Ako súvisí klimatická zmena a cyklus uhlíka v prírode? 

Oxid uhličitý síce nie je “najagresívnejším” zo všetkých skleníkových plynov, ale vďaka svojmu veľkému zastúpeniu v atmosfére je v súčasnosti tým najvýznamnejším. Oceány, zeleň, vegetácia a pôda po dlhú dobu absorbovali oxid uhličitý z atmosféry, a tým sa zúčastňovali na zachytávaní uhlíka do takej miery, že vyrovnávali teplotné výkyvy planéty. Emisie skleníkových plynov vyprodukované ľuďmi za posledných 200 rokov však nasycujú oceány a atmosféru viac ako dokáže vodná a suchozemská vegetácia pohltiť. Prispievajú tým k nadmernému skleníkovému efektu, globálnemu otepľovaniu a zmene klímy. 

Počas fotosyntézy rastliny odstraňujú oxid uhličitý z atmosféry a pôsobia ako zachytávače uhlíka. Baktérie a huby využívajú bunkové dýchanie na extrakciu energie obsiahnutej v chemických väzbách rozkladajúcich sa organických látok a na uvoľňovanie oxidu uhličitého do atmosféry. Veľké množstvo oxidu uhličitého z atmosféry sa premieňa v povrchových vodách oceánov. Jednobunkový planktón hrá dôležitú úlohu v cykle uhlíka v moriach aj atmosfére. Prostredníctvom fotosyntézy planktón spotrebováva oxid uhličitý v povrchových vodách. Akonáhle odumrie, začne klesať ku dnu a uvoľňovať oxid uhličitý do morskej vody a sedimentov. Pretože morské dno nie je v kontakte s atmosférou, nemôže sa uvoľňovať oxid uhličitý. 

Okrem oxidu uhličitého prispievajú k zmene klímy aj iné skleníkové plyny. Napríklad metán má oveľa silnejší skleníkový efekt ako oxid uhličitý, má však podstatne kratšiu životnosť. Najvýznamnejším zdrojom metánu je poľnohospodárska výroba a v čoraz väčšej miere aj topiaci sa permafrost. Metán vydrží v atmosfére asi dvanásť rokov, kým oxiduje a premení sa na vodu a oxid uhličitý.Globálne otepľovanie a zmena klimatických podmienok môže v niektorých oblastiach viesť k degradácii pôdy a k premene dažďových lesov na savany, ktoré majú oveľa nižšiu účinnosť sekvestrácie uhlíka. V iných oblastiach môže dôjsť k pokusom o umelé zalesnenie, čo by mohlo pomôcť zvýšiť sekvestráciu v iných územiach. 

Ako sa menili klimatické podmienky v minulosti?

Najzásadnejším faktorom určujúcim klimatické podmienky Zeme je množstvo prichádzajúceho slnečného žiarenia. To sa líši podľa zemepisnej šírky a ročného obdobia. Slnečnou energiou je poháňaný cyklus vzduchu, vody a uhlíka. Klimatické podmienky sú potom tvorené pôsobením slnečného žiarenia, prúdením vetra a morských prúdov. Majú na ne vplyv i kontinenty, oceány a pohoria. Vek Zeme sa odhaduje na 4,6 miliárd rokov a jej klíma sa v priebehu histórie výrazne menila. Podľa súčasného poznania sa na Zemi vystriedalo veľa teplých období a najmenej šesť chladných cyklov trvajúcich milióny rokov. Počas chladných období sa v blízkosti pólov tvorili veľké ľadové platne. Posledná ľadová doba skončila pred približne 15 tisíc rokmi.

Na Zemi došlo k viacerým zdokumentovaným vyhynutiam druhov, z ktorých šesť bolo identifikovaných ako masové vymieranie. Podrobnosti týchto udalostí sa stále skúmajú, predpokladá sa však, že ich príčinou, okrem iného, mohli byť i rýchle klimatické zmeny. Významné globálne otepľovanie morí a podnebia sa zrýchlilo minimálne v prvom, druhom, štvrtom a prebiehajúcom šiestom období masového vymierania.

Ako sa život adaptuje na klimatické zmeny?

