Основи екології

/

Передмова

У середині ХХ століття проблеми охорони навколишнього природного середовища привернули увагу світової спільноти. Початок руху за збереження довкілля часто пов`язують з публікацією у 60-х роках книги Рейчел Карсон про забруднення навколишнього природного середовища «Мовчазна весна». Згодом з`явились перші науково-аналітичні праці, які пробудили в суспільстві усвідомлення негативних екологічних наслідків економічного розвитку. Відгуком міжнародного співтовариства на появу паростків екологічного руху стала Конференція ООН із питань навколишнього середовища в Стокгольмі в 1972 році. У 80-х роках ХХ століття перед людством постало глобальне й болюче питання: яким шляхом ідти далі? Незважаючи на політичні і економічні суперечності між державами світу, які завжди виникали при відстоюванні їхніх національних інтересів, попри загострення протиріч між багатою Північчю, або країнами «золотого мільярда», та злиденним Півднем, або країнами, що тільки розвиваються, це проблемне питання заклало підгрунття для їх майбутньої консолідації.

В останній час розпочалося загальноземне об`єднання зусиль природоохоронців, створення міжнародних структур для координації відповідних дій учених, політиків, промисловців. Стрімко формуються нові всеземні правила й норми діяльності, які мають назавжди покласти край нехтуванню загальнолюдських пріоритетів і врахуванню лише національних, важливих для однієї держави чи народу, інтересів. Керівництво навіть країн «золотого мільярда» не може ігнорувати думку світової громадськості, порушувати чи лишатися осторонь дотримання життєво важливих для всього людства угод щодо охорони повітря, води і грунтів.

Сучасний стан довкілля визначають як стан глобальної екологічної кризи і визначальним для людства зараз є формування екологічної свідомості, культури і цілісного екологічного світогляду. Саме тому, екологічна освіта і виховання разом з розвитком законодавчої бази та законодавчого обмеження рівнів забруднення стали основними напрямами державної екологічної політики. Через це в усіх навчальних закладах для спеціалістів різних галузей введено обов'язкове вивчення екологічних дисциплін. Більшість пригод з екологічно небезпечними насідками трапляється переважно з вини людини і дуже часто ссаме через її необізнаність.

Екологічна підготовка спеціалістів повинна проводитися в двох напрямах. Перший напрям передбачає підготовку з загальниз питань екології з тим, щоб майбутній спеціаліст розумів екологічну проблему в комплексі і був переконаним прибічником її вирішення. Другий напрям допоможе спеціалістові в майбутній інженерній діяльності приймати такі конкретні рішення, які виключали б забруднення навколишнього середовища в процесі функціонування автомобільного транспорту та автотранспортного підприємства.

Мета вивчення «Основ екології» майбутніми фахівцями в галузі транспорту полягає в тому, щоб вони:

· уявляли, в якому стані знаходиться зараз довкілля і які чинники зумовлюють його існування:

· визначилися, які існують джерела забруднення, їх вплив на довкілля і людину та які заходи можуть зменшити техногенний тиск транспортної системи на природу;

· були обізнаними з законодавчими актами та системами стандартів у сфері охорони та дбайливого використання приодних ресурсів;

· оволодіkи знаннями щодо методів визначення концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах автотранспортних засобів;

· оволоділи методикою визначення збитку заподіяного довкіллю автотранспортом.

Екологія як природнича наука

Формування екології як науки почалося в ХХ столітті й триває досі. Сучасна екологія з традиційної біоекології виросла в комплексну, складну, багатогранну інтегральну науку-лідера, стала філософією виживання людства -- eкoлoгiчнoю філософією.

Екологічна діяльність нині - обов'язкова, а здебільшого - одна з основних складових будь-якої сфери людської діяльності: промислового виробництва, енергетики, сільського й лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, військової справи, культури, релігії тощо.

Після вивчення матеріалу meмu Ви повинні знаmu:

історію становлення екології як науки;

основні категорії екології; об'єкти й методи досліджень в екології;

суть i особливості завдань, якi стоять перед екологічною наукою;

зв'язок екології з іншими науками.

1. Структура, предмет, завдання й методи сучасної екології

Вперше термін 'екологія' (від грец. ойкос - житло, місце перебування та логос - наука) запропонував у 1866 році німецький дослідник природи Ернест Геккель, однак формування екології як науки почалося у ХХ столітті i триває досі. Сучасна екологія - це система наук, що має багатоярусну конструкцію, в якій кожен iз поверхів спирається на безліч традиційних дисциплін (М.М.Мойсеев). Специфіка сучасної екології полягає в тому, що вона із суто біологічної науки перетворилася на цілий цикл знань, увібравши в себе розділи географії, геології, хімії, фiзики, соціології, теорії культури, економіки й навіть теології (М.Реймерс). На думку інших учених, екологія - це соціально природнича наука; її однаково можна віднести й до біологічної, i до географічної галузі знань i її слід розглядати як цілком самостійну науку, що набула фундаментальності i глобальності.

Сучасна екологія з традиційної біоекології виросла в комплексну, складну, багатогранну інтегральну науку-лідера, стала філософією виживання людства - екологічною філософією. Вона, як і раніше, базується на біогеографічних знаннях, але для вивчення й осмислення всіх cyчacниx екологічних проблем, установлення прямих i зворотних зв'язкiв мiж процесами, якi формують екологічні умови, визначення шляхів виходу з екологічної кризи, розроблення для цього конкретних локальних, регіональних i глобальних планів та програм, сучасна наука про довкілля залучає знання практично з усіх інших наук.

Сучасна екологія - це одна з головних фундаментальних наук про взаємовідносини живої й неживої природи, нова філософія людства, що пере6увае в стадії формування. Це наука про середовище нашого проживання, його живі й неживі компоненти, їхній взаємозв'язок, що формує умови життя та розвитку всіх екосистем. Це наука про узгодження Стратегії Природи й Стратегії Людини, що має базуватися на ідеях самоо6меження й самоз6ереження, розумної коеволюції техносфери й біосфери.

Екологічна діяльнісгь нині обов'язкова, а здебільшого - одна з основних складових будь-якої сфери людської діяльності: промислового виробництва, енергетики, сільського й лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, вiйcькoвoї справи, культури, релігії та ін. Усі piшeння, пов'язані з використанням природних чи людських ресурсів, із втручанням у процеси життєдіяльності біосфери, слід сприймати з урахуванням найближчих i віддалених наслідків.

Об'єкти дослідження науки про довкілля або її галузевих підрозділів - це екосистеми планети та їхні eлeмeнти ( залежно від рівня досліджень):

Головний предмет досліджень нової екології - взасмозв'язки (їхні особливості й розвиток) живих організмів, їхніх груп різних рангів, живих i неживих компонентів екосистем, а також характер впливу природних i антропогенних факторів на функціонування екосистем i біосфери в цілому.

Основні завдання екології ХХІ cmoлimmя:

вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних i антропогенних факторів;

прогнозування динаміки стану 6іосфери в часі i просторі;

розробка з урахуванням основних екологічних законів шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства й Природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання й самовідновлення.

