Princip Termoregulace Ekosystému

Homeostáze ([Řečtina], homeostasis) je stav relativní dynamické funkční rovnováhy realizované na všech úrovních aktivity živého organismu. Jde o relativní konstantní stav biologického systému (jedince, společenství, ekosystému) charakterizovaný souborem regulačních procesů, jež svými nepřetržitými variacemi (oscilacemi) kolem určitých limitů v rozpětí daných hranic (mezí) vytvářejí více či méně stálé podmínky (kontinuum) vnitřního prostředí. Dynamická stabilita vnitřního prostředí organismu představuje jednu ze základních podmínek života. Kontinuální vyrovnávání rovnovážného stavu sleduje minimalizaci vyvolaných výkyvů.

Termín zavedl roku 1932 americký fyziolog W. B. Cannon, který formuloval princip homeostáze na podkladě prací francouzského biologa C. Bernarda. Podstatou homeostáze je skutečnost, že všechny biologické procesy narušované vnějšími (klimatickými) i vnitřními (metabolickými) faktory vykazují přirozenou tendenci k návratu do původního stavu dynamické funkční rovnováhy. V tomto smyslu je homeostáze neoddělitelná od fyziologických potřeby organismu, který je chápán jako samoregulující systém s životně důležitou funkcí zpětné vazby.

Zatímco homeostáze se vztahuje k fyziologické stabilitě organismu, fyziologická potřeba je kritériem výkyvu charakterizujícího porušení homeostáze. V poněkud jiném významu se homeostáze chápe jako prostředí, ve kterém žijí jednotlivé buňky vyšších organismů a které se ve svém složení a fyzických vlastnostech udržují stálé. Při studiu projevů a funkcí živých organismů se hovoří o homeostatických mechanismech či procesech (termoregulace), které jsou u člověka řízeny z nižších mozkových center (hypotalamu), jsou vrozené a zprostředkované činností nervové soustavy. Specifickou složkou těchto mechanismů jsou psychické procesy (emoce jako indikátory porušené homeostáze).

Princip homeostáze se stal základem nejstaršího modelu motivace lidského jednání. Podle jeho interpretace narušení vytváří homeostáze potřebu determinující centrální pud, který společně s poznávacími procesy určuje a usměrňuje chování, jež redukuje (uspokojuje) potřebu, čímž obnovuje homeostatický stav (psychologická koncepce S. Freuda, C. L. Hulla). Přestože pojetí homeostáze bylo stále rozpracováváno, rozšiřováno a někteří autoři se pokusili aplikovat princip homeostáze na veškeré duševní aktivity člověka včetně jeho sociálního chování (tzv. psychické ekvilibrium, Festingerova teorie kognitivní disonance), trvala popularita homeostatického modelu motivace do roku 1953, kdy byla prokázána existence nehomeostatických biologických primárních motivací a homeostatický model se projevil jako příliš úzký.

Ukázalo se, že i tzv. homeostatické pudy (hlad, žízeň, sex) nelze plně a uspokojivě vysvětlit tezí homeostáze (biologické procesy včetně chování pokračují vždy do obnovení homeostáze, tj. optimálních podmínek rovnováhy v organismu, resp. do extrémního a nevratného porušení homeostáze končícího smrtí individua). Proto byl homeostatický model motivace postupně nahrazen dalšími alternativami (pobídkový, kognitivní a humanistický model motivace).

Čtěte také: Princip měření emisí

Genetická homeostáze představuje tendenci k vyrovnávání genových a genotypových frekvencí po působení faktorů narušujících genetickou rovnováhu v populaci. V kontextu ekologie se homeostáze chápe jako proces neustálého obnovování rovnováhy v přírodě, kterým ekosystémy živé přírody včetně biosféry působí autoregulačně na oběh látek a tok energií, vychylovaný z optimálně rovnovážného stavu nejrůznějšími vlivy a popudy, včetně zásahů člověka. Nadměrné výkyvy, způsobené obvykle člověkem, mohou vést k vážnému narušení homeostáze, kdy postižený systém již není schopen vrátit se k rovnovážnému stavu a kdy dochází k jeho dočasnému nebo trvalému zhroucení.