Zmena klímy ovplyvňuje prírodné prostredie a tým aj druhy, ktoré v ňom žijú. Každý druh reaguje na zmenu svojho životného prostredia iným spôsobom. Niektoré druhy môžu z teplejšej klímy profitovať, a tým mať oproti iným druhom konkurenčnú výhodu. Mnoho druhov však zostane klimatickou zmenou zasiahnuté negatívne.  Adaptačné mechanizmy sa u druhov budú líšiť. Adaptácia môže znamenať buď nový typ správania, rozvoj nových fyziologických vlastností alebo migráciu. Ak dôjde k zmene príliš rýchlo na to, aby sa určitý druh adaptoval alebo našiel nový biotop, môže dôjsť k jeho miestnemu alebo dokonca globálnemu vyhynutiu. 

Ďalším prejavom zmeny klímy sú posuny v ročných fázach. V praxi to napríklad znamená, že dochádza k skoršiemu nástupu jari, neskoršiemu nástupu zimy a teda k predĺženiu vegetačného obdobia. Klimatická zmena spolu s inými faktormi môže viesť k zmene a strate biodiverzity na celom svete aj v regiónoch Slovenska. Biodiverzita sa týka rozmanitosti a bohatstva živej prírody, tj. organizmov a biologických systémov. Je dôležitá pre zdravie ľudí a ekosystémy Zeme. Je nevyhnutnou podmienkou pre život na planéte. Biodiverzita má zásadný význam aj pre ľudí, a to vďaka jej vplyvu na ekosystémové služby, bez ktorých život človeka na Zemi nie je možný. Ide o služby ako produkciu kyslíka, produkciu potravín, zabezpečenie pitnej vody, čistého vzduchu a mnoho ďalších. 

Ako sa ekosystémy adaptujú na klimatické zmeny?

Klimatická zmena ovplyvňuje ekosystémy mnohými spôsobmi. Globálne zvýšenie teploty bude so sebou niesť destabilizáciu klimatického systému, čo vedie k nárastu extrémnych prejavov počasia, ako hurikánov, záplav, horúčav a sucha. Príklady toho, ako prejavy ovplyvnia niektoré ekosystémy:

  • Dôjde k rozšíreniu púští 
  • Rozsah ľadovej pokrývky v polárnych oblastiach sa zníži, nastúpi vegetácia 
  • V horských oblastiach dôjde k presunu druhov do vyšších nadmorských výšok
  • V niektorých oblastiach zmena klímy urýchli rast vegetácie, ale tiež zvýši riziko lesných požiarov
  • Sladkovodné ekosystémy budú trpieť rizikom vyschnutia a následkami eutrofizácie
  • Zvýšenie teploty mora ovplyvní morskú biodiverzitu a zníži sa primárna produkcia v oceánoch; dôjde k zániku koralových útesov

Ako súvisí klimatická zmena s ďalšími výzvami životného prostredia?

Okysľovanie oceánov 

Štúdie naznačujú, že súčasná miera acidifikácie oceánov je bezprecedentná – rýchlejšia ako kedykoľvek za posledných 300 miliónov rokov. Odhaduje sa, že ak hladiny oxidu uhličitého budú neustále stúpať, do konca storočia sa môže okyslenie zvýšiť o 170%. 

Odlesňovanie 

K odlesňovaniu dochádza najmä v tropických dažďových lesoch, ale výnimkou nie je ani Slovenská republika a Európa. Odlesňovaním a následným využitím dreva priamo uvoľňujeme uložené CO2 do atmosféry, a navyše znižujeme plochu zelene, ktorá absorbovala CO2 z atmosféry. Vzrastlý strom absorbuje násobne viac CO2 ako mladý strom. Odlesňovaním navyše dochádza k erózií a degradácií lesnej pôdy a ďalší vývoj lesa je sťažený. Odlesňovanie urýchľuje zmenu klímy, a tiež prispieva k znižovaniu biodiverzity elimináciou biotopov tisícov tropických druhov. Najúčinnejším spôsobom riešenia odlesňovania je ochrana dažďových lesov, zmena spotrebiteľského správania, udržateľné poľnohospodárstvo a udržateľné obhospodarovanie lesov. Okrem udržateľného lesného hospodárstva je potrebné, aby niektoré oblasti lesov ostali v bezzásahovom režime. 

