EKOSFERA

1. EKOSFERA Prof.dr.sc. Stjepan Krčmar Odjel za biologiju, Sveučilište J.J. Strossmayera u Osijeku

2. OSNOVNE ZNAČAJKE USTROJSTVA 1. ATMOSFERA • sastoji se od smjese različitih plinova koju nazivamo zrakom • troposfera-debljinanaekvatoru iznosi oko18km, a na polovimaod 8 do 10 km, dok je u našim geografskim područjima oko 11 km,prosječnatemperaturana površini Zemlje iznosi 15° C,na gornjoj granici troposfere tropopauzi- 50° C • stratosfera - gornja granica nalazi se navisini od 50km • stratopauza0° C,tropopauza-50° C , • 15° C na površini Zemlje, onemogućen je vertikalni uspon zračnih masa Plinoviti ovoj Zemlje, doseže u visinu od100 do 300 km

3. mezosfera - 50 – 80km; temperaturaopada od 0° Cdo - 80° C • termosfera- 80 – 300km; temperaturaraste od -80° C do 1000° C , odlikuje se visokom koncentracijom iona , pa se naziva iionosferom • snaga sunčevih zraka u najgornjem dijelu atmosfere ili solarnakonstanta iznosi81,7kJ/m2/min ili1,95cal/cm2/min • troposfera i stratosferase sastoje od: 78% N, 21% O, 0,9% Aridrugih plinova te čine99,9%zračnemaseatmosfere • stakleničkiplinoviiznose 0,1% i određuju toplinska svojstva atmosfere

4. Slika 85 .Višekratno ustrojstvo atmosfere

5. na visinama iznad 120 km počinje gravitacijsko raslojavanje plinova po težini, najbrže se smanjuje postotak dušika, a zatim atomarni kisik • na visinama od 600 do 1000 km u atmosferi prevladava helij, a iznad 1000 do 1200 km vodik • zrakoprazni prostor počinje na visinama od 100 do 500 km, gustoća atmosfere, a time i trenje su neznatni i radi toga u ovom prostoru najčešće lete sateliti

6. atmosfera izravno apsorbira oko 15% kratkovalnog zračenja Sunca, • naoblaka reflektira natrag u svemir oko 33%, a difuzno rasprši oko • 25% zračenja u prostor ,te na tlo dopire oko 27% zračenja • atmosfera je važan štit i zaštita za žive organizme od visokoenergetskog • svemirskog štetnog zračenja • zrak je manje specifične težine (0,0012) od vode, kopnena (1,0), morska • (1,03), u njemu organizmi ne mogu stalno lebdjeti , niti se kretati i • razmnožavati, zato su organizmi koji žive u zraku vezani za tlo

7. Tablica 4.Kemijskisastavsuhogzrakautroposferi

9. 2. LITOSFERA • površinskipokrovplanetaZemlje, površine509,9 milijuna km2 • 361 milijun km2 iznose dnaoceana imora (70,8%), 149 milijuna km2iznosi površina kopna (29,2%) • uključuje Zemljinu kamenu koru i gornji dio plašta debljine do 50 km • najgornji ovoj čini taložnokamenje, a slijede stijene slične granitu: sial(kiselialumosilikati), sima(bazaltu slični silikatiželjezai magnezija), eruptivne, sedimentne i metamorfne stijene • gornji dio litosfere naziva se epizona,srednji mezazona, a donji katazona plašt jezgra Slika 86. Shema litosfere, plašta i jezgre Zemlje

10. u građi stijena čvrste Zemljine kore do 16 km zastupljen je: kisik 46% silicij s 28% aluminij s 8% željezo s 5% kalcij s 3.6% natrij s 2.8% kalij s 2.6% magnezij s 2% ostali elementi s manje od 1% u litosferi moguć je život samo u njenim površinskim slojevima, do desetak metara dubine Slika 87. Kemijski sastav litosfere

11. najvišatočkaMt. Everest8,848 m,najnižatočka (Marijanskirasjedi u Pacifiku 11.022 m)

