Zem ako prostredie pre život

STAVBA PLANÉTY ZEM:
- 71 % povrchu pokrýva voda, vznikla pred 4,6 miliardami rokov akréciou plynov a prachu,
- poradie vrstiev Zeme: a) zemská kôra, b) zemský plášť, c) zemské jadro, a + b = litosféra, litosféra sa delí na bloky alebo platne, ktoré sa vzájomne pohybujú po plastickej podložnej vrstve zemského plášťa (astenosfére) – tento proces nazývame kontinentálny drift, okraje kontinentálnych platní sú miestami intenzívnej zemetrasnej a vulkanickej činnosti,
- horniny podľa vzniku: magmatické (vyvreté, napr. žula), sedimentárne (usadené, napr. vápenec a pieskovec), metamorfované (premenené, napr. mramor a bridlica). Zemskú kôru prevažne tvoria horniny vyvreté. Väčšina sedimentov skončila na dne oceánov alebo v deltách riek (t.j. aj dno bývalých oceánov a riek pred vrásnením...). - sedimentárne horniny – možno sledovať sledy vrstiev (súvrstvia), usporiadanie sa volá stratigrafický sled, zostavujú sa stratigrafické tabuľky, relatívny vek hornín – vzájomná poloha vrstiev, všeobecne čím nižšie tým staršie,
- prvé živé organizmy sa objavili na Zemi pred 3,8 x 109 rokov. - pri respirácii sa spaľujú zlúčeniny uhlíka (spotrebúva sa kyslík) a vzniká energia, voda a oxid uhličitý
- pri fotosyntéze do procesu vstupuje energia (vo forme slnečného žiarenia) oxid uhličitý a voda. Výstupmi sú zlúčeniny uhlíka a plynný kyslík
- zvyšovanie podielu kyslíka v atmosfére majú na svedomí rastliny (fotosyntéza)
- fixácia uhlíka: plynný CO2 sa pri fotosyntéze mení na zlúčeniny uhlíka a rastlinné tkanivá (uhlíková fixácia), zlúčeniny uhlíka sa využívajú pri spaľovaní uvoľňovaním energie a tá sa spotrebúva na rast,
- rastliny, ktoré si samy vyrábajú vlastné uhlíkové zlúčeniny z vody a CO2, využívajúc pri tom slnečnú energiu, sa nazývajú autotrofné organizmy, živočíchy sú naopak heterotrofné organizmy
- to, že atmosféra je bohatá na kyslík, je možné preto, že sa odumretý fytoplanktón ukladá na dne oceánu, kde nie je prístup kyslíka, ktorý by mohol byť reagovať s uhlíkom v odumretých zvyškoch a uvoľňovať sa tak do atmosféry vo forme CO2, t.j. uhlík nie je prerespirovaný
- fosílne palivá sú iným príkladom viazaných, nerespirovaných zlúčenín uhlíka,
- tvorba uhličitanu vápenatého na stavbu ulít ulitníkov na dne mora a ich sedimentácia prispela k väčšej fixácii uhlíka ako fotosyntéza, ale pri tom rozdiele, že neprispieva k zvýšeniu podielu kyslíka v atmosfére.

Tvorba vápenca z ulít morských živočíchov prispela k odčerpávaniu CO2 z atmosféry, hoci priamo sa tým podiel atmosferického kyslíka nezvýšil. - špecifickosť živých organizmov: len živé organizmy sú schopné reprodukcie
- vysoká koncentrácia kyslíka a nízka koncentrácia CO2 v atmosfére sú výsledkom pôsobenia živých organizmov, dôkazom toho je prítomnosť stromatolitov a vrstiev červených ílov v horninách prekambria

ATMOSFÉRA:
- prvá atmosféra bola bez kyslíka, tvorili ju sopečné plyny, hlavnou zložkou (98%) bol CO2, spočiatku bola voda iba vo forme pary,
- súčasná atmosféra: 21% kyslík, 0,03% CO2, 79% dusík, 1% inertný argón
- atmosféra prekambria: kyslík 0%, CO2 98%, N 1,9%, kyslík bol viazaný v mineráloch hornín a vo vode,
- ozónu je ešte menej ako CO2, t.j. 0,03 %, ozón vzniká v stratosfére pôsobením UV lúčov na molekuly kyslíka, maximálnu koncentráciu dosahuje vo výške 20 – 25 km, slúži ako filter pre neviditeľné ultrafialové žiarenie,
- druhý ozón je tzv. prízemný ozón, je jedným zo znečisťujúcich plynov v smogu, vznikol pôsobením slnečného svetla na výfukové plyny, je v priamom styku so živými organizmami vysoko toxický
- vodné pary sú v atmosfére najviac zastúpené nad zemským povrchom, max. 4%, vo výške nad 10-12 km takmer úplne chýbajú. - vrstvy atmosféry: troposféra (cca do 10km), tropopauza (cca do 20 km), ozónová vrstva (cca 20 – 30 km) stratosféra (cca nad 30 km),
- v spodnej vrstve atmosféry (do 10 km) kde je zdrojom tepla zemský povrch teplota s výškou klesá cca v priemere o 6,5oC na 1000 m výškových, nad tropopauzou, v stratosfére teplota stúpa s výškou, čo je spôsobené najmä absorpciou UV žiarenia vrstvou ozónu,
- za tepelnoizolačné vlastnosti vďačí zemská atmosféra najmä vodným parám a CO2 prítomným v troposfére, sú priepustnejšie slnečnému žiareniu ako tepelnému žiareniu z ohriateho zemského povrchu,
- skleníkové plyny: vodné pary, CO2, ozón, metán, oxidy dusíka. Patria sem aj syntetické zlúčeniny: freóny = chloroflorouhľovodíky CFC,
- ozónová diera: poškodenie kože, rakovina kože, šedý zákal, poškodenie imunitného systému, ozónovú dieru nad Antarktídou majú na svedomí freóny,
- celková teplota na Zemi je výsledkom rovnováhy medzi prijatou energiou zo slnka a spätne vyžiarenou energiou, albedo je podiel množstva žiarenia odrazeného k žiareniu dopadnutému na nejaké teleso, vysoké albedo má sneh, oblaky, nízke má voda, pôda..., pozitívna spätná väzba – albedo povrchu účinkuje zosilňujúco napr.

sneh ešte väčšie ochladzovanie v zime, tmavé plochy ešte väčšie otepľovanie povrchu, negatívna spätná väzba – pôsobí regulujúco proti prehrievaniu alebo ochladzovaniu, napr. funkcia oblakov – kolobeh vody (výpar a dážď),
- väčšia časť slnečnej energie dopadá do rovníkových a tropických zemepisných šírok,
- dôsledkom zdanlivého pohybu slnka na sever a na juh od rovníka je periodické striedanie sa ročných období
- slnečné žiarenie je príčinou fungovania systému konvekčného prúdenia medzi oblasťou nízkeho tlaku na rovníku a oblasťami vysokého tlaku nachádzajúcimi sa približne na 30o severnej a 30o južnej zemepisnej šírky
- počas leta sú subtropické pásma vysokého tlaku narúšané vznikom oblastí nízkeho tlaku, čo je spôsobené rýchlejším ohrievaním sa kontinentov, najmä na severnej pologuli,
- v stredných zemepisných šírkach sa nachádzajú oblasti s rôznymi typmi podnebia, čo je výsledkom striedania sa ročných období, rozdielov medzi kontinentmi a oceánmi a striedania sa tropických a polárnych vzdušných hmôt,
- pre polárny oblasti sú charakteristické nízke teploty a vysoký tlak,
- cirkuláciou atmosféry vzniká prenos tepla z trópov do vyšších zemepisných šírok, čím sa čiastočne vyrovnávajú rozdiely teplôt zemského povrchu, prenosu tepla napomáha aj prúdenie oceánov

OCEÁNY
- oceány: Atlantický, Tichý, Severný ľadový, Indický
- hustota morskej vody klesá so stúpajúcou hustotou, s poklesom hustoty sa voda aj rozťahuje, zostup teploty v globálnom meradle by spôsobil vzostup hladiny oceánov, nárast objemu vody v oceánoch so stúpajúcou teplotou sa nazýva tepelná expanzia
- roztopením plávajúcich (oceanických) ľadovcov by hladina oceánu nestúpla, plávajúci ľadovec vytláča objem vody ktorý sa rovná jeho vlastnej hmotnosti,
- vzostup hladiny oceánov spôsobuje roztápanie kontinentálnych ľadovcov a tepelnou expanziou vody
- oceány sú zásobárňou vody, tepla, atmosferických plynov a soli,
- biologicky prispievajú oceány významnou mierou k viazaniu CO2 a hemžia sa životom, najmä v oblastiach bohatých na živiny, ktoré sú prinášané prúdením z hĺbok oceánov, alebo povrchovými morskými prúdmi. - hlavné morské prúdy sú poháňané vetrami, vetry vejúce z oblastí vysokého tlaku sú odkláňané zemskou rotáciou a vejú v smere hodinových ručičiek na severnej pologuli a proti smeru hodinových ručičiek na južnej pologuli. Tieto vetry poháňajú povrchové morské prúdy. KOLOBEH VODY
- kolobeh vody je poháňaný energiou Slnka a gravitáciou Zeme.

Viac ako polovica dopadnutej slnečnej energie sa spotrebuje na výpar (evaporáciu), čo je hlavnou hybnou silou kolobehu vody
- odhad množstva vody v 106 km3: oceány 1350, jazerá a rieky 0,2 , ľadovce 29, organická hmota 0,0006, atmosféra 0,013. - z celkových zásob je sladká voda len 2%, z toho je 75 % viazanej v ľadovcoch, 25 % v podzemnej vode, len 0,33% v jazerách a riekach,
- čas obmeny vody v oceáne je cca 3,74 x 103 rokov, t.j. takmer štyritisíc rokov,
- čas obmeny vody v atmosfére je veľmi krátky, ráta sa na dni (cca 11 dní),
- Evapotranspirácia vody z rastlín, najmä zo stromov, môže výrazne ovplyvniť množstvo vody, ktoré sa prenáša zo zemského povrchu do atmosféry

KOLOBEH UHLÍKA
- uhlík môže existovať v horninách (uhlie, vápenec), organických látkach (živé a odumreté), v oceánoch a v atmosfére
- procesy kolobehu uhlíka: spaľovanie fosílnych palív, sedimentácia uhličitanu vápenatého, fotosyntéza rastlín, respirácia organizmov v oceánoch, respirácia organizmov na súši, rozpúšťanie sa oxidu uhličitého v morskej vode,
- toky uhlíka: z atmosféry do morských organizmov, z atmosféry do suchozemských organizmov, z oceánov do morských sedimentov, z fosílnych palív do atmosféry, zo sopiek do atmosféry, z respirácie morských i suchozemských organizmov do atmosféry, z atmosféry do oceánov
- uhlík je najviac viazaný v morských sedimentoch
- v ovzduší možno pozorovať cyklické zmeny koncentrácie CO2 podľa ročných období (suchozemské rastliny)
- vzťah medzi živými organizmami a atmosférou je recipročný
- existuje silný vzájomný vzťah medzi teplotou atmosféry a koncentráciou oxidu uhličitého, no presný príčinný vzťah zatiaľ nebol určený
- uhlík sa nachádza v atmosfére vo forme CO2. CO2 sa produkuje pri respirácii organizmov na súši, v oceánoch a pri spaľovaní fosílnych palív. Aj sopky chrlia CO2. CO2 sa dostáva do mora z atmosféry rozpúšťaním v morskej vode, z atmosféry na súš sa prenáša v procese fotosyntézy. Uhlík viazaný vo fytoplanktóne a riasach pochádza z roztoku CO2 z mora. CO2 ktorý produkujú pri respirácii morské organizmy, sa zväčša rozpúšťa v morskej vode, do atmosféry sa dostáva v menších množstvách. Do hornín sa uhlík dostáva sedimentáciou schránok z uhličitanu vápenatého a zvyškov odumretých organizmov na dno oceánov.