Ozon i aktywny azot – co za dużo, to niezdrowo

Gatunek ludzki pojawił się w Afryce 200 tysięcy lat temu. Potem rozprzestrzenił się w Europie i Azji, by w końcu dotrzeć do Ameryki 15-20 tysięcy lat temu, gdy w miejscu dzisiejszej Cieśniny Beringa rozciągał się pomost lądowy. Pierwsza faza kolonizacji zbiegła się z wymarciem mamutów, tygrysów szablozębnych, leniwców naziemnych, pancerników oraz olbrzymich nielotnych gatunków ptaków. W tym czasie populacja ludzka cyklicznie załamywała się i odbudowywała zgodnie z rytmem wyczerpywania się lokalnych zasobów.

Pogląd, że nasi przodkowie żyli w harmonii z otaczającym ich środowiskiem jest mitem. Wszystko wskazuje na to, że szóste wielkie wymieranie rozpoczęło się 15 tysięcy lat temu wraz z zagładą megafauny na kontynentach i wyspachoceanicznych. Ludzie,kiedy tylko mieli okazję, rozprzestrzeniali się w sposób nieograniczony, nie różniąc się w pod tym względem od innych gatunków. Przekroczenie pojemności środowiska prowadziło zawsze do głodu, wojen i ludobójstwa. Teraz jesteśmy świadkami unikalnego momentu w naszej historii. Zderzamy się z granicami wzrostu już nie w skali lokalnej, ale globalnej. Nie miało to nigdy precedensu w historii naszego gatunku, a mimo to większość ludzi zdaje się tego dostrzegać.Co więcej, będą temu zaprzeczać do samego końca.

O ile wywołane przez człowieka zjawiska, jak wymieranie megafauny czy topnienie lodowców są relatywnie łatwo dostrzegalne, to istnieje wiele innych, które manifestują się w sposób znacznie bardziej subtelny i ledwie zauważalny. Należy do nich zanieczyszczenie powietrza ozonem oraz przeładowanie światowych ekosystemów związkami azotu.

Park Narodowy Lake District w Szkocji to kraina pięknych, czystych jezior, zielonych pastwisk, gór gdzie strumienie kaskadami spływają w dół.

Rysunek 1. Krajobraz Parku Narodowego Lake District. Wikipedia.

Idylliczna wręcz sceneria przyciąga tysiące turystów i artystów, spragnionych kontaktu z nieskażoną przyrodą. Nie dostrzegają jednak oni tego, w jak istocie złym stanie jest tamtejszy ekosystem. Większość drzew zdradza oznaki osłabienia. Ich zeschnięte liście wyglądają, jakby zostały potraktowane palnikiem. Brak dzikich zwierząt rzuca się w oczyjeszcze bardziej. Kilka krów, dwa małe ptaszki i trochę kaczek żywiących się resztkami pozostawionymi przez turystów było wszystkim co udało mi się zobaczyć w ciągu pięciu dni pobytu w parku narodowym. Nie było ani jednej wiewiórki, motyli czy jakichkolwiek owadów. W krainie krystalicznie czystych jezior, nie widziałam żadnej wyskakującej z wody ryby, żadnego nurkującego ptaka. Sterylna czystość była niesamowita i mocno niepokojąca…

W rankingu zachowania biologicznego bogactwa na 218 badanych krajów Wielka Brytania zajmuje 189 miejsce. Winę za opłakany stan brytyjskiej przyrody w ogromnym stopniu ponosi rolnictwo przemysłowe, prowadzące do przenawożenia, masowego stosowania pestycydów i niszczenia mikrosiedlisk. Dodajmy do tego skutki historycznego wylesiania oraz industrializacji i ukazuje się nam kraj z najbardziej zubożonym środowiskiem na świecie, gdzie co 10 gatunek jest zagrożony wyginięciem i którego ekosystemy na większości terytorium nie są już w stanie zaspokajać potrzeb społeczeństwa.

Wpływ zanieczyszczonego powietrza na zdrowie lasów to zjawisko dobrze znane z krajów rozwiniętych. Niewiele osób jednak ma świadomość jak destrukcyjny wpływ na lasy ma podwyższony poziom ozonu i azotu. Podwyższone stężenie ozonu zaburza wymianę gazową w igłach i liściach. Jak to się dzieje? Zacytujemy za książką Drzewa w zmieniającym się środowisku (via AnEmerging Triad: AirPollution, Beetles, and Wildfire).

