Globální změny klimatu,Globální změny klimatu,fotosyntéza,fotosyntéza,

trvale udržitelný rozvojtrvale udržitelný rozvoj1. Historický vývoj ke koncepci

udržitelných lidských společností na Zemi

MB130P60 Globální zm ěny, fotosyntéza a trvalá udržitelnost. LS 2012/2013

Lubomír Nátr© Lubomír Nátr

Organizační poznámky

• Konsultační hodiny: Doplnit podle rozvrhu 1 hodinu před nebo po přednášce

• Písemná zkouška: 1. V polovině kurzu (33%)2. Po ukončení kurzu3. Možnost opravné ústní zkoušky

• Otázky (webové stránky:???):1. Trvalý soubor otázek 2. Po každé přednášek cca 5 dalších otázek

• Jedna povinná prezentace z publikované (v angličtině) vědecké práce Prezentace:- čas: 5+5 minut maximum- Obsah:

autor a jeho pracoviště, téma práce, hlavní závěry, „co mě zaujalo“, „ s čím nesouhlasím“, „co doporučuji k zapamatování“ aj.

- prezentaci + 1 až 4 otázky na WEB© Lubomír Nátr

© Lubomír Nátr

1. Trvale udržitelný rozvoj: Opravdu trvale? A trvalý rozvoj na planet ě Země?

Kdy vznikla současná charakteristika pojmu "trvale udržitelný rozvoj"? Zpráva Brundtlandové pro OSN: Zásadní přínos i opakování chybných představ. Člověk vždy chtěl a chce, ale opravdu už nebude chtít stále více (majetku, moci, pohodlí)? Etické a morální aspekty trvale udržitelného rozvoje. Zásadní rozdíly mezi společenskovědními a přírodovědnými přístupy i závěry ve vztahu k trvale udržitelnému rozvoji lidstva. Kdy a jak si lidé začali uvědomovat podmínky pro svoje setrvání na Zemi? (A. Leopold, R. Carssonová, R. Costanza.)

© Lubomír Nátr

PročGlobální zm ěny klimatu,Globální zm ěny klimatu,fotosyntéza,fotosyntéza,trvale udržitelný rozvojtrvale udržitelný rozvoj

Fotosyntézarostlin

Dýcháníorganismů

CO2

Klima

TrvaleTrvaleudržitelnýudržitelný

rozvojrozvojlidílidí

TrvaleTrvaleudržitelnýudržitelný

rozvojrozvojlidílidí

Lubomí Nátr, 2011 http://co2now.org/

Lubomí Nátr, 2011

http://co2now.org/

© Lubomír Nátr

http://bluemoon.ucsd.edu/publications/ralph/26_Alert.pdf

It is roughly true that the oxygen depletion is equivalent to a displacement by carbon dioxide. But it is not exactly true. First, some of the carbon dioxide produced has been absorbed by the oceans. This process involves inorganic chemical reactions which have no effect on O2. Second, the O2:C combustion ratio of a fossil-fuel depends on the hydrogen content. The ratio varies from about 1.2 for coal, 1.45 for liquid fuels, and 2.0 for natural gas. Taking these factors together, we are losing nearly three O2 molecules for each CO2 molecule that accumulates in the air

Pokles koncentrace kyslíku ve vzduchu

© Lubomír Nátr

http://bluemoon.ucsd.edu/publications/ralph/26_Alert.pdf

It is roughly true that the oxygen depletion is equivalent to a displacement by carbon dioxide. But it is not exactly true. First, some of the carbon dioxide produced has been absorbed by the oceans. This process involves inorganic chemical reactions which have no effect on O2. Second, the O2:C combustion ratio of a fossil-fuel depends on the hydrogen content. The ratio varies from about 1.2 for coal, 1.45 for liquid fuels, and 2.0 for natural gas. Taking these factors together, we are losing nearly three O2 molecules for each CO2 molecule that accumulates in the air

The observed downward trend amounts to 19 'per meg' per year. This corresponds to losing 19 O2 molecules out of every 1 million O2 molecules in the atmosphere each year.

