To je samozřejmě mýtus. Nejvýznamnější cestou syntézy sacharidů je tzv. Calvinův cyklus. Vstupují do něj produkty vzniklé v primární fázi fotosyntézy (ATP, NADPH+H+) a oxid uhličitý přijatý z okolí. V průběhu cyklu se oxid uhličitý postupně zabudovává do organických sloučenin. Nejdříve reaguje s ribulóza-1,5-bisfosfátem (reakce je katalyzovaná enzymem Rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfátkarboxylasa/oxygenasa)). Přes reakční mezistupně (3-fosfoglycerát a glyceraldehyd-3-fosfát) vznikají hexózy. Část vzniklého glyceraldehydu-3-fosfátu totiţ kondenzuje za vzniku fruktóza-1,6-bisfosfátu a následnou defosforylací vzniká fruktóza-6fosfát. Za pomoci enzymu (fosfoglukoisomerasa) vzniká glukóza-6-fosfát jako konečný produkt. Zbytek glyceraldehyd-3-fosfátu se podílí na obnově ribulóza-1,5-bisfosfátu a tedy na zacyklení celého řetězce.
16
Schéma je vlastní výroby. Vzor: Fotosyntéza (studiumchemie.cz) autor: M. Roštejnská, školitel Doc. RNDr. H. Klímová CSc., Odmaturuj z chemie
14
Schéma Calvinova cyklu (zjednodušeno)
CO2 (6) 3-fosfoglycerát (12)
ribulosa-1,5-bisfosfát (6)
P1 (4)
NADP+ (12)
ADP (6)
ADP + P1 (12)
glyceraldehyd-3-fosfát (10)
glyceraldehyd-3-fosfát (12)
glyceraldehyd-3-fosfát (2) P1
glukosa-6-fosfát
(Koeficienty v závorkách značí počet molekul)
2.2.
Odlesňování
Na předchozích stránkách jsme se pokusily objasnit, čím jsou zelené rostliny prospěšné pro naši planetu. Teď si zbývá ještě poloţit otázku, proč tedy stále dochází k mohutnému odlesňování a jaké důsledky můţe toto počínání mít. Brazilská vesmírná agentura uvádí, ţe za rok (srpen 2012 - srpen 2013) bylo vykáceno 2766 km2 brazilských deštných pralesů.17 Brazílie tedy vydala prohlášení o zákazu této „divoké“ těţby, ale agentura Reuters označuje toto opatření za nedostatečné, protoţe na celou rozlohu pralesa má dohlíţet asi 2000 policistů.18 Je důleţité se rozmyslet, zda je daný důvod k odlesňování skutečně podstatný. Například vykácení části nakaţeného lesa, i kdyţ to spousta ekologů striktně odmítá, je něco trochu jiného neţ divoký hon za vlastním prospěchem na úkor celé planety. Tady je přehled nejčastějších důvodů, které lidstvo k destrukci pralesů vedou.
17 18
http://zpravy.ihned.cz/c1-60687180-kaceni-amazonskych-pralesu-zrychluje-za-posledni-rok-zmizelo-2766-kilometru-ctverecnich-lesu http://zpravy.ihned.cz/c1-60687180-kaceni-amazonskych-pralesu-zrychluje-za-posledni-rok-zmizelo-2766-kilometru-ctverecnich-lesu
15
2.2.1. Obchodování se dřevem Jednou z nejčastějších příčin odlesňování je právě obchod, protoţe dřevo se dá vyuţít buďto k výrobě konečných produktů (nábytkářství) nebo i jednoduše jako palivo. Udává se, ţe komerční těţba dřeva má aţ 25% podíl na celkovém odlesňování.19 Dále jsou lesy káceny pro těţbu bauxitu, výrobu papíru nebo z důvodů nerostného bohatství pod povrchem.
