Kurz poskytuje základní informace pro hodnocení těch funkcí rostlin, které jsou nepominutelné z hlediska podmínek příznivých pro život člověka na Zemi. Zároveň podává výklad nejdůležitějších vzájemných vztahů mezi udržením funkčních vlastností rostlin, jejich vlivem na životní podmínky i důsledky změn v rozsahu a způsobu využívání pevnin a oceánů vyvolané expanzí počtu i nároků lidí. Výklad je soustředěn na přírodovědné aspekty reálné udržitelnosti lidských společností se zdůrazněním funkcí rostlin a obsahuje i řadu konkrétních témat vztahujících se k přeměně petrochemického na "sluneční" zemědělství, dostupnosti biomasy jako zdroje alternativní energie, funkcí rostlin v globálním cyklu vody a její dostupnosti pro potřeby lidí, perspektivy umělé fotosyntézy, uplatnění geneticky modifikovaných rostlin aj. Studentům poskytne základ pro samostatné kvalifikované hodnocení rozsahu nezbytných, dostupnosti možných i omylů mnoha navrhovaných opatření, a to s prioritním respektováním přírodních zákonů.
Přehled fyziologických aspektů významných globálních problémů lidstva v 21. století: produkce potravin, změny globálního klimatu, nedostatek použitelné vody. Biologické základy produktivity kulturních rostlin se zaměřením na polní plodiny. Možnosti zvýšení produkce biomasy aplikací fyziologických poznatků. Globální změny klimatu a význam fotosyntézy i antropogenních modifikací koloběhu uhlíku na Zemi. Význam zavlažovaných plodin a biologické aspekty minimalizace spotřeby vody při maximalizaci fotosyntetické produkce. Přírodovědné aspekty trvale udržitelného rozvoje.
Poslední úprava: Albrechtová Jana, prof. RNDr., Ph.D. (13.04.2016)
The course will give basic information for evaluation of those functions of vegetation which cannot be forgotten when determining favourable conditions for life on the Earth. Simultanesously, it reviews and enlightens the most important relationships among keeping functional plant properties, their effects on life conditions and consequences of changes in extent and way of usage of continents and oceans forced by human demands. The course focuses on scientific apsects of real sustainability of human civilizations with emphasis given to plant functions. It contains a range of practical topics related to transformation of petrochemical agriculture to "sun" agriculture, biomass availability as sources of alternative energy, role of plants in global water cycle and water availability for human needs, perspectives of artificial photosynthesis, use of genetically modified plants, etc. It is aimed to give to students background for independent qualified evaluation of extent of indispensable, unaviodable measures to be taken with a priority of respect of natural laws.
A review of physiological aspects of important global changes mankind is facing in the 21st century: food production, global climate changes, and water shortage. Biological bases of crop production. Application of physiological knowledge in crop breeding and technology. Global climate changes, photosynthesis and the role of anthropogenic modification of the carbon cycle on the Earth. The importance of crop irrigation and biological possibilities to reduce water consumption in irrigated crops. Environmental and biological aspects of sustainability.
Poslední úprava: Albrechtová Jana, prof. RNDr., Ph.D. (29.10.2019)
Literatura
Nátr, L.: Fotosyntetická produkce a výživa lidstva.- ISV nakladatelství, Praha 2002. ISBN 80-85866-92-7
Nátr, L.: Země jako skleník. Proč se bát CO2 ?: Academia, Praha 2006. ISBN 80-200-1362-8. 14
Nátr L.: Rozvoj trvale neudržitelný. Nakladatelství Karolinum, 2005.
Doporučená literatura:
Moldan B.: Podmaněná planeta. 2010.
Kadrnožka J.: Globální oteplování Země. 2008.
Lovelock J.: Gaia vrací úder. 2009.
Braniš M., Hůnová I. (eds.): Atmosféra a klima. Aktuální otázky ochrany ovzduší. 2009.
Seják J. a kol.: Hgodnocení funkcí a služeb ekosystémů České republiky. 2010.