http://scrippso2.ucsd.edu/

Pokles koncentrace kyslíku ve vzduchu

© Lubomír Nátr

Možné zdroje CO 2 v atmosfé ře:

1. Sopečná činnostV současnosti cca 0.15 to 0.26 Gt CO2 ročně X celkové antropogenní 35 Gt CO2 ročněVýbuch sopky Mt. Pinatubo (1991) se vůbec neprojevil změnami konc. CO2 ve vzduchu

2. Uvolňování z oceán ůKonc. CO2 v oceánech naopak stoupá. Ale?

3.Antropogenní: Pro č?1. Spalování fosilních paliv

- známé množství- chemické reakce

2. Pokles koncentrace O2 v atmosféře (viz ad 1)3. Fotosyntéza rostlin

© Lubomír Nátr

Stabilní isotopy C:12C: cca 99%13C: cca 1%Tedy 13C/12C přibližn ě 0,0100

V preindustriání dob ě

13C/12C v atmosfé ře 13C/12C v rostlinách. Proč?

Rostliny (C3) p ři fotosyntéze up řednost ňují Rostliny (C3) p ři fotosyntéze up řednost ňují 1212CC

Proto fosilní paliva (z rostlin) mají nižší hodnoty Proto fosilní paliva (z rostlin) mají nižší hodnoty 13C/12C

Pokles Pokles 1313C/C/1212C v atmosfé ře odpovídá množství spalovaných C v atmosfé ře odpovídá množství spalovaných fosilních paliv (s nižší hodnotou fosilních paliv (s nižší hodnotou 1313C/C/1212CC

14C je cca 1/10 12 C, polo čas rozpadu 5700 rok ů. Ve fosilních palivech není obsažen.V atmosfé ře obsah ovlivn ěn jadernými zkouškami.

© Lubomír Nátr

Možné zdroje CO 2 v atmosfé ře:

1. Sopečná činnostV současnosti cca 0.15 to 0.26 Gt CO2 ročně X celkové antropogenní 35 Gt CO2 ročněVýbuch sopky Mt. Pinatubo (1991) se vůbec neprojevil změnami konc. CO2 ve vzduchu

2. Uvolňování z oceán ůKonc. CO2 v oceánech naopak stoupá. Ale?

3.Antropogenní: Pro č?1. Spalování fosilních paliv

- známé množství- chemické reakce

2. Pokles koncentrace O 2 v atmosfé ře (viz ad 1)

V současnosti aktivity lidstva V současnosti aktivity lidstva zvyšují koncentrace COzvyšují koncentrace CO 22 v atmosfé ře.v atmosfé ře.

Důsledky a odpov ědnost?Důsledky a odpov ědnost?

© Lubomír Nátr

Fotosyntézarostlin

Dýcháníorganismů

CO2

Klima

TrvaleTrvaleudržitelnýudržitelný

rozvojrozvojlidílidí

TrvaleTrvaleudržitelnýudržitelný

rozvojrozvojlidílidí

Problémy prolínánívěd p řírodních a spole čenských v ěd a praktického života

© Lubomír Nátr

COCO22 Sustainability

Plants

Climate

???

Natural sciences: If x then y

Social sciences: If x then ?

Odebírá tém ěř polovinu veškeré biomasy Odebírá tém ěř polovinu veškeré biomasy produkované rostlinami na Zemiprodukované rostlinami na Zemi

LidstvoLidstvo

Lubomír Nátr 2010

© Lubomír Nátr

Přání a touhy člověka jsou nenasytitelné, neukojitelné.

Po naplnění určité materiální touhyse začne projevovat pocit neuspokojení

vyvolávající další touhu.

Souhlasíme?

Recognition of how ecosystems could provide even more complex services to humankind date back to at least Plato(c. 400 BC) who understood that deforestationcould lead to soil erosionand the drying of springs[2].

19. století

Lubomír Nátr 2010

© Lubomír Nátr 2011

George Perkins Marsh(March 15, 1801 – July 23, 1882), an American diplomat and philologist, is considered by some to be America's first environmentalist

Man and Nature constituted an early work of ecology ,

Marsh argued that deforestation could lead to desertification. Referring to the clearing of once-lush lands surrounding the Mediterranean, he asserted "the operation of causes set in action by man has brought the face of the earth to a desolation almost as complete as that of the moon."

, modern conceptualization of ecosystem services likely began with Marsh in 1864 [3] whenhe challenged the idea that Earth’s natural resources are not infiniteby pointing out changes in soil fertility along the Mediterranean.

© Lubomír Nátr 2011

Vladimir Ivanovitch Vernadski(1863 Saint-Petersbourg - 1945 Moskou)(Владимир Иванович Вернадский

"necessity of a complex holistic conceptual approach" to the problems of increasingly and rapidly deteriorating environment and impending global ecological crisis (Yanshin, 1993).

The term biosphere was coined in 1875 by the famous Austrian geologist Eduard Suess (1831-1914). Vernadskij: the "biosphere" is an envelope of life, which "is l imited to a determined zone at the surface of the lithosphere". The term was never given a definition or elaborated upon until Vladimir Vernadsky.

Under Vernadsky's definition, the Biosphere is the single greatest geological force o n Earth, moving, processing, and recycling several billion tons of m ass a year.

Aldo LeopoldAldo Leopold

Slavná kniha A. Leopolda

Lubomír Nátr 2010

Lubomír Nátr 2010

Lubomír Nátr 2010

Who was Aldo Leopold? AldoAldo Leopold (1887Leopold (1887--1948)1948) is consideredthe father of wildlife ecology and a true Wisconsin hero. He was a renowned scientist and scholar, exceptional teacher, philosopher, and gifted writer.

It is for his book, A Sand County Almanac, (1946),that Leopold is best known by millions of people around the globe. The Almanac, often acclaimed as the century's literarylandmark in conservation,

meldsexceptional poetic prose with keen observationsof the natural world. The Almanac reflects an evolutionof a lifetime of love, observation, and thought.

It led to a philosophy that has guidedmany to discovering what it means to live in harmony with the land and with one another.

http://gargravarr.cc.utexas.edu/chrisj/leopold-quotes.htmlLubomír Nátr 2010

A Sand County Almanac is built around three main ideas:

•Land is a community of living things. This idea argues for the study of ecology.

•Land is to be loved and respected. This idea argues for conservation ethics.

•Land yields a harvest of culture. Leopold calls this "a fact long known, but forgotten recently."

http://www.treelink.org/woodnotes/vol2/no1/sandcnty.htm

Lubomír Nátr 2010

Rachel CarsonRachel Carson(1907-1964)

„Ml čící jaro“Lubomír Nátr 2010

Lubomír Nátr 2010

•Rachel Carson (1907-1964) –

Marine biologist, science writer, and environmentalist.

BIBLIOGRAPHY: 1941-Under the Sea Wind1943-Food From the Sea: Fish and Shellfish of New England1944-Food From the Sea: Fish and Shellfish of the South Atlantic1951-The Sea Around Us1955-The Edge of the Sea

1962-Silent Spring1965-The Sense of Wonder (posthumous)

QUOTE: It is a wholesome and necessary thing for us to turn again to the earth and in thecontemplation of her beauties to knowthe sense of wonder and humility.

- Rachel Carsonhttp://www.lkwdpl.org/wihohio/cars-rac.htm

Proč „Ml čící jaro“?Lubomír Nátr 2010

Silent Spring by Rachel CarsonSketches from one of the Twentieth Century's most important works A Fable for Tomorrow"There was once a town in the heart of America where all life seemed to live in harmony with its surroundings...a pastoral Eden of hardwood forests and bountiful wildlife...strange blight crept over the area and everything began to change...Everywhere was a shadow

of death...It was a spring without voices. On the mornings that had once throbbed with the dawn chorus of robins, catbirds, doves, jays, wrens, and scores of other bird voices there was now no sound; only silence lay over the fields and woods and marsh...Even the streams were now lifeless...

DDT

DDT

DDT

DDT

DDT

DDT

DDT

A tém ěř sou časnostLubomír Nátr 2010

Gro Harlem BrundtlandGro Harlem Brundtland

CherchezCherchezCherchezCherchez la la la la femmefemmefemmefemme!!!!