2.2.2. Zemědělství Nedílnou část úbytku pralesů tvoří také chovatelství. Ročně ubude aţ 7,700 čtverečních mil latinskoamerických deštných lesů na úkor pastvin a místa pro dobytek.20 Hovězí maso, vyzískané touto formou, je většinou pro potřeby fastfoodového stravování severoamerické populace. Dalším faktorem je rychlé a efektivní zemědělství. V něm jde o to vypěstovat za co nejkratší čas co nejvíce plodin. To samozřejmě vede k tomu, ţe půda není nijak zušlechťována a rychle ztrácí ţiviny. Po pár letech se tedy stává takřka nepouţitelnou, a proto musí být vypálen další kus pralesa, aby se mělo další dva roky kde pěstovat (jedná se především o kakao, kávu, banány a sóju). Greenpeace vidí moţné východisko v návratu k tradičnímu zemědělství jako je tzv. rotační zemědělství, které by značně přispělo ke zvýšení úrodnosti půdy, a důsledkem toho by nemuselo docházet k dalšímu vypalování. Ovšem zrušení velkých plantáţí a zavedení „pole rok ladem“ by značně sníţilo produkci plodin.
2.2.3. Mezinárodní zájmy Politika mezinárodních zájmů je, bohuţel, stále vystavěna na pilířích finanční gramotnosti. Některé nadnárodní firmy (údajně Hyundai, Canon aj. 21) se mají podílet na kácení deštných lesů za účelem zisku nerostného bohatství či papíru. Situaci také neulehčují mezinárodní půjčky, díky kterým si Brazílie můţe dovolit stavbu rozsáhlých silnic či vodních děl, coţ jsou projekty, které by si jinak nemohla z ekonomických důvodů dovolit. Poskytovatelům půjček je však zřejmě lhostejné, ţe na stavbu oněch cca 150 vodních děl, která měla být zbudována do roku 2010, se bude muset zničit 25 milionů hektarů lesa a asi půl milionu domorodců se bude muset přesídlit jinam. Stavba vodních projektů je také podporována vodohospodářskými společnostmi, které jasně cítí, ţe Latinská Amerika je jedním z mála míst, kde se ještě dají vybudovat velké přehrady, protoţe Evropa i USA jiţ dávno nejsou vhodnými územími a to převáţně z důvodu, ţe další přehrady na těchto kontinentech by vůbec nic nepřinesly.
19
http://www.differentlife.cz/ekologie02.htm http://www.differentlife.cz/ekologie02.htm 21 http://www.differentlife.cz/ekologie02.htm 20
16
2.2.4.
Důsledky odlesňování
Důsledky odlesňování můţeme spatřit ve všech sférách biosféry. Popravdě by bylo velice naivní myslet si, ţe vykácením jistého kusu deštného pralesa či jiného lesa neovlivníme biosféru kolem. My si v následujících odstavcích uvedeme několik příkladů těchto důsledků a pokusíme si vysvětlit jejich princip.
2.2.4.1. Důsledky atmosférické V úvodu kapitoly jsme si řekli, ţe při fotosyntéze je oxid uhličitý za pomoci Calvinova cyklu zabudováván do organických sloučenin (cukrů).i To sniţuje jeho koncentraci v ovzduší. Při kácení lesů se ale oxid uhličitý uvolňuje. (V rostlinách je zabudovaný uhlík.) Také koncentrace CO2 v půdě je mnohem vyšší neţ v atmosféře a vymýcením stromů dochází k difuzi půdního vzduchu do vzduchu atmosférického a tedy k dalšímu zvýšení koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře. Některé zdroje uvádějí22, ţe odlesňování způsobuje navýšení emisí skleníkových plynů o 10%. Kvůli nadbytku skleníkových plynů v ovzduší dochází k oteplování planety (na Zemi se udrţuje více tepla, neţ by mělo) a dochází k následnému tání ledovců. To způsobuje zvýšení vodní hladiny a zatopení některých oblastí. 1
Při nízké koncentraci CO2 a v nadbytku kyslíku dochází k tzv. fotorespiraci, která převládne nad fotosyntézou. Při fotorespiraci soutěţí oxid uhličitý s kyslíkem o místo substrátu pro enzym Rubisco. Metabolický význam děje není znám, ale nejspíše slouţí k ochraně fotosyntetického aparátu, který by se mohl přemírou světla a nedostatkem oxidu uhličitého nevratně poškodit. To ale zrovna není náš případ.
Vlivem globálního oteplování, které je úzce spjato právě s nadbytkem skleníkových plynů, také dochází ke klimatickým změnám, jeţ mohou vyvolat migraci druhů, případně zánik některých z nich.