Сучасні екологічні дослідження мають стати науковою 6азою для розробки стратегії i тактики поведінки людства у майбутньому.

Останніми десятиліттями в усьому cвiтi почали розвиватися найрізноманітніші напрями екологічних досліджень, мета яких - за6езпечити спеціалістів необхідною для прийняття рішень екологічною інформацією в усіх сферах людської діяльності. На сьогодні сформувалося близько 90 напрямів екологічних досліджень, якi можна умовно об'єднати за принципом галузевої належності (з подальшим поділом у кожній галузі), пріоритетності, належності до геосфер та їхніх компонентів, взаємо впорядкованості соціально-економічної значущості з урахуванням прямих і зворотних зв'язків.

Деякі фахівці серед розділів екології виокремлюють загальну екологію як таку, що об'єднує piзнi екологічні знання на ще й досі єдиному науковому

фундаменті. Головною складовою загальної екології вважають теоретичну екологію, яка визначає загальні закони функціонування екосистем. Ocнoвy загальної, або теоретичної екології складає біоекологія з усім колом сучасних проблем.

Біоекологія вивчає найзагальніші закономірності взаємовідносин організмів та їх угруповань iз зовнішнім середовищем у природних умовах, формує уявлення про екологію як економіку природи на основі вивчення потоків речовини, енергії та інформації в життєдіяльності організмів, їх груп та 6іологічних систем. Вона є головною складовою сучасної екології:.

У зв'язку з розширенням людської діяльності й посиленням її негативних впливів на природу, останнім десятиріччям активно розвиваються різні напрями в сфері прикладної екології, яка вивчає механізми руйнування біосфери, розробляє методи запобігання йому й способи раціонального природокористування.

ІІрикладна екологія складається з трьох основних блоків - геоекологічного, техноекологічного й соціоекологічного.

Кожен 3 напрямків екологічних наук має свою специфіку, своє коло питань, що їх слід вирішувати, свої особливості екологічного монiторингу, свої методи й масштаби досліджень, але завдання в них одне: визначити характер забруднень довкілля, пов'язаних iз тим nu іншим видом діяльності людини, обсяги цих за6руднень, ступінь їхньої небезпечності, можливості нейтралізації завданої природі шкоди, а також шляхи оптимальної екологізації технологiй, підвищення ефективності охорони природи, збереження й відновлення природних ресурсів.

2. Історія становлення екології як науки

Як i всі бioлoгiчнi науки, екологія розвивалася безперервно, але нерівномірно. Як і більшість наук - екологія має свою передісторію. Нагромадження відомостей про спосіб життя, залежність від навколишніх умов, характеру розподілу тварин i рослин почалось уже давно. Праці давньогрецьких філософів-природознавців Гіппократа, Аристотеля, Теофаста Ерезійського містять відомості екологічного змісту. Звичайно, вони не називаються відомостями екологічними, бо сам термін 'екологія' недавнього походження. Отже, в історії екології, як i біології, можна виділити певні періоди розвитку, якi в часовому вiдpiзкy нерівноцінні. Так званий описовий етап тривав досигь довго. Це період накопичення інформації про багатство тваринного i рослинного світу на нашій планеті, період відкриття нових континентів тощо. Екологія дуже довго розвивалася як частина біології - загального вчення про світ живого. Не виділяючись істотно з неї, за сотню років вона тричі змінила парадигму (вихідний принцип, основа міркувань та досліджень).

На першому етапі (до 30-х років ХХ ст.) екологія спиралася на визначні праці Ч. Дарвіна, О. Гумбольдта, К.Ф. Руль, Е. Геккеля й концентрувалася на дослідженні впливу фізичних i хімічних чинників довкілля на життєдіяльність окремої особини чи цілого виду. Екологія тимчасово звузилася до аутекології (екології особини). Екологи привернули загальну увагу пiд час своїх перших спроб 'захистити природу', їм вдалося створити перші заповідники, закони й правила щодо полювання та рибальства,

другий етап був порівняно короткочасним i стосувався дослідження великих груп організмів (популяцій чи їх об'єднань) під кутом аналізу взаємодії окремих особин i популяцій різних видiв істот між собою. Лідером стала

пonvляцiйнa eкoлoгiя. Великою заслугою цього етапу екології є залучення математики. Вперше екологи дістали змогу виконувати теоретичне моделювання розвитку подій у живому дoвкiллi, робити передбачення.

Третій етап розпочався після Другої світової вiйни, коли домінуючим стало уявлення (сучасна парадигма) про 'пов'язаність з усім', про необхідність одночасного i якнайточнішого урахування взаємодії між со6ою та з речовинами довкілля усіх видів i варіантів живого дoвкiлля, як i змiн навколишнього природного середовища. Синекологія ( вчення про взаємодію популяцій між собою i найближчим дoвкiллям) швидко поступилася першістю глобальній екології; або біосферологіі: одночасно виникли i стали розвиватися десятки галузей, розділів, підрозділів сучасної екології'.

3а час з 1866 року й до сьогодні екологія вийшла далеко за межі, окреслені Е. Геккелем - вивчення взаємин організму i середовища.

Структура екології ускладнюється підставі диференціації та наукового знання. Оскільки рівні організації життя взаємозв'язані між собою, їх пізнання потребує взаємодії різних напрямів екології. А на стику між різними науками виникають нoвi наукові галузі, якi мають на меті дослідити екологічні виміри існування тих чи інших o6'єктiв. Haпpиклад, взaємoдiя eкoлoгiї тa фізіології призвела до виникнення екологічної фізіології, а екології та гістології - екологічної гістології, а на межі названих наук виникає екологічна гістофізіологія.

3. Зв'язок екології з іншими дисциплінами

Як cпeцифiкy предмету екології дocлiдники відмічають його синтетичний характер: наявність природничонаукових i гуманітарних пластів в її знанні. Юджин Одум(1986) пише: 'Екологія - цілісна дисципліна, що зв'язує природничі й гуманітарні науки, зберігаючи мiцнi корені в 6іологічних науках, вона не може бути віднесена цілком лише до них. Екологія - точна наука. У тому розумінні, що вона використовує концепції, методи й прилади математики, фізики, хімії та інших природничих наук. Але, водночас, вона гуманітарна наука, ocкiльки на структуру й функцію екосистем дуже сильно впливає поведінка людини'. Тобто екологія - синтетична наука, що використовує дані самих різних дисциплін. Прийоми й методи екології різноманітні. Вона використовує сучасні методи фiзики і хімії для вивчення природи.

Екологія досліджує найвищі рівні інтеграції живої матерії й у процесі пізнання переходить вiд популяцій одного виду до спільнот i екосистем, нарешті, до біосфери в цілому. Тому екологія поєднує в науковому пошуку ботаніків, зooлoгiв, мікробіологів. Тобто, виконує інтеграційну функцію. Екологія поєднує генетику й сучасну еволюційну теорію, відносячи їх до реального природного процесу.

3а допомогою екології, яка досліджує взаємозв'язок Людини з 6іосферою, здійснюється інтеграція природничих і суспільних (економічних i соціальних) наук.

