Krajina v rukách človeka

Rastúci počet obyvateľov Zeme a stúpajúce nároky na potraviny, energiu a suroviny vyvolávajú čoraz intenzívnejšie využívanie všetkých dostupných zdrojov. Pri získavaní potravín a surovín sme plne závislí od produkčnej kapacity Zeme, pričom dominantná je produkcia súše.

Súš produkuje ročne asi 115 × 109 ton suchej biomasy, morské ekosystémy len 55 × 109 ton za rok. Energiu potrebnú na tieto procesy dodáva predovšetkým Slnko. Rastúce nároky na potraviny nútia obyvateľstvo rozširovať plochu poľnohospodárskej pôdy využívaním menej vhodných území, výrubom lesov, no predovšetkým výrubom dažďových lesov a zväčšovaním stád dobytka. To vedie k dramatickým zmenám vo využívaní krajiny, k zmene ich vlastností, čo vedie k degradácii pôd a k dezertifikácii územia, k zmenám štruktúry bilancie vody a energie na Zemi a prispieva ku klimatickej zmene.

Zmena klímy

Súčasný trend zmien klímy je charakterizovaný predovšetkým zvyšovaním teploty atmosféry. Zvyšovanie teploty Zeme spôsobuje zmeny v štruktúre tokov vody a energie. Menia sa ročné úhrny a rozdelenie zrážok počas roka, zvyšuje sa extremalita počasia. Znamená to, že zrážky sú intenzívnejšie a ich úhrny väčšie, na druhej strane aj bezzrážkové obdobia sú dlhšie a suchá výraznejšie. Riziko výskytu suchých období sa zvyšuje napriek tomu, že úhrny zrážok sa zvyšujú. V dôsledku vyšších teplôt vzduchu sa zvyšujú aj úhrny výparu a znižuje sa odtok riekami, čo spôsobuje zníženú intenzitu infiltrácie vody z tokov do priľahlých vodovodných vrstiev a znižovanie úrovne hladín podzemných vôd. V predindustriálnej ére (asi do polovice 19. storočia) sa klíma menila 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 až o 100 miliónov za rok a úmerným nárastom nárokov na vodu, potraviny a iné suroviny. Toto vyvoláva zvýšenú ťažbu surovín, extenzifikáciu a intenzifikáciu poľnohospodárstva, ktoré mnohonásobne zvýšilo svoju produkciu. Zvýšenie tejto produkcie je dôsledkom zväčšenia plochy poľnohospodárskych pôd, predovšetkým na úkor lesných porastov, ale najmä aplikáciou nových vedeckých poznatkov o komplexe pôda-rastlina-atmosféra od druhej polovice 19. storočia. 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 lesov a lúk sa objavili polia, komunikácie, veľkoplošné stavby, ktoré zmenili a menia toky vody a energie na Zemi.

Antropogénna činnosť

Je niekoľko antropogénnych príčin, ktoré majú vplyv na zmeny klímy. Jednou z nich je intenzívne spaľovanie fosílnych palív, a aj obnoviteľných palív (biomasa). Pri ich spaľovaní sa uvoľňuje tzv. skleníkový plyn oxid uhličitý (CO2), ktorý sa stáva súčasťou atmosféry, rozptyľuje energiu dlhovlnného vyžarovania Zeme, a tak zvyšuje teplotu atmosféry. Druhou príčinou je zmena vlastností povrchu Zeme. Je to predovšetkým likvidácia tzv. dažďových lesov (vyrúbe sa viac ako 100-tisíc km² ročne) a dezertifikácia územia. Takto sa odstraňujú pôvodné porasty, znižuje sa rýchlosť aj úhrny evapotranspirácie (výparu). Existencia lesných ekosystémov má veľký význam ako zdroj biomasy (dreva) a predovšetkým je to predpoklad stability ekosystému a významné protierózne opatrenie. Tropické dažďové lesy sú charakteristické vysokými úhrnmi zrážok (viac ako 3 000 mm za rok) a vysokým príkonom slnečnej energie (priemerne 350 W/m²; na porovnanie: na územie Slovenska dopadá priemerne 125 W/m²). Dostatok vody a energie spôsobuje, že ročný úhrn evapotranspirácie dažďových pralesov je vyšší ako 2 500 mm vody (na Slovensku asi 500 mm). Na výpar z dažďových pralesov sa spotrebuje asi 90 % dopadajúcej energie, len zvyšných 10 % nahrieva ekosystém. Okrem toho pralesy v procese fotosyntézy viažu v biomase veľké množstvo oxidu uhličitého a znižujú jeho koncentráciu v atmosfére. Ďalšou antropogénnou príčinou dezertifikácie je nesprávne obrábanie pôdy. Riziko veternej (aj vodnej) erózie je v oblastiach púští a polopúští vysoké. Obrábaná pôda je po zobratí úrody nechránená, a teda vo zvýšenej miere vystavená silným vetrom, čo spôsobuje jej odnos. Spomeňme si na májový transport saharského piesku až na Slovensko… 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 k porušeniu povrchu pôdy kopytami dobytka. Dôsledkom je zvýšenie citlivosti (hlavne) na veternú eróziu a dezertifikácia územia.