2.2.4.2. Důsledky pedologické a hydrologické Oba tyto důsledky jsou spjaty převáţně s kořeny stromů a rostlin. Silné kořeny starých stromů jsou schopny zpevňovat půdu a to i tam, kde je vrstva půdy tenčí a následuje kamenité podloţí. Vykácení těchto stromů a zbavení se jejich kořenů můţe vést k sesuvům této části náhle nezpevněné půdy a k erozím. To ohroţuje lidská obydlí a ţivoty nejen lidí, ale i ţivočichů. Navíc jsou kořeny stromů schopny vstřebávat půdní vodu a následně ji uvolňovat do atmosféry a zvlhčovat tak podnebí. Jestliţe k tomu nedojde, voda se nemá jak dostat do atmosféry a dochází ke změně podnebí (na sušší). Půda plná vody je také náchylná k erozím a záplavám, protoţe dochází k jejímu hromadění. Následné děje mají negativní vliv na celou blízkou biomasu.
22
http://www.greenpeace.org/czech/cz/Kampan/Ochrana-pralesu/Destrukce-pralesu/
17
2.2.4.3. Dopady na biodiverzitu Druhová rozmanitost je jedním z nejdůleţitějších pilířů biosféry. Přihlédneme-li na význam potravního řetězce, zjistíme, ţe takřka ţádný druh není na Zemi nepostradatelný. Vykácení pralesů, tzn. přirozeného prostředí některých druhů, vede k jejich úbytku. Také důsledky pedologické, hydrologické i atmosférické (viz výše) mají vliv na migraci některých druhů. Z planety tím důvodem mizí některé druhy rostlin i zvířat (ty se třeba nemají šanci uchytit na novém území, protoţe uţ nejsou na vrcholu potravního řetězce jako předtím). Jiná zvířata tímto důsledkem naopak ztrácejí své přirozené nepřátele, mohou se přemnoţit a například spást jistý druh rostliny, nebo za účelem obţivy dohnat jiný ţivočišný druh na pokraj vyhynutí. Odlesňování také ochuzuje lidstvo kulturně, protoţe dochází k ničení sídlišť pralesních lidí (Amazonie). Ačkoliv tyto lidi západní kultura často označuje za primitivní, někteří lidé jsou názoru, ţe opak je pravdou. K této domněnce nás také vedou skutečná svědectví, ţe tito „primitivní“ lidé jsou schopni vyléčit i choroby, se kterými si západní medicína neví rady. Snad to souvisí i se skutečností, ţe deštné lesy jsou rezervoárem jistých chemických látek, které by mohly napomoct při výrobě léků na váţná onemocnění. Nejznámější z těchto látek jsou např. alkaloidy (zásadité organické sloučeniny s obsahem dusíku), z nichţ lidstvo vyuţívá převáţně atropin (oční lékařství), chinin (léčba malárie), kodein, morfin a v nejposlednější řadě i heroin (musí dojít k acetylaci23 obou hydroxylových skupin morfinu)
2.3.
Menší filosofické okénko do problematiky odlesňování
Snad je teď i načase opustit na chvíli biologická fakta a pokusit se domyslet nějaké adekvátní řešení této blíţící se ekologické katastrofy. Neţ se však vzdáme biologie úplně, shrneme si základní skutečnosti: 1) Deštné lesy jsou domovem asi 80% všech suchozemských organismů (zvířat, rostlin, hub…) 2) V lesích je vázáno více uhlíku, než je v atmosféře 3) Odlesňování zasahuje do více úrovní biosféry 4) Zelené rostliny jsou největším zdrojem kyslíku Přihlédneme-li k výše uvedeným bodům, musíme tak trochu dát za pravdu hnutí Greenpeace, které má za to, ţe „bez deštných lesů by na Zemi nemohl být život takový, jaký ho známe.“24 Z tohoto důvodu je potřeba lesy chránit, otázka ale zní: Jak? Greenpeace otevírá veřejnou sbírku, kam je moţno odeslat finanční příspěvek na podporu kampaní, které mají omezit kácení lesů. Známá je kauza s firmou Nestlé, kterou Greenpeace otevřeně napadlo billboardem a vyzvalo ji, aby vyzískávala palmový olej jinde, lepší alternativu však organizace sama nenavrhla. Palmový olej slouţí jako přísada do sladkých i slaných sušenek, které tato firma převáţně produkuje, a palmy olejné (Elaeis 23 24