Wewnątrz liścia, ozon zmienia sposób transpiracji drzewa lub wymiany gazów. Liście, lub igły w przypadku drzew iglastych, mają otworki nazywane aparatami szparkowymi. Działające właściwie aparaty szparkowe są krytycznie ważne dla zdolności drzewa do regulowania strat wody, pochłaniania dwutlenku węgla i produkcji energii. Wystawione na podwyższone stężenia ozonu, drzewa tracą kontrolę nad aparatami szparkowymi a w rezultacie nad zdolnością do zarządzania swoją wodą i składnikami odżywczymi. Zbyt duże stężenie zanieczyszczeń powietrza może szybko zabić drzewo – jednak bardziej prawdopodobne jest, że wystawienie na wysokie stężenie ozonu drzewo zacznie podupadać na zdrowiu. Zaburzenie działania aparatów szparkowych prowadzi do utraty wody, przez co wystawienie na podwyższone stężenia ozonu daje objawy podobne do stresu suszy, może go też pogłębiać.

Problemem dla lasów jest też zaburzenie cyklu azotowego, przeładowywanego przez nas produkcją nawozów. Aktywny azot jest drzewom potrzebny, lecz jego zbyt duża ilość zaburza tempo wzrostu, jego czas i alokację zasobów w drzewie mogącą prowadzić do pogorszenia jego zdrowia i odporności na czynniki stresu. Działając razem z ozonem, podwyższone stężenia azotu mogą wpływać na sposób w jaki węglowodany – energia potrzebna do wzrostu i przetrwania – są magazynowane i wykorzystywane, prowadząc do upośledzenia wzrostu systemu korzeniowego. Oba czynniki łącznie mogą też zwiększać podatność na susze i zagrożenie patogenami, grzybami i szkodnikami.

W epoce przedprzemysłowej stężenie ozonu wynosiło ok 10-12 ppb (cząsteczek na miliard cząsteczek powietrza). Zanieczyszczenie jest najgorsze w rejonie terenów zurbanizowanych, ale nawet w sporej odległości od nich jest bardzo wysokie. W górach Sierra Nevada letnie poziom tła stężenia ozonu w lecie (kiedy rosną rośliny) wynosi już 67 ppb. Globalny poziom tła wynosi około 50 ppb, a do 2050 roku prognozuje się jego wzrost o kolejne 50% (AnEmerging Triad: AirPollution, Beetles, and Wildfire).

Rysunek 2. Wpływ zanieczyszczeń powietrza na wzrost drzew. Próbki sosny żółtej pochodzące z miejsc o różnym stopniu zanieczyszczenia (A-najczystsze, E–najbardziej zanieczyszczone). Anthony Gomes, źródło.

Ponieważ podwyższone stężenie ozonu stało się więc stałym elementem rzeczywistości, drzewa zmuszone są do zwiększonej transpiracji i w konsekwencji cierpią tak samo, jakby były poddane suszy.

Zjawisko to pogłębia zamieranie drzew na całym świecie od jodeł Douglasa w Seatle na zachodnim wybrzeżu USA, przez choiny w Appalachach, baobaby w Zimbabwe po mangrowce w Australii.

Zanieczyszczenia wpływają negatywnie na rozmnażanie roślin. Związki takie jak ozon, azotany czy wodorotlenki silnie reagują z substancjami zapachowymi wydzielanymi przez kwiaty. W rezultacie zapylacze więcej czasu muszą spędzać lokalizując źródło sygnałów zapachowych.

Ozon powstaje zarówno naturalnie jak i w wyniku działalności człowieka. Jego największym antropogenicznym źródłem są silniki emitujące tlenki węgla, azotu i węglowodory. Związki te pod wpływem światła słonecznego i wysokiej temperatury podlegają reakcjom chemicznym, których jednym z produktów jest ozon.

