Koloběh života v přírodě: Uhlík a voda

Svět okolo nás se neustále mění: den se střídá s nocí, zima s teplem, zrod se zánikem.Všechny tyto děje jsou součástí koloběhu vody v přírodě. A stejně jako ostatní přírodní procesy má i koloběh vody svá pravidla. Koloběh vody v přírodě je snad nejmohutnějším látkovým oběhem v přírodě.

Koloběh vody

Víte, kde se bere dešťová voda? Co se s ní děje, když spadne na zem? Nebo kam odtékají řeky? Celkový objem vody na Zemi je konstantní a je ve stálém oběhu. Voda se při něm neustále přemísťuje a mění svoji podobu. Začněme tím, že vody je na planetě Zemi stále stejně. Nikam nemizí, ani odnikud nepřibývá. Jen má různé podoby. Co je příčinou toho, že voda mění svou podobu? Je to slunce.

Hnacím motorem celého procesu je Slunce. Působením paprsků slunce se voda z oceánů odpařuje, a to během celého roku. Slunce otepluje vodní hladinu, voda se ohřívá a vystupuje z ní vodní pára. Při výstupu se páry ochlazují, vytváří mraky, které se pomocí vzduchových proudů dostávají nad kontinenty. Vzniká pára, která vstupuje do atmosféry.

Tam se ochlazuje a vytváří mraky, které jsou unášeny prouděním vzduchu, a ze kterých padá déšť zpět na pevninu nebo i do moří. Pára v mracích kondenzuje a změnou teploty dochází ke srážkám. Voda padá na zemský povrch ve formě deště, sněhu, krup. Část dešťových kapek se vypaří ještě před dopadem na zem, část dešťové vody stéká zpátky do řek a moří, část se vsákne do země a tvoří podzemní vody.

Část vody, která spadne na zem, vyplní prohlubně a odtéká jako voda povrchová do potoků, řek, moří, část se vypaří, část se vsákne do půdy, filtruje se a přijímá minerální a stopové prvky. Podzemní vody jsou zásobovány roztátým sněhem a dešťovými srážkami. Během celého svého putování přináší voda užitek živým organismům. Tvoří hlavní složku rostlin a živočichů i nás, lidí, a je pro náš život nepostradatelná.

Čtěte také: Udržitelnost a voda

Půda a lesy mají pro vodu velký význam. Zdravá půda pohlcuje vodu, obohacuje ji o minerální a stopové prvky, předává ji rostlinám a živočichům v půdě. Pro udržení vody v půdě mají obrovský význam stromy. Kořenový bal jednoho velkého stromu dokáže za rok pojmout 30 000 litrů vody, kterou odevzdává pomocí svých listů formou vodních par do ovzduší. Jen zdravá půda a zdravý strom mohou tuto funkci plnit dobře.

Celkové množství vody a ledu na planetě zabírá asi 70 % zemského povrchu. Přesto, že to vypadá, že máme vody přebytek, není tomu tak. Převážná většina této vody se totiž nachází v oceánech a je slaná (97 %). Sladká voda se nachází jen v ledovcích, jezerech, řekách a podzemních vodách. A v tom je právě problém. Voda sice neubývá a nikde nemizí, ale na planetě se různě přesouvá. A na různých místech ubývá především sladká voda, která je zdrojem pitné vody.

Formy vody v koloběhu

O tom, že při koloběhu vody v přírodě voda mění svoji podobu, jste se už dozvěděli, ale víte, jak se tato různá forma vody správně nazývá? Voda v kapalném skupenství je součástí všech živých organismů. Aniž si to uvědomujeme, voda nás obklopuje všude a je součástí našeho každodenního života. Používáme ji na pití, umývání, splachování, vaření, praní a při mnoha dalších činnostech.

To, že led a sníh je vlastně voda, ví každé dítě. Má jen jiné skupenství. Voda v pevném skupenství, tedy led a sníh v zimě pokrývá krajinu a na nejvyšších horských vrcholech leží po celý rok. Voda v plynném skupenství je pára. A i když ji nevidíme, cítíme vlhkost ve vzduchu, např.

Voda se stane tvrdou díky své dlouhé cestě, kterou projde, než dorazí ke spotřebiteli. Zejména voda, která naprší či nasněží ve vyšších polohách se pozvolna vsakuje do povrchu, který je propustný. Dále pak stéká do dalších vrstev až se dostane do podzemních řečišť a jezer odkud nemá již kam odtékat. V přiměřených koncentracích jsou tyto minerály zdraví neškodné. Problémem je však, že se při jejich vysokému obsahu ve vodě vytváří známý "prevít" - vodní kámen.

Čtěte také: Více o koloběhu vody v přírodě

Vodní kámen nalezneme na topných spirálách praček a bojlerů, v rychlovarných konvicích a hrncích. Často je také k vidění kolem vodovodních baterií. Jsou různé metody změkčení vody. My už víme, že problém je ve vysokém obsahu minerálů, které se pak zejména při vyšších teplotách shlukují a vytváří povlak - vodní kámen. Je tedy potřeba se těchto minerálů zbavit. Mimo jiné existují zařízení na elektrickém, magnetickém či elektromagnetickém principu. O těchto principech se vedou rozsáhlé diskuse mezi odborníky i laiky.

Tato zařízení minerály ve vodě neodstraní, maximálně přeskupí a účinnost nebývá nejlepší. Dále se používá tzv. reverzní osmóza, která funguje na principu "osmotické membrány". Voda je do ní vháněna a pod tlakem (často velkým tlakem) je skrz ni protlačována. Membrána je vytvořena tak, aby skrz ni voda protekla, ale minerály už ne. Výsledkem je voda bez obsahu minerálů podobná destilované, která je pro pití samozřejmě naprosto nevhodná a nesplňuje normu pro pitnou vodu ČSN 75 7111.

Nejčastější metodou změkčení pitné vody v domácnosti i v průmyslu je metoda iontové výměny. Při tomto procesu voda prochází nádobou s ionexovou náplní, která má tu schopnost, že z vody vyjme ionty vápníku a hořčíku, které způsobují tvrdost. Na jejich místo přijdou ionty sodíku.

Malý a velký oběh vody

Z hlediska rozsahu pohybu vody můžeme rozlišit malý a velký oběh vody. Koloběhem vody na Zemi se rozumí neustálé obíhání vody, doprovázené změnami skupenství: povrchová voda se odpařuje, jako vodní pára přechází do atmosféry, kde postupně kondenzuje a padá zpět na zemský povrch převážně ve formě deště či sněhu. Srážky se hromadí na povrchu Země a dále se odpařují, nebo se vsakují do zemského povrchu a přecházejí do podzemní vody. K oběhu dochází účinkem sluneční energie, zemské gravitace a rotace Země. Voda se vypařuje z oceánů, vodních toků a nádrží, ze zemského povrchu a z rostlin. Vodní páry a drobounké kapičky vody v oblacích se pak v ovzduší neustále přemísťují. Po kondenzaci páry z ovzduší dopadá voda ve formě srážek na zemský povrch, zejména ve formě deště a sněhu.

Rozložení vody na Zemi

Rozložení zásob vody na Zemi je v neprospěch sladké vody. Oceány a okrajová moře vytváří světový oceán, v němž je soustředěno 1 338 mil. km3 vody (0,1 % objemu Země). Na pevnině jsou celkové zásoby vody podstatně menší, odhadují se asi na 47, 9 mil. km3, z čehož je asi 35 mil. km3 sladké vody. Největší zásoby sladké vody jsou soustředěny v pevninských ledovcích (24 mil. km3), v podpovrchové vodě (23,7 mil. km3) a v jezerech a řekách (13,5 mil.

Čtěte také: Krása a síla života v koloběhu přírody

Ze světového oceánu se voda výparem dostává do atmosféry jako vodní pára, dále je unášena nad pevninu, kde kondenzuje a vrací se zpět ve formě srážek. Část srážek odtéká z pevniny řekami a podzemní cestou zpět do oceánu - tuto část pevniny označujeme jako odtokovou oblast. Část pevniny, na níž sice odtok probíhá, ale nekončí ve světovém oceánu, označujeme jako bezodtokovou oblast (př. oblast Kaspického moře). Řeky zde končí v bezodtokových jezerech a bažinách, kam dotéká i podzemní voda. Části pevnin, z nichž se uskutečňuje odtok do určitého oceánu, se nazývají úmoří. Ta jsou vzájemně oddělena liniemi hlavního kontinentálního rozvodí. Z ploch úmoří odteče za rok do světového oceánu průměrně asi 40 000 km3 vody.

Zásoby vody na Zemi

Vliv lidské činnosti na koloběh vody

Do celého tohoto velmi jemného mechanismu koloběhu vody vstupuje člověk. Svou činností způsobuje změny výstavbou vodních nádrží, závlahových soustav, odvodňovacích systémů, úpravou toků a především znečišťováním. Vodní hospodářství celé planety Země je v těsné souvislosti s počasím. Velké vodní plochy jsou velkým zásobníkem tepla na Zemi. Toto teplo je předáváno velmi pomalu. Voda tak ovlivňuje celkové klima Země. Méně je známo, že plankton, který žije ve vodě, produkuje kyslík. Obrovské vodní plochy jsou největší zásobárnou kyslíku na Zemi.

Tento úplný koloběh vody je stále více narušený např. odlesňováním, lesními monokultůrami a půdní erozí. Bez stínu stromů je půda teplejší jako dopadající srážková voda, která tak vůbec nevnikne do půdy a klouže rychle po povrchu do potoků a řek a může tak způsobit povodně!! V létě se povrchová voda často velmi rychle vypaří na místě, vytvoří další oblaka a to způsobí další deště. Jedna povodeň vytvoří další.

Potíž je, že žijeme v době klimatických změn a k nim patří i změna malého vodního cyklu na velký cyklus, kdy větší množství energie v atmosféře vede k přesunu vodních mas vysoko do atmosféry a pak s větry někam úplně jinam. Takže hrozí, že to, co se u nás vypaří, spadne v podobě prudkých srážek jinde. V takovém případě by se mohlo ukázat, že vysazování stromů je z hlediska bilance vody v naší krajině vysloveně kontraproduktivní.

Řeky jsou méně plné a uvolňování podzemní vody je v řekách a potocích stálejší, což jim v některých případech umožňuje téci po celý rok. Potoky tečou čistší, což umožňuje budování biotopů ryb a přirozený proces meandrování, aby se dále zvýšila kvalita vody a tvorba stanovišť. Teplotní režimy jsou příznivé pro infiltraci (srážková voda je teplejší než půda pod stromy), protože půda je chladná a mnohem otevřenější, když existuje stromová pokrývka.

Jak zlepšit koloběh vody

Aby se Země vrátila k původní funkčnosti (plnému hydrologickému cyklu a potřeba obnovit i cyklus živin a uhlíku), je třeba mít na paměti, že je potřeba vysadit ty správné rostliny (tzv. meziplodiny), které tvoří živiny (které obnoví koloběh živin, uhlíku a vody) a podpoří půdní život. Jakmile jsou nové rostliny na svém místě, budou znovu absorbovat živiny svými dlouhými kořeny (přísunu živin do vegetace a tím postupné zvýšení hladiny podzemní vody), které voda odebrala z půdy, tím se zastaví eroze a zvýší se kvalita půdy.

Používáme tedy určitá regenerační opatření, jako jsou zemní práce, nebo rotační pastva a tím se bude infiltrovat více vody, která doplňuje vodonosné vrstvy a stabilizuje půdu. To katapultuje systém směrem k regeneraci, protože únik energie známý jako eroze je anulován. Tento energetický cyklus infiltrace vody udržuje delší období fotosyntézy a biologického rozkladu uhlíkového materiálu jako hnací síly přírody, vody, potenciálu.

Tím se opraví půdní potravní síť (půdní mikrobiom), čímž se uvolní živiny a vytvoří půdní podmínky (struktura), které zvyšují účinnost infiltrace vody prostřednictvím nově vznikajícího humusu. To urychluje postupně růst rostlin a když se zásoba živin stabilizuje, ubývá plevel a diverzita a složitost exponenciálně stoupá. Jak tyto fotosyntetizéry pumpují uhlík do půdy a vyvíjejí rozsáhlé kořenové systémy, dále zvyšují dokončení výše uvedených cyklů.

Takto je klima pozitivně ovlivňováno, voda jde dovnitř, místo aby odtékala. Půda se opravuje a její mikroflóra prosperuje, místo aby byla vyhubována obděláváním a chemikáliemi, a uhlík se ukládá, když se půda prohlubuje, spíše než aby byla vyvrhována do atmosféry nebo znečišťovat vodní systémy. Kromě toho biologická rozmanitost vzkvétá, protože stále více zvířat, ptáků a podobně staví na těchto dalších vláknech v potravní síti daného ekosystému.

Když jsou pole zvířaty příliš nebo nedostatečně spásána (je potřeba rotační pastva na širém pozemku), když je půda obdělávána příliš často a ponechána otevřená a holá, když se zneužívá chemikálie a když se kácí lesy, hydrologický cyklus trpí.

Koloběh uhlíku

Uhlík se vyskytuje na Zemi téměř všude, v živé i neživé přírodě. Klíčový je život v půdě, který je závislý na organické hmotě v půdách. Lidstvo je vlastně produktem půdy. Zdravá půda představuje významné úložiště uhlíku. Uhlík ve formě humusu zadržuje nejen vodu, ale i živiny. Nese největší zodpovědnost za ochranu našich spodních vod, přispívá rozhodující mírou k ochraně proti erozi. Při tom hraje hlavní roli půdní mikrobiologie.

Uhlík, jeden z nejrozšířenějších chemických prvků na Zemi, se na naší planetě vyskytuje v mnoha podobách, většinou ve sloučeninách s jinými prvky. V čisté podobě pak vytváří pouze tři nerosty, jednak grafit (obyčejnou, měkkou, černou tuhu), šungit (je elektricky vodivý) a jednak naopak jeden z nejcennějších drahých kamenů na světě, diamant. Uhlík v přírodě koluje, oceány, půda a vegetace ho jsou schopny pohltit. Člověk vypustí ročně cca 11 gigatun uhlíku, na což už příroda nestačí, a stabilita celého klimatického systému je narušena. Polovina CO2 zůstává v atmosféře a ohřívá ji.

Průměrná doba setrvání CO2 ve vzduchu se pohybuje v rozpětí od čtyř do 200 let. Houby zajišťují větší stabilitu půdy, působí proti erozi a zvyšují zadržování vody v půdě (mykorhiza), houby tvoří až 30 % veškeré půdní hmoty a na každý metr kořene stromů připadá kilometr podhoubí. Houby a další mikroorganismy se podílejí také na rozkladu dřeva, rozložené dřevo je zdrojem života pro nová semena, která se opět propojí s houbami a podpoří růst rostlin. Houby nad zemí rozkládají stromy, naopak houby pod zemí podporují odolnost a růst stromu.

Veškeré živé bytosti jsou z molekul, jejichž kostra je vystavena na základě uhlíku a jeho vazeb do dlouhých řetězců. Uhlík potřebný pro výstavbu těchto molekul pochází z různých zdrojů. Člověk a ostatní zvířata ho získávají pojídáním rostlin a jiných živočichů. Ovšem počátečním zdrojem uhlíku je atmosférický CO2. Jediným procesem, schopným zabudovat atmosférický CO2 do organických molekul je fotosyntéza.

Finální proces, kterým se živiny navrací do systému, zpravidla ve formě jednoduchých molekul, iontů (např. V půdním humusu jsou uložena velká množství uhlíku. Z globálního pohledu tvoří půda větší zásobník CO2 než atmosféra a veškeré živé organismy (rostliny, zvířata a mikroorganismy). Z tohoto důvodu mohou ztráty humusu v půdě vést ke zvýšeným emisím CO2.

Situace v mnoha zemích je ale naprosto odlišná a zemědělství mnohde patří k hlavním producentům skleníkových plynů. To naznačuje i průměrný podíl zemědělství na celosvětových antropogenních emisích skleníkových plynů (22 %). Dlouhodobě je péče o půdu zanedbávána. Organická hmota není dostatečně doplňována a pomalu podléhá mikrobiální mineralizaci. Mikroby ji vlastně "sežerou". Pokud se začneme více starat o půdu, můžeme tím emise výrazně snížit.

Největším skutečným bohatstvím každého státu je půda a voda. Každé ložisko se jednou vyčerpá, ale půda může při správném obhospodařování vydržet tisíce let. Trvá více než 500 let, než se vytvoří 2,5 cm ornice. Posledních pět století nebyla půda v reálných cenách nikdy tak laciná jako dnes.

tags: #tento #kolobeh #zivota #se #v #prirode

Oblíbené příspěvky:

• Ohrožení Britannicu: Stojí za přečtení?
• Biologie kvasinek: úvod
• Dopady klimatických změn v Číně
• Jak se zbavit silného vodního kamene ve sprše
• Nakládání s bioodpadem