Методологи сучасної екології підкреслюють інтеграційну орієнтованість екології_; визначаючи її місце в системі наук: екологія є окремою галуззю наукових знань і, водночас, наукою, пов'язана або суміжна з багатьма ділянками природничих, гуманітарних чи технічних наук, різноманітними сферами людської діяльності. Екологія спирається на piзнi науки, з якими пов'язана своїм походженням (наприклад, з біологією), чи об'єктом дослідження (географія, геологія).

Найтісніше екологія пов'язана з природничими науками: землезнавством, біологією, космологією, оскільки кожна з цих наук розкриває істотні риси власне екологічних об'єктiв екосистем та взаємин мiж організмами. 3емлезнавствостворює о6раз неорганічної природи, 6іологія - живих систем, а космологія - міжпланетного довкілля, в якому виникла i функціонує 6іосфера 3емлі.

Екологія має тicнi взаємозв'язки з фундаментальними теоріями - еволюційною, інформатикою, соціологією На базі цих теорій набувають раціонального пояснення численні екологічні явища. Медицина, біотехнологія, сільськогосподарські науки, урбаністика, охорона природи i космонавтика окреслюють прикладні можливості екології. Дійсно, починаючи з рільничої справи й закінчуючи вивченням космосу люди мають справу з певним довкіллям - сприятливим чи несприятливим. Урахування його осо6ливостей, змін, принципів управління ним дають змогу підтримyвати сталість Людського існування иа piвнi окремого iндивiдa та Людських спільнот.

Нарешті, сучасна екологія тісно взаємoдiє зі сферою філософського знання. Філософія екології вивчає та оптимізує сам процес екологічного пізнання, осмислюючи мoжливocтi його подальшого розвитку. У результаті людинознавство отримує вiд екології нове розуміння Людини i життя. Філософські проблеми входять у предмет таких розділів екології, як соціальна екологія, інтелектуальна екологія; екологія культури, екологія духу. Озброївшись новою - екологічною - філософією, ми повинні в ХХІ столітті спрямувати всю силу свого інтелекту на гли6оке, всебічне вивчення 6іосфери, всіх складових природного середовища, обстежити завдані їй рани й віднайти засоби її лікування та відновлення.

Поставлене завдання може бути вирішено лише за однієї умови всі людизобов'язані гли6око оволодіти комплексною інтегральною наукою про дoвкiлля новою філософією нашого виживання й подальшого збалансованого розвитку цивілізації.

Отже, предмет екології багатоаспектний.

Питання для самоконтролю

1. Яким є предмет класичної екології й коли вона виникла?

2. Чи вірно вважати екологію біоекологією?

3. Як проявляється процес диференціації та інтеграції в екології?

4. Що є предметом сучасної екології?

5. Які «небіологічні» розділи екології Ви можете назвати?

6. Чи взаємодіє сучасна екологія зі сферами гуманітарного і філософського знання?

7. Назвіть головні періоди розвитку екології та їх особливості.

8. Вкажіть причини підвищення цікавості до екології в останні десятиріччя

9. У який момент екологiя вийшла за межі біології? Відповідь обґрунтуйте.

Аутекологія (факторіальна екологія)

Нині на Землі існує понад 2 млн видів живих організмів. Усі вони пристосовані до життя в різних умовах середовища, з яким так чи інакше взаємодіють. Зв'язок організму з середовищем виявляється у дії на нього екологічних факторів: кліматичних, едафічних і біотичних. Ці фактори мають різну природу і специфіку: можуть бути шкідливими або корисними для живих істот; перешкоджати, або сприяти їх виживанню і розмноженню.

Після вивчення матеріалу теми ви повинні:

знати:

· класифікацію екологічних факторів; їх значення в житті організмів;

· абіотичні фактори, які залежать від хімічних і фізичних властивостей середовища;

· закон мінімуму Лібіха;

· біотичні фактори як форми взаємозв'язків організмів;

· закон толерантності Шелфорда; форми біотичних відносин;

· антропогенні фактори.

вміти:

· розрізняти ресурси та умови існування живих організмів і знати основні їх види;

· навести приклади трофічнх ланцюгів, що є у відомих Вам екосистемах та визначити, до якого типу вони належать.

1. Поняття середовища існування. Водне, ґрунтове, повітряне середовище

Дослідження окремих організмів, їх індивідуальних зв'язків з середовищем є предметом аутекології.

Життя людей, їх трудова діяльність, побут та відпочинок проходять в складній системі взаємопов'язаних соціальних, природних і штучно створюваних факторів і явищ, які характеризують даний стан природи, етап розвитку суспільства і його взаємодію з природою. Це повітря, вода, грунт, рослинний і тваринний світ, всі досягнення науково-технічного прогресу, що оточують людину і створюють умова для її існування. Цю систему, як правило, називають навколишнім середовищем чи довкіллям.

Частина природи, в оточенні якої живе організм, з якою безпосередньо взаємодіє, називається природним середовищем. Воно складається з багатьох елементів, умов, явищ, тобто з факторів. Екологія вивчає фактори середовища з їх впливом на живі організми.

2. Екологічний фактор. Класифікація екологічних факторів, їх вплив на живі організми. Абіотичні фактори.

Екологічний фактор - це будь-яка умова середовища, що прямо чи опосередковано впливає на організм протягом хоча б однієї з фаз його розвитку.

Усі екологічні фактори мінливі, тому організми змушені весь час пристосовуватись до них. Специфічні пристосувальні механізми і реакції живих істот на зміни екологічних факторів називаються адаптаціями. Здатність до адаптації - одна з властивостей життя, що забезпечує саму можливість його існування. Адаптації виявляються на всіх рівнях організації. Розрізняють абіотичні ( фактори неживої природи з їх хімічними і фізичними властивостями); біотичні (фактори, що створюються сукупністю організмів у результаті їх взаємодії) та антропогенні (які виникають унаслідок діяльності людини, спричинюють зміни середовища життя інших видів організмів або безпосередньо впливають на них) екологічні фактори.

До абіотичних факторів відносять кліматичні (світло, тепло, волога, тиск), Ґрунтові (механічний склад ґрунтів, повітропроникність, щільність ґрунту) та хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, кислотність і склад ґрунтових розчинів).

До біотичних відносяться фітогенні (рослинні організми), зоогенні (тваринні організми) і мікрогенні (віруси, найпростіші, бактерії).

Пристосувальні реакції організмів залежать від періодичності впливу на них екологічних факторів, за цією ознакою розрізняють первинні періодичні, вторинні періодичні та неперіодичні фактори. До перших відносять явища, пов'язані з обертанням Землі (зміна пори року, добова зміна освітлення, сезонна зміна температур тощо). Вторинні періодичні фактори (вологість, температура, опади), є наслідком первинних. Неперіодичні фактори (ще їх називають нециклічними) - це різні стихійні явища. До них же можна віднести і антропогенні фактори, оскільки вони виявляються раптово і нерегулярно. Нерідко рівень їх впливів виходить за межі пристосувальних можливостей організмів і виявляється у зміні режиму багатьох абіотичних і біотичних факторів.