Kolejnym nieoczekiwanym źródłem ozonu jest przemysł wydobycia gazu ziemnego i ropy naftowej. Ozon powstaje tam w wyniku reakcji chemicznych etanu i innych węglowodorów wchodzących w skład gazu ziemnego, które zachodzą blisko powierzchni ziemi. Globalne emisje etanu spadały od około 1970, lecz w latach 2009-2014 znowu zaczęły rosnąć. W największym stopniu przyczyniły się do tego rewolucja łupkowa w USA. Antropogeniczne emisje etanu stanowią dwie trzecie całkowitych emisji tego gazu. Pokazuje to jak ludzka działalność zmienia globalnie skład atmosfery, czego skutków dla biosfery możemy się jak na razie tylko domyślać.

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że zagłada lasów powoduje suszę, to mamy przepis na samowzmacniający się mechanizm. Zanieczyszczenia powietrza powodują obumieranie drzew. Te z kolei jak wskazują badania walnie przyczyniają się do powstawania deszczy. W rejonach takich jak Amazonia czy Kotlina Konga dużą część deszczu powstaje jako efekt działania pompy biotycznej. Dorosłe drzewo potrafi transpirować dziennie około 1000 litrów wody. Szacuje się, że lasy Amazonii mogą w ten sposób dziennie oddawać atmosferze 20 miliardów ton. Nie tylko sama para wodna ma w tym udział. Potrzebne są też jądra kondensacji, wokół których powstają kropelki wody. Ich rolę pełnią substancje chemiczne wydzielane przez drzewa jak terpentyny czy izopren. Końcowy rezultat jest oszałamiający. Powietrzne rzeki, które biorą początek na Atlantyku i zbierają coraz więcej wilgoci w miarę jak przesuwają się nad sklepieniem lasu niosą więcej wody niż Amazonka. Masowe wylesianie w Amazonii, w połączeniu ze zmianą klimatu prowadzą do coraz bardziej ekstremalnych susz w Amazonii.

Wylesianie zatem walnie przyczynia się do powstawania suszy, co już ludzkość niejednokrotnie przerabiała w swojej historii. Jako przykład mogą służyć starożytni Sumerowie (epos o Gilgameszu), zagłada cywilizacji Majów czy upadek cywilizacji minojskiej. Jak widać jako gatunek nic się nie nauczyliśmy i na swoją zgubę niszczymy tak kluczowe dla ludzkości ekosystemy jak lasy Amazonii, Konga czy Syberii.

Zanieczyszczenia powietrza, osłabiając wzrost drzew, mogą też osłabić zdolność drzew do wychwytywania i magazynowania dwutlenku węgla, co może mieć poważny wpływ na pochłanianie dwutlenku węgla przez ekosystemy lądowe i dodatkowo wzmocnić powodowaną przez ludzkość zmianę klimatu.

Tomasz Kłoszewski na podst. The Waste Land

Komentarze

27.10.2016 14:01 WJ

Tomku jak to "udźwignąć".....?


Uwierzcie, że w mikroskali, w odwiedzanym przeze mnie regularnie kawałku "zielonej przestrzeni" , już od kilku lat dostrzegam pogarszanie kondycji Natury.
Trzeba coraz głębiej wchodzić, by odczuć różnicę powietrza, odciąć się od cywilizacyjnych dźwięków, widać dużo śmieci, nawet baterie(!), no i wszechobecne wycinki drzew.
To oczywiście eskaluje, a teren jest ograniczony.

Za kilka lat tęsknić będę do teraźniejszości (?).

27.10.2016 15:01 mad_bobul

Ja tylko dodam, że warto przeczytać cały wpis źródłowy:

http://witsendnj.blogspot.com.es/2016/09/the-waste-land.html

To chyba najlepszy blog w sieci jaki znalazłem o drzewach. A w zasadzie o ich umieraniu.

Nawet osoby nie znające angielskiego mogą zachwycić się zdjęciami autorki z jej podróży po Rezerwacie...

27.10.2016 21:29 PRAKTYK

W kwestii tego, że człowiek się niczego nie nauczył po poprzednich problemach - nie nauczy się bo musiałby stać poza porządkiem przyrody. Jest wpleciony w jej mechanizmy. Człowiek przetwarza w sobie tą naturę i jest / został przetworzony.

Jedyne wyżyny abstrakcji w tym temacie upatruje w samoograniczeniu populacji - nic więcej nie jesteśmy w stanie zrobić.

