Wpływ rolnictwa na środowisko

Ziemia istnieje 4.6 miliarda lat

Eukarionty powstały około 1 miliarda lat temu

Pierwsze istoty ludzkie (hominidzi) pojawiły się na Ziemi około 4 milionów lat temu

Początki rolnictwa datują się na 12 tysięcy lat temu

Rozkwit rolnictwa 1650-1850

Rozkwit nowoczesnego rolnictwa 1950

KALENDARZ

Rolnictwo jest jednym z najważniejszych kulturowych czynników zmian środowiska

Rozwój rolnictwa nie byłby możliwy bez uprzedniego powstania społeczności myśliwych-zbieraczy

Narodziny rolnictwa spowodowały diametralną zmianę stosunków między człowiekiem a środowiskiem

pług

sierp

Zmiany te wiązały się ze zmianami albedo, teraz zwykle silnie zróżnicowanym sezonowo, w zależności od rodzaju upraw i fazy rozwoju, oraz zmianami bilansu wodnego. A te wpływały na klimat, najpierw w skali lokalnej, a w miarę przybywania terenów rolniczych, także globalnej.

K.K. Goldewijk1 & N.Ramankutty, Geojournal, 2004

Zmiany sposobu użytkowania ziemi

Zmiana krajobrazu: utrata siedlisk naturalnych i bioróżnorodności

naturalny % zmieniony częściowo %

zmieniony całkowicie %

Europa 15.6 19.6 64.9

Azja 43.5 27.0 29.5

Afryka 48.9 35.8 15.4

Ameryka Południowa

62.5 22.5 15.1

Ameryka Północna 56.3 18.8 24.9

Australia 62.3 25.8 12.0

kontynenty 51.9 24.2 33.9

kont. bez skał, lodu, itp.

27.0 36.7 36.3

Stopień przetworzenia krajobrazu

Rolnictwo przyczyniło się do zmniejszenia powierzchni zajmowanej przez mokradła. Odwadniano je już w czasach rzymskich, aby wykorzystywać pod uprawy (np. we wschodniej Anglii, czy na wybrzeżu Morza Śródziemnego)Przekształceniu uległy też liczne delty rzek i terasy zalewowe: np. delta Rodanu i Padu.

Mokradła

Tereny podmokłe:

bagna

torfowiska moczary irozlewiska

czapla siwa

trzciniak

wodnik

błotniak stawowy

mokradła są siedliskiem wielu gatunków roślin i zwierząt,

gdzieindziej nie spotykanych

Korzyści z terenów podmokłych:

Zapobiegają powodziom

Tereny zalewowe zlokalizowane wzdłuż brzegów rzek niwelują falę powodziową

Pozwalają wodzie rozlać się na przybrzeżne łąki

Magazynują wodę

Tereny podmokłe stanowią naturalny magazyn wody, z której rośliny mogą korzystać nawet w czasie suszy

Rośliny rosnące wzdłuż brzegów rzek zapobiegają ich podmywaniu i niszczeniu przez wodę

Zapobiegają erozji

Konwencja o Obszarach Podmokłych, podpisana w Ramsar w Iranie w 1971, jest traktatem międzyrzadowym, który stworzył ramy dla międzynarodowej współpracy i regionalnych działań na rzecz ochrony i mądrego gospodarowania obszarami podmokłymi i ich zasobami. Obecnie Konwencję podpisało 150 sygnatariuszy, ochrona objęła 1590 siedlisk podmokłych. Łącznie 1034 milionów hektarów, wpisano na Listę Chronionych obszarów podmokłych o Międzynarodowym Znaczeniu.

