Ivan Gams E KOS IS TE M IN VPRAŠANJE OGROŽENOSTI ZEMELJSKE ATMOSFERE Ekos is temsko kroženje je tudi za g eog ra f i - jo zanimiva vez med a tmos f e ro , b i o s f e ro , l i t o s f e ro in zadeva tudi danes ze lo mode r - no vprašanje varstva o z rač j a . Idejne osno- ve ekos is temskega krožen ja v svetovnem mer i lu so znane že dal j časa. Zadnj i čas pa so tudi pr i tem raz iskovanju uporabi l i kvantitativne metode. K e r pa je ekologi ja" ' še mlada veda, j e po mo j em mnenju le še m a r s i k a j spornega, nerazč iščenega in pred spodaj navedenimi š tev i lkami s i je treba zamis l i t i besede domnevno in pr ib l i žno . I V krožni tok so za j e te poglavitne s e s t a v i - ne z eme l j skega o z ra č j a , tudi dušik, ki ga je 78%, in voda. V krožn i tok vode, ki ga označuje jo izhlapevanja ( skoz i l istne r e ž e ) , hlapi v oz rač ju-padav ine , sladka in morska voda, pre ide njenih 1,5 bi l i jona km 3 p r ib l i - žno v 2 000 000 let ih. Za vars tvo okol ja pa je na jpomembnejše krožen je kisika in og l j ika odnosno og l j ikovega dvokisa. K is ika je v oz rač ju 21%. Je v g lavnem bi- o loškega i z vo ra in ga pred dvema b i l i j on i - ma let , ko se je pr i če la pora ja t i b i o s f e ra , v o z rač ju ni bi lo . Odt le j je n jegov de lež stalno r ase l . V krožni tok z b i o s f e r o s to- pa skupno z og l j i kov im dvokisom (C02>med p rocesom fotos inteze . Formula zanjo se g las i : C 0 2 + II'2 O + svetlobna energ i j a I lCI IO + Og. S fo tos intezo na kopnem spro - šča vege tac i ja kisik v o z r a č j e , f i t op l ank - ton pa v zgorn je plast i morske vode, k j e r je še svet lo . Tu i z rab l ja kisik zooplankton za dihanje. Kis ik prehaja z last i ob va lova- nju naza j v o z r a č j e , en del pa, vezan na o rgan i zme in ske lete , ki dežu je jo na m o r - sko dno, pre ide v sedimentne odkladnine. V apnencih in karbonatih nasploh je v e za - nega več kisika, kot ga je v o z rač ju . Fo - * Re f e ra t s s eminar ja o varstvu okol ja 21. o ikos-dom, b i va l i šče , t o re j veda o okolju. tosinteza k r i j e tudi izgubo kisika i z a tmo- s f e r e pr i oks idac i j i kamnin in meta lov in p r i t vorb i sedimentov, tako da trenutno ne po roča j o o zmanjševanju kisika v z raku . Č lovekovo dihanje je og roženo še le tedaj , če ga je manj kot 10 - 12%. K r o ž e n j e og l j ika in og l j ikovega dvokisa je posebno pomembno za va rs t vo narave . K o - penske rast l ine , a lge v sladki vodi in m o r - ski fitoplankton p r o i z v a j a j o p r i fo tos intez i i z og l j ikovega dvokisa in raztopin ter s pomoč jo svetlobne ene r g i j e (te i z r ab i j o le 0, 1-0, 3%) vse vidne sončne r a d i a c i j e ) r a z - ne v rs te karbohidratov (g lukoze ) . Računa- jo, da i z rab i rast l instvo letno 220 m i l i j o - nov ton C 0 9 . 