Wszelkie "rozwiązania" ekologiczne to protezy i kupowanie sobie czasu a nie wyjście z sytuacji.

W Czarnobylu odrodziła się przyroda - zeszły się tam wszelkie zwierzęta z całej Ukrainy, Białorusi i tam jest "normalnie". Mają tam najlepszy Park jaki może zaistnieć na ziemi.

Mam nadzieję, że nie jest to pesymizm.

28.10.2016 10:44 mad_bobul

@PRAKTYK

W kwestiach "absolutnych", absolutnie się z Tobą zgadzam ;). I nie jest to żaden pesymizm.

Człowiek odgrywa ten sam program, który odgrywałby każdy inny gatunek, mając "nieograniczone" możliwości ekspansji. Po prostu wykonujemy algorytm wzrostu do momentu... w którym okazuje się, że jednak są ograniczenia.
Nudna, ograna, stereotypowł płytka Petriego ilustruje to perfekcyjnie - niczego więcej nie trzeba.

Dlatego teraz ja pojadę "pesymizmem". Ale uważam to raczej za realizm. Jakiekolwiek samoograniczenie populacji to mrzonka. Właśnie z powodów naszych biologicznych, nierozrywalnych łączy z naturą. To natura każe nam robić to co robimy. Jakakolwiek narośl w postaci intelektu/samoświadomości nie ma szans w starciu z programem biologicznym. To biologia decyduje.

No chyba, że wyglądałoby to tak, jak w "Utopii"...

W kwestii Czarnobyla (to już szczegóły, nie "absoluty") nie do końca się z Tobą zgodzę. Przyroda się tam niestety nie odrodziła. Ona zrobiła dokładnie to co opisałeś - migrowała tam. Są badania, które pokazują, że zwierzęta "lokalne" rozmnażają się dużo wolniej, niż zakładano. To skutki skażenia. Tak więc to odrodzenie, to właśnie "imigranci". Nieświadomi, że ich potomstwo w 4 czy 5 pokoleniu również będzie mniej płodne. Co gorsza, te efekty zaobserwowano również u owadów - które dotychczas uważano za stosunkowo "odporne" na promieniowanie...

Tak więc, hej ho! Jak napisała WJ - chwytajmy każdą chwilę kontaktu z przyrodą i doceniajmy ją! Ja wybieram się na kilka dni do Puszczy, zanim Szyszko ze spółką zrównają ją z glebą... Mam nadzieję, że w połowie listopada będzie tam na tyle niewiele istot ludzkich, że nawdycham się tej natury :)...

28.10.2016 12:13 Kloszard

@MAD_BOBUL
Życzę miłych wrażeń w Puszczy. Polecam ścisły rezerwat. Unaocznia on w jakim potwornym stopniu przekształciliśmy nasze lasy.

28.10.2016 14:18 WJ

Powtarzam się, ale to silniejsze ;)
Bardzo wzmacnia mnie, że są Ludzie tak wrażliwi na Naturę i rozumni jak Wy. Cenne połączenie, chyba bez względu na epokę :)

28.10.2016 23:46 adaś

"Pogląd, że nasi przodkowie żyli w harmonii z otaczającym ich środowiskiem jest mitem."
No nie do końca.W Amazonii chyba jeszcze do dziś żyją ludzie którzy nie mieli kontaktu z naszą cywilizacją. I przez tyle wieków ani oni nie zniszczyli dżungli, ani dżungla ich nie zniszczyła.
Jeśli chodzi o samoograniczanie się to wielu ludzi idąc drogą rozwoju duchowego robi to . Wychodzi im to całkiem dobrze , tak w chrześcijaństwie jak i w buddyzmie. I nie myślę tylko o mnichach, ale o zwykłych ludziach.
Nie trzeba daleko szukać. Marcin Popkiewicz wiele razy pisał o swoich wyborach życiowych, rezygnacji z samochodu czy jedzenia mięsa. Inne osoby na portalu też o tym wspominały.

29.10.2016 14:25 WJ

@ADAŚ
Twój komentarz wyzwolił pewne myśli :)

A może większy wpływ na nasze wybory w współczesnych, bogatych społeczeństwach zamiast biologii ma laicyzacja i oderwania od Natury, która może być jakimś substytutem religii. Te pustkę duchową zapychamy konsumując "papkę" medialną i materialną. Pisał o tym niejednokrotnie LUDOMIR nazywając - współczesną religią.