Nárast teploty

Intenzívny výrub dažďových lesov a ich premena na poľnohospodársku pôdu, stavby či komunikácie spôsobujú zmenu vlastností vyparujúceho sa povrchu. Značná časť zrážok odtečie do tokov a výpar z povrchov sa zníži asi na polovicu. Zníženie intenzít a úhrnov výparu spôsobuje, že asi polovica slnečnej energie, ktorá sa predtým spotrebovala sa na výpar, nahrieva hraničnú vrstvu pôdy a atmosféry. Najvýznamnejším skleníkovým plynom je vodná para, ktorá rozptyľuje dlhovlnné vyžarovanie povrchu Zema sekundárne spôsobuje zvyšovanie teploty hraničnej vrstvy atmosféry. Koncentrácia vodnej pary je úmerná teplote vzduchu. Zvyšujúca sa teplota atmosféry preto spôsobuje zvýšenie koncentrácie vodných pár, a tým aj zvýšenie skleníkového efektu atmosféry a zvyšovanie teploty biosféry. Tento jav je zrejme primárnou príčinou otepľovania, ktoré dostalo prívlastok globálne.

Degradácia územia

Dezertifikácia je proces degradácie územia využívaného na produkciu potravín (biomasy a zvierat) na oblasti nevhodné na poľnohospodársku činnosť (púšte a polopúšte), a teda nedostatočne zásobené vodou, vyvolané prirodzenými alebo antropogénnymi procesmi. Táto degradácia prebiehala aj v minulosti, ale jej intenzita bola nižšia.Asi osmina povrchu súše je pokrytá púšťami a z meraní vyplýva, že dezertifikácia prebieha rýchlosťou asi 120-tisíc km² ročne. Sahara, s plochou 9 mil. km² najväčšia púšť planéty, sa podľa meraní rozširuje ročne asi o 60-tisíc km². Od roku 1900 sa táto púšť posunula južným smerom približne o 250 km, čo predstavuje asi 1,5 mil. km², pričom tento proces sa zrýchľuje. Dezertifikácia prebieha aj v Južnej Amerike, Austrálii a v Ázii, ale s menšou intenzitou (odhad 60-tisíc km² ročne). Dezertifikáciou sa stráca poľnohospodárska pôda a lesy. Asi 12 % rozlohy súše sa využíva ako orná pôda na produkciu biomasy, ktorá je základným článkom potravového reťazca zvierat a ľudí. Podľa časopisu National Geographic za uplynulých 40 rokov sme prišli asi o tretinu ornej pôdy, a to kombinovanou činnosťou prirodzených činiteľov a ľudskými aktivitami. Z výsledkov výskumu vyplýva, že plocha ornej pôdy sa môže vhodnými melioračnými opatreniami rozšíriť asi na 14 % plochy súše.Prirodzené povrchy súše tvorili predovšetkým lesy, trávnaté porasty, stepi a púšte; nepriepustné povrchy (stavby, cesty) tvorili len malú časť povrchu a významne nevplývali na klímu. V ostatných dvoch storočiach sa však významne zmenila štruktúra povrchov súše – pribudla orná pôda ako dôsledok nárokov zvyšujúceho sa počtu obyvateľov na Zemi na suroviny, potraviny, energiu a vodu. Za ostatných sto rokov sa počet obyvateľov Zeme zvýšil štvornásobne z 2 miliárd v roku 1927 na 7,6 miliardy v roku 2019 (predpokladá sa, že v roku 2050 nás bude asi 10 miliárd). S tým súvisí zníženie plochy lesov a lúk a zvýšenie plochy nepriepusných povrchov. Veľké množstvo priemyselných a občianskych stavieb s nepriepustným povrchom znamená, že dažďové zrážky, ktoré spadnú na tento povrch, odtečú, len malá časť z nich sa vyparí, a teda spotrebuje sa podstatne menej slnečnej energie na výpar, ako keby bola na danom mieste porastená plocha. Na ilustráciu: po intenzívnej stavebnej činnosti v posledných desaťročiach sa plocha nepriepustných povrchov zvýšila približne na 5 % plochy územia Slovenska, čo je významný prírastok nepriepustných plôch ovplyvňujúci mikroklímu.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 8/2020. Ak chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov, prihláste sa. Ak ešte nie ste naším predplatiteľom, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.

Ing. Viliam Novák, DrSc.
Ústav hydrológie SAV v Bratislave
Foto Pixabay

Komentáre