Kam kráčaš, civilizácia?

Kam kráčaš, civilizácia?
Viliam Novák

Zmienku o konci  sveta nachádzame na viacerých miestach Svätého písma. Vychádzajúc zo súčasnej úrovne poznania vesmíru a Zeme, je možné s určitosťou tvrdiť, že koniec sveta - ak pod ním rozumieme vytvorenie takých podmienok na Zemi, ktoré nie sú zlučiteľné s našou formou života -nastane. Najneskôr sa tak stane, ak slnečné žiarenie zníži svoju intenzitu pod určitú prahovú úroveň, po spálení podstatnej časti svojho paliva. Inou možnosťou je antropogénna zmena vlastností povrchu Zeme tak, aby sa výrazne zmenili toky hmoty a energie v biosfére, čo by mohlo viesť k podmienkam nevhodným pre život na Zemi. 

Úvodom…

Domovom ľudstva je planéta Zem. Patrí medzi menšie planety Slnečnej sústavy; jej povrch má plochu 520 miliónov kilometrov štvorcových (520 x 106 km2), z toho na pevninu pripadá menej ako tretina plochy povrchu planéty (159 x 106 km2), len asi 12% plochy súše je orná pôda, (19,8 x 106 km2), ktorá je prostredím pre rastliny, z ktorých si ľudstvo pripravuje prevažnú časť potravín. Časť potravín, ktoré konzumuje ľudstvo, sú tiež teplokrvné živočíchy a ryby, ako aj plody stromov. Prekvapivé je, že plocha púští na Zemi je približne rovná ploche ornej pôdy. Najväčšiu časť povrchu súše pokrývajú lesy (60,4 x 106 km2), čo je 38% jej povrchu. Zvyšná časť povrchu Zeme sú stepi, savany, neporastené polárne oblasti ale tiež ľudské sídla, nepriepustné povrchy (strechy, dopravné a iné stavby), ľadovce a vodné plochy.

Zem je obývaná približne 1,5 miliónom živočíšnych druhov, z toho je asi 1 milión druhov hmyzu, preto sa Zem tiež často nazýva planétou hmyzu. Existencia jednotlivých druhov živočíchov je navzájom podmienená; to znamená, že živočíšne druhy sú navzájom závislé; vyhynutie jedného druhu spravidla spôsobí vyhynutie ďalších druhov živočíchov, pretože každý živočíšny a rastlinný druh má špecifickú úlohu v potravinovom reťazci živočíchov aj človeka. V období rokov 1600 – 1975 vyhynulo 136 druhov vtákov a 68 druhov cicavcov, z toho v 20. storočí 85 druhov stavovcov. Preto má ochrana a zachovanie celého sortimentu existujúcich živočíšnych a rastlinných druhov taký veľký význam aj pre človeka.

Jedinou anomáliou medzi živočíchmi na Zemi je človek. Je to preto, lebo je to jediný živočích, ktorý sa nielen dokáže prispôsobiť meniacim sa podmienkam a dokáže meniť prostredie tak, že nielen prežije, ale sa nekontrolovateľne rozmnožuje, a tak zásadne mení vlastnosti povrchu planéty a ohrozuje nielen seba, ale aj iné živočíšne druhy (Kutílek et al., 2013). Niektorí filozofi tvrdia, že výskyt človeka na planéte Zem je anomáliou (Münz, 2019), ktorá ohrozuje existenciu funkčnej planéty. 

Príkladom devastácie životného prostredia v minulosti je zánik civilizácie v tzv. “úrodnom polmesiaci”, v dnešnej Mezopotámii. Degradácia pôdy, vyvolaná jej zasolením  ako dôsledok závlahy mineralizovanou vodou a strata jej úrodnosti prinútila obyvateľov odsťahovať san a iné miesta. Podobným mechanizmom prebiehalo aj tzv. sťahovanie národov v Eurázii. Vzhľadom na  zvyšujúci sa počet obyvateľov a absenciu miest vhodných na presídlenie národov nie je tento mechanizmus v súčasnosti realizovatelný. Napriek tomu nelegálne už prebieha  imigráciou do Európy a USA. 

Človek ako biologický druh žije v prostredí zvanom biosféra; je to tenká vrstva zložená z atmosféry a povrchovej vrstvy Zeme, v ktorej sú vhodné podmienky pre  jeho život. Hrúbka tejto vrstvy, je približne 10 kilometrov. Ak si znázorníme Zem ako geoid s priemerom 3 metre, potom hrúbka biosféry bude len jeden milimeter. Biosféra je teda veľmi tenká a zraniteľná oblasť, charakterizovaná príkonom fotosynteticky aktívnej radiácie zo Slnka, vhodným  intervalom teplôt biosféry, vhodným zložením atmosféry a súborom vlastností biosféry, potrebných pre fotosyntézu.  Hoci rastliny (aj človek, ak má k dispozícii dostatok energie) prežijú v celom intervale  v intervale teplôt vzduchu na Zemi (-88 až  58°C). Biomasa, ktorá je prvým ohnivkom potravinového reťazca živočíchov, sa tvorí v procese fotosyntézy v intervale teplôt 0 – 40°C, pričom optimum sa pohybuje okolo teploty 30°C. Preto trvalý pobyt človeka na Zemi je limitovaný vlastnosťami prostredia, vhodnými pre produkciu biomasy, ktorá je zdrojom energie pre všetky živočíchy na Zemi.

Pretože podiel ornej pôdy na povrchu Zeme je asi 12% (s možným zvýšením tohto podielu až na 14%), je zrejmé, že produkcia biomasy planéty Zem je ohraničená a môže zásobovať len limitovaný počet obyvateľov. To isté platí pre zásobovanie surovinami a energiou.​

Riziká života  na Zemi 

Prirodzené riziká

Obmedzený čas trvania slnečného žiarenia

Isté je, že časový interval, kedy bude Zem zabezpečená slnečnou energiou, je ohraničený. Výpočty naznačujú, že Slnko má dostatok paliva asi na 4 miliardy rokov (približne toľko uplynulo od jeho vzniku).  V súčasnosti, je intenzita príkonu slnečného žiarenia na hornej hranici atmosféry (tzv. slnečná konštanta) 1360 W/m2. Je pravdepodobné, že intenzita žiarenia Slnka sa začne znižovať v závislosti od úbytku paliva,  a teda podmienky nevhodné pre život na Zemi nastanú tiež oveľa skôr, ako sa všetko palivo  Slnka spotrebuje. Vzhľadom na obrovskú masu Slnka a jeho energetický výkon, významné zmeny v intenzite slnečného žiarenia v najbližších miliónoch rokov nenastanú.

Zrážka s mimozemským telesom

Nie je vylúčené, že sa Zem zrazí s veľkým vesmírnym telesom a táto zrážka môže mať fatálne dôsledky pre život na Zemi. 

Antropogénne riziká

Rastúci počet obyvateľov,  koľko nás  bude?