Moja droga jest indywidualna, trudno utożsamić mi się z obrzędowością jakiejkolwiek filozofii duchowej, natomiast bardzo cenię uniwersalne wartości, które One wnoszą Ludzkości. Nasze interpretacje tychże przesłań, bardzo często wypaczają ich pierwotny sens.
Tak bym chciała mieć wpływ na ocalenie tego co w Nas Ludziach piękne. Bez tego zniszczymy w zaślepieniu Piękno Natury.
Przyznaję, często mam wątpliwości, czy byłabym zdolna do większych wyrzeczeń na rzecz Innych. Aktualnie żyję na tyle dla mnie komfortowo, że to tylko teoretyzowanie....

29.10.2016 22:01 jacek

Zapraszam czytelników "Ziemia na Rozdrożu" do mojej grupy naukowej ANTROPOGENICZNE ZMIANY KLIMATU. Pozdrawiam

Jacek Baraniak

https://www.facebook.com/groups/antropogenicznezmianyklimatu/

31.10.2016 13:26 Kloszard

To jaki mamy stosunek do środowiska w istotnym stopniu, obok posiadanej technologii, decyduje kultura. Istnieje wiele kultur, które w ciągu wielu pokoleń metodą prób i błędów wypracowały styl życia, który teraz nazwalibyśmy zrównoważonym. W czasach, gdy więź człowieka z naturą była znacznie głębsza niż teraz, skutki pewnych działań były bardziej oczywiste. Wiele kultur wytworzyło szereg tabu takich jak zakaz polowania na pewne gatunki zwierząt, a dużo miejsc otaczano kultem. Fala wymierań jaka przewinęła się przez obie Ameryki, Australię czy wyspy Pacyfiku dotyczyła głównie okresu kiedy ludzie zaczęli zasiedlać te ziemie. Po wielu pokoleniach zdołali oni jednak wypracować jako taką równowagę ze środowiskiem, co moim zdaniem było wynikiem zarówno niskiego poziomu technologii, stosunkowo małej populacji, ale także kultury. Wszystkie te czynniki odgrywały rolę, lecz który z nich był decydujący nie jestem w stanie powiedzieć.
Można porównać takie kraje jak Indie i Chiny. W Indiach gęstość zaludnienia jest większa, ale stopień zachowania dzikiej przyrody jest lepszy. Z tego co wiem jak na razie tury (w zamierzchłych czasach) oraz gepardy azjatyckie tam wymarły. Nadal mają tygrysy, lwy, słonie i nosorożce indyjskie. Wynika to z w dużej mierze z Hinduizmu, gdzie wielu zwierzętom oddaje się boską część. Dla porównania w Chinach wyginął tygrys południowo-chiński, słodkowodny delfin Baiji, nosorożec Sumatrzański i Indyjski.

01.11.2016 1:35 gupol(szukam w OZE)

@adaś
"W Amazonii chyba jeszcze do dziś żyją ludzie którzy nie mieli kontaktu z naszą cywilizacją. I przez tyle wieków ani oni nie zniszczyli dżungli, ani dżungla ich nie zniszczyła."

nie bądź ignorantem i nie ulegaj iluzji punktu widzenia mieszczucha. najpierw sprawdź jak wyglądała puszcza amazońska i wogóle cała ameryka południowa zanim przybyli tam pierwsi ludzie. wtedy zobaczysz że to już zupełnie inny ekosystem. najpierw ludzie zmienili "dżunglę" potem musieli sie dostosować do zmian które wywołali i dopiero teraz wygląda to jak "harmonia".

a i gwoli ścisłości
"Wszystko wskazuje na to, że szóste wielkie wymieranie rozpoczęło się 15 tysięcy lat temu wraz z zagładą megafauny na kontynentach i wyspach oceanicznych."
no nie prawda. to się zaczęło ok 2 mln lat temu od wytępienia olbrzmich żółwi w afryce i azji. potem 1,4 mln lat temu - pierwsza duża fala wymierań w afryce i południowej azji, następnie australia - 50 tys lat temu potem europa i azja północna a na koniec rzeczywiście obie ameryki 15-10 000 lat temu. potem wyspy morza śródziemnego, wyspy pacyfiku, madagaskar a na koniec nowa zelandia. chronologia wymierań jest uderzająca.
ale wracając do meritum: czy da się coś zrobić z tym ozonem? jakoś zatrzymać jego emisję tak jak np z freonami?