Один і той же фактор середовища неоднаково впливає на різні організми, що співіснують разом. Більшість екологічних факторів постійно змінюється в просторі і часі. Екологічні фактори можуть впливати на організми як подразники, зумовлюючи пристосувальні зміни функцій організму; як обмежувачі - унеможливлюють існування за даних умов; як сигнали про зміни інших факторів середовища.

У впливі факторів середовища на організми та реакціях останніх на цей вплив існують певні закономірності.

1. Закон оптимуму. Кожен екологічний фактор впливає на живі організми позитивно чи негативно залежно від сили прояву його дії. Сприятливу силу впливу фактора, тобто таку, що забезпечує найкращі (оптимальні) умови життєдіяльності особини, називають зоною оптимуму екологічного фактора. Будь-які відхилення від оптимуму негативно позначаються на розвитку організмів. Чим більші ці відхилення, тим сильніше пригнічується їх життєдіяльність. Мінімальні і максимальні значення фактора є критичними - за їх межами життя вже неможливе.

2. Взаємодія факторів. Суть цієї закономірності в тому, що зона оптимуму і критичні межі витривалості живих істот стосовно якогось екологічного фактора можуть змінюватись залежно від того, з якою силою і в якому поєднанні діють одночасно інші фактори. Взаємодія факторів виявляється також у їх частковій взаємозамінності. Проте взаємна компенсація дії факторів не може бути безмежною, і повністю замінити один з них на інший неможливо.

3. Обмежувальний (лімітуючий) фактор. Якщо хоч один з екологічних факторів наближається до критичної межі або перевищує її, то, незважаючи на оптимальну дію інших умов середовища, організму загрожує загибель, а цей фактор стає для нього обмежувальним. Гіпотез про те, що витривалість організму визначається слабкою ланкою у ланцюзі його екологічних потреб, вперше було проаналізовано Ю.Лібіхом у 1840 році.

Для нормального існування організмів їм потрібен комплекс факторів або певний режим з допустимими коливаннями в певних межах витривалості, або толерантності. В таких умовах будь-які особини можуть виживати, рости, розмножуватись, тобто підтримувати свою чисельність. Сукупність всіх факторів (умов) і ресурсів (поживи) середовища, в межах якої може існувати вид у природі, називається екологічною нішею.

Абіотичні фактори.

Температура - один з найважливіших кліматичних факторів. Від неї залежать усі життєво необхідні процеси, що відбуваються в організмі: обмін речовин, ріст, розвиток тощо. На земні поверхні температура мінлива і залежить передусім від географічної широти, висоти місцевості над рівнем моря, пори року, сезону, часу доби. Життя і розмноження кожного виду живих організмів можливі тільки в певних межах температури: мінімальна - оптимальна - максимальна. Різка зміна критичних для організму значень температури може спричинити сповільнення або прискорення фізіологічних процесів і навіть його загибель. Згідно з законом Вант-Гоффа, з кожним підвищенням температури на 10* С швидкість більшості хімічних реакцій в організмі збільшується у 2-3 рази.

Організми, що пристосувалися до значних коливань температури, називаються евритермними, а ті, що пристосувалися до певних температур, - стенотермними. Більшість рослин і тварин є евритермними.

Температура усіх мікроорганізмів, рослин і більшості тварин (крім ссавців і птахів) залежить від температури зовнішнього середовища. Тому вони називаються пойкілотермними , або холоднокровними. У всіх ссавців та птахів у процесі еволюції виробилась здатність підтримувати відносно сталу температуру тіла незалежно від температури середовища. Через це їх називають гомойотермними, або теплокровними.

Як пойкілотермні, так і гомойотермні організми здатні регулювати температуру свого тіла. Така їх захисна реакція називається терморегуляцією.

У рослин і комах протягом осені і зими підвищується стійкість проти холоду. Це явище дістало назву загартування. Особливо стійкими проти несприятливих температур є організми, що перебувають у стадії анабіозу.

Світло є важливим екологічним фактором, інтенсивність якого змінюється по сезонах року і протягом доби. Основним його джерелом є сонячна радіація. Із загального її потоку, який досягає земної поверхні і від якого залежать умови існування організмів, видиме світло становить близько 45%, інфрачервоне - 45% і ультрафіолетове - 8 - 10%. Видиме світло є особливо важливим для зелених рослин - вони використовують його для фотосинтезу. Інфрачервоне випромінювання - важливе джерело теплової енергії Воно поглинається тканинами організмів і зумовлює їх нагрівання. Від цього залежить інтенсивність фізіологічних процесів у рослин і пойкілотермних тварин. Ультрафіолетове випромінювання може бути довгохвильовим і короткохвильовим. Землі досягає лише перше, а друге згубно діє на все живе і майже повністю затримується озоновим екраном атмосфери. Невеликі дози довгохвильового ультрафіолетового випромінювання необхідні для багатьох видів організмів. У діапазоні хвиль 250-300 нм вони виявляють бактерицидну дію, сприяють синтезу вітаміну Д в організмі тварин.

Рослини поглинають не всю сонячну радіацію, яка надходить на земну поверхню. Більша кількість її розсіюється атмосферою і тим сильніше, чим більше в ній завислих твердих часточок. Значно послаблюють сонячну радіацію вода та її пара, внаслідок чого зменшується її енергія в похмуру погоду, коли рослини використовують розсіяне світло. Дуже впливає на розвиток рослин і тварин добове чергування дня і носі. Тривалість світлового дня і ночі. Тривалість світового дня називають фотоперіодом, а реакцію на нього організму - фотоперіодизмом.

У рослин залежно від тривалості світлового дня формуються гормони, що впливають на їх цвітіння, утворення бульб, цибулин, коренеплодів. За вимогою до освітлення розрізняють рослини короткого дня (фотоперіод 8-10 год.), довгого дня (не менше 12 год.) і нейтральні, на яких тривалість світового дня істотно не впливає. Є також рослини світлолюбні - ростуть на відкритих, добре освітлених місцевостях; тіньолюбні - рослини нижніх ярусів тінистих лісів, печер та глибоководні; тіньовитривалі - можуть витримувати тривале затінення, проте добре ростуть і на світлі. Фотоперіодизм спостерігається також у тварин. Розмноження більшості жуйних тварин починається в період з коротким світловим днем, а дрібних хижаків - коли день стає довшим. Птахи навесні, коли подовжується світловий день починають будувати гнізда. Фотоперіодизм, поряд з температурою, вологістю, є причиною діапаузи - тимчасового фізіологічного спокою у розвитку багатьох тварин.

Вологість - найпоширеніша на Землі речовина. Багато видів організмів живуть у воді, а мешканці суші також залежать від неї. Вода є основним компонентом клітин, розчинником, транспортним засобом для перенесення поживних речовин, за її участю відбуваються біохімічні реакції в організмах.