Zvláštní význam nabyl pojem homeostáze v kybernetice a v oborech zabývajících se studiem otevřených systémů na pomezí biologických a fyzikálních věd (biofyzika), resp. jejich modelováním (teorie počítačů).

Klimatické změny a jejich dopady

Podle jedné z definic se za vlny horka se v podmínkách ČR, označuje období tří a víc po sobě následujících dní s Tmax.> 30°C. V posledních letech byl zaznamenán výrazný nárůst počtu tropických dní (tzn. dní, kdy maximální teplota dosáhne 30 °C a více) a počtu tropických nocí (tzn. nocí, kdy minimální teplota neklesne pod 20 °C) a tento trend je předpovídán i do budoucna. Vlny horka mají negativní vliv na lidské zdraví (zejména u zranitelných skupin obyvatel se sníženou schopností termoregulace, např.

Důsledky vln horka, které se mohou v budoucnu objevovat častěji a s větší intenzitou než doposud, mohou být umocněny tzv. efektem tepelného ostrova města (Urban Heat Island, UHI), který je převážně pozorován ve velkých městech a aglomeracích. Základním rysem jsou výrazně vyšší teploty vzduchu v zastavěném centru města než na jeho okraji, či ve venkovské okolní krajině. Hlavní příčinou je změna aktivního povrchu, který je ve městě tvořen převážně umělými povrchy. Asfalt a beton v centrech měst absorbují sluneční záření a zahřívají sebe i okolní vzduch. Teplotu ve městech dále ovlivňuje přítomnost zdrojů tzv. odpadního tepla, např. z vytápění, klimatizace, dopravy nebo průmyslu. Projevy městských tepelných ostrovů se liší podle ročního období i tím, jak je město velké a vertikálně členité.

Předpokládaná změna hydrologického režimu řek je jeden z nejvážnějších dopadů změny klimatu na přírodu i společnost v ČR. Do budoucna lze očekávat zvýšení dopadů povodňových událostí v západní a střední Evropě (a tedy i v České republice), a to jak z hlediska škod, tak i počtu postižených osob. Kromě případné újmy na lidských životech a zdraví mohou povodně způsobovat škody na infrastruktuře, majetku a budovách či na životním prostředí. Do budoucna se předpokládá, že úhrny srážek budou častěji prostorově i časově variabilní.

Čtěte také: Pochopení Emise Elektronů

Vzhledem ke scénářům změny klimatu ve střední Evropě se očekává zvýšená četnost výskytu extrémních srážek a tudíž pravděpodobně i bleskových povodní. Přívalové srážky a nedostatečné zasakování srážkové vody jsou hlavní příčinou bleskových povodní. Ve městech jsou hojně zastoupeny povrchy s nízkou propustností, které podporují velmi rychlý odtok dešťové vody z území. V případě přívalových dešťů je množství odváděné vody v městském prostředí omezeno kapacitou stokového systému. Voda, která není odvedena kanalizací, pak odtéká po povrchu a může způsobit lokální povodně. I když není očekávána významnější změna v celkovém úhrnu srážek, dochází k jejich přerozdělení v čase a prostoru.

Sucho je velmi neurčitý, avšak v meteorologii a klimatologii často užívaný pojem, znamenající nedostatek vody v půdě, rostlinách, nebo i atmosféře. Rozlišujeme sucho meteorologické (definované časovými a prostorovými srážkovými poměry), sucho agronomické (nedostatek vody v půdě ovlivněný delším výskytem meteorologického sucha) a sucho hydrologické (sucho na povrchových tocích, nízký průtok). V důsledku změny rozložení srážek v čase a prostoru lze očekávat pokles vydatnosti některých vodních zdrojů. Sucho v roce 2012 bylo klasifikováno jako nejhorší epizoda za posledních 130 let a projekce globálního klimatického modelu do roku 2050 ukazují výskyt takového extrémního sucha každých 20 let.

