Koloběh síry v přírodě

Až příliš dlouho jsme se soustřeďovali na geochemické cykly uhlíku a síry, protože mají přímý dopad na globální oteplování (způsobené vzrůstajícím obsahem oxidu uhličitého v atmosféře) a na lokální ochlazování (způsobené síranovými aerosoly). Dusík není vidět a téměř nereaguje s dalšími látkami.

Ve skutečnosti je třetím z pětice hlavních hráčů, kteří spolu hrají o biodiverzitu. Dusík je obsažen v aminokyselinách, DNA, proteinech a mnoha dalších organických látkách.

Inertní dusík

Atmosféra je tvořena převážně dusíkem (78 objemových procent či 75 hmotnostních procent), který s dalšími důležitými látkami, jako je kyslík, reaguje jen v malém množství. Ultrafialové záření a elektrický výboj, tedy blesk, jsou schopny okysličit atmosférický dusík na směs oxidů dusíku, které reagují se srážkovou vodou na kyseliny.

Ty se v půdním pokryvu snadno neutralizují za vzniku dusitanů a dusičnanů, které jsou v mnoha různých reakcích dále zpracovávány mikroorganizmy na další látky, zejména dusičnany. V této podobě je přijímají rostliny, jež z nich vytvářejí složité organické molekuly, jako jsou proteiny. Některé pozemské a několik málo mořských mikroorganizmů včetně bakterií, sinic a řas jsou schopny oxidovat přímo vzdušný dusík a převádět jej na finální produkt, jímž jsou dusičnany.

Přirozený pozemský cyklus dusíku je založen zejména na koloběhu mezi půdou, rostlinou, býložravcem, býložravcovým trusem a opět půdou.

Čtěte také: Klíčové procesy koloběhu dusíku

Reaktivní dusík

Zjednodušeně řečeno jde o dusík, který není v plynné formě. Tvoří jen malou, ale pro život naprosto nezbytnou část globálního dusíkového zásobníku. Univerzálnost dusíku se podobá všestrannosti uhlíku, síry a železa, tedy dobře dostupných biogenních prvků schopných existovat v různých oxidačních vazbách, a tím se podle potřeby účastnit řady oxidačních i redukčních reakcí.

Tyto reakce mohou u dusíku probíhat velice pozvolna nebo - u nitroglycerinu - neobyčejně bouřlivě. Podobně jako je tomu v globálním cyklu uhlíku, má i dusík řadu zásobníků, ale je tu jeden velký rozdíl. Oběh dusíku je rychlý (např. v půdách zůstává průměrná dusíkatá molekula jen 50 let), zatímco uhlík např.

Globální nadbytek reaktivního dusíku je způsoben třemi hlavními typy reakcí:

• Pěstování luštěnin.
• Spalování kyslíku ve spalovacích motorech.
• Haber-Boschova reakce.

Je dobře známo, že některé rostliny, zejména luštěniny, žijí v symbióze s nitrifikačními bakteriemi. Čím víc lidí, tím víc luštěnin. Tento zdroj reaktivního dusíku nám vadí nejméně - na poli už stejně nerostly žádné vzácné rostliny (jenom to pole tam třeba nemuselo být), ušetřili jsme energii za syntézu dusičnanů, a hlavně se většina dusíku váže do zemědělských plodin.

Zejména v automobilech dochází k oxidaci „inertního“ vzdušného dusíku na oxidy dusíku a posléze směs kyselin, která přispívá k acidifikaci prostředí.

Čtěte také: Produkce energie v ekosystému

Fyzikální chemik Fritz Haber získal r. 1918 Nobelovu cenu za objev, který učinil téměř o dvacet let dříve - za syntézu amoniaku přímo z dusíku a vodíku. Tento proces rozpracoval do průmyslového měřítka jeho kolega Karl Bosch, který za něj a další vysokotlaké experimenty získal společně s Friedrichem Bergiusem Nobelovu cenu v roce 1931. Jde o reakci mezi vodíkem a dusíkem, které se za vysoké teploty i tlaku a v přítomnosti katalyzátoru (obvykle některého z oxidů železa) slučují na amoniak.