90% tega odpade na vodne a lge . V popreč ju ses tav i rast l ina na 1 m zelene površ ine na uro 0, 5 - 1, 5 kg slad,- kor ja in za to porabi to l iko CO2, kol ikor ga je v 1 m 3 zraka. Suhozemske rast l ine v e ž e j o letno 1 3 - 2 2 b i l i j onov kg og l j ika v in pr ib l i žno 5% CO^ iis o z r a č j a . P o pri— rodnih pasovih so ve l ike ra z l i ke . T r opsk i gozdov i v e ž e j o 1 - 2 kg og l j ika na m 2 z e - me l j ske površ ine , arktična tundra pa le 1% tega. V srednj ih zeml jep isn ih šir inah v e ž e j o gozdov i in kult ivirana z em l j i š ča 0,2 - 0,4 kg (C) m 2 . Celotno rast l instvo ve že letno 20 - 30 b i l i j onov ton C. Od te - ga veže fitoplankton okol i 40 b i l i j onov ton, to je pr ib l i žno tol iko kot kopno r a s t l i n - stvo. Na kopnem je nakopičenega na jveč ogl j ika v gozdovih (400 - 500 b i l i j onov ton al i 2/3 celotne gmote C, ki je v o z - rač ju (700 bil . ton). K r o ž en j e og l j ika v tropili je na jh i t re j še . K ro žn i tok od fo to - sinteze in tvorbe b iomase , preko njene i z rabe v obliki hrane za ž i va l s tvo , do m i - ne ra l i zac i j e in sproščanja CO2 se tam i z v r š i v nekaj deset le t j ih . V zmernih š i - apri la 1972 v L jub l jan i . Od grške besede ' G rinah, k j e r j e temperatura n iž ja , pa v ne- kaj sto let ih. V mor ju t ra ja ta ciklus p r e - ko fitoplanktona le nekaj tednov al i m e s e - cev. Na kol ič ino b iomase , ki se t vor i na kopnem, vpl ivata predvsem razpo l o ž l j i va temperatura in voda, v oceanih pa jo ome - juje z last i kol ičina minera lov odnosno hra- nilnih snovi, ki j ih fitoplankton v vrhnj ih plasteh kmalu i z rab i , kopič i jo pase v glob- l j ih plasteh. Zato ima jo na jveč f i toplank- tona in so najbol jša r ibolovna področ ja t i- sti morsk i prede l i , k j e r je vert ika lno m e - šanje vode na j več j e . Ke r tople površ inske plasti b lok i ra jo navpično mešan j e , je v top- lih mor j i h na splošno manj r ib . V mor ju se del odmrlega a l i za hrano ( ž i va l s t vo ) i z rab l jenega fitoplanktona izogne oksidaci - j i in pade na oceansko dno, k j e r se ob od- sotnosti kisika kopiči CÜ2- Oceanske (mor - ske) mase se vert ikalno p r e m e š a j o in ob- novi jo O in CO2 pr ib l i žno v t isoč let ih. O- ceani so na j v eč j i porabniki C 0 9 . Računa- jo, da gre v krožni tok skoz i f itoplankton letno okoli 100 b i l i jonov ton a tmos f e r ske - ga C O 2 in da se ta krog zakl juč i v 10-15 let ih. Če so resnične alarmantne vest i , da človek z odpadl imi o l j i ustvar ja na morsk i gladini vedno bo l j sk lenjeno mreno , ki p re - prečuje plinsko i zmen javo med a tmos f e ro in h idros f e ro , in če ni r e s , da se ta m r e - na hitro r a zk ro j i , potom je to ena na j r e - snejših nevarnost i . Vendar si vest i o tem nasprotuje jo . L i t o s f e ra , h idros fera in b ios f e ra naj bi po r e v i j i Scienti fc A m e r i c a n (sept. 1970) poš i - l ja le v o z rač j e skupno 132 b i l i jonov ton o- g l j ika. Od tega odpade na morsko (ocean- sko) površ ino 97, 11a r e sp i r i r an j e kopnih rastl in ( razgradba organske mase za p r i - dobivanje ene r g i j e ) 10 in na prs t 25 b i l i j o - nov ton. Omenjene tr i enote pa naj bi ve- zale letno tr i b i l i jone ton več (135 b i l i j o - nov, od tega 35 as imi lac i j a na kopnem, 100 as im i l a c i j e v morsk i vodi ) . Kaki t r i j e b i l i joni ton letno se naj bi že skoz i dolgo geološko razdobje kopiči l i v sedimentih. Zato je danes nakopičenega v sedimentih več ogl j ika (20 000 000 b i l i jonov ton), kot ga je v oz rač ju (700 bil . ton). Na jveč ga je v sedimentih karbonatnih kamnin, okol i 10 000 bil . ton pa ga je v premogih , plinu in nafti (tudi naftnih skr i lavc ih ) . T o so o- gromne za loge v treh mi l i j a rdah let kon- serv i rane sončne ene rg i j e . T e za loge so omogoč i le človeku industr i jsko r evo luc i j o , ki jih je p r i če la množično i z rab l ja t i , kot tako imenovana fosilna gor i va . Ko pa č lo- vek sprošča ene rg i j o , sprošča tudi njene neljube s p r e m l j e v a l c e - og l j ikov dvokis. Po ocenah emi t i ra č loveš tvo letno v o z r a - č j e 5 - IG b i l i j onov ton C 0 2 in s tem o - groža ravno tež j e med produkci jo in i z r a - bo a tmos fe rskega CO2. Dr žave , ki i z rab- l j a j o na jveč te fos i lne ene r g i j e , e m i t i r a j o tudi na jveč CO 0 v o z r a č j e , a to v okviru svetovnega vars tva o z r a č j a lahko te deže - le s t o r i j o na jveč za zašč i to . Seveda pa je ob trenutnih v i r ih ene rg i j e obsto j c i v i l i z a - c i j e odvisen od stopnje pr idobivanja ene r - g i j e . Nekatera razv i ta območja e m i t i r a j o menda ogromne kol ič ine C 0 2 (npr. Los An- ge les dnevno nad 100 000 ton, cela ZDA 3 000 m i l j . ton). Če bi pokuri l i eno t re t - j ino fosi lnih energetskih v i r o v , bi se kon- centrac i ja CO,, v o z rač ju povečala od s e - danjih 320 mg" na 1 500 mg . T o bi bi lo že škodl j ivo za zd rav j e , ka j t i dopustna mera za stanovanjske p ros to re je 0, 1%. "' Dejan- ska rast koncentrac i je C 0 2 j e 0, 7 ppm l e - tno, ( = parts per mi l ion, mi l i joninka, en volumenski del v m i l i j on del ih). Čeprav so s is temat ične m e r i t v e CO2 po svetu r ed - ke in da j e j o raz l i čne rezul tate , večina e - kologov pr iznava za meroda jne i zs ledke po- sta je v Mauna Loa na Havaj ih. Tam ugo- tovl jena kr ivul ja že s to le t j e narašča in ka- že sezonsko nihanje. Spomladi namreč po- raba CO., presega produkci jo , polet i se te- daj severno od 3 0 o g . š . koncentrac i ja zmanjša za 3%, kasneje pa pr ihaja iz p r - sti več COv, kot ga b ios f e ra i z rab l j a . Ve - čina trdi , da je bi lo še leta 1900 v o z r a - čju 290 ppm CO,,, leta 19G9 pa že 330 ppm. Letno povečanje ža 0, 7% pomeni kol ič insko le eno t re t j ino CO.,, ki ga č lovek emi t i ra v o z - r a č j e (5 b i l i jonov ton). Vzroka za to ne- skladje ne i š č e j o toliko v napakah ocene, koliko CO., sprošča č lovek, t emveč ga to l - mač i j o s povečano porabo vege tac i j e in preha janjem v oceane, kajt i pr i t isk CO9 v o z rač ju in v vodi sta v ravnoves ju. Ce - ni jo, tla pre ide od tega "antropogenega" CO9 2/3 v oceane, ostalo pa v o jačeno fo - tosintezo na kopnem. Človek je v zgodov i - ski dobi res k rč i l gozdove , toda na obde- lovalnih površinah pr idobiva vedno več o r - ganske mase in za njeno tvorbo g re tudi več CO,,. Vedno bo l j uporabl ja tudi umet- na gnoj i la . Okol i ena Četrtina agrarne pro- dukcije ž i v i l naj bi odpadla že na umetna gnoj i la . Za lo naj bi v zadnjem deset let ju biomasa na kopnem poras la za 15 b i l i j o - nov ton. S poskusi so res dokazal i , da mo - re povečana koncentraci ja CO., v zraku za 10 ppm (kot se je to zgodi lo od srede p r e - * Dolgotrajno bivanje p r i 0, 5 - 0, 7% C 0 2 je že neznosno, pr i 4% se po jav i j o poškodbe zdrav ja , pr i 7 - H",!, nezavest in pr i 15% ohromitve . 