Ekosystémové služby a jejich význam

Ekosystémové služby jsou přínosy, které lidé získávají z fungování ekosystémů (mají vliv na kvalitu života). Ekosystémové služby rozdělujeme do tří základních skupin: i) regulační služby (např. regulace teploty a mikroklimatu, ukládání uhlíku, retence srážkové vody a regulace odtoku, regulace kvality ovzduší, regulace kvality vody, protierozní funkce, protihluková funkce); ii) zásobovací služby (např. potraviny - produkce plodin, materiály - produkce biomasy) a kulturní služby (např.

Zásobovací služby jsou jednou z kategorií ekosystémových služeb, tedy užitků plynoucích z ekosystémů lidem. Produkce plodin je v městském prostředí zajišťována nejen v zahradách rodinných domů, ale ve větším měřítku i v zahrádkářských koloniích, komunitních zahradách či městských farmách. Pěstuje se zelenina, ovoce, bylinky apod. I když města produkují jen malý podíl ze své celkové spotřeby potravin, pro řadu obyvatel tvoří urbánní zemědělství důležitý zdroj potravy nebo doplňkových příjmů. Městské zahradničení a zemědělství také zvyšuje místní druhovou rozmanitost (biodiverzitu).

Biomasa je souhrn látek tvořících těla všech organismů, jak rostlin, bakterií, sinic a hub, tak i živočichů. I když nějakou produkci biomasy zajišťují všechny typy ekosystémů, nejčastěji se hovoří o rostlinné biomase využitelné pro energetické účely - např. dřevo nebo řepka olejka.

Čtěte také: Ulita a Matematika

Regulační služby jsou jednou z kategorií ekosystémových služeb, tedy užitků plynoucích z ekosystémů lidem. Regulační služby představují přínosy, které vyplývají z regulovaných ekosystémových procesů, a zahrnují např. Regulace teploty vegetací je zajištěna nejen díky poskytování stínu, ale i výměnou tepelné energie mezi rostlinami a prostředím. Na snížení oslunění fasád objektů (potažmo interiérů), chodníků, parkovišť, ulic a náměstí působí zeleň stíněním. Jeden vzrostlý strom může za den transpirovat asi 450 litrů vody a zároveň spotřebovat asi 1000 MJ tepelné energie na evapotranspiraci. Tímto způsobem mohou stromy ve městech snižovat vysoké letní teploty.

Vegetace přispívá k regulaci globálního klimatu ukládáním a sekvestrací uhlíku. Stromy a další rostliny při svém růstu odstraňují CO2 z atmosféry a efektivně jej ukládají. U stromů je množství uloženého CO2 přímo úměrné množství biomasy a může dosahovat 36-45 kg na 1 strom za rok.

Urbánní prostředí má často díky velkému podílu nepropustných povrchů (asfalt, beton apod.) značně ovlivněné hydrologické vlastnosti území tak, že je zde snížená schopnost infiltrace srážek do půdy. Nezakrytá půda a zeleň ve městě jako např. stromy v ulicích mají díky svým schopnostem vsakovat srážky schopnost regulovat (snižovat) odtok srážkové vody, čímž snižují zatížení odtokového systému a riziko lokálních povodní z odtoku povrchových vod. Ve městském prostředí s 50-90% nepropustných povrchů může odtéct po povrchu 40-83% srážkové vody.

V urbánním prostředí, které je často typické zvýšenou hlukovou zátěží, může vegetace tvořit přirozenou strukturu snižující hluk. Rostliny, stromy, ale i zelené plochy ve městech mohou tlumit hlukové znečištění díky absorpci, odklonění, odrazu a lomu zvukových vln. Např. 2 m vysoká a 15 m dlouhá zóna keřů může snížit průměrný hluk z dopravy o 4,7 dBA oproti šíření hluku na zatravněné ploše.