12. 3. PEDOSFERA (TLO) • površinskirastresiti pokrovlitosfere • sastavljen od različitih vrsta tala, • nastao je pod utjecajem - atmosfere • - hidrosfere • - biosfere • premaveličini čestica(teksturi)razlikujemo: • skeletna, pjeskovita,ilovastaiglinenatla, koja se po • svojim morfološkim svojstvima svrstavaju u različite • tipove • većina tala sadrži više od 90% mineralnih tvari i tek • nekoliko postotaka organskih spojeva • organska sastavnica tla je humus • u tlu su prisutni voda s biogenim elementima i zrak • reakcija tla, kiselost (pH): kisela, neutralna,lužnata tla Slika 88. Shema povezanosti biosfere, atmosfere, hidrosfere, litosfere i pedosfere

13. Pedosfera se rasčlanjuje u klimazonalnetipovetala • (uvjetovane klimatskim utjecajem) • Razlikujemo: • glejnatlatundre • podzoliinjimasrodnatla(tajge) • černozemiidegradiraničernozemi(stepa) • kestenjastatlaismeđastepskatla • siva do crvenatla(polupustinjaipustinja) • smeđaisivatlaumjerenihpodručja • aluvijalnatla • tropskilatozoliperhumidnihklimatskihpodručja • tropskecrvenice u humidno - aridnojklimi • mediteranskeisubmediteranskecrvenicei smeđatla • podzoliranacrvenaižutatlahumidnihsubtropskihpodručja • planinskatla

14. Slika 89.

15. 4. HIDROSFERA • pokriva 71%Zemljinepovršine, slanavodamoraioceana iznosi 97,5% Pacifik49%, Atlantik26%, Indijskiocean 21%,Sjevernoledeno more 4% morske površine • slatkavoda iznosi 2,5%, od toga led kriosfere(68,75%), čistapodzemna • voda30%,jezerairijeke0,27%, močvare, vlaga u tluitrajnimraz • 0,984%,vodenapara0,001% • koncentracija soli u morskoj vodi iznosi oko35‰odnosno1kg • morskevodesadrži35g soli • procjenjuje se da je ukupna količina vode na Zemlji oko 1,5 • milijardu km3 • odstupanja su prisutna u obalnim područjima, morskim zaljevima, pri ušću rijeka u more • važna značajka hidrosfere su njena toplinska svojstva

16. Voda se odlikuje mnogim svojstvima: a)ona je otapalo b)transportni medij za mineralne i organske tvari c) isparavanjem omogućuje organizmima da se oslobode suvišne topline iz tijela d) u čvrstom agregatnom stanju (led) ima manju gustoću od tekućeg stanja te kao lakši pliva na površini vode i omogućuje opstanak vodenih organizama u kopnenim vodama e) u usporedbi sa zrakom ima veću gustoću, veći viskozitet, veći parcijalni tlak, mali sadržaj kisika, veliku sposobnost upijanja sunčevih zraka, veći salinitet, veću brzinu horizontalnog strujanja, više hranjivih tvari većina organizama ima maseni udio vode u tijelu veći od 50%, voda je kao otapalo i reagens potrebna za metabolizam i cjelokupnu biokemiju organizma

17. manje od 1% ukupne Zemljine zalihe vode dostupno je za našu uporabu, to je voda u kružnom toku između tla i atmosfere i iznosi oko 1,3 x 104 km3 • voda je po svojim fizikalnim i kemijskim svojstvima jedinstven spoj u prirodi, život bez vode je nemoguć • zbog načina urbanog života, industrijske i poljoprivredne proizvodnje, ukupna potrošnja vode po stanovniku iznosi oko 7500 l na dan • potrošnja vode po domaćinstvima je između100 i 200 l, a u Hrvatskoj 233 l najvišagustoćaslatkevode je na 4°C najviša gustoća morske vode je na – 1,9° C • halotermičkacirkulacijašto je morska voda hladnija to je gušća i teža, te struji prema dnu • viša koncentracija soli od 1‰povećava gustoću kao i sniženje temperature od 3° C ili 4° C • te fizikalne osobine doprinose okomitom i vodoravnom premještanju vodenih masa