Na syntetických hnojivech vyráběných převážně touto reakcí závisejí potraviny pro zhruba 40 % světové populace. Navíc objev přišel v pravou chvíli, právě se začaly vyčerpávat zásoby přírodních dusičnanů - chilská guanová ložiska. Syntetická hnojiva umožnila vyšší výnosy a víc lidí mohlo pracovat v průmyslu.

Množství reaktivního dusíku vyráběného lidmi převyšuje přírodní toky. Obvykle se uvádí, že roční přirozený tok reaktivního dusíku se pohybuje kolem 140 milionů tun a lidská produkce dosahuje 210 milionů tun. Jiné odhady uvádějí pro přirozené roční toky kolem 100-200 milionů tun a přibližně stejné či o něco větší množství pro umělé toky.

Lesy Skandinávie dostávají desetkrát až dvacetkrát víc reaktivního dusíku než před sto lety. Pobřeží Floridy, Jamajky, východu USA či Evropy jsou dnes zásobována několikanásobně většími zátěžemi dusíku. Baltské moře začíná být považováno za nejrozsáhlejší „mrtvou zónu“ mezi mělkými moři.

Tato mrtvá zóna ve skutečnosti kypí životem, je to však život sinic a medúz, nikoliv ryb a korýšů. Úroveň světového rybolovu od roku 1980 neustále klesá. Došlo k přelovení zejména větších ryb, které se živí řasami.

Čtěte také: Význam koloběhu uhlíku

Polovina všech syntetických dusíkatých hnojiv byla vyrobena v posledních dvaceti letech! Rychlost změn globálního cyklu dusíku a celkové množství vyráběných dusíkatých látek jsou závratné.

Oxidy dusíku jsou prekurzorem troposférického ozonu. Existuje podezření, že část oxidů dusíku sice ozon vytváří, ale část jej rovněž likviduje. Oxidy dusíku zvětšují skleníkový jev. V Kalifornii pozorují zarůstání endemitické vegetace na hadcových stepích. V Českém krasu vidíme zarůstání skalních stěn, které nikdy dřív nebyly porostlé. Pohnojená příroda zastoupená těmi nejběžnějšími rostlinami útočí na výspy blokované sukcese s nejcennějšími „kytkami“.

Populace lidí i strojů roste a problém bude pokračovat. Bude nutné živit víc břich i nádrží. Výroba syntetických hnojiv je navíc energeticky velice náročná - už jenom z toho důvodu, že vycházíme z vodíku.

Globální cykly prvků, poškození ekosystémů, eroze půdy, nadměrný výlov ryb a řada dalších faktorů se každým rokem nepozorovatelně mění a mnohdy zvětšují. Skoro nepoznáme, že v intravilánu obce kopřivy letos obsadily o 2 % plochy víc než loni, že se počet druhů ryb na útesu za rok snížil o 0,6 %, že z hadcové stepi křoviny zase ukrojily pás široký dva metry.

Změny se dějí neustále a jistě bychom je dokázali ustát, kdyby se týkaly jednoho ekosystému, jednoho prvku, jednoho aspektu.

Klima a biodiverzita

Oteplování pravděpodobně poroste tempem mezi 0,1 a 0,4 °C za desetiletí. Budoucí oteplení bude nejcitelnější v jižní Evropě, hlavně ve Španělsku, Itálii a Řecku, ale také ve Finsku a západním Rusku. Nejmenší bude podél atlantského pobřeží. Bude ubývat skutečně studených zim, které by kolem roku 2080 mohly v našich šířkách téměř úplně vymizet. Zároveň se však mají objevovat stále častější horká léta nebo vlny veder.