01.11.2016 15:01 Kloszard

@GUPOL
To tylko pokazuje jak wiele bogactwa już utraciliśmy. Wydawałoby się że lasy w Polsce w czasach przedchrześcijańskich były ostoją pierwotnej, nieskażonej przyrody. Przecież żyły w nich tury, żubry, niedźwiedzie, głuszce, cietrzewie itp. Jednak w poprzednim interglacjale eemskim, kiedy klimat był zbliżony do obecnego, lasy na terenie dzisiejszej Polski zamieszkiwały słonie, nosorożce leśne, lwy i hieny. Było co najmniej kilka zlodowaceń i interglacjałów, niektóre cieplejsze od holocenu, ale dopiero w ostatnim nastąpiło wymarcie megafauny. Skłania to do stwierdzenia, że to ludzie są odpowiedzialni za ten stan rzeczy.
To o czym mówisz ilustruje pewien znany w świecie naukowym fenomen zwany z ang "Shifting baselines". Było o tym kiedyś tu na ZNR.

01.11.2016 22:44 adaś

@Gupol
Ja ( bardziej wieśniak niż mieszczuch) nie za bardzo rozumiem o co Tobie chodzi.
To, że w Amazonii całe wieki żyły plemiona które nie były w stanie jej zagrozić z powodu małej liczebności i skromnych środków technicznych jest faktem.
Faktem jest również to, że w dźungli w Ameryce Południowej jest wiele obszarów którymi tubylcy byli mało zainteresowani. Temperatura 30 stopni i wilgotność powietrza 100 % nie zachęcają do dłuższego przebywania.

Przydałby się jakiś artykuł na temat ozonu, który przystępnie, ale trochę bardziej szczegółowo przybliży temat. Mnie uczono,że ozon jest nietrwały i szybko przechodzi znów w O2. Jak było za mało ozonu (dziura ozonowa) to źle. Teraz znów źle bo ponoć go za dużo. Ja się w tym gubię.

02.11.2016 8:43 Kloszard

@ADAS
Zależy gdzie ten ozon. W skrócie ozon w stratosferze jest niezbędny, bo chroni nas przed ultrafioletem. Spadek jego stężenia to właśnie dziura ozonowa. Ozon przy powierzchni Ziemi to już zupełnie inna rzecz.

02.11.2016 18:51 adaś

@Kloszard.
Zapewne każdy zna zapach powietrza po burzy spowodowany ozonem,i wie jak szybko mija to zjawisko.
Rozumiem, że ozon produkowany przy powierzchni może nie dostawać się do stratosfery. Ale czy produkowany w mieście przy okazji używania silników zaszkodzi tylko zieleni miejskiej ? Czy może przed rozkładem zdąży dostać się do lasu 20 km dalej ? To właśnie chciałbym wiedzieć.

02.11.2016 19:12 Kloszard

Przykład Los Angeles wskazuje, że może dostać się 20 km dalej.

06.11.2016 1:48 gupol(szukam w OZE)

@adaś
spróbuję jak najprosciej
chodzi mi o to że człowiek nigdy nie będzie taką samą częścią przyrody jak wiewiórka, pająk, sarna czy lis.
istotą człowieczeństwa jest wymknięcie się spod kontroli "matce" naturze.
możemy co najwyżej sobie wybrać nasz stopień ingerencji w przyrodę - czyli do jakiego stopnia przekształcimy ziemskie ekosystemy. ( chociaz właściwie już prawie nic z nich nie zostało. wszystko na tej planecie zmieniliśmy)
a co do "nietkniętej reką człowieka amazonii to widzę że idziesz w zaparte. przeczytaj komentarz @kloszarda, o megafaunie interglacjału eemskiego. i wyciagnij wnioski.

a co do ozonu to wystarczy zmniejszyć natężenie ruchu samochodów w mieście żeby zneutralizować problem?

Dodaj komentarz

Kod
grakalkulator kalkulator zuzycia ciepla

Informacje

Linkownia

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto