BIOGEOCHEMIA dla Ochrony Środowiska Ch-OLo216-08 dla Studiów Biologiczno-Geograficznych WBNZ-407 • Prowadzący: – prof. dr hab. January Weiner – dr Anna RoŜen – prof. dr hab. Katarzyna Turnau ze wsp. Instytut Nauk o Środowisku UJ, wydz. BiNoZ strona kursu: www.eko.uj.edu.pl/weiner
66
Embed
biogeo 407 11 1 - Instytut Nauk o Środowisku - UJeko.uj.edu.pl/weiner/kursy/wbnz407/biogeo_407_11_1.pdf · 2011-03-03 · • Aktywno ść na zaj ęciach (25%: prezentacja 15%, ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BIOGEOCHEMIAdla Ochrony Środowiska
Ch-OLo216-08dla Studiów Biologiczno-Geograficznych
WBNZ-407
• Prowadzący:– prof. dr hab. January Weiner
– dr Anna RoŜen
– prof. dr hab. Katarzyna Turnau ze wsp.Instytut Nauk o Środowisku UJ, wydz. BiNoZ
strona kursu:www.eko.uj.edu.pl/weiner
CZAS I MIEJSCE: ŚRODY
wykład: (wszyscy) godz. 10.30-11.15, Sala P 1.1.
konwersatorium:Biol.-Geo. Grupa I: godz. 9.30-10.15, sala P 1.1.Biol.-Geo. Grupa II: godz. 11.20-12.05, sala P 1.1.Ochr. Śr. Grupa I: godz. 9.35-10.20, sala 049Ochr. Śr. Grupa II: godz. 11.30 – 12.15, sala 049
zajęcia terenowe + laboratoryjne:Tylko: Biol.-Geo. – termin do ustalenia
ZALICZENIE:
• Test pisemny w sesji (75%; próg dst = 50% pkt)
• Aktywność na zajęciach (25%: prezentacja 15%, aktywność 10%)
• Pozytywnie oceniona prezentacja jest warunkiem zaliczenia kursu
• Biol.-Geo.: pozytywnie ocenione sprawozdanie z ćwiczeń jest warunkiem zaliczenia kursu
Obowiązuje regulamin
• Dwa (2) terminy egzaminu: pierwszy (I) i poprawkowy.
• W razie nieprzystąpienia w I terminie z waŜnych powodów, przywrócić I termin moŜe Dziekan (Dyrektor Instytutu); podpisaną decyzję trzeba przedstawić przed przystąpieniem do egzaminu w II terminie.
• Innych terminów nie ma.
JWIntegracja biosferyBiogeochemia a klimat; zmiany globalne25.0513
JWBilans węgla a klimatBiosfera zintegrowana, hipoteza Gai1.0614
Termin zajęty – zajęcia terenowe Ochr. Środ.????15
KTZajęcia terenowe i laboratoryjne (mikroorganizmy)ust.-
JWStechiometriaBiosfera jako zintegrowany ekosystem18.0512
• Temat prezentacji: Robert M. Hazen, „Matecznik minerałów”. Świat Nauki 4, 2010, 62-70. (o powiązaniu świata minerałów z Ŝyciem na Ziemi).
• Artykuł (pdf) dostępny na stronie kursu.• MoŜna wzbogacić – uzupełnić – poddać
krytyce – w oparciu o inne, samodzielnie znalezione źródła
• Temat dodatkowy: Metodologia i pragmatyka nauk przyrodniczych
Samodzielne poszukiwanie źródeł:
• Biblioteka (ksiąŜki, czasopisma, po polsku i po angielsku)
• INTERNET: OSTROśNIE!• Bazy danych SCOPUS, ISI Web of Science
• Czasopisma w wolnym dostępie
• MoŜna korzystać z Wikipedii (!), najlepiej po angielsku
• Pozostałe źródła internetowe wymagaja starannej weryfikacji!
?Pytania ?
ZałoŜenia podstawowe
• Uniwersytet Jagielloński jest uniwersytetem
• Biogeochemia = część ekologii
• Ekologia = biologia
• Biologia = nauka (science)
• Nauka: metoda
Uniwersytet• WyŜsza Szkoła Zawodowa im. Władysława
Jagiełły ??
• NIE!!!
• Aktywne dowiadywanie się:– Ze źródeł (biblioteka: czasopisma, ksiąŜki, bazy
danych)
– Od rzeczywistości (badania)
– Od siebie wzajemnie (wykłady, seminaria, pogawędki)
• Zaliczanie: formalność. Studia są dla ciekawych.
Zagadnienia• A. Mechanizmy (jak to się dzieje)
– Geochemia a biogeochemia– śycie jako reakcja redoks
• B. Cykle biogeochemiczne (co się dzieje)– Cykl globalny węgla i tlenu– Pierwiastki biogenne (N, P, K, Ca, Mg, Fe i in.)– Cykl globalny azotu. – Cykl globalny siarki – Mikroelementy, metale cięŜkie w biosferze.– Cykle biogeochemiczne w wybranych środowiskach– Interakcje międzygatunkowe: stechiometria
ekologiczna• C. Integracja: efekty globalne
– Biogeochemia biosfery– Biogeochemia a klimat
J. Weiner, "śycie i ewolucja biosfery", NOWE WYDANIEPWN (2003)
Podręcznik:dedykowanego podręcznikabiogeochemii w jęz. polskim brak.
