Kapitola 1: Význam geologie v ochraně životního prostředí

1.1  Dynamická rovnováha mezi geosférami

1.2  Význam geologie ve vědách o životním prostředí

1.3  Geologické faktory a životní prostředí

Přírodovědné disciplíny studují jednotlivé systémy na naší planetě: biologie živou přírodu, geologie horninové prostředí, geografie krajinné prvky, počasí nebo společenské vztahy. Oddělené studium jednotlivých problematik přináší řadu nových poznatků, ale některé velmi důležité zákonitosti a vzájemné vztahy je možné odhalit pouze interdisciplinárním výzkumem vytčeného problému. Jednou z mnoha mezioborových disciplín je studium vzájemných přírodních i společenských interakcí na planetě. Tato problematika se zařazuje do několika disciplín označovaných jako tvorba a ochrana životního prostředí, ekologie, environmentalistika nebo environmentální geologie.

1.1  Dynamická rovnováha mezi geosférami

Celou planetu si můžeme představit jako systém soustředných geosfér, jejichž hustota se směrem k okraji snižuje. Uvnitř celého systému najdeme vlastní zemské těleso tvořené jádrem, pláštěm a zemskou kůrou. V těsném sepjetí s vnějším pevným obalem je hydrosféra, biosféra a zcela okrajový obal tvoří atmosféra jako plynnou součást celého systému. Mezi jednotlivými geosférami probíhá neustálá interakce – výměna energie i hmoty.

Z pevných geosfér je pro účely environmentálních disciplín podstatná pouze nejsvrchnější část zemského povrchu a tím je zemská kůra (širší pojem litosféra). Skládá se z různých typů hornin, které vykazují velmi odlišné chemické a fyzikální vlastnosti a liší se tak i v interakci s ostatními geosférami.

Obrázek 1.1. Základ zemského tělesa tvoří pevné geosféry, z nichž pouze nejsvrchnější část (zemská kůra) je dostupná pro interakce s ostatními sférami (biosféra, hydrosféra nebo atmosféra).

Pod pojem hydrosféra se obvykle zahrnují veškeré vodní systémy na povrchu země – od srážkové vody přes říční sítě, jezera až k mořským bazénům.

Atmosféra tvoří kompletní plynný obal Země, který dosahuje výšky asi 800 km nad povrchem Země a je zřetelně stratifikovaný nejen ve složení, ale i v teplotách.

Obrázek 1.2. Atmosféra tvoří plynný obal Země a vykazuje výrazně stratifikované složení a teploty. V jednotlivých částech jsou i různé fyzikální vlastnosti, které ovlivňují například propustnost slunečních paprsků.

Pod pojmem biosféra obvykle zahrnujeme veškeré živé organismy, jejichž výskyt můžeme lokalizovat od nejsvrchnějších částí zemské kůry přes hydrosféru až do atmosféry.

Velmi zajímavou geosférou, kde existuje intenzivní interakce mezi litosférou, hydrosférou, atmosférou a biosférou je pedosféra nebo též půdní profil.

Obrázek 1.3. Půdní profil (pedosféra) je velmi komplikovaný systém, ve kterém se setkávají litosféra, atmosféra, hydrosféra a biosféra.

Lidský živočišný druh dosáhl takového stupně rozvoje, že do ekologického systému planety Země musíme zahrnout i tzv. technosféru. Zahrnujeme do ní člověkem pozměněné přírodní nebo lidskou činností vytvořené objekty.

Obrázek 1.4. V současné době tvoří technosféra stále významnější činitel jehož vliv na ostatní součásti životního prostředí je nepřehlédnutelný.

Všechny výše uvedené geosféry jsou ve vzájemné interakci. Mezi sférami může být ustavena dynamická rovnováha nebo mohou probíhat procesy související s výměnou chemických látek a energie. Příkladem může být interakce mezi hydrosférou a atmosférou, při které dochází k výměně CO₂ a dalších plynů. Z krátkodobého hlediska se jedná o systém v dynamické rovnováze, z hlediska dlouhodobého geologického vývoje může docházet k výrazným změnám. Pokud je tato rovnováha narušena ať již přírodními procesy nebo lidským zásahem, může docházet k těžko předvídatelným přírodním událostem.

Přijmeme-li model jednotlivých geosfér na planetě (litosféra, pedosféra, atmosféra atd.) můžeme si velmi komplikovaná vztahy v přírodě, jejíž součástí je i lidská společnost představit následujícím způsobem:

• Přírodní geosféry jako je litosféra, pedosféra, hydrosféra, atmosféra a biosféra (pro tento účel vyjma člověka) spolu velmi intenzivně komunikují a navzájem se ovlivňují. Jako příklad uveďme změnu atmosféry v důsledku výronů magmatických plynů, změnu reliéfu povrchu země působením atmosférických jevů jako vítr a působení vody nebo půdotvorné procesy, které se neobejdou bez účasti živých organismů.

• Z tohoto přirozeného systému postavíme na samostatnou úroveň lidskou společnost, která sama vytvořila některé další, dnes již jen těžko přehlédnutelné sféry. První z nich je sociosféra pod kterou řadíme kulturní zvyklosti, vědu, ideologii a politiku lidské společnosti nebo právní systémy. Druhou skupinou je technosféra, která zahrnuje těžbu surovin, energetickou činnost společnosti, průmysl, zemědělství, lesní a vodní hospodářství, výstavbu nebo dopravu.

Obrázek 1.5. Technosféra zasahuje do rázu krajiny a pro lidskou společnost může přinášet značný užitek. Dolní nádrž přečerpávací vodní elektrárny Dlouhé Stráně.

Obrázek 1.6. Důležitou složkou v interakci jednotlivých sfér je sociosféra, která mimo jiné zahrnuje i kulturní a náboženské zvyklosti lidí (zde posvátná koupel v řece Ganga).

Požijeme-li zjednodušený model, ve kterém definujeme přírodní geosféry a lidskou společností vytvořené sociosféru a technosféru, pak můžeme konstatovat nejzákladnější vztahy v systému člověk – příroda:

• uprostřed stojí člověk, který se musí přizpůsobovat podmínkám v přírodních geosférách a zároveň je tvůrcem sociosféry a technosféry.

• pouze člověk má vliv na sociosféru a neustále ji přetváří a naopak jednotlivé složky sociosféry formují lidskou společnost v pozitivním i negativním významu.

• technosféra jako produkt civilizačního vývoje lidské společnosti pouze reaguje na její potřeby; většina jejich částí (těžba, průmysl, energetika) se vyvíjí v závislosti na podmínkách v sociosféře ale její vývoj je obvykle limitován přírodními zákony a systémem geosfér. Na druhou stranu možnosti technosféry zpětně ovlivňují sociosféru (především politickou, kulturní a ideologickou část) a značný vliv mají na přírodní geosféry. Tento vliv je tak významný, že je mu věnována celá kapitola 7.

přírodní geosféry jsou systém, který je nepřímo ovlivněn sociosférou a přímo je ovlivňován (pozitivně i negativně) technosférou. Naopak jeho vliv na lidskou společnost je ve všech aspektech fatální. Pouze přírodní geosféry nastavují možnosti i limity rozvoje lidské společnosti a jejich vývoj a existence může probíhat bez člověka a jeho sociosféry a technosféry. Obráceně však toto tvrzení určitě neplatí.

1.2  Význam geologie ve vědách o životním prostředí

Pojmy jako životní prostředí, ekologie nebo environmentalistika se dnes používají v nejrůznějších spojitostech a ve velmi širokých významech. Není úkolem tohoto kurzu polemizovat se definicemi těchto pojmů. Kurz je zaměřen na diskusi o roli, kterou zaujímá geologické prostředí v této problematice. V konečném důsledku můžeme vše zjednodušit do otázky, jak je životní prostředí člověka ovlivňováno geologickým prostředím a naopak jakým způsobem je člověk schopen ovlivňovat geologické prostředí.

Pokud chceme studovat životní prostředí, ekologii či environmentální disciplíny, musíme do všech úvah zahrnout neživou přírodu, jinak je celá problematika vytržena z přirozeného systému a výsledky studia a dalších úvah budou pravděpodobně chybné. Z neživé části přírody se obvykle automaticky pracuje s atmosférou a hydrosférou, ale geologické nebo horninové prostředí je velmi často zanedbávanou nebo i opomíjenou složkou.