18. oceani i mora odlikuju se velikom biološkom raznolikošću • morska vegetacija je relativno malobrojna, te sadrži manje od 1/5 poznatih • višestaničnih vrsta zbog jednakosti fizikalnih i kemijskih čimbenika okoliša • većina organizama lebdi u vodi i čini plankton(fitoplankton i zooplankton) • pokretni organizmi čine nekton(srdela, skuša, kornjača, dupin) • na morskom se dnu (stijenama, pijesku, mulju) nalaze : • bentoskebiocenozerazličitih organizama, • sjedilački ili sesilni oblici života, • pokretni ili vagilni oblici života, hemisesilni organizmi (ribe stanarice vezane • za usko područje radi ishrane - grdobina)

19. sličan je raspored biocenoza i u kopnenim stajaćicama (jezerima) • u tekućicama su dna bogato naseljena bentoskim zajednicama, plankton • je obilniji u sporijem toku rijeka • voda koja sadrži više od 36mg/L otopljenih tvari je tvrda voda, voda s • manje otopljenih tvari od 0 do 14 mg/L je meka voda • pH vrijednost mora je oko 8, a u kopnenim vodama pHiznosi od 6,5 - • 8,5 • kriofilni organizmi za život, rast i razmnožavanje trebaju niže • temperature, doktermofilni organizmimogu preživjeti jedino u • toplim vodama • mezotermni organizmi žive u umjereno toplim vodama

20. kratkovalne zrake plavog spektra (460 do 480 nm) prodiru do 150 m dubine • planktonom, organskim i mineralnim tvarima bogate vode primaju, zbog jače apsorpcije sunčevih zraka plavog spektra zelenu boju • planktonom siromašna mora imaju plavu boju, što povećava i dubinsku prodornost svjetla , povećavajući životni prostor primarnih producenata i omogućuje bolju optičku orjentaciju morskih životinja • visokoj oscilaciji podvrgnut je i sadržaj kisika, ovisno o temperaturi, sadržaju soli, te slojanju toplih hladnih struja iznosi između 0 i 10 ml O2/ l Slika 90. Plankton

21. 5. BIOSFERA živim organizmima protkani plašt planeta Zemlje Slika 91. Biosfera opisano je do sada u biosferi 1,6 do 1,8 milijuna vrsta

22. OSNOVNE FUNKCIONALNE ZNAČAJKE BIOSFERE biosferu odlikuje međusobna povezanost sastavnih dijelova: atmosfere, pedosfere,litosfere, hidrosfere ikriosfere osnovni uvjeti opstanka biosfere: dovoljna količina vode, povezanost tvari: čvrste, plinovite i tekuće faze, vanjski izvor energije (Sunčevo zračenje)

23. sunčeva energija pokretač je svih zbivanja na Zemlji prosječna vrijednost tzv. solarne konstante iznosi oko 1365 W/m2, na gornji rub atmosfere pristiže prosječno 342 W/m2 površina Zemljeapsorbiraprosječno49 % sunčeveenergije na površinuZemlje dolazezrakeod290nm do 3000nm

24. OZONSKI OMOTAČ • ozonje triatomnioblikkisika • 90% ozona nalazi se na visiniod 5 km i50 kmiznadZemljinepovršine • najvećakoncentracija ozona nalazi se na visini od20 do 25 km, 1cm3zraka sadrži5 x 10 12 molekula O3 • ozon upija UV zračenjesaSunca, osobito UV zrakeod170nm do 320 nm, a osobito učinkovito one ispod 290 nm • UV zrake od 280 do 315 nm su UV-B zrake , koje su štetnezasveoblikeživota na Zemlji • na površinu Zemlje dopiruUVzrakeizmeđu280 do 400nm Slika 92. Ozon