За потребою у воді виділяють такі екологічні групи рослин:

· Гідратофіти - живуть тільки у воді, цілком або майже повністю занурені в неї. Якщо їх вийняти з води, то вони швидко висихають і гинуть;

· Гідрофіти - наземно-водні, частково занурені у воду, ростуть на берегах водойм, болотах;

· Гігрофіти - наземні, можуть існувати в умовах підвищеної вологості повітря та на вологих грунтах;

· Мезофіти - витримують нетривалу і не дуже сильну посуху, досить численні і дуже поширені;

· Ксерофіти - переносять тривалу посуху, перебуваючи в активному стані завдяки здатності регулювати водний обмін.

В організм тварин вода надходить під час пиття, з соковитими кормами і внаслідок обмінних (метаболічних) процесів, зокрема внаслідок окислення жирів.

Проте є тварини, яким цілком достатньо вологи, що надходить з поживою, і метаболічної. У людини вода, що утворюється в процесі метаболізму, становить близько 25% її добових втрат.

У разі, коли води в організм надходить менше, ніж витрачається, він відчуває водний дефіцит.

Вода не тільки здійснює безпосередній фізіологічний вплив на ріст і розвиток рослин, а й видозмінює інші такі важливі екологічні фактори, як температура, аерація ґрунту, засвоєння рослинами елементів живлення, надходження в організми хімічних елементі. Крім того, кисень рослин, запас якого постійно поповнюється завдяки фотосинтезу, виділяється ними внаслідок реакції розкладання води, яка вбирається рослинами з ґрунту.

Іонізуюче випромінювання поділяють на електромагнітне і корпускулярне, що має енергію достатню для іонізації молекул і атомів речовини. Воно невидиме і може проникати в непрозорі тіла на значну глибину, викликаючи різні зміни в біологічних системах. Тому його називають проникною радіацією. До іонізуючого випромінювання належать також видиме світло та ультрафіолетове випромінювання. На живі організми в навколишньому середовищі можуть одночасно діяти кілька джерел іонізуючого випромінювання: 1) природне; 2) штучні радіонукліди; 3) побутові прилади.

Поширенню радіонуклідів сприяють вітер, атмосферні опади. Ті з них, щo випали на земну поверхню, концентруються в рослинах, грунті та воді і через ланцюг живлення потрапляють в організми тварин і людей. Надійшовши у воду, радіонукліди накопичуються в мулових відкладах. З часом частина їх розчиняється у воді і забруднює її.

Чим вища інтенсивність випромінювання, тим більшої шкоди завдає воно організму. Мірою дії будь-якого іонізуючого випромінювання на біологічні об'єкти є величина поглинутої енергії випромінювання, або доза випромінювання, - кількість поглинутої енергії випромінювання одиницею маси опроміненої речовини.

У біологічному відношенні важливо знати не тільки величину дози, отриману опроміненим об'єктом, а її швидкість її накопичення, оскільки однакова доза, отримана на різні проміжки часу, спричинює неоднакові ураження. Для цього було введено поняття потужності дози (доза випромінювання, отримана об'єктом за одиницю часу)

Залежно від виду випромінювання, дози і способу опромінення можна спостерігати різні реакції організму на променеву дію: від прискорення росту і розвитку до його загибелі..

3. Біотичні фактори, форми біотичних відносин

У природних умовах кожен живий організм живе не ізольовано, а у взаємозв'язках з іншими живими істотами. Взаємодіючи між собою, організми вступають один з одним у певні зв'язки, які можуть бути корисними, шкідливими, або нейтральними (залежно від того, стимулюється чи обмежується життєдіяльність кожного з них). Зв'язки між організмами - необхідна умова існування. З одного боку, вони пом'якшують тиск навколишнього середовища, а з другого - завжди становлять певну небезпеку, навіть пряму загрозу існуванню індивіда.

Безпосереднє живе оточення організму називається біотичним середовищем, а впливи, що виявляються під час взаємозв'язків організмів у ньому, - біотичними факторами. отже, біотичні фактори поєднують уcю сукупність впливів живих організмів один на одного. Представники кожного виду можуть жити лише в тому середовищі, яке забезпечує для них нормальні умови існування.

Взаємозв'язки і взаємовпливи живих істот можуть бути прямими і непрямими (опосередкованими) прямі взаємозв'язки виявляються у безпосередньому впливі одних організмів на інші, а непрямі - опосередковано, через проміжні ланки. Можливі взаємозв'язки між особинами одного виду (боротьба за поживу, за лідерство у зграї, захист ділянки) та між особинами різних видів.

Усі біотичні зв'язки у природі умовно можна поділити на такі групи: нейтральні - жоден із взаємодіючих видів не впливає на іншого; взаємо корисні - вигідні для обох видів; взаємо шкідливі - негативно впливають на обох партнерів; корисно-шкідливі - один має вигоду, а інший пригнічується; корисно-нейтральний - один має користь, а другий не зазнає від цього шкоди; шкідливо-нейтральний - один вид пригнічується, а другий не зазнає шкоди.

Взаємокорисні: протокооперація, симбіоз, мутуалізм.

Корисно-нейтральні: коменсалізм (нахлібництво, співтрапезництво, квартиранство);

Корисно-шкідливі: паразитизм, хижацтво;

Взаємо шкідливі: конкуренція (міжвидова, внутрішньовидова)

4. Антропогенні фактори

Антропічні фатори - ті, що виникають в результаті безпосереднього впливу людини на будь-що. Наприклад: мисливство, вирубування лісів, вирощування, на свій розсуд, рослин і тварин, займаючись селекцією, чи знищування цілеспрямовано якихось рослин чи тварин.

Антропогенні фактори - це фактори зумовлені діяльністю людини, які опосередковано впливають на органічний світ через зміну першої і другої груп факторів: змінити хімічний склад води у водоймах, виснажити чи, навпаки, збагатити грунт, забруднити повітря, збудувати дорогу, розлити нафту. Вони є результатом діяльності людини планованої чи випадкової, сьогоденної чи минулої.

Ці фактори, що зумовлені діяльністю суспільства та приводять до зміни організмів чи середовища існування організмів відіграють дедалі все більшу роль у взаємовідносинах «людина-біосфера». Лише своїм фізичним існуванням люди впливають на середовище існування: виділяючи у атмосферу значну кількість вуглекислого газу в процесі дихання; споживаючи з їжею енергію, накопичену іншими живими організмами. Проте, в значній мірі на біосферу впливає виробнича діяльність людей, внаслідок якої змінюються рельєфи і склад земної поверхні, хімічний склад атмосфери, клімат, відбувається перерозподіл прісної води, зникнення природних екосистем і створення штучних екосистем, вирощуються культурні рослини, одомашнюються тварини тощо.

За позитивних змін, які внесені людиною, виникають сприятливі умови щодо розвитку тих чи інших організмів, внаслідок чого збільшується їх чисельність. За негативних - організми пригнічуються і навіть вимирають.

Людина - сама цінна і легко уразлива істота, але і найбільш небезпечна для себе і середовища, в якому мешкає на Землі. Найочевиднішим проявом антропогенного впливу на біосферу є забруднення довкілля.

Питання для самоконтролю:

1. Що таке екологічний фактор?

2. Чим визначається різноманітність класифікацій екологічних факторів?