Evans L. T.: Crop evolution, adaptation and yield. Cambridge Univ. Press. 2nd edition. Cambridge. 1996.
webové stránky předmětu: http://kfrserver.natur.cuni.cz/global/index.htm
Poslední úprava: Albrechtová Jana, prof. RNDr., Ph.D. (05.11.2013)
Požadavky ke zkoušce
Podmínkou pro klasifikaci je absolvování 1 studentské prezentace během přednášek (délka 3-5min) zadané/dohodnuté literatury pro diskuse - seznam je na webové stránce předmětu. Je i možné si domluvit s vyučujícícmi vlastní článek, knihu pro prezentaci s vhodnou tématikou Prezentace budou průběžně po dohodě na začátku přednášek během semestru a zbývající pak na konci semestru.
Vlastní klasifikace je na základě dvou písemných testů složených z 20 nebo 25 otázek, které jsou postupně v průběhu semestru dávány k dispozici po každé přednášce (15-20 otázek za přednášku, otázky pokrývají celý její obsah) na webové stránce kurzu. Za 1 test je možno obdržet maximálně 100 procent.
1. test přibližně v polovině semestru (má váhu 1/3)
2. test v zápočtovém týdnu (má váhu 2/3) a obsahuje otázky volené z problematiky kompletní za celý semestr.
Na základě výsledku dvou testů během semestru bude navržena známka. Možnost změny navržené klasifikace formou ústní zkoušky po dohodě.
Hodnocení testů: podle počtu otázek (20 nebo 25) každé připadne bodové zastoupení tak, aby celkem odpovídalo hodnocení 100 procentům (tj. 20 otázek po 5 bodech, 25 otázek po 4 bodech). Výborně : 85-100, Velmi dobře: 70-85,5, Dobře: 60-69,5.
Poslední úprava: Albrechtová Jana, prof. RNDr., Ph.D. (12.10.2016)
Sylabus -
1. Trvale udržitelný rozvoj: Opravdu trvale? A trvalý rozvoj na planetě Země?
Kdy vznikla současná charakteristika pojmu "trvale udržitelný rozvoj"? Zpráva Brundtlandové pro OSN: Zásadní přínos i opakování chybných představ.
Člověk vždy chtěl, 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.)
2. Definice trvale udržitelného rozvoje: jejich různorodost I stejnost.
Co je to "definice"? Základní vlastnosti vědecké definice.
Příklady charakteristik trvale udržitelného rozvoje v různých zemích a institucích.
Bez čeho se člověk nemůže obejít: Potraviny, voda a prostor.
Potraviny pro 9 miliard: vysoké výnosy nebo jaké jsou alternativy.
3. Proč jsou rostliny nepostradatelné a nenahraditelné
Potravní pyramida : rostliny, býložravci, masožravci a všežravci.
Co potřebují rostliny, aby mohly uživit lidstvo i miliony dalších druhů: Fotosyntéza, vodní režim I minerální výživa.
Jak se projevuje změna dopadajícího slunečního záření, koncentrace CO2 a dostupnosti vody na rostliny a výnosy ?
Rostliny potřebují obrovská množství vody, kterou si však nárokují i lidé. Kdo musí mít přednost ?
4. Skleníkový efekt: ve skleníku I na planetě Země.
Sluneční záření: Spektrum, ale I lokální a historická proměnlivost.
Zdánlivý paradox: Miliardy let pohlcuje Země sluneční záření, ale teplota povrchu planety je velmí stálá.
Skleníkové plyny: jejich zdroje i obsahy v atmosféře: v minulosti, přítomnosti a budoucnosti.
5. Uhlík a jeho "proměny" v místě i čase.
Uhlík organický i anorganický, v biosféře, atmosféře, hydrosféře i litosféře, koloběh uhlíku.
Kolik CO2 se uvolní do atmosféry spálením 1 kg suchého dřeva? A kolik CO2 rostliny pohltily, než vyprodukovaly 1 kg svěží biomasy?
Voda: sladká a slaná. v biosféře, atmosféře, hydrosféře i litosféře. Globální cyklus vody.
Minerální živiny nezbytné pro plodiny: neomezený dostatek na Zemi nebo budou brzy chybět?
6. Globální změny klimatu: proč bývaly a budou?
Klima jako dlouhodobý průměr každodenního počasí, zejména teploty a srážek.