V roku 2019 žilo na Zemi 7,75 miliardy obyvateľov, predpokladá sa, že v roku 2050 nás bude približne 10 miliárd. Ak sa pozrieme do minulosti, predpokladá sa, že na začiatku nášho letopočtu na Zemi žilo asi 180 miliónov obyvateľov, v roku 1820 to  bola  jedna miliarda, v roku  1930 už dve miliardy...teda za ostatných 90 rokov sa zvýšil počet obyvateľov o viac ako 5 miliárd...Skoro 6 miliárd  ľudí žije v Ázii a v Afrike; populačnú explóziu zažíva Afrika, kde sú ročné prírastky väčšie ako 3% (t.j. viac ako 50 miliónov obyvateľov). V subsaharskej Afrike a v Ázii bude žiť v roku 2050 tri štvrtiny obyvateľstva Zeme. Tento trend vyvoláva tlaky na zvýšenie produkcie potravín, surovín a energie v tejto časti sveta, pričom v týchto krajinách nie je dostatok ornej pôdy, potravín a  zdrojov potrebných na intenzifikáciu poľnohospodárstva. Nedostatok potravín, pitnej vody a energie v krajinách s najvyššími prírastkami obyvateľstva je rozhodujúcou  príčinou  zvyšujúceho sa toku emigrantov, predovšetkým do Európy. Materiálna pomoc prichádzajúca z bohatších štátov síce pomôže, ale neodstráni existujúce a budúce problémy.

Potraviny

Nedostatok potravín v rozvíjajúcich sa krajinách s najväčším prírastkom obyvateľstva vyvoláva nerovnováhu v  takto postihnutých krajinách, ktorá sa prejavuje nepokojmi, občianskymi vojnami a  emigráciou do oblastí s vyššou životnou úrovňou. FAO odhaduje, že asi 800 miliónov obyvateľov trpí nedostatkom základných potravín; viac ako dve miliardy nemá vyváženú stravu, má nedostatočný príjem vitamínov, minerálov, čo vedie k podvýžive a k zhoršenému zdravotnému stavu obyvateľstva. Podľa odhadov OSN, do roku 2050 bude potrebné produkciu potravín zdvojnásobiť (Rosen, Ritchie, 2013). Pretože úmerné zvýšenie plochy poľnohospodárskej pôdy  nie je možné, musí sa to realizovať intenzifikáciou poľnohospodárstva, t.j. vyšľachtením nových odrôd, závlahami, hnojením,  aplikáciou herbicídov a pesticídov. Intenzifikácia však prispieva k zníženiu produkčných vlastností pôdy, t.j. k jej degradácii.

Približne 20% zavlažovanej pôdy produkuje až 40% poľnohospodárskych produktov; tieto zavlažované pôdy sú predovšetkým v bohatých krajinách, ktoré majú prostriedky na budovanie závlah, hnojenie a ochranu porastov.  

Voda

Množstvo vody na Zemi v oblasti zvanej hydrosféra je približne to isté, ako tomu bolo v ďalekej minulosti. Voda, ktorú pijeme je tá istá, ktorú pili dinosaury pred miliónmi rokov. To, že je stále relatívne čistá, vďačíme energeticky najnáročnejšiemu procesu, tzv. hydrologickému cyklu, alebo tiež obehu vody v prírode. Obeh vody na Zemi sa začína výparom vody povrchu vodných plôch, rastlín a iných povrchov na Zemi. Vodná para v atmosfére sa mení na kvapky vody v procese kondenzácie; vidíme ich ako oblaky, ak sa kvapky vody zväčšia nad priemer 0,01 mm, spadnú na povrch Zeme ako dažďová zrážka, ktorá sa čiastočne vyparí, odtečie tokmi, alebo sa zadrží ako podpovrchová voda (podzemná a pôdna). 

Všetka voda na Zemi by pokryla jej povrch vrstvou hrubou približne 2800 metrov; vrstva sladkej vody by bola hrubá asi 70 metrov. Technicky všetku vodu na Zemi je  možné s využitím známych technológií upraviť na vodu pitnú; vyžaduje si to veľké množstvo energie, ktorá je väčšine štátov nedostupná.

Tento cyklus má zásadný význam pre život na Zemi; na výpar sa  spotrebováva obrovské množstvo energie (výpar z morí spotrebuje až 90% dopadajúcej slnečnej energie), z povrchu súše je to menej, v závislosti od množstva a rozdelenia zrážok v čase a od vlastností povrchu. Na výpar sa spotrebuje asi 50% príkonu žiarenia dopadajúceho na povrch Zeme. Ak by výpar neexistoval,  energia Slnka by zvýšila teplotu biosféry na takú úroveň, ktorá by neumožňovala život na Zemi. Ako neskôr ukážeme, zmeny vlastností povrchov  súše môžu spôsobiť také zmeny v štruktúre bilancie vody a energie, ktoré zmenia klímu na Zemi. Energia, spotrebovaná na výpar vody z povrchu planéty (skupenské teplo vyparovania) je ekvivalentná približne 20 tisíc násobku energie, ktorú premenia všetky elektrárne na Zemi. Teda výpar (presnejšie evapotranspirácia) je najvýznamnejším spotrebiteľom energie na Zemi a vďaka tomu sa  udržujú vhodné podmienky pre život (Novák, 2012).

Inou vlastnosťou obehu vody v prírode je permanentné čistenie (destilácia) vody. Obeh vody v prírode funguje ako obrovský destilačný systém, poháňaný slnečnou energiou; prvou fázou je evapotranspirácia. Výsledkom je  destilovaná, vyčistená voda, ktorá sa permanentne vracia na Zem v podobe zrážok. Podmienkou je, aby atmosféra nebola znečistená, pretože zrážky  sa počas prieniku atmosférou obohacujú o látky v nej obsiahnuté. Máme ešte v živej pamäti tzv. kyslé dažde, čo bola slabo koncentrovaná kyselina sírová, vznikajúca zlučovaním vody so sírou v atmosfére ako produktom spaľovania uhlia obsahujúceho síru. Takáto „voda“ mala devastujúci účinok na niektoré porasty a živočíchy. Teda, jednou z podmienok zachovania kvality vody je neznečistená atmosféra. Voda vsakujúca do pôdy a potom do podzemných vôd postupne odteká vodnými tokmi a obohacuje sa o minerálne látky. Pokiaľ je obsah minerálnych látok nižší ako 500 mg na liter a voda spĺňa ďalších 82 ukazovateľov určených normatívmi (Nariadenie vlády SR číslo 354/2006 Z.z.), môže byť použitá na ľudskú spotrebu. 

Bude na Zemi dosť vody pre všetkých ?

Ak predpokladáme, že v roku 2050 bude počet obyvateľov 10 miliárd a prietoky riek sa nezmenia, potom  na jedného obyvateľa pripadne  asi 10 000 litrov vody na deň; WHO považuje za minimum 70 litrov/osobu/deň, dokonca prietok len jedného toku – Amazonky reprezentuje 1300 litrov/osobu/deň, čo je asi  16 násobok minimálnej spotreby vody na obyvateľa a deň. Prečo hovoríme len o riekach ? Je to preto, lebo zvyšok (čo sú asi dve tretiny zrážkového úhrnu Zeme) sa vyparí z povrchu Zeme, predovšetkým ako komponent produkcie biomasy. Odtoky riekami predstavujú reálne zdroje pre komunálnu spotrebu. 