Acetylace (podle IUPAC ethanoylace) je zavedení acetylové skupiny (CH 3CO) do organ. sloučeniny www.greenpeace.cz
18
quineensis), z jejichţ oplodí se olej získává, jsou pěstovány právě na plantáţích vzniklých kácením lesů. Vedle negativních ekologických dopadů má tento olej neblahý vliv i na lidský organismus25, protoţe obsah nenasycených trans mastných kyselin je v něm údajně vyšší, neţ ve vepřovém sádle. Ovšem i přes snahu ekologických hnutí i dietologů, kteří se kupříkladu snaţí mezi lidmi sníţit poptávku po plodinách, které jsou pěstovány právě na úkor pralesů, nedochází k většímu posunu vpřed. Jedinou nadějí je větší uplatnění tzv. zelené politiky ve světových parlamentech, případně přijetí tohoto postoje i na úrovních OSN a NATO. Příroda se tedy stala jakýmsi předmětem politického boje. Někteří vidí i skepsi v přesunu velkých sportovních akcí do Brazílie (MS ve fotbale 2014, OH 2016). Tyto akce by sice mohly pozitivně nastartovat ekonomiku země, ale pro deštné lesy to není zrovna nejlepší zpráva, protoţe víc peněz znamená moţnost dokončení vodohospodářských projektů a vyšší ţivotní úroveň vede k vyšší poptávce po spotřebním zboţí (mahagonový nábytek, větší spotřeba potravin). Otázka deštných pralesů je tedy stále otevřená a jen málokdo by si troufal ji zodpovědět.
25
dTest
19
3. Geneticky modifikované organismy Nastalá situace lidstvo postavila před palčivou otázku. Jak máme, za předpokladu stále se zvyšující životní úrovně, udržet Nachhaltigkeit? Je to vůbec možné? Jak máme uživit celé lidstvo, když si odpustíme pěstitelství na plantážích vzniklých vypalováním lesů? Jak zajistit lidem po celém světě příjem všech důležitých látek, vyhladit výskyt avitaminóz a podobných problémů? Na všechny tyto otázky se snaží nalézt odpověď genové inženýrství tvorbou tzv. GM organismů. Kdyţ si situaci velice zjednodušíme, tak v praxi vzniká geneticky modifikovaný organismus (dále jen GMO) přenos genů v takové podobě, k jaké by nedošlo v normálním šlechtění. Tímto způsobem je buď do buňky vpraven kus DNA (popřípadě RNA) nesoucí nějaký výhodný gen, nebo je naopak kus DNA/RNA vyjmut, aby se buňka neţádoucího genu zbavila. Při úpravě organismů pomocí mutagenů (například při ozáření ionizačním zářením) se vzniklý organismus nedá označit jako geneticky modifikovaný. Problematiku si přiblíţíme na příkladech.
3.1.
6 „nejodvážnějších“ GMO26 Zlatá rýže V tzv. „zlaté“ rýži je přítomen gen kukuřice pro tvorbu β-karotenu. Ten je významný pro organismy jako provitamin vitaminu A. (Nesmíme zapomenout, že pro lidi jsou vitaminy esenciální látky, tzn. nejsme je schopni syntetizovat a musíme je přijmout v potravě.) Vitamin A má v našich organismech pozitivní vliv na tvorbu tyčinek na oční sítnici. Jeho fatální nedostatek (hypo/avitaminóza) může vést k šerosleposti až částečné slepotě. Pěstování „zlaté“ rýže je tedy důležité pro chudé, rozvojové země, jejichž podmínky nedovolují pěstovat kukuřici a jejichž obyvatelé jsou tedy náchylní k nízkému příjmu vitaminu A.
Svítící zebřičky Pokus s akvarijními rybičkami spočíval v tom, že do jejich DNA byl vnesen gen medúzy. Vědci se snažili docílit toho, aby rybičky měnily barvu v přítomnosti některých látek, např. arsenu. Většího vědeckého přínosu se však ryby nedočkaly a staly se spíše raritou mezi chovateli akvarijních zvířat.