3. У чому полягає взаємодія факторів?

4. Як впливають на існування організму відхилення від оптимуму факторів (мінімум і максимум)?

5. Чому надто низькі і надто високі температури завдають шкоди організмам?

6. Які особливості поведінки, будови, життєдіяльності забезпечують певним організмам можливість виживати за низьких і високих температур?

7. Що таке терморегуляція? Чим пояснюється різноманітність біологічної дії світла?

8. Які порушення життєдіяльності може спричинити зменшення надходження води в організм рослини, тварини, людини?

9. Чому іонізуюче випромінювання природного фону не становить великої загрози для життя людини?

10. Які техногенні джерела радіації вам відомі?

11. Що таке біотичні фактори? Як вони поділяються?

12. У чому різниця між антропогенними і антропічними факторами?

Екологія популяцій

Ознайомлення із змістом цього розділу дасть вам змогу дізнатися про те:

· що таке популяція,

· які основні її характеристики,

· як регулюється взаємозв'язне між особинами популяцій,

· як людина може впливати на популяції, змінюючи їх властивості.

1. Демекологія - екологія популяцій: основні характеристики. Структура популяцій

У 30-х роках минулого століття сформувалась нова галузь екологічної науки - наука що вивчає стосунки в надорганізмовій системі, або демекологія. Засновником її став англійський учений І. Ельтон. У своїй книзі “Екологія тварин (1927) він перевів увагу з окремого організму на популяцію організмів як одиницю, яку слід вивчати самостійно, оскільки на цьому рівні виявляються особливості екологічних адаптацій і регуляцій.

Популяція (англ. популяціон - населення) - це сукупність особин одного виду, здатна до самовідновлення і відмежована від інших аналогічних сукупностей цього самого виду екологічними (включно з часовими й просторовими) чи біологічними бар'єрами, що ускладнює обмін генетичною інформацією. Термін “популяція” запозичений В. Іогансеном у 1905 р. з демографії.

Популяції мають не лише основні ознаки виду, а й певні особливості будови окремих особин та пристосованість до специфічних місцевих умов ареалу даного виду.

Стабільність популяції залежить від процесів всередині неї і в сусідніх популяціях. З урахуванням цього виділяють популяції:

1) незалежні - мають досить високий розмноження, завдяки чому постійно оновлюються без надходження представників видів із зовні,

2) напівзалежні - можуть існувати тільки в результаті розмноження власних особин при незначній чисельність, проте інколи можливе надходження в них особин із зовні, що сприяє поліпшенню популяції,

3) залежні - розмноження всередині таких популяцій не компенсує втрат, тому вони можуть існувати лише при надходженні особин із сусідніх популяцій,

4) псевдопопуляції - утворюються внаслідок міграції особин із сусідніх популяцій.

Характерними для популяцій кожного виду є: 1) вікова і статева структури, 2) чисельність, 3) густота розселення, 4) темпи приросту.

Структура популяції - це склад її за статево-віковими, генетичними, фенотиповими та іншими ознаками. Структура популяції є однією з ознак популяції.

Виявлення структурних елементів популяції дало змогу більш чітко формувати сучасні уявлення про популяцію. Крім того виділення структурних елементів популяції дає змогу проводити більш ефективний аналіз стану популяцій того чи іншого виду. Особливо це стосується видів, які перебувають у стані волі, але експлуатуються людиною.

Просторова структура - закономірне розміщення особин даної популяції в просторі в певний період часу існування популяції. Аналіз будь-якої популяції показує, що особини розміщуються по-різному.

Розподіл особин популяції може бути:

· випадковим - в природі зустрічаються дуже рідко, тільки в тих випадках, коли середовище однорідне, а організми не намагаються об'єднатися в групи,

· рівномірним - розподіл може зустрічатись там, де між особинами дуже сильна конкуренція або існує антагонізм, який сприяє рівномірному розподілу в просторі,

· груповим - якщо особини в популяції намагаються утворити групи певного розміру. Такий розподіл зустрічається досить часто при утворенні пар, скупчень.

Скупчення виникають:

· як наслідок змін умов середовища,

· як реакція на добові та сезонні зміни погоди,

· у зв'язку з процесом розмноження.

Будь-яке з таких скупчень має велике біологічне значення. У особин, які об'єднуються у певну групу, у порівнянні з одинокими особинами, спостерігається зниження смертності завдяки здатності групи протидіяти несприятливим умовам середовища.

Вікова структура - закономірне співвідношення різних вікових груп популяцій.

Порушення вікової структури веде до зниження репродуктивних властивостей популяції як наслідок - зниження чисельності. Нехтування віковою структурною популяції веде до деструктивних змін системи (ерозії, зсуви, міграції тощо).

Статева структура - закономірний розподіл особин даної групи.

Загалом, вік особини популяції можна розділити на три періоди: до - репродуктивний, репродуктивний, пост репродуктивний.

Ієрархічна структура - проявляється у ступені домінантності особини та функціональних обов'язках, які виконує дана особина.

Ієрархія популяції проявляється у формі організації популяції: поодинокий спосіб життя, сімейний спосіб життя, зграя, стадо, колонія, прайд.

Знання про структуру популяцій є основою раціонального природокористування. Контроль за віковими, статевими, ієрархічними показниками популяцій в природі дозволяє експлуатувати природній ресурс без істотних змін чисельності особин. На жаль, слід відмітити, що в багатьох випадках аналіз структури популяції виду є поверховим і, як наслідок, іде пере використання і послідуюче пригнічення популяції та реконструкція системи, складовим елементом якого і є популяція.

2. Чисельність і густота популяцій

Визначення чисельності (кількості особин) популяцій має велике значення для їх природного чи спрямованого репродукування. Для цього потрібні дані про вплив факторів середовища на розмноження і виживання організмів даного виду, забезпеченість ресурсами тощо.

У природній системі існує така кількість особин у популяціях, яка найбільшою мірою відповідає потребам їх відтворення.

Повний перелік видів організмів здійснюють періодично. Він є підставою для оцінки стану цих видів, а інформація про коливання чисельності популяцій потрібна для розробки заходів щодо оптимального її використання. Відомо, що популяції, чисельність яких є незначною більш екологічно уразливі.

Для порівняння чисельності популяцій або характеристики змін усередині їх протягом певного відрізка часу використовують показник густоти популяції - кількості особин на певній території (великих тварин - на 20 тис. га, ґрунтових хребетних - на 1 м²). Цей показник є особливо важливим, коли неможливо зробити повний перелік особин або коли межі популяції нечітко визначені.

Густота популяцій може збільшуватись або зменшуватись. Такі зміни, тобто її динаміка, відображують складні взаємозв'язки між різними групами рослин і тварин, бо вони є біотичними факторами відносно один одного. Густота популяцій залежить також і від абіотичних факторів. Розрізнюють максимальну й мінімальну густоту популяцій. Максимальною є пустота, більшу за яку екосистема даної території вже не може підтримувати, а мінімального - найменша кількість популяції неможливе. Для кожного виду існують оптимальні межі густоти його популяції.