25. Tablica 5.ValnedužineSunčevihzraka u prizemnimdijelovimaatmosfere

26. Ozonskiomotačje Zemljinsuncobran! • ozon nastaje u stratosferi gdje UV zrake cijepaju MOLEKULU KISIKA O2+ hv → O + O • sudarom atoma kisika i molekularnog kisika uz molekulu neutralnog plina O2 + O + M → O3+ M + 100kJ/mol nastaje triatomni oblik kisika • ozon koji nastaje u troposferi posljedica je izgaranjabiomaseifosilnihgoriva uz oslobađanje dušikovihoksidaiorganskih spojeva iz kojih se uz sunčevu energiju stvara ozon, koji je dio gradskogsmoga Slika 93. Shematski prikaz nastajanja ozona

27. Zašto je ozonski omotač ugrožen? • kloribromustratosferi bili su prisutni s 2,5 x 10-9čestica (1985. godine) • ozonuništavaju: CFC (klorofluorougljici), HCFC (halogenirani klorofluorougljikovodici), CCl4 (ugljiktetraklorid)imetil - kloroform, haloni (bromofluorougljiciBFC), HBFC (bromofluorougljikovodici), metil – bromid • prvespoznaje o oštećenjuozonskogomotačasaznaju se tijekom 1970. • atmosferskivijek CFC spojeva je 115 do 1700 godina uzroci: umjetniizvori iprirodni; (gore navedeni spojevi), erupcijavulkana

28. klorofluorougljici (CFC)– koriste se od 1928. godine na različite načine: a)kao sredstvo za hlađenje u hladnjacima i klimatizacijskim uređajima b)kao potisni plin u limenkama aerosola c) kao sredstvo za upuhavanje u proizvodnji fleksibilnih pjena za jastuke i madrace Slika 94. Uporaba CFC-a d) kao sredstvo za čišćenje tiskarske i druge opreme

29. nepotpuno halogenirani klorofluorougljikovodici (HCFC)koristili su se kao zamjenska sredstva za hlađenje i za upuhavanje ugljik-tetraklorid i metil-kloroform– primjena kao otapala, za čišćenje metala u strojogradnji i tvorničkoj proizvodnji haloni bromofluorougljici(BFC)sadrže brom, te se koriste u proizvodnji sredstava za gašenje požara Slika 95. Uređaj za gašenje požara

30. 34 vrste nepotpuno halogeniranih bromofluorougljikovodika (HBFC)predviđeno je Montrealskim protokolom za povlačenje iz uporabe • metil bromid– u uporabi je kao pesticid, predloženo je postupno ukidanje proivodnje metil-bromida za razvijene zemlje i zamrzavanje na razinu uporabe u 2002. godini za zemlje u razvoju Slika 96. Pesticidi i ostale kemikalije

31. ucsusa.org • ozonse oštećuje 4- 5%podesetljeću, najmanjeiznadekvatora, najvišepremapolovima • smatra se da iznad Arktika oštećenjeozonskog omotačaiznosi20%, a iznad Antarktika čak i više • oštećenjeozona serazlikuje ovisno ogodišnjemdobu, nadmorskojvisini SJEVERNA AMERIKA Slika 97. Ozonska rupa • predviđaju se maksimalnigubiciozonaod12-13% iznadsjevernih • srednjihzemljopisnih širina, u zimi iproljeće te od 6- 7% u ljeto i jesen • iznad srednjih zemljopisnih širina južnepolutke oštećenje ozona iznosit • će 11% u svimgodišnjimdobima • svjetski seozonskiomotačod 1981. smanjioza6% • svakog proljeća ujužnojhemisferiozonopada do 60% iznad većeg dijela • Antarktika • postojanje ozonske rupe javno je obznanjeno 1985. godine