Záver: Sladkej vody bude na Zemi dosť pre všetkých jej obyvateľov aj v budúcnosti. Vzhľadom na nerovnomernosť v rozdelení zdrojov (zrážok) nebude v dostatočných množstvách k dispozícii všade. Korekcie v rozdelení zdrojov vody, napr. odsoľovaním slanej vody môžu realizovať len najbohatšie krajiny. Nedostatok kvalitnej pitnej vody v niektorých regiónoch môže spôsobovať existenčné a zdravotné problémy a vyvolá tlaky na emigráciu do menej postihnutých oblastí sveta.

Voda na Slovensku

Priemerný odtok riek z územia Slovenska je 400 m3/s, čo znamená, že na hlavu pripadá 6400 litrov za deň. Samotný Dunaj má priemerný prietok 2000 m3/s, čo je päťnásobok odtoku všetkých ostatných slovenských riek. Samozrejme, hospodárenie vodou  medzinárodnej rieky Dunaj je viazané medzinárodnými dohodami, čiže môžeme spotrebovať len určitú časť prietoku tejto rieky. Voda z Dunaja však  dopĺňa zásoby podzemných vôd hlavne v oblasti horného Žitného ostrova, ktoré sú najdôležitejším a najvýdatnejším zdrojom podzemnej vody na Slovensku pre zásobovanie  obyvateľstva pitnou vodou. Preto bol horný Žitný ostrov vyhlásený za  Chránenú vodohospodársku oblasť; na Slovensku ich je desať. Podľa odhadov SHMÚ a SAŽP  (Kollár, 2001), je možná využiteľná kapacita zdrojov pitnej vody na Slovensku 146,7 m3/s, odhadovaná výdatnosť zdrojov podzemnej vody je 79 m3/s, z toho kapacita zdrojov podzemnej vody Žitného ostrova je 25 m3/s. Odhadnutá kapacita existujúcich zdrojov pitnej vody na Slovensku (podzemnej aj povrchovej) je 32 800 l/s, čo je približne trojnásobok súčasnej spotreby 12 800 l/s.  Súčasná komunálna spotreba pitnej vody na Slovensku je asi 80 litrov na osobu a deň, približuje sa k odporúčanej minimálnej spotrebe podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO).  To svedčí o racionálnej spotrebe, ktorá je vyvolaná pomerne vysokou cenou vody (vodného a stočného). Zdroje podzemných vôd tvoria 80% zdrojov pitnej vody na Slovensku. Predpokladom ich trvalej využiteľnosti je ich ochrana pred znečistením; rizikom  je používanie chemikálií poľnohospodárstvom a nesprávne obhospodarované alebo tzv. „čierne “ skládky odpadu. Znečistenie zdrojov podzemnej vody je hlavným rizikom zdrojov podzemnej vody. Známa je kauza znečistenia tzv. 2. vodného zdroja pri Bratislave, ktorý musel byť odstavený pre znečistenie ropnými produktami unikajúcimi zo Slovnaftu. Príčinou je nevhodne zvolená lokalita rafinérie a chýbajúca izolácia rafinérie od zdrojov podzemných vôd. Podrobná analýza zdrojov pitnej vody na Slovensku je v publikácii Nováka (2017).

Suroviny

Pod pojmom suroviny zahrňujeme základné, nespracované materiály, potrebné ako vstupy do výroby alebo do procesu prípravy  potravín. Rozdeľujú sa na suroviny

základné  (voda, vzduch)

Tieto suroviny sú nevyhnutnou podmienkou existencie života na Zemi; ich množstvo je stále a je postačujúce pre život. Problémom je  zachovanie ich čistoty, pretože existujúce technológie spaľovania fosílnych palív a depozície komunálnych a hlavne priemyselných odpadov znečisťujú obe entity. V prípade vody je nepriaznivým faktorom jej nerovnomerné rozdelenie v čase a priestore; existujú oblasti chronicky suché a naopak, chronicky zamokrené.

ostatné, 

ktoré sú súčasťou neživej prírody (ropa, plyn, kovové rudy, uhlie, kamenivo, soľ...) a produkty živej prírody (drevo, prírodné vlákna, poľnohospodárske plodiny, telá živočíchov). Produkty neživej prírody sú zdrojmi neobnoviteľnými, produkty živej prírody patria medzi obnoviteľné zdroje (suroviny). Medzi suroviny patria aj recyklovateľné odpady; tieto sa označujú aj ako druhotné suroviny.

Kritickými surovinami sú neobnoviteľné minerálne suroviny (ropa, plyn, kovové rudy, vzácne zeminy); ich ťažba stále stúpa. Celosvetová ročná produkcia minerálnych surovín v roku 2017 bola 17,2 x 109 ton/rok; za ostatných 17 rokov sa zvýšila o 50% (World Minig Data, 2019). Z toho pripadá na ropu 4,31 x 109 ton/rok, (s najväčším producentom USA, 5,71 x 108 ton/rok, nasleduje Saudská Arábia s ťažbou 5,61 x 108ton/rok). Zemného plynu sa  v roku 1917 vyťažilo  3,77 x 109 ton/rok, (najväčší producent USA- 7,72 x 108 ton/rok, nasleduje Rusko s ťažbou  6,91 x 108 ton/rok). Celkovo najväčším producentom minerálnych surovín je Čína (4 x 109 ton/rok), nasledovaná USA s produkciou 2 x 109 ton/rok. Čína ťaží asi polovicu svetovej produkcie uhlia (2,62 x 109 ton/rok) a viac ako polovicu svetovej produkcie hliníka (33,3 x 106 ton/rok). Spaľovanie uhlia produkuje  veľké množstvá oxidu uhličitého, ktorý je  významný skleníkový plyn, preto sa jeho ťažba obmedzuje; v Európe sa ťaží len v Poľsku a v Čechách. Špecifickými surovinami sú tzv. „vzácne zeminy“ (patrí sem 17 kovov, ako sú neodým, prazeodým, lantán, európium, ytrium...), ktoré sú nevyhnutnou súčasťou zariadení pre informačné technológie (IT). Názov „vzácne zeminy“ má charakterizovať ich veľmi nízky obsah  v zemskej kôre. Až 90 percent týchto prvkov produkuje Čína. Len pre zaujímavosť; najväčšie zásoby ropy má Venezuela (17,8 % svetových overených zásob), 40% ťažby medi sa realizuje v Chile a najväčším producentom železnej rudy je Austrália s približne  tretinou svetovej produkcie, (5,48 x 108 t/rok).

Minerálne suroviny sú surovinami neobnoviteľnými a ich množstvo je ohraničené. Predpokladá sa, že ak bude prebiehať ich ťažba tak ako doteraz (bussiness  as usual), maximum ťažby, ktorá sa stále zvyšuje, by mohlo nastať okolo roku 2030. Predpokladá sa, že zásoby uhlia  vydržia asi 150 rokov, zásoby plynu asi 50 rokov, ropa nám vydrží od 30 rokov do 80 rokov (podľa British Petroleum). Zásoby fosforu, ktorý je surovinou pre umelé hnojivá môžu vydržať  50 – 100 rokov.

Hore uvedené čísla sú odhady, pretože sa predpokladá, že sa ešte objavia nové zásoby. Okrem toho, po celom svete sú ložiská s relatívne nízkym obsahom minerálov, ktorých ťažba je zatiaľ neekonomická, ale s časom sa budú ťažiť, pretože sa zmenia ekonomické kritériá; ich nedostatok vyvolá zvýšenie cien a ťažbu v súčasnosti nezaujímavých lokalitách. Dôležitým javom sa stáva zber odpadov a ich recyklácia; výroba  produktov z recyklovaných surovín je rádovo lacnejšia ako ich výroba zo surovín. Ložiská minerálnych surovín na Slovensku sú minimálne a sme  a aj budeme odkázaní na ich dovoz.

Energia

Ľudstvo na každej úrovni jeho vývoja spotrebováva určité množstvo energie. V minulosti boli zdrojom energie obnoviteľné zdroje (drevo, vietor), alebo energia živočíchov (aj človeka). Moderná civilizácia spotrebováva  približne 15 TW energie, predovšetkým spaľovaní fosílnych palív (ropa, zemný plyn, uhlie), obnoviteľné zdroje energie tvoria zatiaľ len relatívne malú časť jej spotreby, (približne 20%), z čoho pripadá najväčší podiel na  vodnú energiu, ostatné zdroje (solárna energia, energia vetra sa podieľajú asi 3%. Využitie vodnej energie je blízko jej ekonomickému maximu, solárna energia a energia vetra sa podieľajú stále sa zvyšujúcim podielom na premene energie, pretože cena premeny sa rapídne znižuje.

V celosvetovom meradle je najvýznamnejším zdrojom energie ropa (37%), nasleduje uhlie (27%), zemný plyn (23%), jadrová energia (6%), (Makarieva, et al.,2008). Tieto zdroje energie (až na nukleárnu energiu) sú zároveň producentmi  oxidu uhličitého, ktorý je významným skleníkovým plynom. Podiel elektrickej energie  na jej zdrojoch je zatiaľ len 13%, teda až 87% príkonu energie je spojené s produkciou skleníkových plynov.  Najväčší príkon energie má doprava. Zatiaľ však fosílne palivá zostávajú základným zdrojom energie pre ľudstvo. Obnoviteľné zdroje energie sa vyznačujú nestabilitou, pretože sú závislé od intenzity a trvania slnečného svitu, od rýchlosti vetra, klímy (a počasia). Potenciál obnoviteľných zdrojov energie jednotlivých krajín závisí od ich geografickej polohy na Zemi. Nádejou je nukleárna syntéza, ktorá neznečisťuje  životné prostredie, ale jej realizácia  pravdepodobne nebude funkčnou v najbližších desaťročiach.

Faktom je, že príkon solárnej energie  na hornú hranicu atmosféry je 1,7 x 105 TW (porovnajme to s príkonom energie súčasnej civilizácie, ktorý je  15 TW), čo je len malá časť z príkonu slnečného žiarenia na hornú hranicu atmosféry, (približne jedna desaťtisícina), z toho povrch Zeme dosiahne 8 x 104 TW, asi 2 x 104 TW  sa vyžiari do atmosféry a atmosféra energiu vyžiari všetkými smermi, teda aj späť na Zem. Najväčšia časť energie sa spotrebuje na výpar a transpiráciu. Teda evapotranspirácia, ktorá je tiež súčasťou procesu produkcie biomasy, je zároveň základným stabilizačným procesom, udržujúcou teplotu  biosféry v potrebných medziach.

Z analýzy vyplýva, že ak bude ľudstvo rešpektovať princípy environmentálnej stability (trvale udržateľného  stavu Zeme), obnoviteľné zdroje energie (energia vody, vetra, energia prílivu a odlivu, solárna energia) môžu zabezpečiť najviac desatinu potreby modernej civilizácie. Bude nevyhnutnosťou znížiť spotrebu (lepšie povedané premenu) energie civilizáciou približne o rád, v opačnom prípade hrozí ľudstvu energetický deficit a s tým spojené existenčné problémy.

Energia a Slovensko

Slovensko je krajina bez významných zdrojov energie. Zásoby uhlia, ropy a zemného plynu sú zanedbateľné; tieto suroviny, predovšetkým ropu a plyn dovážame. Z obnoviteľných zdrojov energie  máme možnosť využiť energiu vody, prípadne biomasu (drevnú hmotu). Podmienky pre využitie slnečnej energie a energie vetra sú obmedzené, vzhľadom na orografiu a limitované trvanie a intenzitu slnečného svitu.

Na Slovensku v roku 2016 jadrové elektrárne premenili 59,6%, vodné elektrárne 16,8%, tepelné elektrárne  12,9%, biomasa a bioplyn 4,2% , fotovoltaické články a veterné elektrárne 7,3% celkovo premenenej energie. Z toho vyplýva, že z obnoviteľných zdrojov energie sme získali 28,3% premenenej energie, čo je solídny výsledok. Vzhľadom na limitované zdroje fosílnych palív na Slovensku je orientácia na nukleárnu energiu správna; situácia by sa zlepšila zvládnutím technológie premeny energie nukleárnou fúziou. Nevyhnutnosťou by mala byť orientácia  krajiny na výrobu produktov,  ktorých výroba si nevyžaduje vysokú spotrebu energie.

Zmena klímy

Niet pochýb, že klíma  na Zemi sa mení. Pod klímou rozumieme zovšeobecnenú charakteristiku počasia, typickú pre danú oblasť. Niet pochýb, biosféra  Zeme sa otepľuje. Za posledné storočie sa zvýšila teplota na Zemi asi o 1°C; tieto zmeny nie sú všade rovnaké, spravidla  relatívne viac sa otepľuje v severných a južných častiach zemegule. Napríklad v Hurbanove sa od roku 1908 zvýšila priemerná ročná teplota vzduchu asi o 2°C (Pekárová, et al., 2017). Je to približne rozdiel priemerných ročných teplôt vzduchu medzi Bratislavou a B. Bystricou, a to nie je málo.

V pred industriálnej ére (asi do polovice 19. storočia) sa klíma menila predovšetkým vplyvom prirodzených činiteľov, ako sú zmeny v interakcii medzi Slnkom a Zemou. Významný vplyv mala aj vulkanická činnosť na Zemi spojená s vyvrhovaním veľkého množstva sopečného prachu, ktorý menil optické vlastnosti atmosféry.

Súčasnosť je charakterizovaná zvyšujúcim sa počtom obyvateľstva Zeme a úmerným nárastom nárokov na vodu, potraviny a iné suroviny. Toto vyvoláva zvýšenú ťažbu surovín, extenzifikáciu a intenzifikáciu poľnohospodárstva, zvýšenie plôch polí. 

Zvýšila sa aj produkcia surovín a výrobkov z nich. Za storočie sa vyčerpala značná časť fosílnych palív a iných surovín (rudy). V dohľadnom čase hrozí vyčerpanie zásob surovín, ich recyklácia tento proces len spomalí.

Tieto aktivity výrazným spôsobom zmenili vlastnosti povrchu planéty. Prirodzený rastlinný kryt sa výrazne modifikoval. Namiesto prirodzených zelených povrchov sa objavili polia, komunikácie, veľkoplošné stavby, ktoré zmenili a menia toky vody a energie na Zemi. Približne 60 percent plochy pevnín je výrazne zmenených činnosťou človeka, čo mení štruktúru bilancie vody a energie na Zemi a teda aj klímu.

Aké sú príčiny zmeny klímy ?