Zánik pôvodných biotopov 

Zánik pôvodných biotopov je veľkým problémom pre biodiverzitu a početnosť druhov. Jedným zo spôsobov, ako zlepšiť adaptáciu, je znížiť fragmentáciu biotopov spojenú s ďalšími stresovými faktormi. Riešením je obnova ekologickej stability krajiny, vytváranie biokoridorov a spájanie chránených území to kompaktných celkov. Plánovanie ochrany biodiverzity by malo vychádzať aj z požiadaviek biotopu konkrétneho druhu.

Výroba potravín

Výroba potravín je základnou podmienkou ľudského života. Významné množstvo atmosférického oxidu uhličitého generovaného človekom by bolo možné vrátiť do pôdy špecifickými poľnohospodárskymi postupmi. Najznámejšou udržateľnou výrobnou metódou je ekologické poľnohospodárstvo založené na recyklácii obnoviteľných prírodných zdrojov a využívaní miestnych obnoviteľných zdrojov.  

Ako pomáha biológia riešeniam klimatickej zmeny a našim životom?

Biológia môže hrať dôležitú úlohu pri porozumení zmeny klímy, jej dôsledkov a následnej adaptácie. Hlavnými stratégiami na zmiernenie zmeny klímy sú ochrana biodiverzity a zvyšovanie zachytávania uhlíka ekosystémami. Pri riešeniach klimatických zmien je možné použiť mnoho noviniek využívajúcich biologické princípy. Príkladom sú pokroky v obalovom a odpadovom hospodárstve či inovácie založené na biotechnológiách. Tie sú často založené na prirodzenej dynamike prírodných javov a ekosystémov. Konečným cieľom je posun smerom k udržateľnejšej spoločnosti, kde výrobky a suroviny cirkulujú čo najdlhšie a maximalizujú efektivitu využívania zdrojov. Inými slovami, vyžaduje si to prechod od lineárneho hospodárstva „od surovín k produktom a odpadom“ k cyklickému obchodnému modelu. Takéto modely s uzavretou slučkou produkujú oveľa menšie množstvo odpadu. Obehové hospodárstvo podporuje nízku spotrebu a vysoké využitie prírodných zdrojov, energie a materiálovej efektívnosti. Preto tiež produkuje menej emisií skleníkových plynov.

Ďalšie spôsoby zmierňovania zmeny klímy:

  • Ochrana, obnova lesov a mokradní zabraňuje zosuvom pôdy a pomáha regulovať vodnú bilanciu v krajine, kvalitu vody a jej prietok
  • Ochrana mangrovových lesov a iných pobrežných mokradí pomáha predchádzať záplavám a erózii pobrežia
  • Rôzne postupy v lesníctve a poľnohospodárstve nám pomáhajú prežiť v meniacej sa klíme a zaručujú výrobu potravín
  • Zachovanie biodiverzity v systémoch poľnohospodárskej výroby je nevyhnutné, vrátane zriadenia génových bánk pre zvieratá a plodiny

Ako pracovať so študentmi?

1

Skúmajte mechanizmus zachytávania uhlíka z atmosféry

Hodina biológie poskytuje vynikajúcu príležitosť nielen na spoznávanie vedeckých faktov, ale aj na upevnenie vzťahu k prírode. Vzdelávajte sa o cykle uhlíka a systémoch, ktoré ho ukladajú. Rozdeľte triedu do skupín po troch alebo štyroch, priraďte každej skupine jeden typ systému(lesy, pôdu, oceány) a pýtajte sa nasledujúce otázky:

  • Ktoré druhy sú zodpovedné za zachytávanie uhlíka na Zemi?
  • Ktoré mechanizmy sa používajú pri zachytávaní uhlíka?
  • Ktoré metódy sú najužitočnejšie na zlepšenie efektívnosti zachytávania uhlíka?
  • Aké faktory môžu zabrániť účinnému zachytávaniu uhlíka?
2

Diskutujte ako ovplyvňovala zmena klímy ekosystémy a prírodné prostredie v jednotlivých regiónoch či konkrétnej krajine sveta?