“Fragmentation has become a major

subject of research and debate in

conservation biology”

(Meffe et al. 1997, p. 272)

fragmentacja

Definicja:

Termin fragmentacja siedliska obejmuje pięć zjawisk:

Zmniejszenie całkowitej powierzchni zajmowanej przez siedlisko

Zmniejszenie stosunku powierzchni do obwodu siedliska

Izolację jednego fragmentu siedliska od innych

Podzielenie siedliska na kilka mniejszych

Spadek powierzchni zajmowanej przez każdy z fragmentów siedliska

fragmentacja

Przyczyny naturalne

Ślady destrukcji siedlisk na skutek procesów naturalnych: zjawisk wulkanicznych, pożarów leśnych, czy zmian klimatu można znaleźć z zapisach danych kopalnych. Na przykład fragmentacja siedlisk 300 mln lat temu w lasach tropikalnych Euroameryki spowodowała znaczne wymieranie wśród płazów zimnowodnych, ale jednocześnie bardziej suchy klimat wywołał eksplozję zróżnicowania gadów.

fragmentacja

Przyczyny antropogeniczneFragmentacja siedlisk jest często powodowana przez człowieka, gdy naturalna roślinność jest usuwana w celu zwiększenia terenów rolniczych lub przemysłowych, budowę dróg, miast lub zbiorników dla elektrowni wodnych. Siedlisko, do tej pory zwarte jest dzielone na mniejsze części. Na skutek intensywnego usuwania roślinności naturalnej, pozostałe fragmenty stają się wyspami naturalnej roślinności o niewielkiej wielkości izolowanymi od siebie obszarami rolniczymi, przemysłowymi, sztucznymi zbiornikami wodnymi, czy drogami. Czasem nawet ziemią niczym nie porośniętą. Ten ostatni przypadek dotyczy wypalania całych połaci lasów deszczowych na cele rolnicze. Na obszarach, na których można uprawiać pszenicę W Nowej Południowej Walii w Australii usunięto około 90% naturalnej roślinności, na preriach Ameryki Północnej nawet do 99%.

fragmentacja

Skutki

Fragmentacja siedlisk ogranicza bioróżnorodność przez ograniczenie dostępnych do rozwoju obszarów (lasy deszczowe, lasy strefy borealnej, tereny podmokłe) dla organizmów z nisz ekologicznych.

Fragmentacja siedlisk wiąże się z destrukcją siedlisk. Rośliny i inne organizmy osiadłe giną. Zwierzęta mobilne: zwłaszcza ptaki i ssaki przenoszą się do pozostałych fragmentów odpowiadających im siedlisk. Te stają się zatłoczone i rośnie rywalizacja.

Pozostałe fragmenty siedlisk maja sumaryczną powierzchnię mniejszą od początkowej wartości. Gatunki, które są mobilne mogą korzystać z różnych fragmentów. Inne muszą zadowolić się zasobami tego fragmentu, w którym się znalazły.

fragmentacja

Podstawowym ograniczeniem liczby gatunków jest powierzchnia siedliska . Rozmiar fragmentu wpływa na liczbę gatunków go zamieszkujących w chwili podziału i wpływa na liczbę gatunków, które mogą przeżyć. Małe siedliska mogą służyć małym populacjom, a te są bardziej podatne na zagrożenia. Fluktuacje klimatyczne, zasobów, czy innych czynników, które w większych populacjach przeszłyby niezauważone, lub szybko zrekompensowane, dla małych izolowanych populacji mogą być zabójcze. Dlatego fragmentacja jest jedną z przyczyn wymierania gatunków. Dynamika populacji w takich siedliskach o bardzo różnej powierzchni może być odmienna. W dużych siedliskach populacja może wzrastać, ponieważ będą tam migrować organizmy z małych siedlisk, w których warunki do życia gwałtownie się pogorszyły. I zależy to jednak od odległości pomiędzy poszczególnymi fragmentami populacji. Mogą występować też inne bariery oprócz odległości.