7 teklega s to le t ja ) povečat i tvorbo ž i v e gmo- te za 5 - 10%. Zan imive so tabele o tako imenovani neto produkci j i organske mase v raznih ekos is temih na naravnih in na a - grikulturnih z eml j i š č ih , ker nakazuje jo ,ka- ko posega č lovek z obdelovanjem z e m l j e tu- di v ekos is temsko krožen j e . V naravni po- kra j in i naj bi znašala neto pro izvodnja (to j e po redukc i j i b iomase ob r e s p i r a c i j i ) v gozdovih v zmernih geogr . š ir inah 1 200 - 1 600 g r a m o v na en m 2 z em. površ ine na leto . V tropskih gozdovih znašajo te štev i lke 1 340 - 6 000, v sladkih sto ječ ih vodah 950 - 1 500 do 5 600 ( ! ). V m o r - ski vodi naj bi znašala neto (č is ta ) p ro - dukcija na odprtem oceanu le 100, v obal- nih področ j ih pa 200, razen tam, k j e r se vode dv iga jo na pov r š j e - 600 (Nova Škot- ska, 2 000 - 2 600). A l g e na kora lnem grebenu p ro i z v ede j o 4 900 g/m 2 / le to ( O produkci j i b iomase po pr i rodnogeogra fsk ih pasovih g l e j tudi tabelo v Geogra f skem ob- zorniku, št. 2, 1970, stran 18). Na obde- lovalnih z em l j i š č ih je tvorba ž i v e gmote prav tol ikšna, mestoma pa še v e č j a . Za ko- ruzo računajo v ZDA s poprečkom 3 500- 4 000, za r i ž e va pol ja na Japonskem 1 000 - 1 200, za s ladkorni t rs v tropih (Java) ce lo do 9 400 ( ! ), za naravne travne po- vrš ine v Nov i Ze land i j i 3 200 g/m 2 / le to . Dopuščajo možnost , da g re del nakopičene- ga C O j iz o z rač j a za povečano ko ro z i j o - kemično raz tap l jan je karbonatnih kamnin. V poreč ju L jub l jan ice znaša koroz i j a v po- preč ju 60 m 3 Ca C O 3 /km 2/ leto. T i s t i , ki ne p r i znava jo povečane porabe CO2 iz zraka, b i j e jo plat zvona za č l ove - štvo. Večina znanstvenikov pa je mnenja, da se zaradi č lovekovega posega vzpostav- l ja novo ekos is temsko ravnoves j e na v i š j i ravni . P o l e g tega je na vidiku postopna za- menjava fosi lnih go r i v z nuklearno energ i - jo , tako da neizogibne zadušitve č loveštva ni mogoče napovedovati . Sporne so tudi r a z l age , kako vpl iva sp re - menjeno o z r a č j e na k l imo. P l in CC>2 le z e - lo ma lo ov i ra prod i ran je sončnega sevanja do z e m l j e , močno pa zadržuje sevanje z va lovno dolž ino med 12 in 18 mikronov , to je dolgovalovno sevanje Z e m l j e v v e so l j e . Človek industr i jske dobe, ki mu stalno g i - ba joče se o z r a č j e in tekoče vode rab i j o za smet i šče za stranske produkte p r i p r o i z - vodnj i dobrin, bi s tem t o r e j pov z r oč i l na Z e m l j i top le jšo k l imo. V našem dnevnem Časopisju smo lahko bra l i , da se bodo za- to stopi le ledene gmote na Z e m l j i in da bo m o r j e z dv ignjeno gladino za l i l o nizke obale z nase l j i v r ed . Toda č loveš tvo em i - t ira v o z r a č j e tudi trdne delce (mineralne, kovinske, organske, kot npr. cvetni prah, bakter i j e , okside, ni trate , sulfate, k l o r i - de, s i l ikate , radioakt ivne delce itd. ). Od ' industr i jskih panog e m i t i r a j o na jveč t rd - nih de l cev ž e l e za rne , cementarne in apne- nice , ki v obl iki prahu sp rav i j o v zrak p r e c e j odstotkov gmote , ki jo p rede lu j e j o . Za London nava ja jo , da poš i l ja v zrak l e - tno 110 000 ton dima in sa j ( = 40 ton / m i l j a 2 ) . V Z D A emi t i r a industri ja v zrak 6 m i l j . ton prahu in 5 m i l j , ton sa j ( in 20 m i l j . ton SO, 50 m i l j . ton CO in 300 m i l j . ton CO2). P o nekih predv idevanj ih pade na P o l j s k e m na km 2 površ ine 13 ton prahu letno. Med raz l og i , da so ponekod prenehal i p r og ram i ra t i nadzvočna le ta la- vel ikane, je tudi skrb na vars t vo o z rač j a . Na jbo l j j e seveda a tmos f e ra onesnažena s plini, s a j am i in prahom v več j ih industr i j - skih mest ih. V r e v i j i Ž i v l j e n j e in tehnika (1969, 6 -8 ) so b i le posplošene t rd i tve ,na j bi zaradi tega v eč j a mesta v zmernih š i - rinah dobivala za 15% manj sončne radia - c i j e , polet i za 5% in poz im i za 15% manj ultravioletnih žarkov . Relat ivna vlaga naj bi bila n iž ja za 6%, ve te r s labš i za 25%, padavin naj bi b i lo za 10% več (več kon- denzaci jsk ih j ede r ) , meglenost več ja za 10%, (polet i za 30 in poz im i za 100%). Dni s snegom je manj za 14%. Za L o n - don so skra jne t rd i tve , da ima za 5 ° v i š - je temperature kot okol ica (na jveč ja r a z - lika je z ju t ra j ) . Črnog led i prognost ik i napoveduje jo zaradi trdnih de lcev hi tro padanje temperature v pr ihodnjost i in nastop nove ledene dobe, kar smo lahko b ra l i tudi v naših dnevni- kih. Opt imist i pa nava ja jo , da je na p r i - m e r Krakatau izbruhal v o z r a č j e še mno- go več pepela (150 m i l i j a r d ton), a ni na- stopila ledena doba. Objekt ivni p r e so j e va - lec pa bo pogreša l nespornih znanstvenih dokazov za tako a l i drugačno napovedova- nje kl imatskih sp r ememb zaradi sp r ememb v pl inski ses tav i a tmos f e r e in koncentra- c i j i trdnih de lcev , ki se seveda tem hitre- je odlagajo , č im v e č j i so, č im več je pada- vin in č im niže p r i tleh k ro ž i j o . Kakor kol i so dosežk i eko log i j e glede eko- 8 sistemske obnove in varstva ozrač ja spor- ni, gre te j vedi vendarle zasluga, da je opozori la č loveštvo na možnost samoza — strupljanja, ker je poseglo v sestavo oz - račja z izrabo tako imenovanih fosilnih go- r iv . Najmanj , kar moremo stori t i je to, da moramo te posege v a tmosfero zas le - dovati in raziskovat i . Geogra f i smo dosle j opisoval i rast pridobivanja energ i je samo s pozitivne strani, glede dviga standarda odnosno c iv i l i zac i j e . Toda v sedanjem ča- su vsesplošnega negodovanja nad nečistočo ozrač ja smo pr is i l j en i govor i t i mladini tu- di o negativnih straneh tega napredka. Dol- žni smo jo učiti, da je zemel jsko o z rač j e , kakor tudi vodovje , naša skupna last, vse - ga človeštva. Tega seveda najbol j onesna- ž i jo tisti, ki za proizvodnjo potrebujejo največ energ i j e (oboje je v medsebojni od- visnosti. Tabela, ki prikazuje na koordina- ti proizvedeno energ i jo in na abscis i na- rodni dohodek na človeka, ima na vrhu v 1. 