Přírodní faktory ovlivňující aktuální klima a jeho změny v minulosti, přítomnosti I budoucnosti.
Antropogenní faktory: Emise skleníkových plynů, změny povrchu planety.
Kam se ukládají zvýšené emise skleníkových plynů?
7. Význam oceánů v globálních změnách:
Fyzikálně-chemické podmínky pro rostliny v oceánech.
Charakteristika rostlin v oceánech a jejich produktivita.
Podíl oceánů na globálním cyklu uhlíku.
Oceány a produkce metanu.
8. Význam lesních ekosystémů v globálních změnách
Lesní ekosystémy, uhlík a bilance emisí skleníkových plynů
9. Ekonomické, politické a společenské důsledky globálních změn
Politické aspekty: Od vyjednávání Kjótského protokolu (vůbec první jednání, které vedly světové špičky) až po současnou přípravu Kodaňské konference o změn_ klimatu (COP 15 FCCC)
Společenské aspekty: Změna klimatu jako katalyzátor změny postojů a chování
Ekonomické aspekty: Současná intenzivní diskuse o nákladech aktivit ke zmírnění změny klimatu ve srovnání s náklady "non-action"
10. Klima se měnilo vždycky. Proč se znepokojovat v 21. století?
Zákonité, pravděpodobné a možné důsledky změny klimatu v 21. stoleti.
Vzájemné vztahy mezi ekosystémy, klimatem a ekonomikou.
Služby ekosystémů: rozhodující nebo mylné spojení ekonomie a přírodovědy?
Hodnocení ekosystémů na přelomu millenia a jeho varování.
Vybrané indikátory kvantitativního hodnocení závislosti lidstva na přírodě: ekologická stopa, emergie, zelený HDP).
11. Prezentace studentů a diskuse
Poslední úprava: Albrechtová Jana, prof. RNDr., Ph.D. (13.04.2016)
Importance of photosynthesis : production of organic substances and the beginning of the food web and production of the atmospheric oxygen.
A review of photosynthetic structures and processes at the level of chloroplasts, leaves, plants and canopies.
Critical problems of mankind in the 21st century:
1. Shortage of food in the world.
A review of the most important crops. Historical development and projections into future of changes of crop production, yield and land area.
2. Climate changes
Physical principals of the greenhouse changes on the Earth.
Greenhouse gases and historical changes as well as future projection of the changes of their atmospheric concentration. Carbon global cycle and anthropogenic activities modifying it.
3. Water shortage.
The utilization of current water on this planet. The contribution of agricultural irrigation to the world water consumption.
Photosynthetic activity of both wild and cultivated plants and possibilities for its modification in relation to the above mentioned problems of mankind.
1. Biological principles of crop yield formation.
Factors determining (a) solar energy absorption by the canopy, (b) efficiency of the photosynthetic transformation of the absorbed radiation energy, (c) allocation and distribution of assimilate.
The importance of leaf area changes during plant ontogeny. Spatial distribution of assimilation organs in a canopy. Mineral fertilizers and their necessity
Possibilities for an increase in the rate of photosynthesis: (a) morphological modification of the plant type, (b) introduction of genes from the C4 plants into C3 crop species, (c) the use of varietal differences in the crop efficiency to use enhanced CO2 concentration, (d) management (precision agriculture, agroforestry, etc.).
2. The main component of global carbon cycle on the Earth.
The most important antropogenic sources of carbon dioxide (fossil fuels burning and changes of land cover). The effect of enhanced CO2 concentration on plants. Consequences of the increase in CO2 production: an increase in the atmospheric CO2 concentration an in the CO2 absorption by oceans, potential changes in the carbon sequestration by land ecosystems.
Biological, technical and economic possibilities to decrease atmospheric CO concentration.
3. Water consumption and photosynthetic production.
Physiology of water absorption, use and release by plants. He role of water in biomass production.
Irrigation of cultivated plants and methods used to determine the exact time and dose for watering.
Biological and technical possibilities to decrease water use in irrigation.
The necessity to induce sustainable development of mankind and main factors contributing to the present non-sustainable development.