Půdy ve městě jsou často strukturálně vysoce poškozené, což vede ke ztrátě porozity a snížené schopnosti vstřebat a ukládat vodu. Nenarušené půdy a nepoškozená vegetace mají přirozenou schopnost prevence proti erozi.

Ekosystémy filtrují, zadržují a rozkládají živiny a organický odpad, díky schopnosti ředění, asimilace a změny chemického složení. Přirozená schopnost ekosystémů filtrovat vodu znamená nižší náklady na čištění vody např. ve městech, kde jsou dodávky pitné vody zajišťovány z podzemních zdrojů. Půdy filtrují znečištění pevnými látkami z odtokových vod před jejich vstupem zpět do vodních těles nebo zásob podzemní vody.

Vegetace ovlivňuje kvalitu vzduchu tak, že funguje jako filtr díky schopnosti zachycovat prachové částice ze vzduchu. V tomto jsou obzvláště efektivní stromy díky svým velkým korunám a obrovskou hrubostí povrchu. Vzrostlé stromy ve městě mohou snižovat primární koncentrace pevných znečišťujících látek PM10 o 7-26% s tím, že nejefektivnější jsou v tomto samostatně stojící stromy v ulicích díky blízkosti ke zdroji znečištění ze silniční dopravy.

Kulturní služby jsou jednou z kategorií ekosystémových služeb, tedy užitků plynoucích z ekosystémů lidem. Kulturní služby představují přínosy ve formě nemateriálních hodnot - např. Rekreace jako ekosystémová služba může přímo zlepšovat lidské zdraví jednotlivce na fyzické i psychické úrovni, ale její efekty mohou být i ekonomické a sociální v podobě neuskutečněných nákladů na zdravotní péči nebo menšímu počtu dnů pracovní neschopnosti. Mezi pozitivní efekty na zdraví jednotlivce patří např. snížení krevního tlaku a stresových hormonů, podpora imunitního systému, ale i psychologické efekty, zlepšení duševního zdraví. Samotná možnost jít do přírody, tedy využít služeb daných ekosystémů, má svoji vlastní vnitřní hodnotu, kterou lidé vnímají a oceňují samu o sobě.

Estetické hodnoty dřevin vizuálně zatraktivňují městské ulice a vytváří estetický prvek, charakteristický velkým bohatstvím tvarů, velikostí, barev a neustálou proměnlivostí, vyplývající z biologické podstaty vegetace. Stromy mají stejně jako stavby schopnost vytvářet prostor, mohou výrazně přispět k harmonickému propojení třeba vzájemně nesourodých architektonických a urbanistických celků i jednotlivých objektů. Kromě toho vytváří zeleň významnou protiváhu neměnnému působení neživých hmot staveb právě svojí živostí, neustálou proměnlivostí, svojí drobnou strukturou a dynamičností.

Biodiverzita na úrovni druhů, neboli celkový počet živočišných a rostlinných druhů, je ve specifickém urbánním prostředí (s vysokou růzností habitatů) odlišná od diverzity v přírodních i polo-přírodních ekosystémech. Přestože je ve městech často pozorován úbytek biodiverzity kvůli destrukci nebo fragmentaci přirozeného prostředí, jsou doloženy i opačné případy zvýšení druhové rozmanitost, např. díky importu nepůvodních druhů, které se objevují rychleji, než jaký je úbytek druhů původních. Rozrůstání urbanizovaných území tak má za důsledek změny v druhovém složení. V některých evropských městech je často biodiverzita vyšší než v okolní zemědělské krajině díky vysokému stupni heterogenity urbánních ekosystémů.