fragmentacja

Fragmentacja sprzyja też efektom brzegowym. Zmiany w dostępności światła, różnice temperatury i prędkości wiatru zmieniają warunki ekologiczne na zewnątrz obszaru w porównaniu z jego wnętrzem. Mniejsza wilgotność sprzyja powstawaniu pożarów, Gatunki obce mogą wdzierać się na obszar siedliska. Warunki mikroklimatyczne obszarów zewnętrznych różnią się od warunków we wnętrzu i może to sprzyjać innym gatunkom.

fragmentacja

Fragmentacja wpływa ograniczająco na materiał genetyczny dostępny dla środowiska biotycznego. W miarę zmniejszania się siedlisk i braku połączeń między nimi ułatwiających łączenie się par i rozmnażanie, niektóre gatunki nie są zdolne do przetrwania, ich liczebność spada i stopniowo zanikają.

fragmentacja

Wskazówki dla ochronyFragmentacja siedliska często jest przyczyna zagrożenia gatunków je zamieszkujących. Istnienie korzystnego środowiska jest niezbędna pewnym gatunkom do przeżycia.

SLOSS (Single Large or Several Small).

Jednym z rozwiązań jest tworzenie korytarzy łączących siedliska naturalne .

Dążenie do zwiększenia rozmiarów siedlisk naturalnych.

fragmentacja

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Trans-Canada-wildlife_overpass.JPG

Bioróżnorodność

Bioróżnorodność jest niezmiernie istotna zarówno w kontekście zachowania środowiska, jak i materiału genetycznego.

Jest istotnym elementem globalnego biogeochemicznego obiegu pierwiastków w geologicznej skali czasu i regulatorem klimatu globalnego.

Stanowi źródło zasobów, od których zależna jest ludzkość.

Nie tak dawno jeszcze niektórzy twierdzili, że pewne gatunki są "ekologicznie zbędne", a ich ewentualny zanik byłby bez znaczenia.

Rozwój biotechnologii zmienił diametralnie spojrzenie na bioróżnorodność. Bioróżnorodność stała sie potencjalnym źródłem surowców pożytecznych dla medycyny, ochrony upraw, ziołolecznictwa, czy źródłem genów.

Utrata bioróżnorodności, czyli zanik pewnych gatunków stanowi bezpowrotną utratę możliwości wykorzystania tych zasobów

Bioróżnorodność, a biotechnologia

Bioróżnorodność, a produktywność

Badania prowadzone w naturalnych ekosystemach łąkowych pokazały, że te o bardziej zróżnicowanym składzie roślinnym:

były odporniejsze na suszę i zdolne do szybszego ożywienia po jej zakończeniu,

bardziej produktywne (ocena na podstawie przyrostu biomasy),

zawartość azotanów w warstwie poniżej strefy korzeniowej (obszarze niedostępnym dla roślin) była tu mniejsza

Erozja gleb

Erozja gleby polega na niszczeniu jej górnej warstwy w wyniku wymywania przez wody opadowe i wywiewania przez wiatr. Erozja wpływa na glebę nie tylko tam skąd jest ona usuwana, ale też tam, gdzie pył osadza się zmniejszając przepustowość systemów nawadniajacych, pojemność zbiorników, itp.

Czynniki środowiskowe o podstawowym znaczeniu dla erozji:

siła erozyjna opadu

siła erozyjna wiatru

podatność gleby na erozję

Globalne rozmiary erozji gleb w mln ha

obszar erozja wodna erozja wietrzna

Afryka 227 186

Azja 441 222

Ameryka Południowa

123 42

Ameryka Środkowa 46 5

Ameryka Północna 60 35

Europa 114 42

Oceania 83 16

Świat 1094 548

Gleba piaszczysta jest bardziej narażona na erozję niż gliniasta

TYP PODŁOŻA

niezabezpieczone brzegi zbiorników wodnych

wydeptywanie przez trzodę

brzegi zbiorników w okolicach wodopojów

rozjeżdżanie przez ciężki sprzęt

Degradacja gleb

DEGRADACJA CHEMICZNA:

zanieczyszczenie gleby pestycydami zasolenie gleby utrata składników pokarmowych

DEGRADACJA FIZYCZNA:

utrata porowatości na skutek używania ciężkiego sprzętu brak humusu

Globalne rozmiary degradacji gleb w mln ha

obszar chemiczna fizyczna

Afryka 62 19

Azja 74 12

Ameryka Południowa 70 8

Ameryka Środkowa 7 5

Ameryka Północna 1

Europa 26 36

Oceania 1 2

Świat 240 83

Pustynnienie

Pustynnienie

"Pustynnieniem nazywa się zarówno proces zmian, jak i stan środowiska"

Thomas i Middleton, 1994Według UNEP pustynnienie, to:

"…wyrazistość skutków ekonomicznych i społecznych procesów, zarówno naturalnych, jak i sztucznych, zakłócających równowagę gleby, roślinności, powietrza i wody w obszarach narażonych na edaficzną lub klimatyczną suszę"

ten ciągły proces

" …prowadzi do spadku lub destrukcji biologicznego potencjału ziemi, pogarszania warunków życia i rozwoju krajobrazu pustynnego"

Podstawowe cechy procesu pustynnienia:

Zmiany gleb (zasolenie) Zmiany roślinności (zmniejszenie gęstości biomasy)Zmiany zasobów wody (zawodnienie)Zmiany w atmosferze (albedo)Ponadto zmiany produktywności biologicznej

Przyczyny pustynnienia:

Zmiany klimatuSuszePraktyki rolnicze Nadmierny wypasOpalanie drewnemErozja gleb

Pustynnienie

Gleby w obszarach suchych rozwijają się w środowisku o ograniczonym opadzie, z dużą częstością okresów suchych. Nadmiar parowania nad opadem powoduje, iż zubożone są zasoby wód gruntowych, a sole mineralne rozpuszczone w wodzie akumulują się w glebie, po jej wyparowaniu. Niskie opady charakterystyczne dla obszarów suchych i półsuchych często powodują konieczność dodatkowego nawadniania. Dodatkowe zasoby wody rozpuszczają węglan wapnia oraz sole zawarte w przypowierzchniowej warstwie gleby i transportują je w głąb ziemi.

Salinizacja

Salinizacja

Stopień zasolenia rzek, strumieni i zbiorników wodnych jest groźny dla środowiska. Duże zasolenie zagra ża głównie obszarom suchym i półsuchym, na których stosuje się irygację.

Systemy irygacyjne zwiększają ilość parującej wody, co zwiększa stężenie soli na nawodnianym obszarze. Gleby poddane irygacji, mogą również na skutek nawodnienia ulegać większemu zasoleniu, co zmniejsza produktywność plonów i zagraża dostawom wody pitnej.

Pond du Gard, Francja

współczesne systemy irygacyjne

Arizona projekt

Chemiczne środki ochrony plonów

Chemiczne środki ochrony plonów są produkowane sztucznie i wykorzystywane na dużą skalę w rolnictwie, ogrodnictwie i gospodarce leśnej. Poprawiają wydajność plonów, chroniąc rośliny przed szkodnikami, kontrolując proces ich wzrostu, zmniejszając liczbę chwastów.W efekcie energia słoneczna, woda i składniki pokarmowe służą wzrostowi uprawianych roślin, zwiększając ich produktywność

Pestycydy np. DDTBiopestycydyHerbicydy

Podsumowanie:

Zmiana krajobrazuDefragmentacja naturalnych zbiorowisk roślinnychSpadek bioróżnorodnościWylesianie, osuszanie terenów podmokłych

Erozja wietrzna i wodnaDegradacja fizyczna i chemicznaZasolenieZawodnienieEutrofizacja zbiorników wodnychPustynnienie

Wpływ na klimat:zmiana albedozmiana pokrywy roślinnej – bilans cieplny, parowaniewydzielanie i pochłanianie węgla – CO2, metan