Globálne zmeny biosféry sú jednou z najčastejšie diskutovaných tém súčasnosti. Pravdou však je, že pozornosť sa sústreďuje najmä na prebiehajúcu zmenu klímy. Aj keď tú bezprostredne pociťujeme najviac, je len jednou z mnohých zmien s celosvetovým dosahom.
Z dlhodobého hľadiska sú globálne zmeny spôsobené kombináciou prirodzených a antropogénnych príčin. No ich súčasný rýchly priebeh spôsobuje predovšetkým človek a – aj keď nepriamo – rastúci počet obyvateľov Zeme. Ich odhadovaný počet na začiatku nášho letopočtu bol 180 miliónov, v roku 1820 to bola miliarda, za sto rokov sa počet obyvateľov zvýšil na dve miliardy a v súčasnosti je to viac ako osem miliárd.
Udržateľné využívanie Zeme
Človek na svoju existenciu potrebuje energiu, potravu a suroviny. Podstatnú časť nevyhnutnej energie dodáva na Zem Slnko. Ostatná sa získava predovšetkým spaľovaním fosílnych palív s negatívnymi dôsledkami: emisiou oxidu uhličitého, ktorý významne prispieva ku skleníkovému efektu atmosféry a zvyšovaniu teploty biosféry. Pravdepodobne ešte významnejší príspevok ku globálnemu otepľovaniu majú zmeny využívania krajiny, ktoré ovplyvňujú toky energie na Zemi, pretože spravidla znižujú množstvo energie spotrebované na vyparovanie vody z povrchu súše.
Okrem spaľovania fosílnych palív sú významným zdrojom energie slnečná, jadrová energia, energia vody a vetra. Zdroje fosílnych palív, jadrového paliva, ako aj zdroje primárnych surovín (uhlie, rudy) sú obmedzené. K obnoviteľným zdrojom surovín patria voda a vzduch, problémom je zachovanie ich kvality, aby boli vhodné pre rastliny a živočíchy. Na zachovanie funkčnej a pre život vhodnej planéty Zem je potrebné výrazne zmeniť jej využívanie tak, aby jej produkcia energie, biomasy a surovín bola trvalo udržateľná počas dlhého obdobia.
Produkcia biomasy…
Tvorba biomasy (rastlín) prebieha v procese fotosyntézy. Aby fotosyntéza mohla prebiehať, je potrebný zdroj energie, ktorú dodáva Slnko. Časť spektra slnečného žiarenia potrebného na fotosyntézu sa označuje ako fotosynteticky aktívna radiácia. Ďalšími vstupmi do procesu fotosyntézy sú CO2, voda, minerálne látky a kyslík, potrebný na dýchanie rastlín.
Minerálne látky sa do rastlín dostávajú rozpustené vo vode, ktorá do nich vstupuje koreňmi, a sú produktom zvetrávania zemskej kôry. Keďže koncentrácia minerálnych látok v pôdnom roztoku je malá, na ich transport do rastliny sú potrebné veľké množstvá vody. Z nej sa až 98 % vyparí v procese transpirácie (na čo sa spotrebuje obrovské množstvo energie a prostredie sa ochladzuje) a iba malé množstvo vody sa stane súčasťou rastliny. Prirodzené porasty ako lúky či lesy rastú bez zásahu človeka. Oxid uhličitý, vodu, kyslík a minerálne látky, ktoré sú aj produktom mineralizácie a rozkladu odumretých rastlín, získavajú z ekosystému.
… a jej maximalizácia
Iná situácia nastane, ak sú plodiny produktom poľnohospodárskej činnosti. Na dosiahnutie potrebných vysokých úrod nie sú postačujúce prirodzené zdroje vody a minerálnych látok. V tomto procese ide o maximálnu produkciu biomasy, pri ktorej sa optimalizujú agrotechnika, vodný, teplotný a minerálny režim pôdy. To znamená, že sa používajú mechanizácia, minerálne aj organické hnojenie, herbicídy a pesticídy. Dôsledkom môže byť degradácia pôdy a vysoký obsah minerálnych látok spôsobujúci jej zasolenie a zníženie úrodnosti. Dôsledkom zvýšenej produkcie biomasy je aj zhutnenie pôdy, zhoršenie jej štruktúry a vysoká spotreba energie mechanizáciou, aplikáciou hnojív a zavlažovaním, prípadne odvodnením. Látky potrebné na výrobu minerálnych hnojív sa získavajú ťažbou minerálov a ich úpravou. Rozširovanie plochy ornej pôdy je limitované a deje sa na úkor lesných a iných prirodzených porastov. To znižuje evapotranspiráciu, teda celkovú stratu vody z povrchu pôdy (evaporácia) vrátane vylučovania vody rastlinami (transpirácia), a tým aj spotrebu energie a stabilitu ekosystémov.