Za horninové prostředí můžeme považovat nejsvrchnější část zemské kůry, kde se projevuje nebo může projevit lidská činnost a nebo dochází k interakci s ostatními geosférami. Toto prostředí zahrnuje zpevněné i nezpevněné horniny, půdu, podzemní vodu a plyny v horninovém prostředí.

Z hlediska dosahu lidské činnosti sahá horninové prostředí do hloubky, která odpovídá nejhlubším vrtům. Takový je na poloostrově Kola a měří 12 km. U nás dosáhl nejhlubší vrt Jablůnka 1 hloubky 6 506 m.

Význam geologického prostředí pro lidskou společnost je klíčový a jak bylo naznačeno výše, především v oblasti životního prostředí není doceňován. Společnost chápe pod pojmem ochrany životního prostředí zejména stav flory a fauny a její druhovou diverzitu, čistou ovzduší a vod, sledují se nejrůznější parametry obsahů oxidů v atmosféře nebo kovů a sloučenin ve vodách. Tyto jistě důležité aspekty jsou však často přeceňovány vzhledem k horninovému prostředí. Uveďme příklady:

• do atmosféry se dostává spousta látek díky lidské činnosti, ale i značná část prachových částic pochází z půdy a zvětralin. Dříve nebo později budou všechny částice z atmosféry ve formě spadu začleněny do horninového prostředí.

• složení podzemních vod je závislé především na horninovém prostředí, vydatnost těchto zdrojů na způsobu geologické stavby. Kvalita vod se obvykle odvíjí od toho, s jakými horninami přijdou do styku. To platí i pro povrchové vody.

• vliv horninového prostředí na biosféru je zcela zásadní. Hustota a typ rostlinného pokryvu je silně závislá na kvalitě horninového prostředí, především charakteru půd a na druhou stranu typ a rychlost vznikajících půd je výrazně ovlivněn typem a hustotou vegetace.

1.3  Geologické faktory a životní prostředí

Pojem geologický faktor nebo zkráceně geofaktor vyjadřuje, jak geologické prostředí a procesy v něm probíhající ovlivňují pozitivně i negativně životní prostředí lidské společnosti. V návaznosti na to můžeme geofaktory životního prostředí chápat jako vlastnosti geologického prostředí, které ovlivňují krajinné a životní prostředí a možnosti využití území lidskou společností.

Geologické faktory se obvykle rozdělují na dvě protikladné skupiny:

• geologické potenciály (geopotenciály) umožňují využití území nebo procesů pro rozvoj lidské společnosti

• geologické bariéry (geobariéry) poškozují životní prostředí a ztěžují nebo znemožňují využití krajiny nebo přírodních zdrojů pro rozvoj lidské společnosti.

Mezi geologické potenciály patří zdroje geologického prostředí jako jsou nerostné suroviny, podzemní a minerální vody nebo geotermální energie, geopotenciály příznivých podmínek pro využití území jsou např. úrodné půdy, jeskyně nebo dobré základové půdy. Mezi geobariéry patří některé geologické jevy jako zemětřesení, vulkanické činnost, pohyby svahů nebo vysoká radioaktivita. Využitelnost území obvykle komplikují seismická aktivita, nestabilní svahy, eroze, podmáčení, krasové procesy nebo znečištění podzemních vod. Z pohledu ochrany životního prostředí je jedním z předních úkolů využívat geologické prostředí tak, aby při využívání geopotenciálů nevznikaly geobariéry.

Geologické prostředí a dynamické jevy které v něm probíhají mohou vytvořit tzv. geohazardy nebo geologické hrozby, které ohrožují životní prostředí a samotnou existenci lidské populace (viz. kapitoly 5 a 6).

Obrázek 1.7. Významným geologickým potenciálem jsou ložiska nerostných surovin. Na obrázku je kaolinitové ložisko Kaznějov. Při využívání geopotenciálů je třeba počínat si tak, aby nevznikla geologická bariéra.

Obrázek 1.8. Typickými geobariérami jsou sesuvná území, která komplikují zakládání staveb a mohou ohrožovat již existující objekty. Na obrázku je plošný sesuv
v oblasti Chřibů.