Môžeme ich rozdeliť na  prirodzené a antropogénne. Prirodzené zmeny vyplývajú zo zmien vzťahov medzi Slnkom a Zemou; sú to zmeny v dodávke energie slnečným žiarením spôsobené fluktuáciami obehu Zeme okolo Slnka, zmeny uhla osi Zeme voči ekliptike, zmeny v intenzite žiarenia Slnka a iné javy. Tieto javy boli príčinou zmien klímy v predindustriálnom veku (do 19. storočia). Doba ľadová skončená asi pred 10 000 rokmi, klimatické optimum v prvom tisícročí nášho letopočtu, ale aj tzv. malá doba ľadová od 14. – 19 storočia, boli dôsledkom prirodzených (neantropogénnych) zmien klímy.

Antropogénne príčiny zmeny klímy

Sú zmeny spôsobené ľudskými aktivitami, ktoré prebiehajú v ostatných dvoch storočiach a tieto zmeny sa zintenzívňujú( Kutílek, 2008).

Zmeny využívania krajiny

Pravdepodobne najvýznamnejším príspevkom antropogénnych aktivít k zmene klímy je zmena vlastností povrchu Zeme; je to predovšetkým likvidácia tzv. dažďových pralesov (Brazília, Afrika, Južná Ázia), likvidácia mokradí, zväčšovanie plôch sídiel a iných nepriepustných plôch (dopravné stavby, haly, budovy), pestovanie monokultúr (Kutílek, 2008). Touto činnosťou sa odstraňuje pôvodný povrch porastov a znižuje sa rýchlosť aj úhrny evapotranspirácie. Tropické dažďové pralesy sú charakteristické vysokými úhrnmi zrážok (viac ako 3000 mm  za rok), vysokým príkonom slnečnej energie (priemerne 350 W/m2; pre porovnanie, na územie Slovenska dopadá priemerne 125 W/m2). Dostatok vody a energie spôsobuje, že ročný úhrn evapotranspirácie (výparu) je vyšší ako 2500 mm vody (na Slovensku je to asi 500 mm vrstva vody).  Čo z toho vyplýva ?

Intenzívny výrub dažďových pralesov a ich premena na poľnohospodársku pôdu, stavby, alebo komunikácie spôsobuje zmenu vlastností vyparujúceho povrchu. Za rok sa ich vyrúbe viac ako 100 tisíc kilometrov štvorcových, a ak to bude pokračovať ďalej, do konca tohto storočia dažďové pralesy nebudú existovať. Zmení sa množstvo vyparenej vody; značná časť zrážok odtečie do tokov a výpar z povrchov sa zníži, odhadom na polovicu. Zníženie intenzít a úhrnov výparu spôsobí, že slnečná energia, ktorá na vyparujúci povrch dopadá stálou intenzitou sa na výpar spotrebuje  len čiastočne, zvyšok nahreje hraničnú vrstvu pôdy a atmosféry. A toto je zrejme primárna príčina otepľovania, ktoré dostalo prívlastok „globálne“.

To však nie je všetko. Najvýznamnejším skleníkovým plynom je vodná para, ktorá rozptyľuje dlhovlnné vyžarovanie povrchu Zeme v celom spektre a sekundárne spôsobuje zvyšovanie teploty  hraničnej vrstvy atmosféry. Koncentrácia vodnej pary je úmerná teplote vzduchu, a teda zvyšujúca sa teplota  atmosféry spôsobuje zvýšenie koncentrácie vodných pár a tým aj zvýšenie skleníkového efektu atmosféry.

Skleníkový efekt je nevyhnutnou podmienkou existencie  života na Zemi. Bez „skleníkového efektu“, by na Zemi bola priemerná teplota -18°C , namiesto súčasných 15°C . Problémom je zosilňovanie tohto efektu (dosiaľ asi o 1°C ), ktorý môže zhoršiť podmienky pre život na Zemi.

Spaľovanie fosílnych palív

(ropy, plynu, uhlia), ale aj obnoviteľnývh palív (biomasa) uvolňuje tzv. „skleníkový plyn“ oxid uhličitý (CO2), ktorý sa stane súčasťou atmosféry, rozptyľuje energiu dlhovlnného vyžarovania Zeme, a tak zvyšuje teplotu atmosféry. Napriek znižovaniu produkcie oxidu uhličitého v Európe, sa jeho produkcia vo svete  výrazne zvyšuje.

Dôsledky zmeny klímy

Aké môžu byť dôsledky zmien klímy ?

Pre obyvateľov mierneho klimatického pásma prebiehajúca zmena klímy spravidla nie je pocitovo výrazná. Je to podobné, ako by sme sa presťahovali zo Slovenska do severného Talianska. 

Avšak pre životné prostredie z nej vyplýva množstvo dôsledkov, ktoré môžu zmeniť náš život. Rozoberieme si niektoré z nich.

Zintenzívnenie dynamiky vody a energie v biosfére

Zvýšená teplota biosféry znamená viac dostupnej energie, ktorá môže byť využitá na transport hmoty a energie na Zemi. Pretože približne 70% povrchu Zeme tvoria oceány a iné vodné plochy, úmerne sa zvýši výpar z vodných plôch, z pôdy a z porastov, ktoré obsahujú dostatok vody.  Zvýšené množstvo vyparenej vody znamená tiež vyššie priemerné ročné zrážkové úhrny a zvýšenú extremalitu počasia. To znamená, že celosvetovo môžeme očakávať intenzívnejšie zrážky s vysokými úhrnmi a s nimi spojené “bleskové” povodne. Zároveň sa zvýši aj výskyt a trvanie suchých období; jednoducho povedané, pribudnú extrémne hydrologické javy a zvýši sa extremalita cyklov obehu vody a energie v prírode.

Dôsledky zmien v dynamike vody a energie na Slovensku

Slovensko leží v miernom pásme, plocha pokrytá lesmi je väčšia ako 40% plochy krajiny, plocha ornej pôdy (14400 km2, t.j. 29%  plochy Slovenska) sa v ostatnom desaťročí výrazne zmenšuje v prospech nepriepustných povrchov (budovy, komunikácie, priemyselné objekty, sklady), čo výrazne zhoršuje  štruktúru tokov vody a energie v krajine, pretože sa zníži spotreba energie na výpar a rozdiel prispieva k zvýšeniu teploty ekosystému.

Ako dôsledok prebiehajúcej klimatickej zmeny aj na Slovensku sa zvýšila priemerná teplota atmosféry, za uplynulé storočie o viac ako 1°C. Zvyšujúca sa teplota spôsobuje zvyšovanie potenciálnej evapotranspirácie, teda maximálne možnej v daných podmienkach. Globálne zvyšovanie sa výparu, najmä z morí a z oceánov spôsobuje zvyšovanie intenzít a úhrnov zrážok na celom svete. Na Slovensku sa za uplynulých 30 rokov zvýšil priemerný ročný úhrn zrážok asi o 10% ; ale výpar sa vzhľadom na zvýšenú teplotu atmosféry zvýšil ešte výraznejšie (Pekárová, et al., 2017). Dôsledkom je, že najmä v južných častiach Slovenska sa odtok vody znižuje a tak sa znižuje  aj dopĺňanie podzemných vôd, ktoré sú základným zdrojom zásobovania pitnou vodou, pretože až 80% pitnej vody Slovenska pochádza zo zdrojov podzemnej vody.   Je preto potrebné čo najviac vody zadržať v krajine. Vhodnou metódou je budovanie relatívne veľkých vodných nádrží (s objemom rádovo miliónov metrov kubických), napriek tomu, že časť laickej verejnosti má iný názor. 

Zadržiavanie vody v krajine prostredníctvom malých vodných nádrží nie je vhodným riešením. Malé vodné nádrže majú malý objem vody, rýchlo sa prehrievajú, eutrofizujú, zarastajú a voda v nich nie je spravidla vhodná na pitie ani závlahy. Podobne prehrádzky a retenčné jamy, v minulosti navrhované, sú zbytočnou investíciou. Významným protieróznym opatrením sú prehrádzky, budované už viac ako storočie z kameňa, alebo z betónu; najnovšie sú vybudované v údolí medzi Bratislavou - Račou a Bielym Krížom.  Vhodnou metódou zadržiavania vody v krajine je umelá infiltrácia (vsak) povrchovej vody do podzemných vôd z kanálov, alebo iných infiltračných zariadení. Môžu to byť tiež veľkoplošné bazény, do ktorých sa privádza voda a ktoré majú vysokú vodivosť dna pre vodu, ktoré sa používajú v niektorých krajinách (managed aquifer recharge –MAR). 

Inou fámou, ktorú často počujeme, je téza o „zadržiavaní vody v krajine“ zalesňovaním územia. Zalesňovanie  územia je iste dobrým počinom, pretože zelené plochy a najmä lesy intenzívne evapotranspirujú a tým spotrebovávajú slnečnú energiu, produkujú biomasu (a viažu oxid uhličitý), sú nenahraditeľným protieróznym prvkom, avšak vodu v krajine nezadržiavajú.

Naopak. Lesy sú povrchom, ktorý hospodári s vodou veľmi márnotratne. Až tretina zrážok v ihličnatom lese sa zachytí v ich korunách a vyparí sa (intercepcia); (v listnatých lesoch je to asi jedna pätina), teda táto zrážková voda sa vôbec nedostane do pôdy. Pretože lesy sa spravidla nachádzajú vo vyššie položenom teréne, s vyšším úhrnom zrážok, tento jav sa nepociťuje negatívne. Akurát, že sa zníži odtok vody z povodia.

Prebiehajúce zmeny klímy charakterizuje aj zvýšené riziko prívalových dažďov a lokálnych povodní. Lesné porasty, napriek zachyteniu (intercepcii) až 6 mm vrstvy zrážkovej vody nezabránia povodniam, pretože intenzita zrážok býva často viac ako 10 mm za hodinu a úhrn takej zrážky viac ako 100 mm. Ak je pôda nasýtená predchádzajúcimi zrážkami vodou, prakticky celá zrážka odtečie a môže spôsobiť tzv. „bleskovú povodeň“ (Pekárová, et al., 2011).

Téza o „zelenej krajine“ je iste dobrým riešením. Porasty (aj poľnohospodárske) spotrebovávajú energiu na transpiráciu, viažu oxid uhličitý v procese fotosyntézy, fungujú ako protierózny prvok, no a samozrejme produkujú biomasu, ktorej časť je potravou pre živočíchy a teda aj človeka.

Dezertifikácia a degradácia pôdy

Dezertifikácia

Dezertifikácia (od slova desert – púšť) je proces degradácie územia využívaného pre produkciu potravín (biomasy a zvierat) na oblasti nevhodné pre poľnohospodársku činnosť (púšte a polopúšte) a teda nedostatočne zásobené vodou, vyvolané prirodzenými, alebo antropogénnými procesmi. Tento proces prebiehal aj v minulosti, ale jeho intenzita bola nižšia, ako je tomu v súčasnosti; intenzifikačnými faktormi je globálne otepľovanie, kombinované s intenzívnejším využívaním pôd. Degradácia pôd a prípadná následná dezertifikácia prebieha predovšetkým v tzv. aridných oblastiach Zeme; arídne oblasti pokrývajú asi 38% povrchu Zeme, (57 mil. kilometrov štvorcových),  žije na nich asi 2,7 miliardy ľudí. Až 90% aridných oblastí sa nachádza v rozvojových krajinách s vysokým prírastkom obyvateľstva (Dregne, 1977).

Približne  jedna osmina povrchu súše (12,5%, čo je 19,8 mil. kilometrov štvorcových) je pokrytá púšťami a proces ich rozširovania (dezertifikácia) prebieha rýchlosťou približne 120 tisíc kilometrov štvorcových ročne, čo je viac, ako dvojnásobok rozlohy Slovenska. Púšť Sahara, ktorá je najväčšou púšťou planéty (s plochou 9 mil. kilometrov štvorcových), sa podľa satelitných meraní rozširuje ročne približne o 60 tis. kilometrov štvorcových. Od roku 1900 sa púšť Sahara posunula južným smerom asi o 250 km, čo predstavuje asi 1,5 mil. kilometrov štvorcových; tento proces sa zrýchľuje. Tento proces prebieha aj v Južnej. Amerike, Austrálii a v Ázii, avšak s nižšou intenzitou.

Dezertifikáciou sa stráca poľnohospodárska pôda, sú to väčšinou pasienky, ale aj orná pôda a lesy. Podľa časopisu National Geographic, za uplynulých 40 rokov sme prišli asi o tretinu ornej pôdy, kombinovanou činnosťou prirodzených činiteľov a ľudskými aktivitami.

Aké sú hlavné príčiny dezertifikácie?

Môžeme rozdeliť na prirodzené (príspevok extraterrestriálnych interakcií na prebiehajúcu zmenu klímy) a antropogénne, vyvolané činnosťou človeka. Teda:

  • Zmena klímy (kombinovaný príspevok prirodzených a antropogénných vplyvov)
  • Zmeny vo využívaní krajiny (antropogénne vplyvy) 

Nesprávne obrábanie pôdy

Výrub stromov (hlavne dažďových pralesov)

Nadmerné spásanie dobytkom (overgrazing)

Zmeny vo využívaní krajiny a dezertifikácia

Prirodzené povrchy súše tvorili predovšetkým lesy, trávnaté porasty, stepi (savany) a púšte. Nepriepustné povrchy (stavby, cesty) tvorili len malú časť povrchu a významne nevplývali na klímu. V ostatných dvoch storočiach sa významne zmenila štruktúra povrchov súše; pribudla orná pôda ako dôsledok nárokov zvyšujúceho sa počtu obyvateľov na Zemi na potraviny, energiu a vodu. Za ostatných 100 rokov sa počet obyvateľov Zeme zvýšil štvornásobne, z 2 miliárd v roku 1927 na 7,6 miliárd v roku 2019. S tým súvisí zníženie plochy lesov a lúk a zvýšenie plochy nepriepustných povrchov, ktoré majú nepriaznivý vplyv na vodný a energetický režim územia. Ak cestujeme po Slovensku, zrejme nás prekvapí veľké množstvo priemyselných a občianskych stavieb a komunikácií s nepriepustným povrchom. To znamená, že dažďové zrážky, ktoré spadnú na tento povrch, odtečú, len malá časť z nich sa vyparí a teda spotrebuje podstatne menej slnečnej energie na výpar, ako keby na tom mieste bola porastená plocha. Energia, ktorá sa nespotrebuje na vyparovanie, zvýši teplotu okolia. Po intenzívnej stavebnej činnosti v posledných desaťročiach sa plocha nepriepustných povrchov zvýšila približne na 5% plochy územia Slovenska. Je to málo? Neverte tomu, je to významný prírastok nepriepustných plôch, ovplyvňujúci mikroklímu.

Nesprávne obrábanie pôdy

Je ďalšou príčinou dezertifikácie. Riziko veternej (aj vodnej) erózie je v oblastiach púští a polopúští vysoké. Obrábaná pôda  (najmä v subtropických oblastiach) je po zobratí úrody nechránená, a teda vo zvýšenej miere vystavená vysokým teplotám a silným vetrom, čo môže spôsobiť a spôsobuje jej deštrukciu a odnos. Spomeňme si na nedávny transport (máj 2020) saharského piesku až na Slovensko, viditeľný na sklách a karosériách áut. Takto  púšť zväčšuje svoju plochu. 

Nadmerné spásanie trávy dobytkom 

Zvyšujúce sa nároky na potraviny vedú k zvýšeniu stavov dobytka, ktorý spása väčšinou riedku vegetáciu v savanách a polopúštiach, predovšetkým v Afrike. To vedie k likvidácii porastov a porušeniu povrchu pôdy kopytami dobytka. Dôsledkom je zvýšenie citlivosti (hlavne) na veternú eróziu a   dezertifikácia územia.

Odlesňovanie

Tomuto problému sme sa už čiastočne venovali v predchádzajúcej časti, keď sme hovorili o výrube dažďových pralesov v tropických a subtropických územiach a ich dôsledkov na klímu. Existencia  dažďových pralesov  je kľúčová pre stabilitu klímy nielen  v danej lokalite, ale na celej planéte; ich význam vyplýva z vysokých intenzít tokov vody a energie medzi pralesmi a okolitým ekosystémom. Extrémne rýchlosti evapotranspirácie (2500 mm vrstvy vody na meter štvorcový za rok) spojené s extrémnou spotrebou energie  na výpar (6,25 . 109 J m-2 rok-1). Obrovská spotreba energie na výpar zásadným spôsobom ovplyvňujú toky vody a energie nielen v danej lokalite, ale aj v mierke planéty Zem. Na vyparovanie sa  z morí a pralesov v oblasti medzi obratníkmi spotrebuje až 90 percent energie, dopadajúcej na zemský povrch (Shuttleworth, 1988), po ich výrube sa množstvo spotrebovanej energie na výpar zníži podľa odhadov asi na polovicu. Okrem toho, pralesy v procese fotosyntézy viažu v biomase veľké množstvo oxidu uhličitého a znižujú jeho koncentráciu v atmosfére; produkujú asi tretinu biomasy súše.

Samozrejme, iná je situácia  v miernom zemepisnom pásme, napr. na Slovensku. Ročný úhrn výparu v južných oblastiach Slovenska je približne 500 mm vrstva vody, čo je 5 krát menej, ako je ročný úhrn výparu z dažďových pralesov, a teda aj spotreba energie  na evapotranspiráciu je nižšia a nižší je aj vplyv týchto procesov na toky vody a energie na Slovensku. Napriek tomu je vplyv zmien evapotranspirácie na lokálnu klímu významný a bude analyzovaný v ďalšej časti. Existencia lesných ekosystémov má veľký význam ako zdroj biomasy (dreva), významné protierózne opatrenie a predovšetkým je to predpoklad stability ekosystému s celým spektrom rastlín a živočíchov.

Degradácia pôdy

V oblastiach mierneho pásma, do ktorej patrí aj Slovensko, nedochádza k javu, nazvanom dezertifikácia, pretože úhrny zrážok (a aj evapotranspirácie) sa v súčasnosti zvyšujú. Ale aj tak, v podmienkach intenzívneho využívania pôdy dochádza k zhoršeniu vlastností pôdy, k ich degradácii.

Pod pojmom degradácia pôdy rozumieme zníženie úžitkových vlastností pôdy odplavením časti orničnej vrstvy pôdy v procese erózie, zníženie podielu organickej hmoty v pôde  pri jej intenzívnom obhospodarovaní, čo vedie k zhoršeniu jej štruktúry a následne aj k zhoršeniu jej hydrofyzikálnych vlastností (hydraulická vodivosť pôdy, retenčná kapacita pôdy pre vodu, zníženie infiltračnej schopnosti pôdy a zvýšenie povrchového odtoku) a v dôsledku ťažkých mechanizmov aj k zhutneniu podorničnej vrstvy pôdy. 

Erózia

Erózia  pôdy na Slovensku, ako súčasť jej degradácie, je často pozorovaným javom, najmä na ornej pôde, ale aj v lesných ekosystémoch. Jej potenciálna intenzita sa bude zvyšovať so zvýšenou pravdepodobnosťou výskytu prívalových zrážok. Po ornej pôde viackrát za sezónu prejde ťažká technika, aby vykonala potrebné agrotechnické úkony. Táto činnosť má však aj negatívne účinky: zhutňuje sa podorničná vrstva pôdy, čo je pôda pod úrovňou hlbokej orby, a stáva sa tak menej vodivou pre vodu. A dôsledok? Menej vody vsiakne do podorničnej vrstvy pôdy a do podzemných vôd a viac jej môže odtiecť po povrchu pôdy. Náchylné na vodnú eróziu sú predovšetkým pôdy so sklonom povrchu, intenzita erózie je úmerná  sklonu povrchu, intenzite zrážok, a nepriamo úmerná hydraulickej vodivosti pôdy. Ak je pôda  na rovine, často vidieť na jej povrchu veľké kaluže vody, ktoré bránia porastom v ontogenéze. Erózia lesných pôd a lúk vzniká predovšetkým na plochách poznačených zásahom človeka; sú to lesné cesty, čerstvo vyťažené plochy lesov.

Stúpajúce hladiny morí a oceánov

sú tiež dôsledkom zmeny klímy. Zvyšujúca sa teplota atmosféry a morí spôsobuje  dva významné efekty: topenie ľadovcov  a tepelnú rozťažnosť vody.

Hladina morí stúpla od začiatku 20. storočia asi o 20 cm, za ostatných 20 rokov to bolo 5 cm (Vinas, Rasmussen, 2015). Podľa NASA a CNES sa v rokoch 1992 – 2019 zvýšila hladina morí priemerne o 7,4 cm. Potenciálne zvýšenie hladiny morí v dôsledku roztopenia sa  Grónskeho ľadovca (1,7 x 106 km2) je 6 metrov, roztopenie  Antarktického ľadovca (14 x 106 km2 ), by mohlo spôsobiť zvýšenie hladiny morí o 58 metrov. Roztopenie týchto ľadovcových štítov  nie je reálne, hodnoty stúpania hladiny morí sa pohybujú okolo 5 mm za rok, za storočie y to mohlo byť asi 50 cm. Súčiniteľ tepelnej rozťažnosti vody má približne hodnotu  1 x 10-4 m K-1. To znamená, že pri vzraste teploty morskej vody o 1°C, sa zmení výška hladiny mora o jednu desaťtisícinu jej výšky. Ak predpokladáme priemernú hĺbku morí 2800 metrov, potom by sa zvýšila hladina morí v dôsledku teplotnej rozťažnosti vody o 28 cm. Nie je pravdepodobné, že by sa teplota morí zvýšila o túto hodnotu.

Stabilita ekosystému a prebiehajúce zmeny klímy na Zemi

Niet pochýb, že prebiehajúce zmeny na Zemi (zmena klímy, zmeny využívania krajiny) ovplyvňujú biosféru a jej zložky : rastliny a živočíchy.

Klíma je najdôležitejší faktor určujúci geografické rozdelenie  živočíšnych a rastlinných druhov. Klíma tiež určuje vlastnosti ekosystémov a toky energie a materiálov v nich. Globálne otepľovanie v rozsahu od 1°C po 4°C zvyšuje globálnu teplotu ekosystému a spôsobuje zmeny vo vlastnostiach ekosystémov. V princípe tieto zmeny spôsobujú posun vegetačných druhov smerom k pólom. Rastlinné druhy posúvali oblasti svojho výskytu aj v minulosti v závislosti od globálnych zmien; avšak hodnoty globálneho otepľovania naznačujú, že tieto zmeny môžu nastať relatívne rýchlo, až 10 krát rýchlejšie, ako tomu bolo počas otepľovania po ostatnom glaciálnom maxime. Nie je jasné, či rastlinné spoločenstvá budú schopné sledovať prebiehajúce rýchle posuny klimatických oblastí. Je zrejmé, že niektoré rastlinné druhy sa nebudú schopné posúvať takou rýchlosťou a vyhynú, pretože sa nedokážu prispôsobiť tak rýchlym zmenám. Čím rýchlejšie budú tieto zmeny, tým silnejší bude tento tzv. „filtračný efekt“. So zvyšujúcou sa teplotou bude na Zemi čím ďalej tým menej vhodných podmienok, ktoré si vyžadujú arktické a alpínske rastlinné a živočíšne druhy. S otepľovaním sa budú tieto habitaty zmenšovať, budú viac izolované s vyššou pravdepodobnosťou, že postupne vyhynú (Malcolm, Pitelka, 2000). Šírenie sa cudzích, tzv. invazívnych rastlín pozorované v ostatných desaťročiach aj na Slovensku, je pravdepodobne dôsledok prebiehajúceho posunu vegetačných pásiem smerom na sever.

Na záver...

Ak chceme, aby naša planéta Zem bola dlhodobo vhodným prostredím pre život, je potrebné dosiahnuť rovnováhu medzi produkciou tohto systému a spotrebou živočíchmi, vrátane ľudí. V súčasnosti je tento proces nerovnovážny; spotreba surovín a energie vysoko prevyšuje ich prirodzený prírastok tzv. trvalo obnoviteľnými zdrojmi. Podľa najnovších odhadov, obnoviteľné zdroje energie dokážu v budúcnosti pri súčasnom trende rastu spotreby pokryť maximálne jednu desatinu potrieb civilizácie.

Ešte nepriaznivejšia je situácia v spotrebe surovín. Za necelé dve storočia ľudstvo spotrebovalo značnú časť surovín, ktoré sa vytvárali počas stoviek miliónov rokov. Je nevyhnutné znížiť spotrebu surovín a energie, ale súčasný trend je opačný. Recyklácia použitého materiálu môže znížiť spotrebu primárnych surovín, ale problém sa tým nevyrieši. 

Zdrojom energie v súčasnosti sú prevažne fosílne palivá (asi 87%), len malá časť je pokrytá obnoviteľnými zdrojmi energie. Existujú veľké rozdiely medzi štátmi, Nórsko a Island kryjú spotrebu energii na viac ako 90% z obnoviteľných zdrojov, ale v iných (Čína, Saudská Arábia), fosílne palivá pokrývajú väčšinu príkonu energie. Len niektoré krajiny s vhodnými podmienkami môžu pokryť podstatnú časť príkonu energie energiou vetra a solárnou energiou. Reálnym zdrojom energie  sú jadrové elektrárne. Nádejou zostáva zvládnutie jadrovej fúzie, ako  bezodpadového zdroja energie.

Prebiehajúce zmeny klímy a rastúci počet obyvateľov prispievajú k eskalácii deficitu medzi zdrojmi energie,  surovín a ich spotrebou. Okrem prirodzených (alebo neantropogénnych príčin) ako sú zmeny v interakcii Slnko – Zem alebo vulkanická činnosť, k zmene klímy prispieva človek hlavne zmenou vlastností povrchu súše Zeme a tiež produkciou oxidu uhličitého. Jedným z dôsledkov týchto procesov je aj dezertifikácia,  sucho ale aj „bleskové“ povodne.

Prebiehajúce znečisťovanie biosféry odpadmi z priemyslu, poľnohospodárstva a komunálnej sféry pôsobí toxicky na rastliny aj živočíchy, a môže znečistiť zdroje vody. Preto je životne dôležité manipulovať s odpadmi tak, aby nedegradovali životné prostredie.

Literatúra:

DREGNE, H. E. (1977) Desertification of arid lands, Economic Geography, v. 53(4), s. 322-331.

KOLLÁR, A. (2001): Vodné zdroje, ich využívanie a ochrana. Život. Prostr., v.35, No.3., s. 160 – 162.

KUTÍLEK, M. (2008): Racionálne o globálním oteplování. Dokořán, Praha, s.185.

KUTÍLEK, M., LANDGRÁFOVÁ, R., NAVRÁTILOVÁ, H. (2013): Homo adaptabilis (Lidé jsou přizpůsobiví). Dokořán, Praha, s.158.

MAKARIEVA, A.M., GORSKHKOV, V.G., LI, BAI-LIAN (2008): Energy budget of the biosphere and civilisation: Rethinking environmental security of global renewable and non – renewable resources. Biological Complexity,  v. 5, s. 281 – 288.

MALCOLM, J.R, PITELKA, L.F. (2000): Ecosystem and global climate changes. Pew Center on Global Climate Changes, Arlington, Va.

MŰNZ, T. (2019): Odchádzame? Petrus, Bratislava, s. 228.

NOVÁK, V. (2012): Evapotranspiration in the Soil – Plant – Atmosphere System.  Springer Science+ Business Media, Doordrecht, s. 253.

NOVÁK, V. (2017): Pitná voda: Bude jej dosť pre všetkých? RAN, v.20, No. 1 – 2, s. 50 – 61.

PEKÁROVÁ, P., MIKLÁNEK, P., PEKÁR, J. (2017): Zmena prvkov hydrologickej bilancie na Slovensku. In: 24th Int. Poster Day Transport of water, chemicals and energy in the SPAC, ÚH – SAV, Bratislava, s. 204 -210.

PEKÁROVÁ, P., SVOBODA, A., NOVÁK, V., MIKLÁNEK, P. (2011): Historická hydrológia a integrovaný manažment povodí a krajiny. Vodohosp. Spravodajca, No. 1 – 2, s. 4 – 7.

ROSEN, M., RITCHIE, H. (2013): Food supply. Our world data. (https://ourworldindata.org./food-supply.

SHUTTLEWORTH, W.J. (1988): Evaporation from the Amazonian rainforest. Proc. Roy. Soc., London, B233, s.321 -346.

VINAS, M.J., RASMUSSEN, C. (2015): Warming seas and melting ice sheets. Features, August, 25.

Ing. Viliam Novák, DrSc

Ústav hydrológie SAV

Dúbravská cesta 9 

841 04 Bratislava