32. SUNCE Kako je oštećenje ozona povezano sa promjenom klime? UV- A UV- B UV- C Ozonska barijera • kemikalije koje oštećuju ozon doprinose globalnom zagrijavanju • uzrokuju poremećaj toplinske ravnoteženaZemlji • CFC 11iCFC 12su4000 do 8500jači stakleničkiplinoviodCO2 • ozonje također sam po sebi stakleničkiplin • nastat će promjene ukruženjuCO2 (smanjenjeprodukcijefitoplanktonaikopnenihbiljaka) • porast ćeprosječne temperature u donjimslojevimaatmosfere 5% UV-A apsorbira 95% UV-B apsorbira 100% UV-C apsorbira ZEMLJA Slika 98. Shema prolaska UV zraka kroz ozon

33. Kako se mijenjaju razine UV zračenja na Zemlji? • UV - B zračenjenasrednjimzemljopisnimširinama 8 - 10% (od 1979 do 1994.), na 310 nm na 45 stupnju sjeverneijužnezemljopisneširine • 1992. u Torontu (Kanada) UV – B zračenje na 300 nm 35% je jače nego 1988. godine • na Antarktiku 1992. ozonskarupa, UV – B zračenje u rasponu od (298 - 303 nm)  4 putajačenego 1991. • u Argentini UV - zračenje 1991. bilo je višeza 45% oduobičajenoga • povećanjepojaveeritema(u odnosuna 1960) očekuje se na sjevernojpolutci (zima- proljeće 15-17%; ljeto-jesen 8-9%); južnapolutkasvakogodišnjedoba 15%.

34. Učinci pojačanog ultraljubičastog zračenja • UV - B zračenje- pojavaeritema opeklina od sunca, povećanje rakakožeza 2% za svako 1% oštećenjestratoferskogozona • UV- B zračenje - snježnasljepoća (aktiničkikeratitis - bolnaakutnaupalarožnice) • UV - B zračenje - pojavamrene (zamagljenjeleća) glavniuzroksljepoće • UV- B zračenje - smanjujeotpornostpremabolestima(rak, alergije, zaraznebolesti)

35. UV- B zračenje – doprinosi pojavi herpesa ilišmenijaze • UV- B zračenje–kod riže, sojei drugih biljaka uzrokujeslabijiprinos, mijenjakemizambiljke, izgledbiljke, smanjuje hranjivu vrijednost • UV- B zračenje -oštećujefitoplankton, zooplankton, uzrokuje promjene prirodne ravnoteže između biljaka i biljojeda u ekološkom sustavu • štetan učinak na ribarstvo, jer 30% animalnihproteina u ljudskojprehranidolaziizmora • UV- B zračenje–uzrokuje raspadanjebojaiplastike

36. Međunarodni dogovor • mjere za sprečavanje oštećenja ozonskog omotača: • ožujak 1985. usvajanjeBečkekonvencije o zaštitiozonskogomotača • lipanj 1985. potrebazaprotokolomnakonobjaveantarktičkeozonskerupe • rujan 1987. Montrealskiprotokol o tvarimakojeoštećujuozonskiomotač TOOO • siječanj 1989. Montrealskiprotokolstupanasnagu • London 1990., Copenhagen 1992., Montreal 1997., Peking 1999.proširivanjeMontrealskog protokola, 100 kemikalija pod nadzorom • prosinac 2001., 183 državeratificiralesuMontrealskiprotokol • protokolzahtijevaukidanje 40 HCFC - a, 15 CFC -a, 3 halona, 34 HBFC -a, tetraklorugljika, metil - kloroformaimetil - bromidaibromoklormetana

37. zemlje u razvojutrošemanjeod 0,3 kg kontroliranihtvaripostanovnikugodišnje • višeod 140 zemaljaudovoljava ovim zahtjevima, to su“zemljeizčlanka 5” njihov status određen je 5. člankom Montrealskogprotokola • potrebno je provesti postupnoukidanjetvarikojeoštećujuozonskiomotač • glavnazamjenaza TOOO, CFC (amonijakiugljikovodici) • HFC - ne sadržeklor,ali su stakleničkiplinovi

38. METRIČKIH TONA Slika 99. Prikazsvjetskeproizvodnje CFC - a 11 i 12

39. CFC spojevi se koriste za hlađenje, klimatizaciju, u proizvodnji plastičnihpjena, zamjenskasredstvasu : metil - klorid, HCFC, ugljikdioksidivoda • CFC 113, ugljik- tetraklorid, metil – kloroformse koriste kao sredstvazačišćenje, zamjenaim je raznolika • CFC 11 iCFC 12se koriste kao potisniplinoviu limenkamaaerosola,zamjena suugljikovodici i mehaničke pumpice • halonise koriste zagašenjepožara, zamjena su: voda, ugljičnidioksidili pjene

40. Kakva je reakcija Republike Hrvatske? • RH je od 8.10.1991. strankaBečkekonvencijeiMonteralskogprotokola o TOOO • obavljene su 4 izmjeneMontrealskogprotokola: London (1990), Kopenhagen (1992), Montreal (1997), Peking (1999). • Sabor RH potvrdio je sve izmjene • Ministarstvozaštiteokolišaiprostornoguređenja u RH zaduženo je za provedbuMontrealskogprotokola • Vlada RH donijela je uredbu o TOOO“Narodnenovine”broj 7/99 i 20/99 ograničava se potrošnjaiproizvodnja, uvoziizvoz) • Osnovana je multilateralnazakladazaprovedbuMontrealskogprotokola za zemljeiz5. člankaMontrealskogprotokola sa niskom potrošnjom TOOO • u RH ukinutaje potrošnjaod 171,6 tona CFC-a i27 tonametil - bromida

41. Uspješno završeni projekti a) Nacionalni program zapostupnoukidanje TOOO ukidanjepotrošnjefreonaCFC 11 pri proizvodnji poliuretanskih pjena u Oriolik d.d. u Oriolokd.d. uklonjeno je 25t CFC -11 godišnje,uvedeno je zamjensko s sredstvometilenklorid u Plivid.d. uklonjeno je 10,6 tonaCFC - 11, i CFC – 12,zamjensko sredstvo je propan/butan alternativninačinuzgojapresadnicaduhanabezkorištenjametil – bromida, ukljanjase 27 tonametil - bromida b) provedeno je institucijskoosnaživanje u svrhuprovedbeMontrealskog protokolau RH c) provedba projekta: GospodarenjerashladnimsredstvimaRMP

42. Oštećenje ozona i zemalja u razvoju • 1986. zemlje u razvojuAzije, Afrike, SrednjeAmerikezastupljenesu s21% potrošnje CFC – a ihalona • 90% CFC - a se ispušta u atmosferu na područjuEurope, Japana, SjeverneAmerike • udio zemalja u razvoju u potrošnji CFC-a se povećava • 1986. razvijenezemljetroše65% TOOO, 1992. samo 47%. • potrošnja u Aziji 19%  30%, uIstočnojEuropi s 14%  21%

43. pretpostavlja se da će do 2020. potrošnja TOOO dostići milijuntona u zemljama u razvoju • neophodna je pomoćmeđunarodnezajednicezemljama u razvojuradiukidanja TOOO • proračun zaklade od1991. do 1993. iznosio je 240 milijuna USD, 1994. - 1996. 510 milijuna USD • Zaklada podržava nacionalneprogrameu 64 zemlje, čija će primjena dovesti do ukidanja 142 kilotone TOOO • program Ujedinjenihnarodazarazvoj (UNDP) pomaže kroz proces edukacije

44. Literatura: • Glavač V. 1999. Uvod u globalnu ekologiju. Duzpo i Hrvatske šume. Zagreb. 211pp. • Aloisi de Larderel J. 2002. Svatko može učiniti nešto za spas ozonskog omotača. Words and publications, 47pp. • Springer O.P. i Springer D. 2008. Otrovani modrozeleni planet. Biblioteka Geographia Croatica. Knjiga 31. 293pp. • http://images.google.hr (28.9.2012).