Nenahraditeľné straty
Na Zemi žije asi 1,5 milióna živočíšnych druhov, pričom približne milión z nich je hmyz, preto sa naša planéta často nazýva planétou hmyzu. Ani jeden z týchto druhov živočíchov nie je na Zemi zbytočný, pretože živočíchy sú od seba vzájomne závislé. To znamená, že eliminácia jedného druhu vedie spravidla k zániku iného. Každý živočíšny a rastlinný druh je dôležitou súčasťou potravového reťazca živočíchov vrátane človeka. Preto je zachovanie celého spektra rastlín a živočíchov (biodiverzita) dôležité pre budúcnosť ľudstva.
V období rokov 1600 až 1975 zmizlo z povrchu Zeme 136 druhov vtákov a 68 druhov cicavcov, ale v 20. storočí vyhynulo až 85 druhov cicavcov. Podľa údajov Organizácie Spojených národov pre výživu a poľnohospodárstvo až 60 % svetových ekosystémov je narušených tak, že ich vývoj nie je trvalo udržateľný. V Európskej únii je len 17 % biotopov v dobrom stave. Podľa tých istých zdrojov je na Slovensku iba 14,7 % prírodných ekosystémov v prirodzenom stave, čo je mimoriadne nízky podiel. Zvyšok je výrazne modifikovaný a podľa údajov Ministerstva životného prostredia Slovenskej republiky až 75,1 % cicavcov žije v nevhodných podmienkach.
Človek migrujúci
Človek je jediným živočíchom na Zemi, ktorý je schopný prispôsobiť sa meniacim sa podmienkam tak, že nielen prežíva, ale zvyšuje svoju populáciu nekontrolovaným spôsobom. Mení biosféru podľa svojich potrieb, čím ohrozuje nielen seba, ale aj ostatných obyvateľov planéty.
Príkladom devastácie ekosystému človekom môže byť príbeh Mezopotámie. Úrodné pôdy a ich zavlažovanie vodou z tokov v tejto oblasti umožnili dosiahnuť vysoké úrody v porovnaní s inými lokalitami a rozvoj civilizácie. Postupné zasolenie ako dôsledok používania silne mineralizovanej vody spôsobilo zníženie úrod na 10 až 20 % pôvodného stavu. Nakoniec skolaboval štátny systém a obyvatelia sa museli presťahovať na iné, vhodnejšie miesta. Sťahovanie národov na severnej pologuli bolo pravdepodobne tiež jedným z dôsledkov zmeny klímy a zníženia úrodnosti pôdy vyčerpaním zásob prirodzených hnojív. V súčasnosti nie je možný masívny transfer ľudí na iné miesta, preto sa ľudia v kritických situáciách uchyľujú k spontánnej imigrácii najmä do Európy a USA.
Očakávaný nedostatok
Rastliny (semená) aj človek disponujúci dostatkom energie dokážu prežiť v celom intervale teplôt, ktoré sa vyskytujú na Zemi (-88 až 58 °C). Biomasa, ktorá je prvým článkom potravového reťazca živočíchov, je však produktom fotosyntézy prebiehajúcej len v úzkom intervale teplôt vzduchu od 0 do 40 °C, s optimom asi 30 °C v závislosti od druhu rastliny. Preto existenciu človeka na Zemi podmieňuje vhodný ekosystém, schopný produkovať biomasu, ktorá je zdrojom energie pre všetky živé organizmy na Zemi. Plocha ornej pôdy z plochy súše je ohraničená, pričom podľa odhadov je možné jej zväčšenie na 14 %.
Ohraničená produkcia biomasy na Zemi tak môže pokryť potreby len určitého počtu ľudí. V limitovanom množstve môže prebiehať neprestajne. Je obnoviteľným zdrojom energie, pretože všetky komponenty fotosyntézy sú produktom cyklických procesov a sú takmer nevyčerpateľné, ak je intenzita ich spotreby pod určitou hranicou. Iná situácia je s neobnoviteľnými zdrojmi, ako sú suroviny uhlie, plyn, ropa, ruda, ktoré sú k dispozícii v obmedzenom množstve a mnohé z nich sú v značnej časti vyčerpané. Pod termínom suroviny rozumieme základné nespracované prírodné materiály, ktoré sú vstupmi do produkčného procesu. Suroviny okrem vody, vzduchu a biomasy patria medzi neobnoviteľné zdroje. Ich súčasné intenzívne využívanie je pre ľudstvo rizikom.
Ing. Viliam Novák, DrSc.
Ústav hydrológie SAV, v. v. i., v Bratislave
Foto Pixabay