Srážky se budou na severu Evropy zvyšovat o 1-2 % na desetiletí, ale ve středozemní oblasti snižovat. Oproti dnešku bude víc pršet v zimních měsících, nicméně letní sucha budou o to horší. Situace ve střední Evropě je nejistá - dají se čekat mírně nižší, ale i mírně vyšší srážky; v případě první varianty to může na našem území znamenat vysoušení jižní Moravy.

Teplejší léta budou pravděpodobně znamenat vyšší četnost přívalových dešťů a silnější bouřky s krupobitím. Naproti tomu zvlhčování během zim vytvoří předpoklady pro častější zimní a jarní povodně.

Klimatické rozdíly budou v Evropě spíš narůstat, což se může projevit zejména nedostatkem pitné a závlahové vody v jižní Evropě. Oteplování v kombinaci se zvýšeným množstvím oxidu uhličitého v ovzduší a dusičnanů v prostředí povede k rychlejšímu zarůstání severské tundry a ve středních šířkách k obecně rychlejšímu rozvoji zejména listnatého lesa.

Horní hranice lesa se bude posouvat nahoru. Jižní Evropa a kontinentální část Ruska bude kvůli letním suchům a zvýšenému nebezpečí požárů zemědělsky méně produktivní. Pokud se týče zemědělství, celkové dopady změny klimatu budou pro severní Evropu příznivé.

To však bude vyvažováno nedostatkem vody v jižní a východní Evropě a zkrácením vegetačního období následkem suchých letních měsíců. Některé oblasti se mohou stát neúrodnými. Očekává se větší rozšíření klíšťat a celkové vyšší zatížení lidského organismu následkem veder a lokálního znečištění atmosféry.

Pobřežní oblasti celé Evropy mohou být postihovány častějšími záplavami. V celé Evropě již došlo a dále dochází k poměrně závažným dopadům na biodiverzitu. V jižní Evropě probíhá jev, který můžeme popsat jako posun afrického klimatu dál na sever. Projevuje se vysoušením krajiny a pokračujícím odlesněním, při kterém hrají velkou roli požáry.

Střední Evropa má spíš nevyjasněné klimatické trendy, ale za kolísavějšího klimatu s častějšími suššími obdobími se dá očekávat oslabení lesa a kalamity zejména nepůvodních smrkových porostů. Kolem roku 2012 by mohl z větší míry roztát ledový pokryv arktické oblasti.

Tím bude bílá plocha ledu zaměněna za tmavou vodní hladinu, což urychlí další oteplování, jež změní směry větrů, a tím i hydrologický cyklus nejméně severní poloviny Evropy. Očekáváme zarůstání tundry, destabilizaci permafrostu (trvale zmrzlé půdy) a větší množství odpařené vody, která musí pochopitelně někde vypršet.

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a voda v ekosystémech kolují. Rostliny přijímají dusík v podobě dusičnanů a amonných kationtů, zpět po rozpadu rostliny se do půdy dostává zejm. amoniak - převeden nitrifikačními bakteriemi až na dusičnany nebo uvolněn do ovzduší - zpět do půdy rozpuštěn v dešťové vodě.

Rostliny přijímají fosfor z půdy v podobě rozpustných fosforečnanů. Do rostlin vstupuje síra v podobě síranů. Voda se vypařuje z oceánů, vodních toků a nádrží, ze zemského povrchu Vodní páry a drobounké kapičky se vzduchovým pohybem, nestejným zahříváním ovzduší neustále přemisťují - cirkulují.

Po kondenzaci páry z ovzduší dopadá voda v podobě srážek na zemský povrch (déšť, sníh). Voda se vypaří z vodních ploch i půdy do mraků díky energii ze Slunce.

tags: #oběh #síry #v #přírodě #proces

Oblíbené příspěvky:

• Odvoz Odpadu v ČR
• Co patří do plastů?
• Investice do obnovitelných zdrojů
• Františkovy Lázně: komunální odpad
• Dopady Změn Klimatu na Lidstvo