Adaptace a Mitigace

Realizace přírodě blízkých opatření má v mnoha případech tepelně-izolační funkci. V létě se tak snižuje přehřívání budov, v zimě jsou naopak snižovány tepelné ztráty. Regulace teploty se tak přímo projevuje jako úspora energií, čímž se snižují provozní náklady budovy. Výše úspory opatření se stanovuje v porovnání se shodnou/obdobnou budovou, u které opatření nebylo realizováno. Jedná se např. Prvky zelené a modré infrastruktury zvyšují estetickou hodnotu. Dochází tím zároveň i k růstu hodnoty nemovitostí, v jejichž blízkosti bylo opatření realizováno, případně nemovitosti samotné pokud se jedná o zelené střechy nebo stěny. Nárůst hodnoty se pohybuje mezi 5-15 %. Může se projevit jak vyšší hodnotou, tak vyšší hladinou nájmu (kanceláří, bytů). Míra nárůstu hodnoty závisí na stávající zeleni v okolí. Při větším stávajícím objemu zeleně již nemá dodatečné opatření významný vliv na nárůst hodnoty okolních nemovitostí.

Mezi důležité užitky některých adaptačních opatření patří pozitivní vliv zeleně na zdraví člověka. Zelené plochy přinášejí celou řadou zdravotních benefitů, včetně snižování stresu. Dle některých studií, má vyšší početnost stromů ve velkých městech pozitivní vliv na zdraví, kvalitu i délku života.

Mitigace v kontextu změny klimatu znamená předcházení ve smyslu zmírnění či zpomalení samotného procesu změny. Nejčastěji je s mitigací spojováno snižování vypouštění emisí skleníkových plynů, úspora energie nebo výroba zelené energie (využití solární či větrné energie). Příkladem mitigačních opatření je technologická změna či náhrada, která snižuje vstupy zdrojů a emise nebo např. zvýšení procenta lesů a ukládání uhlíku do biomasy. V rámci adaptačních opatření ve městě mají význam z hlediska mitigace zejména některé prvky zelené infrastruktury jako např.

Ekonomické hodnocení adaptačních opatření

Analýza nákladů a užitků (cost-benefit analysis) je základní ekonomickou metodou, která slouží k porovnávání nákladů a užitků spojených s realizací určitého opatření či projektu (realizovaného nejčastěji veřejným sektorem). Jedná se o obdobu finanční analýzy prováděné běžně v podnikatelské sféře. Oproti ní zahrnuje nejen přímé finanční efekty (náklady a užitky), ale také nepřímé efekty, které mohou mít často nefinanční povahu. Během procesu analýzy jsou tyto nepřímě efekty identifikovány, kvantifikovány a následně převáděny na finanční jednotky. Aplikací dílčích metod tak dochází k ocenění co možná nejširší škály nákladů a užitků, stanovení jejich celkové výše a vzájemné porovnání.

Jedná se o ekonomický ukazatel, který vychází z porovnání všech nákladů a užitků za určitý časový horizont. Veškeré budoucí náklady a užitky jsou převedeny na současnou hodnotu (tzv. oddiskontovány). Jedná se tak o ekonomické vyjádření společenského přínosu opatření (respektive ztráty v případě, kdy náklady převýší užitky). Tento ukazatel slouží jako podklad při rozhodování z ekonomického hlediska. Do rozhodování je třeba vzít v potaz i náklady a užitky, které peněžně ohodnotit nelze.

Návratnost investice z pohledu společnosti je zde definována jako doba, za kterou celková výše užitků převýší výši nákladů (vč. primárně nefinančně vyjádřených užitků a nákladů). Jedná se o obdobu návratnosti investic v podnikání, jsou zde zahrnuty i nefinanční náklady a užitky. Hodnota je zjišťována pomocí analýzy nákladů a užitků. Lze ji interpretovat jako dobu, od kdy začne opatření přinášet (celospolečenské) užitky nad rámec vložených nákladů.

tags: #princip #termoregulace #ekosystemu

Oblíbené příspěvky:

• Požár skládky Litvínov: Co se stalo?
• Provence styl v interiéru
• Dopad Tabáku na Životní Prostředí
• Statistika znečištění v USA
• Lepidlo a malty pro obklady