Чисельність популяцій не буває сталою, а варіює в певних межах. Динаміку її слід знати, щоб регулювати розвиток популяції, запобігати можливим небажаним впливам на неї.

Періодичні коливання чисельності популяції залежать як від факторів середовища, так і від особливостей самої популяції. У деяких видів тварин спостерігається природна періодичність коливання чисельності, коли значне збільшення кількості особин чергується із спадом їх розмноження. Період у розвитку популяції, коли кількість її особин практично не змінюється, називається фазою рівноваги.

За динамічними змінами популяцій розрізняють такі типи їх чисельності:

· показників. Його І фаза характеризується збільшенням чисельності популяцій за геометричною прогресією. Після максимуму кількість особин дуже знижується. Тривалість повного циклу розмноження залежить від біологічних особливостей виду,

· гіперболічні. Трапляються в популяціях, які щойно заселили нове місце за ресурсами живлення. Після істотного збільшення популяції у неї настає фаза рівноваги,

· стабільний. Характерний для популяцій, які перебувають у талих умовах існування і мають досконалі регуляційні механізми. В природі буває рідко.

Взаємозв'язок між організмами і факторами середовища визначає чисельність організмів у той чи інший момент як рівнодійну усіх факторів середовища. Але навіть якби умови середовища залишалися незмінними, чисельність популяцій не була б сталою через певні генетичні закономірності.

Стан динаміки популяцій відображує відповідність вимог особин реальним умовам середовища.

Серед поширених екологічних явищ, що впливають на чисельність природних популяцій важливу роль відіграють міграції (переселення). Вони можуть відбуватись на території популяції (інвазії), або їх межами. Екологи поділяють усі міграції тварин на періодичній неперіодичні. Класичний і всім відомий приклад періодичних міграцій - осінні й весінні перельоти птахів.

Неперіодичні міграції виникають внаслідок катастроф.

Проте значно частіше причиною міграції тварин може бути зміна факторів або збіг несприятливих обставин. Інколи в нових умовах популяції знаходять винятково сприятливі для свого розвитку умови, і тоді швидке розмноження виду може набути характеру катастрофи.

3. Народжуваність і смертність

Загальні зміни чисельності популяції залежать від народжуваності, смертності, вселення і виселення (міграції) ї особин.

Народжуваність і смертність - основні показники динаміки популяцій. Залежно від них говорять про баланс популяцій.

Народжуваність. Характеризується кількістю особин, що з'являються в популяції за одиницю часу з розрахунку на певну кількість її членів. Вона залежить від багатьох причин, серед них найважливішою є кількість особин, здатних до відтворення, що залежить від співвідношення статево-вікових груп. Однак народжуваність не є прямо пропорційною плодючості, бо остання залежить від ступеня розвитку турботи батьків про потомство в популяції.

Для кожної вікової групи характерні свої показники народжуваності і смертності. Ці показники можуть бути більш-менш сталими при незмінності умов життя. Проте в разі їх зміни формуються нові залежності.

Кожен організм, за деякими винятками, здатний відтворювати собі подібних. Чисельність популяції може зростати необмежено за умови, коли не діють лімітуючи (обмежувальні) фактори зовнішнього середовища. Теоретичне зростання чисельності має вигляд кривої, крутизна якої різко збільшується і прямує до нескінченності. Така крива називається експоненціальною. Зрозуміло, що в реальних умовах таке явище не спостерігається, бо нескінченне експоненціальне зростання чисельності популяції неможливе через існування обмежувальних факторів. Реальна крива, що відображує зростання популяції, має S - подібний вигляд і називається логістичною.

Природжена здатність видів збільшувати свою чисельність називається біотичним потенціалом. Цей показник характеризує теоретичний максимум чисельності потомків від однієї пари або однієї особини за одиницю часу чи за весь життєвий цикл. У природі біотичний потенціал ніколи не реалізується повністю, а його величина (r) дорівнює різниці між народжуваністю і смертністю в популяціях: r = b - d, де b - кількість народжених, d - кількість загиблих особин у популяції протягом одного й того самого періоду.

Смертність також залежить від багатьох факторів (несприятливі умови середовища, наявність хижаків, паразитів хвороб тощо). Визначається кількістю особин, що загинули за певний відрізок часу.

Життя завжди має певні вікові межі і в кожного виду організмів - свої. Саме у випадку, коли особини доживають до біологічно-граничного віку, а потім протягом короткого часу вмирають, крива залежності поколінь від часу має вигляд 1 (мал. 1). Однак природі такий хід тривалості не властивий, хоча в деяких видів може наближатися до нього (крива 2, мал. 1). Крива, що відображує виживання, більшості природних видів, дуже ввігнута (3) і характерна для надто високої смертності на ранніх стадіях життя. Проміжним є 4 крива, що зображує смертників, яка з віком мало змінюється і є відносно сталою протягом усього життя даної популяції. Цей тип виживання характерний для акваріумних риб і порівняно рідко трапляється в природних умовах.

4. Типи взаємовідношень між популяціями

Дуже рідко вивчають тільки динаміку однієї популяції. Існує цілий ряд добре вивчених типів відносин між популяціями різних видів (міжвидові взаємовідносини). Ю. Одум, аналізуючи взаємодії двох популяцій, наводить такі типи зв'язків між ними:

· нейтралізм - популяції не діють одна за одну,

· конкуренція взаємного подавлення - обидві популяції чинять тиск одна на одну,

· конкуренція за ресурси - популяція негативно впливають на одну, борючись за їжу,

· аменсалізм - одна популяція чинить тиск на іншу, при цьому сама не зазнає негативних змін,

· паразитизм, хижацтво - одна популяція негативно діє на іншу шляхом активного або пасивного нападу, при цьому залежить від стану другої,

· коменсалізм - одна популяція, об'єднуючись, бере з цього користь, іншій це все рівно,

· протокооперація - обидві популяції мають користь,

· мутуалізм, симбіоз - зв'язок двох популяцій, необхідний для існування.

Вивчення взаємовідносин груп організмів різних видів (популяцій, спільнот і екосистем) з середовищем їх існування здійснює синекологія.

Питання для самоконтролю:

1. Як впливають на популяції показники народжуваності і смертності?

2. Які компоненти структури популяції відображають процеси народжуваності, смертності і виживання?

3. Які види міграції ви знаєте, чим вони різняться та що є в них спільного?

4. Які фактори найчастіше обмежують збільшення чисельності популяції?

5. Що відбувається в популяції при надзвичайному збільшенні її чисельності?

6. Від яких факторів залежить динаміка чисельності популяції?

7. Що таке міграції, які види їх вам відомі, чим вони різняться?

8. Які ви знаєте найтиповіші види популяцій?

9. Від яких факторів залежить структура популяцій?

10. Як впливає людина на популяції?

11. Угруповання яких особин не можна назвати популяцією і чому саме?

Глобальна екологія ( вчення про біосферу)

Все живе в біосфері утворює живу речовину. Живі організми відіграють дуже важливу роль у геологічних процесах, які формують Землю. Хімічний склад сучасних атмосфери та гідросфери зумовлений життєдіяльністю організмів. Мінеральна інертна речовина переробляється живими організмами, перетворюється в нову. Отже, жива та нежива речовини на Землі становлять гармонійне ціле.