OurOurCommonCommon

FutureFuture

„Naše společná budoucnostNaše společná budoucnost“:

Trvale udržitelný rozvoj jerozvoj, který zabezpečuje potřeby současných generací,

aniž by ohrozil rozvoja uspokojování potřebgenerací budoucích

Hlavní složky trvale udržitelného rozvoje:Hlavní složky trvale udržitelného rozvoje:

(1)Ochrana přírody.(2)Ekonomický růst.(3)Sociální rovnost

Rozvojovým zemím se musí umožnit, aby měly přístup k:

(1) Potravinám,(2) Energii,(3) Vodě,(4) Zdravotnictví.

Mají nárok na vzestup kvality svého života stejně tak,

jako je tomu v zemích rozvinutých.

Sustainable development does not focus solely on environmental issues. The United Nations 2005 World Summit Outcome Document,

refers to

the "interdependent and mutually reinforcing pillars" of sustainable development as economic development, social development, and environmental protection.[

© Lubomír Nátr

Aspekty udržitelného rozvojeAspekty udržitelného rozvoje

(1) Přírodovědné,

(2) Ekonomické

(3) Společenské

Rostliny(producenti)

Býložravci

Masožravci

VšežravciExpandující lidskápopulace

Podíl, kterýubírají lidé

Lubomír Nátr 2009

Co nám zajistí jen rostliny

Potravní řetězecv p řírod ě bez lidí

Potraviny pro lidstvo

Krmiva pro chovaná zví řata

Suroviny stavební, textilní aj.

Energetické plodiny

R o

s t

l i n

y

Farmaka, geny, klima, um ělé hmoty, krása…

Co „musejí“ rostliny poskytovat lidstvuCo „musejí“ rostliny poskytovat lidstvu ?

Lubomír Nátr 2010

Co požaduje lidstvo od rostlinCo požaduje lidstvo od rostlinv 21. století:v 21. století:

1. Trvale1. Potraviny2. Krmiva3. Suroviny4. Energii

2. NOVĚ NAVÍC5. Energetické plodiny6. Farmaceutické produkty7. Přívětivou krajinu8. Turistiku, rekreaci, estetiku…

Lubomír Nátr 2009

Lubomír Nátr 2009

Rostliny vždy zajiš ťovaly pro lidstvo :

(1)„Netržní produkty a služby“:Kolob ěh látek, likvidace odpad ů, …

(2) Biomasu :(a)Potrava(b)Energie(c)Stavební materiál(d)Léky

(3) Prost ředí pro život

V 21. století chcemeV 21. století chceme ::Víc Víc VícVíc VícVíc

Význam rostlin pro lidstvoVýznam rostlin pro lidstvo

Zachrání v ěda a technologie lidstvo?Zachrání v ěda a technologie lidstvo?

Dopad lidských aktivit (I) – spotřeba zdrojů nebo produkce odpadu

či poškozování prostředí - je často vyjadřován jako

I = P . A . T,kde

P: velikost populace (spotřebitelů),

A: hojnost, bohatství, blahobyt (např. GDP vztažené na 1 obyvatele),

T: dopad technologie (GDP na jednotku spotřeby zdrojů nebo produkce odpadu)

Technologická účinnost ε = ε = ε = ε = 1/T

Obecně se věří, že rozvoj technologie sníží T , což se se p řízniv ě projeví na I. © Lubomír Nátr

Lubomír Nátr 2009

Možnosti zvyšování znalostí (technologií, T) tak, aby se kompenzoval růst počtu obyvatel (P) a spotřeby (A) jsou omezené, protože:

(1) Mnohé znalosti nemají na vlastní produkci a počet obyvatel vliv(psychologie reklamy, historie…)

(2) Mnoho nových znalostí se využije na podporu nové a větší produkcenebo populace (lékařství)

(3) Zřejmě jen při stagnaci počtu obyvatel a spotřeby se růst efektivnosti může projevit pozitivně.

Ehrlich et al., Ecol. Econ. 30, 1999.