Dopady zmeny klímy sa v histórii a v jednotlivých regiónoch líšia. Požiadajte študentov, aby vytvorili galériu krajín a zavesili ju na stenu. Diskutujte o tom, ako zmena klímy a životného prostredia ovplyvňovala životy ľudí v tejto krajine. Aká je klíma v danej krajine dnes a aký je jej predpokladaný ďalší vývoj? Aký dopad klimatickej zmeny sa predpokladá v danej krajine a ako to ovplyvní chod krajiny a život ľudí? Ako sa krajina pripravuje na zmenu? Čo by ste odporučili? 

3

Diskutujte o zmenách krajiny, obcí a miest vo vašom regióne

Využite digitálne historické ortofotomapy a porovnajte vývoj krajiny a prírodných ekosystémov v čase od roku 1950. Ako sa zmenila krajina vo vašom okolí? Prečo? Aké to malo dôsledky? Aké negatívne zmeny vidieť na krajine? Aké sú možné riešenia do budúcnosti? 

Digitálna ortofotomapa Slovenskej Republiky:

https://mapy.tuzvo.sk/HOFM/

4

Pozorujte zmeny v ročných obdobiach

K akým zmenám dochádza počas ročných období? Ako to súvisí so zadržiavaním oxidu uhličitého a ako so zadržiavaním vody v krajine? Aký vplyv má posun vegetačných období, či zmeny v zrážkach vo vašom regióne? 

5

Cvičenie správy z budúcnosti

Vytvorte fiktívne správy z budúcnosti o dosiahnutých objavoch a využití biologického výskumu v praxi vo svete v roku 2030, 2050 alebo 2100. Čo všetko sa podarilo? Ako sme to dosiahli? Čo bolo potrebné urobiť? Čo najviac pomohlo? Ako sa to prejavilo na živote ľudí, ako na ekonomike, životnom prostredí a klimatických podmienkach? Ako to ovplyvnilo šťastie ľudí a spravodlivosť medzi ľuďmi? 

6

Vysádzajte stromy a zeleň, zadržiavajte dažďovú  vodu

Sadenie stromov a zelene môže byť užitočné z viacerých hľadísk. Má praktické hľadisko, pretože stromy pomáhajú adaptovať  prostredie na klimatické zmeny, a zároveň zlepšujú kvalitu verejného priestoru. Výsadba zelene môže byť dobrá príležitosť na vzdelávanie o úlohe stromov a zelene pri zachytávaní uhlíka, produkcii klyslíka, čistení vzduchu, filtrácii vody, tlmení hlučnosti či podpore biodiverzity. Vybudujte pri škole dažďovú záhradu a veďte do nej vodu zo strechy školy, zazelenajú strechy, steny, interiér. Pestujte si na školskej záhrade bylinky, zeleninu či ovocné stromy.  

Zapojte svoju školu do programu zelená škola a nechajte si poradiť ako na to:

http://www.zelenaskola.sk/

7

Naučte študentov používať Google Mapy, Google Earth, Google Earth Studio

Spoznávajte svet prostredníctvom satelitných máp, fotiek z terénu, 3D digitalizácie prostredia. Funkcionalita máp sa neustále vylepšuje, fotky si viete pozerať v čase a vidieť ako sa mení životné prostredie vo svete či vo vašom meste. Naučte sa používať nadstavbové aplikácie ako Google Earth alebo Google Studio. Vyzvite študentov, aby odprezentovali pre nich zaujímavú tému prostredníctvom digitálnych máp alebo videa urobeného z digitálnych máp.

8

Diskutujte o úlohe poľnohospodárstva a lesníctva pri riešení zmeny klímy a krajiny vo vašom regióne

Diskutujte o tom, ako môžu poľnohospodári a lesníci pomôcť pri riešení zmeny klímy a ako sa môžu na ňu lepšie adaptovať. Aké rôzne faktory by sa mali brať do úvahy pri výrobe potravín? Ako by sme sa mali starať o lesy? Aké lesy by ste chceli mať vo svojom okolí? 