Prasata se zdravým tukem V této genetické modifikaci je do tkáně prasat vpraven gen, který mění omega6-mastné kyseliny, které jsou pro naše organismy nevhodné,
26
J. Petr (Ústav ţivočišné fyziologie a genetiky AV ČR)
20
na prospěšnější omega-3-mastné kyseliny, které údajně zlepšují srdeční činnost a zabraňují výskytu cévních onemocnění.
„Rajská“ vakcína Do rajčete je vpraven gen, který podporuje syntézu bílkovin z viru způsobujícího váţná dětská průjmová onemocnění. V podstatě se jedná o nevědomé očkování, protoţe tato vakcína je do těla vpravena přirozenou cestou (snědením rajčete). Vlastně je to podobné jako s iodizací soli. Otázkou však zůstává, zda například větším příjmem těchto rajčat nedochází k nějaké škodlivé hypervakcinaci.
Pyrotechnický plevel Tento pokus byl prováděn na huseníčku rolním. Tento plevel byl geneticky modifikován, aby změnil barvu v přítomnosti NO2. Oxid dusičitý se totiţ uvolňuje v přítomnosti výbušnin a díky změně barvy huseníčku dochází k odhalení min v minovém poli.
Modrá růže Do genů růţe byl vnesen gen přenášející modrou barvu rostliny. Problém této genetické modifikace spočívá v tom, ţe v kyselém prostředí (kyselé půdy) se růţe zbarví do světle fialova a ztrácí tak svou zahradnickou raritu. (zdroj27)
3.2.
Evropa a GMO
Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) schválil prodej geneticky modifikovaných potravin na území Evropské unie. Je však zapotřebí zdůraznit, ţe na etiketě výrobku musí být uvedeno, ţe se jedná o GMO a jejich dovoz na kontinent je bedlivě sledován. Evropská unie však zakázala prodej GM ţivočišných výrobků i chov těchto zvířat na územích členských států. Je to převáţně z důvodu, ţe v geneticky modifikovaných zvířatech (viz. prasata se zdravým tukem) snadněji mutují viry, které pak tento druh napadají a v některých případech jsou přenosné i na člověka.28 Na druhou stranu ale musíme připustit, ţe asi 68% všech hospodářských zvířat je krmeno právě GM plodinami, takţe dochází k jistému přenosu geneticky modifikovaného materiálu z potravy na zvíře. Je to zhruba stejné jako chtít z roku na rok přejít na normálním poli k pěstování bio potravin, přestoţe půda je stále nasycená hnojivy a má tedy uměle posunutý kationtový výměnný koeficient směrem k větší úrodnosti. Vzniklé potraviny tedy nemohou být stoprocentně bio, stejně jako zdraví zvířete, krmeného výhradně GM plodinami, nemůţeme prohlásit za stoprocentně neovlivněné.
27 28
Geneticky modifikované organismy (studiumchemie.cz) autor: I. Volmutová, školitel: RNDr. V. Martínek Ph.D. Dr. Mae-Wan Ho: Genetické inţenýrství: naděje, nebo hrozba?
21
3.3.
Výsledky našeho průzkumu
V rámci seminární práce jsme vypracovaly dotazník a zároveň jej rozdaly jistému vzorku lidí. (Bohuţel se nám nepodařilo vzorek sehnat dostatečně pestrý, lidé tedy převáţně pocházejí z Prahy a mají středoškolské či vysokoškolské vzdělání.) Na první pohled je zřejmé, ţe si GMO nezískaly největší podporu. 33% procent tázaných rovnou označilo GMO jako zdraví škodlivé a více neţ pětina připustila jejich účelnost, ale rovnou prohlásila, ţe si podobné výrobky kupovat nebude. Z toho vyplývá, ţe lehce přes polovinu objektů GMO nepodpoří. Pro jejich rozvoj bylo zhruba 22% lidí. Vše je patrné z následujícího grafu:29
nevyjádřili se
Pokud by tedy byl obchod s GMO v Evropě otevřenější a volnější, v našem vzorku společnosti by se tyto potraviny neprosadily. Je nutné se zamyslet nad tím, proč však přes polovinu tázaných vidí GMO jako negativum. Nejspíše za to můţe nepřímý nátlak na společnost, ţe genetické modifikace jsou nutně špatné, trendy ţít co nejzdravěji a co to jde v souladu s přírodou. Pravdou ale stále zůstává, ţe tento projekt je příliš mladý na to, abychom se mohli opřít o nějaké pevné výsledky a závěry a je tedy nutné dát GMO čas a snad i trochu prostoru na vědeckých pracovištích. Přeci jen by tento projekt mohl zachránit statisíce ţivotů.