ALE: T řeba měl Jevons pravdu

Jevons ův paradox: The observation that efficiency gainsdo not necessarily decrease the use of limited resources but may rather stimulatetheir consumption as a result of efficiency-induced price reductions was first made by

Jevons in 1865 :

‘‘It is wholly a confusion of ideas to suppose that the economical useof fuel is equivalent to diminished consumption. The very contrary is the truth.’’(Jevons, 1865). The phenomenon of efficiency improvements stimulating the consumptionof the very resources that were supposed to be conserved is termed ‘‘rebound

effect’’ or Jevons’ paradox.Dálnice a zácpy,účinnější ledničky,úspornější auta,…

Lubomír Nátr 2009

Lapidární vyjád ření ekonomaLapidární vyjád ření ekonoma

© Lubomír Nátr

HN.IHNED.CZ 2. 1. 2009 00:00

Tomáš Sedláček: Další biftek už je moc

A jaká je odpověď? "Růst" už je přežitek?

Ekonomové takové otázky a odpovědi neřeší.

Naše věda bádá jen nad tím, jak maximalizovat růst (zisk!).Kromě ekonomie přednášíte i filozofii, citujete bibli, dva roky jste pracoval na Hradě u někdejšího prezidentaVáclava Havla. Tipuju, že "maximalizace růstu" vám jako recept na štěstí stačit nebude...Jistě, pokud jsme nyní svědky nějaké krize, tak je v krizi celá naše civilizace. Kvůli tomu není třeba dlouze filozofovat

ani sedět na Hradě. Tahle krize vyvěrá z deseti dvaceti let šíleného přežírání, šílené nadspotřeby. To není čistě

ekonomický problém.

Naše situace se v lecčems podobá římské říši před jejím zánikem: máme relativně bezproblémový život, s nikým

pořádně neválčíme, svých ideálů jsme nějakým způsobem dosáhli a hlavním tématem našeho života se stala

ekonomie. V momentě, kdy jsme zekonomizovali úplně všechno a kdy lidi zajímá leda to, jestli budou mít na výplatní

pásce víc nebo míň, tak je to podle mě jistá známka dekadence. Zvlášť pokud si uvědomíme, že z toho neexistuje cesta

ven, protože politik dnes ve všech státech vyhrává jen na základě ekonomie. Musí slíbit ještě větší bohatství, jinak

nemá šanci.

Robert CostanzaRobert Costanza(born 14 September 1950) is

an American ecological

economist and

the Gund Professor of

Ecological economics and

Director of the Gund Institute

for Ecological Economics

at the University of Vermont.

His work has been cited in more than 1700 scientific articles since 1987

(according to the Science Citation Index[2] and more than 80 interviews

and reports on his work have appeared in various media,

including Newsweek, US News and World Report, the Economist,

the New York Times, Science, Nature, National Geographic,

and National Public Radio.

Lubomír Nátr 2010

18 trillion USD per year (1012 USD year-1)

Lubomír Nátr 2010

Služby ekosystém ů (ecosystem services):

Ekosystém poskytuje(1)Produkty(2)Služby

Služby ekosystém ů přinášejí lidstvu užitek, za který se tém ěř vůbec neplatí.

Costanza et al., Nature 387: 253, 1997.Balmford et al., Science 297: 950, 2002.Boumans et al., Ecological Economics 41: 529, 2002.

Lubomír Nátr 2010

© Lubomír Nátr 2011

Jared Mason Diamond(born September 10, 1937) is an American scientist and authorwhose work draws from a variety of fields. He is currently Professorof Geography and Physiology at UCLA. He is best known for the award-winning popular sciencebooks The Third Chimpanzee; Guns, Germs, and Steel; and Collapse

http://en.wikipedia.org/wiki/Jared_Diamond

Lubomír Nátr 2009

Str. 351. „Navzdory sebedestruktivnímu chování v minulosti, z něhož bychom se mohli poučit, dnes spousta lidí, kteří by měli mít rozum, odmítá nutnost regulovat počet lidí a pokračuje v devastaci životního prostředí. Další se na ničení podílejí jenom kvůli vlastnímu zisku a hlouposti. Navíc stále přibývá lidí příliš zaneprázdněných zoufalým bojem o přežití, takže si nemohou dovolit zvažovat možné následky svých činů. Ze všech těchto faktů vyplývá, že destrukce už nabrala nezastavitelnou rychlost, že i my jsme se vlastně stali živými mrtvolami a že naše budoucnost je stejně bezútěšná jako budoucnost obou dalších šimpanzů.“

Diamond J.: Třetí šimpanz. Vzestup a pád lidského rodu.. Nakl. Ladislav Horáček – Paseka. Praha a Litomyšl. 2004.

Anglický originál: The Third Chimpanzee. Harper Collins. New York. 1993

Jared Diamond , Collapse:

How Societies Choose to Fail or Succeed, 2005,

DIAMOND, Jared Mason.

Kolaps: proč společnosti zanikají a přežívají.

Praha : Academia, 2008

© Lubomír Nátr 2011

James Lovelock , CH, CBE, FRS (born 26 July 1919)

"I have never regarded nuclear radiation or nuclear power as anything other than a normal and inevitable part of the environment . Our prokaryoticforebears evolved on a planet-sized lump of fallout from a star-sized nuclear explosion, a supernova that synthesised the elements that go to make our planet and ourselves."[

Lovelock, James (2006). The Revenge of Gaia: Why the Earth Is Fighting Back - and How We Can Still Save Humanity . Santa Barbara (California): Allen Lane.

Lovelock, James (2009). The Vanishing Face of Gaia: A Final Warning: Enjoy It While You Can .Allen Lane

http://en.wikipedia.org/wiki/James_Lovelock

PAUL R. EHRLICH: PAUL R. EHRLICH: Bioethics: Are OurPriorities Right?December 2003 / Vol. 53 No. 12 • BioScience 1207

„If humanity fails to find ways to create a more

equitable, sustainable world, it faces the prospect of a

chaos of nuclear explosions, humanmade plagues, bio

and chemical terrorism, and environmental and

economic collapses.“

© Lubomír Nátr

http://images.google.cz/imgres?q=Ehrlich+P+R&hl=cs&rlz=1T4SKPB_csCZ340CZ340&biw=1180&bih=805&tbs=isz:m&tbm=isch&tbnid=2RoX3yEoM0vdpM:&imgrefurl=http://news.stanford.edu/pr/2011/pr-ehrlich-scientist-advocates-081111.html&docid=CZ--_Tq8hD4I4M&w=600&h=398&ei=fyWLTvM_jJOzBvfhuJMC&zoom=1&iact=hc&vpx=374&vpy=458&dur=5906&hovh=183&hovw=276&tx=141&ty=106&page=3&tbnh=130&tbnw=181&start=49&ndsp=24&ved=1t:429,r:8,s:49

© Lubomír Nátr

PAUL R. EHRLICH: Bioethics: Are OurPriorities Right?December 2003 / Vol. 53 No. 12 • BioScience 1207

„Biologists’ special ethical responsibilities

Science (including

social science), mathematics, and technology make up

more than half of Western culture (i.e., society’s body of

nongenetic information), and the future of that culture is

imperiled by environmental deterioration, racism, gross

economic inequities, and weapons of mass destruction.

Nonetheless—and unfortunately—

it is not unusual for a presumably educated person to be

totally unfamiliar with ecosystem services; heritability…

the sources of food, water, and energy; and….“

Lubomír Nátr 2009

„Ethics needs to deal with the preservation of Earth’s

living capital, with a major goal being maintenance of

the planet’s human carrying capacity“.

„Freedom to disagree with governmental

policies is critical for everyone.We must be able

to question loudly and clearly, for example, the ethics of the

statement the first President Bush made shortly before the

first Earth Summit: “The American way of life is not negotiable.”

Is it ethical for us to keep guzzling gasoline, no

matter what the consequences may be for people in

Iraq today or for the environment of future generations?“

PAUL R. EHRLICH: Bioethics: Are OurPriorities Right?December 2003 / Vol. 53 No. 12 • BioScience 1207