1969 ZDA z 2 900 do lar j i kosmatega na- rodnega proizvoda na človeka in okoli 180 mil i jonov energetskih enot, izraženih s po- moč jo teže ekvivalentnega premoga. Ena tona ustreza 25, 8 mi l j . ton term. enot. Na dnu je v tem letu - 1969 - Indija z 200 do lar j i in 10 m i l j . energ. enot). Zato pomeni ob sedanjih pogojih v grobem vze - to zmanjšano onesnaženje zmanjšano pro- izvodnjo in zmanjšan standard. V ZDA so 1. 1969 od proizvedene energ i j e porabi l i 35% v industri j i , skora j toliko po domo- vih in pr i izgorevanju s t ro j ev z notranjim i zgorevanjem (avtomobil i ) . 10% odpade na trgovino itd. Druga vel ika zasluga ekologi je je , da je prebudila l judski odpor prot i lokalnemu o- nečejanju ozrač ja . To vprašanje je pe re - če tudi v nekaterih slovenskih kraj ih. * Nadal je je odprla nove poglede, kje lahko medicina išče i zvore za povečano števi lo nekaterih bolezni (rak, bronhitis itd. ),kar pa sega že daleč preko meja geogra f i j e . Včasih so namreč kisl ine, ki nastajajo iz plinov in trdnih delcev, za človekovo zdrav je mnogo bol j škodlj ive kot emis i j e same. * Za orientacijo atopnje onesnaženja navajam nekaj podatkov iz BlUtngena (1968): Naravna atmosfera Onesnažena atmosfera 0,07-0,75 mg/m3 0, 1 - 3,0 mg/m3 460 - 600 ppm Prah so2 co2 co NO, 0,02 mg/m3 0.005 - 0,02 mg/m3 320 ppm manj od 5 ppm g manj od 0, 005 mg/m 10 - 150 ppm 0, 1-0, 3 mg/m" KROŽENJE KISIKA U L T N A V I O L E I N O S E V A N J E A T M O S F E R A EKOSISTEMSKO KROŽENJE ZALOG KISIKA IN OGLJIKA I I « I 0 M ORAMOV • A T M O S F R A SULFATI V SLANI VOOI a OSTALI VIRI I I I K 10 M ORAMOV A SKUPNO KISIK 110« I 0 " SRAHOV ORGANSKA SNOV V SEOIMENTNIH KAMNINAH SULFATNI SEDI ME NT OKSIDACIJA F.O V F «jO j ATMOSFERA, HIOROSFERA IN B IOSFERA '.-V : ••'.•• KARBONATNE KAMNINE IN KOT OGLJIK V 6E0IMENTNIH KAMNINAH : / , ''i'''"':' '' ^ SKUPNO OGLJIK 2 52x10 " GRAMOV to KROŽENJE CO?(V BILIJONIH TON) mmmmmmmmmm 1 « PREMOG IN NAFTA » ^ W t t ^ l ^ ^ W W & f ä k f t COAL ANO Oil VLrl: Starn, A . , Air Pollution. 2. Izdaja. New York-Loiidon 1UÜH. UlÜthgen, J., Allgemeine Klliiiagtiogruihle. 2. Izdaja, llorlln IUU4. Ochrona przyrody 1 Je J zanublow. 1. I'AN. Zuklad ochrony pruyrody. Krukow, lUlii. Kazni pregledi iz revije Scientific American, »ept. l'J70. Wheeler D.L..1Ü71, The Human llabitat. New Yurk-Clnclnaall-Turlnto-London-Melbour- ne. DIHANJE RASPIRATION 10 A T M O S F E R A ATMOSPHERE 700 ASIMILACIJA ASSIMILATION 35 KOPNO LAND OCEAN RASTLINE NA KOPNEM PLANTS ON LAND 460 ODMRLE ORGANSKE SNOVI DEAD ORGANIC MATTER 700 FITOPLANKTON PHYTOPLANKTON 5 ASIMILACIJA POVRŠINSKI ASSIMILATION M 0 R S K I SLOJ ZOOPLANKTON RIBE ZOOPLANKTON FISH OOMRLE ORGANSKE SNOVI DEAD ORGANIC MATTER 3 0 0 0 SURFACE LAYERS 500 IZMENJAVA VODE WATER EXCHANGE 0 L 0 B 0 K 0 MORJE DEEP SEA 34.500