29
Dotazník i graf mohly vzniknout díky stránce survio.cz
22
Diskuse a závěr Práce je dělena na tři základní kapitoly. V První jsme se zaměřily na teoretický úvod do problematiky a pokusily jsme se osvětlit dané širší veřejnosti. Při struktuře práce bylo dbno na to, aby text zaujmul i čtenáře neznalého odborných pojmů. Veškerá cizí slova jsou v práci řádně vysvětlena. Druhá kapitola jiţ poţaduje hlubší biologické znalosti, ale snaţily jsme se, aby i neznalost detailního průběhu fotosyntézy nezabraňovala čtenáři v pochopení základní myšlenky. Myslím, ţe se tento účel i podařil. Genetická modifikace je v poslední kapitole pojatá spíše z humanitního hlediska a to především proto, ţe na toto téma vzniká samostatně vedená práce jiné skupiny. Její přečtení má motivovat čtenáře k vyhledávání dalších informací o problematice. Vlastní experiment (dotazník) měl prověřit naše okolí a dát nám ucelenější pohled na názory lidí, se kterými se setkáváme kaţdý den. Osobně musím dodat, ţe mi psaní této práce hodně dalo, ukázalo mi, v čem jsou mé silné stránky, motivovalo mě k tomu, čím bych se chtěla v budoucnu zabývat, a současně mi ukázalo, co přesně bych dělat nechtěla. Upřímně se těším na vypracovávání diplomových prací a to zejména z důvodu větší samostatnosti a z delšího času na zpracování projektu.
23
Seznam použitých literární zdrojů
1
J. Honza, A. Mareček: Chemie pro čtyřletá gymnázia (svazek II.)
2
Odmaturuj z chemie
3
Dr. Mae-Wan Ho: Genetické inţenýrství: naděje, nebo hrozba?
4
John McMurry: Organická chemie
5
Botanika I
6
Biologie pro gymnázia
Seznam použitých internetových zdrojů 24
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
http://aplikace.mvcr.cz/archiv2008/sbirka/1992/sb004-92.pdf http://aplikace.mvcr.cz/archiv2008/sbirka/2005/sb066-05.pdf https://cs.wikipedia.org/wiki/Zelen%C3%A1_politika http://www.gruene.de/startseite.html www.gruene.de http://www.gruene.de/themen/europa/es-ist-spaet-aber-noch-nicht-zu-spaet.html http://www.gruene.de/themen/europa/es-ist-spaet-aber-noch-nicht-zu-spaet.html www.stuz.cz http://web.natur.cuni.cz/geolstudium/cz/studenti/bakalarske-studium#HPZ http://www.national-geographic.cz/detail/ropa-vladne-svetu-i-nasim-domovumpodivejte-se-co-vsechno-se-z-ni-vyrabi-40168/ http://www.national-geographic.cz/detail/ropa-vladne-svetu-i-nasim-domovumpodivejte-se-co-vsechno-se-z-ni-vyrabi-40168/ www.wikipedie.cz BP Statistical review of world energy 2009 [online]. [cit. 2009-07-31]. Greenpeace – Česká republika Fotosyntéza (studiumchemie.cz) autor: M. Roštejnská, školitel Doc. RNDr. H. Klímová CSc., http://zpravy.ihned.cz/c1-60687180-kaceni-amazonskych-pralesu-zrychluje-zaposledni-rok-zmizelo-2766-kilometru-ctverecnich-lesu http://zpravy.ihned.cz/c1-60687180-kaceni-amazonskych-pralesu-zrychluje-zaposledni-rok-zmizelo-2766-kilometru-ctverecnich-lesu http://www.differentlife.cz/ekologie02.htm http://www.differentlife.cz/ekologie02.htm http://www.differentlife.cz/ekologie02.htm http://www.greenpeace.org/czech/cz/Kampan/Ochrana-pralesu/Destrukce-pralesu/ dTest Geneticky modifikované organismy (studiumchemie.cz) autor: I. Volmutová, školitel: RNDr. V. Martínek Ph.D. survio.cz
25
26