9

Diskutujte o úlohe miest a obcí v boji proti klimatickej zmene, diskutujte o úlohe vášho mesta alebo obce a vašej školy, ako aj o individuálnej úlohe každého študenta či zamestnanca školy

Zistite viac o emisiách skleníkových plynov vo vašej obci, degradácií a znečisťovaní prostredia a možných riešeniach. Pozvite si do školy zástupcu samosprávy zodpovedného za územný rozvoj, životné prostredie či adaptačné opatrenia vo vašom meste alebo kraji. Diskutujte o tom, čo môžeme urobiť k zelenšej a zdravšej budúcnosti. Študentov rozdeľte do skupín a požiadajte ich, aby vytvorili akčný plán pre adaptáciu na zmenu klímy pre vašu školu, ich dom, záhradu alebo napríklad navrhli kampaň, komunikačnú stratégiu, občiansku iniciatívu a pod. 

10

Navštívte vzácne prírodné územia vo vašom okolí a chránené oblasti

Zistite viac o svojich prírodných rezerváciách, chránených areáloch alebo územiach Natura 2000 a skúmajte ich predmet ochrany. Pokúste sa odpovedať na tieto otázky: Sú užitočné pri adaptácii na zmenu klímy? Sú ohrozené zmenou klímy a existujú plány na ich ochranu? Čo môžeme pre ich ochranu a rozvoj urobiť ako škola a ako jednotlivci? 

11

Vytvorte si tematické mapy 

Vytvorte si na základe dostupných údajov rôzne tematické mapy, ako napríklad mapy emisií CO2, mapy zrážok, mapy zelene alebo mapy príkladov dobrej praxe adaptačných opatrení. Využiť na to môžete jednoduchý online nástroj na vytváranie máp a spoločné mapovanie  www.mapuj.me. Inšpirovať sa môžete rôznymi tematickými mapami ako napríklad www.mapazelene.sk, https://www.intersucho.cz/sk, http://www.globalcarbonatlas.org/ a ďalšie. 

12

Pozrite si so študentmi dokumentárny film alebo novinky zo sveta

Pozrite si dokumentárny film o životnom prostredí v nejakom regióne, klimatickej zmene alebo jej riešeniach postavených na biotechnológiach či prírodných princípoch. Pozrite si videá úspešných adaptačných projektov v rôznych krajinách. Na youtube je dnes voľne k dispozícii množstvo dokumentov a videí. Môžete si vyfiltrovať videá len z posledných mesiacov alebo roka.  Študenti tieto aktuálne informácie prirodzene vyhľadávajú a často ich motivujú k tomu, aby sa téme venovali viac do hĺbky. 

13

Požiadajte študentov, aby navrhli projekt, ktorého cieľom je pomôcť škole stať sa zelenšou, zdravšou a pripravenejšou na zmenu klímy

Dajte študentom možnosť poradiť sa s miestnymi zástupcami verejných orgánov, odborníkmi na zeleň, energie či zadržiavanie dažďovej vody. Skúmajte rôzne projekty na zmiernenie zmeny klímy vo vašom okolí a nechajte sa inšpirovať príkladmi dobrej praxe. Vyhľadajte lokálne environmentálne organizácie a miestne iniciatívy, ktoré môžu študentom pomôcť pripraviť pre školu a jej okolie adaptačný plán či realizovať adaptačné projekty. Požiadajte miestnych podnikateľov, podniky a veľké korporácie o finančnú podporu či konkrétne zdroje, ktoré potrebujete. Podniky najradšej podporia projekty hmotnými darmi, ktoré sami produkujú, najmä ak za to získajú istú formu propagácie ich produktov alebo značky.

14

Nechajte študentov vybrať jedno z mnoha online cvičení pre hodiny biológie a postupujte podľa inštrukcií

Na internete je množstvo inšpirácie ako zakomponovať klimatickú zmenu do praktických  hodín biológie. Vyberajte so študentmi napríklad z tejto ponuky:  

https://tropicsu.org/tag/biology-toolkit/

Tagy

Biodiverzita a ekosystémy
Klimatická zmena
Návody
Poľnohospodárstvo a potraviny
Spoločenská zmena

Mohlo by Vás zaujímať...

Návody

Ako postaviť príbytok pre hmyz?

V niektorých záhradách môže byť ťažké nájsť bezpečný úkryt pre prírodné spoločenstvá napríklad v podobe hmyzu. Postavte si na svojej záhrade vlastný chrobačí hotel (tiež známy ako hotel alebo zásobník voľne žijúcich živočíchov) aby mohol ochrániť všetko počínajúc od ježkov ropúch, včiel až po čmeliaky a lienky.