1.2. O metodzie naukowej2.4. Planeta Ziemia2.5. Ziemia pod nogami2.6. Cyrkulacja atmosferycznai cykl hydrologiczny3. Biogeneza i historia biosfery4. Metabolizm biosfery5. Produkcja pierwotnabiosfery6. Dekompozycja, czylirozkład biomasy7. Cykle biogeochemiczneRAZEM OK. 170 str.
• S.N. Winogradski (1856-1953), mikrobiolog• (chemosynteza, wiązanie azotu, udział bakterii w
krąŜeniu pierwiastków)
• J. Lovelock i „Hipoteza Gai”• Współczesna ekologia globalna („geofizjologia”)
METODA NAUKOWA
Metoda naukowa• Nauki eksperymentalne (przyrodnicze, ścisłe) :
hipotetyczne, ale maksymalnie wiarygodne!
• Obserwacja – powtarzalne wzorce
• Hipotezy wyjaśniające (modele)
• Testowanie hipotez
• Hipotezy umocnione
• Uogólnione hipotezy: teorie
• Umocniona teoria: „paradygmat”
• Testowanie teorii:
– Program badawczy
– Zastosowania
Na przykład: kulistość Ziemi
• Obserwacja: płasko!– Wyjaśnienie ad hoc: Ŝółw na 4 słoniach itd.
• Ale: kolisty horyzont!– HIPOTEZA: ograniczony promień widzenia
– HIPOTEZA ALTERNATYWNA: kula
– TESTY:• Daleki widok okrętów
• PodróŜ dookoła świata
– PROGRAM BADAWCZY: Pomiar promienia
– PARADYGMAT: Ziemia jest kulą
– PROGRAM BADAWCZY: Dokładny kształt Ziemi
Na przykład: ocieplenie globalne
• Obserwacja: ociepla się (?)• Obserwacja: wzrasta zawartość CO2
• Hipoteza: efekt cieplarniany!• Wyjaśnienie ad hoc: człowiek powoduje
zmianę klimatu• TESTY: w toku• Hipotezy umocnione, ogólna teoria,
zastosowania praktyczne – NIEPRĘDKO!
WYMAGANIA METODOLOGII NAUK:•POWTARZALNO ŚĆ OBSERWACJI•TESTOWALNE HIPOTEZY•EKSPERYMENT LUB KONTROLOWANA OBSERWACJA
RZECZYWISTOŚĆ BIOGEOCHEMII:•TYLKO JEDEN OBIEKT•SKALA PRZESTRZENNA OGROMNA•SKALA CZASOWA ZJAWISK POZA ZASI ĘGIEM BADA Ń
RATUNEK:• WZORCE POWTARZALNE W CZASIE [PALEO... (...BIOLOGIA ...EKOLOGIA ...BIOGEOCHEMIA)]• WZORCE POWTARZALNE W PRZESTRZENI [GLOBALNE... ZMIANY ... PODEJŚCIE BADAWCZE]
Pragmatyka naukowa
• Konkurs projektów badawczych (recenzje)
• Konkurs publikacji naukowych (recenzje)– Czasopismo naukowe
– Krytyka naukowa
– Uogólnianie: monografie, podręczniki
• Alternatywa nauki:– Ekspertyzy na zlecenie (z zadanym wnioskiem)
– Biuletyn wewnętrzny
– KsiąŜka nierecenzowana (wydawnictwo garaŜowe)
– Artykuły w gazetach, komentarze w telewizji
Nauki podstawowe, stosowane i technika:
• Ekologia (w tym: biogeochemia):– Nauka podstawowa o funkcjonowaniu
biosfery; nauka stosowana w ochronie środowiska i ochronie przyrody
• Ochrona środowiska:– Praktyka ochrony środowiska człowieka
• Ochrona przyrody– Praktyka ochrony róŜnorodności biologicznej
biosfery
śycie na Ziemi widać z daleka
Dynamika biogeochemiczna: praca zasilana energią
• Dynamika geosfery (tektonika) -energia jądrowa
• Dynamika hydrosfery (prądy morskie; obieg wody)
• Dynamika atmosfery• Dynamika biosfery -
energia termojądrowa (słoneczna)
PRZEKRÓJ ZIEMI
1. Skorupa
2. Płaszcz
3. Jądro zewnętrzne
4. Jądro wewnętrzne
5. Prądy konwekcyjne
1. Skorupa ziemska: 10-40 km2. Płaszcz: 2900 km3 + 4. Jądro 3470 km
3700 oC
-272 oC
Energia cieplnawytwarzana w płaszczu Ziemi wskutek rozpadu pierwiastków radioaktywnychnapędza procesy tektoniczne
TW = 1012 W
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5
Miliardy lat
Razem
235U
238U
232Th
40 K
Wg. Winogradowa, 1960
30
60
90
120
150
180TW
wg. Winogradowa, 1960,zmienione
Energia geotermalna
Energia geotermalna
Wczesny kambr 544 – 511 mln lat
Późny karbon 329-296 mln lat
Koniec permu 269-248 mln lat
Kreda/Trzeciorzęd 81-58 mln lat
• Stała słoneczna (poza Ziemią): 1360 W/m2
• Średnio na powierzchnię kuli: 1/4• Odbicie od atmosfery: ok. 1/3• Pochłanianie atmosferyczne: ok. 1/3• Średnio na powierzchni Ziemi: ok. 113 W/m 2