Після вивчення матеріалу теми Ви повинні знати:

Ш походження й еволюцію біосфери;

Ш визначення понять біосфера, ноосфера;

Ш структурні частини біосфери;

Ш властивості живої речовини;

Ш біогеохімічні цикли важливих хімічних елементів у біосфері.

1. Поняття про біосферу

Еволюція біосфери тривала понад 3 млрд. років і відбувалася під впливом зовнішніх сил, таких, як геологічні і кліматичні зміни й внутрішніх процесів, зумовлених активністю живих компонентів екосистеми.

Перші екосистеми, які існували на початкових етапах розвитку біосфери, були населені надзвичайно дрібними анаеробними гетеротрофами, які живилися органічною речовиною, синтезованою в ході абіотичних процесів. Потім відбувався “популяційний вибух” автотрофних водоростей, який перетворив атмосферу із відновлюваної в кисневу.

Вперше термін “біосфера” - “сфера життя” - був використаний австрійським вченим-геологом Едуардом Зюссом ще в 1875 році.

Біосфера - це цілісний комплекс усіх екосистем планети, відкрита термодинамічна система, яка ззовні отримує енергію і речовини для синтезу органічних сполук і виділяє в природне середовище відходи, що забезпечує її стійкість. Об'єм біосфери становить близько 0,4% об'єму планети.

2. Структура біосфери. Жива речовина. Розподіл життя у біосфері

В.І.Вернадський вирізняв шість типів речовин біосфери:

- жива речовина - сукупність усіх існуючих на Землі рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів; вона трансформує сонячну енергію і залучає неорганічну матерію у безперервний коло обіг (продуценти - консументи - редуценти);

- біогенна речовина - продукт життєдіяльності організмів (торф, крейда, горючі сланці апатит);

- нежива речовина - в утворенні якої організми не брали участі (гірські породи абіогенного походження);

- біокосна речовина - продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії ( грунт);

- радіоактивна речовина - радіонукліди, які зумовлюють існування радіогенної теплоти, та продукти їх розпаду;

- космічна речовина - космічний пил та метеорити.

Життя на Землі реалізується у формі живої речовини, яку часто називають також біотою.

Жива речовина протидіє хаосові та ентропії. Використовуючи прямо й непрямо сонячну енергію, жива речовина створює з простих, бідних на енергію молекул, передусім води й вуглекислого газу, складніші й енергетично впорядковані сполуки - вуглеводи, білки, жири, нуклеїнові кислоти та інші - або переробляє їх. Жива речовина концентрує хімічні елементи, перерозподіляє їх у земній корі, руйнує й агрегує неживу матерію, окислює, відновлює й перерозподіляє хімічні сполуки.

Функції живої речовини: 1 - окислення; 2 - концентрація; 3- перерозподіл хімічних елементів.

Основні властивості живої речовини:

Ш високоорганізована внутрішня структура;

Ш здатність уловлювати із зовнішнього середовища й трансформувати речовини й енергію, забезпечуючи ними процеси своєї життєдіяльності;

Ш здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середовища, незважаючи на коливання умов середовища зовнішнього, якщо ці коливання сумісні з життям;

Ш здатність само відтворення шляхом розмноження.

Жива речовина існує у формі конкретних живих одиниць - організмів (індивідів), які , своєю чергою, групуються в більш або менш дискретні одиниці існування матерії - води.

До складу біосфери входять частини геосфер, в яких умови придатні для існування живих організмів: нижня частина атмосфери, вся гідросфера та верхня частина літосфери, де вода перебуває у рідкому стані. За Вернадським “межі біосфери обумовлені, передусім, полем існування життя”. За участю живої речовини породжено склад атмосфери, гідросфери, ґрунтів і у значній мірі осадових порід нашої планети. Біосфера за своїм складом дуже різноманітна - від найпростіших бактерій, які не можна побачити простим оком, до людини.

Характерною особливістю існування біосфери є мозаїчність її будови. Життя організоване в планетарному масштабі функціонує в межах окремих частин біосфери. Біологічні системи - це біотичні компоненти різних рівнів організації (від генів до спільнот), які впорядковано взаємодіють з оточуючим фізичним середовищем, тобто абіотичними компонентами (енергією, речовиною), складаючи з нею єдине ціле. Основною функціональною одиницею біосфери є екологічна система. У збалансованій екосистемі не повинні накопичуватись продукти розпаду - вони мають перероблятися. Тобто, має підтримуватись екологічна рівновага - баланс природних компонентів, що утворюють середовище, та природних процесів, який забезпечує підтримку екосистеми в якісно визначеному стані, характерному для даної географічної місцевості та геологічного періоду. Основний принцип функціонування екосистеми: отримання ресурсів і збування усіх елементів екосистеми. У живій природі процеси утилізації відходів існують і вони чітко збалансовані. Існують, так звані, “ланцюги живлення”, які забезпечують перехід від складних біологічних форм до простих елементів, які знову вступають у процес утворення біомаси (виражена в одиницях маси чи енергії кількість живої речовини тих чи інших організмів, яка припадає на одиницю площі чи об'єму.

3. Енергетичний баланс біосфери

Енергія - це загальна кількісна міра руху та взаємодії усіх видів матерії. Відповідно до закону збереження енергії вона не зникає та не виникає з нічого, а переходить з однієї форми до іншої.

Потік енергії на Земній кулі має три джерела:

· кінетична енергія оберту Землі та її супутника Місяця як космічних тіл. Вона проявляється в морських припливах, енергія яких недоступна живим організмам, але може використовуватись людиною;

· енергія земних надр, яка підтримується ядерним розпадом урану та торію. Ця енергія виділяється у формі геотермічного тепла. У вулканічних районах вона використовується для опалення оранжерей та басейнів;

· сонячна енергія, на базі якої здійснюється життєдіяльність в автотрофних організмів.

Всю біосферу можна розцінювати як єдине природне утворення, що поглинає енергію з космічного простору та направляє її на внутрішню роботу. У біосфері енергія тільки переходить з однієї форми до іншої та розсіюється у вигляді тепла. Основними перетворювачами енергії у біосфері є живі організми. Вони перетворюють вільну променисту енергію в хімічно зв'язану, котра потім переходить від одних біосферних структур до інших. При кожному переході частина енергії перетворюється в тепло та втрачається в навколишньому просторі. Ефективність перенесення енергії в живій речовині досить низька: при її перенесенні від продуцентів до консументів першого порядку вона складає всього 10%, а при перенесенні від консументів першого порядку до консументів другого порядку - 20%.

Отже, видно, що травоїдні тварини менш ефективно використовують їжу, ніж м'ясоїдні. Це в багатьох випадках пов'язано з хімічним складом їжі. У рослинах переважає лігін і целюлоза та є захисні речовини від фітофагів. Завершується потік енергії на редуцентах, де енергія або ж остаточно розсіюється у вигляді тепла, або акумулюється в мертвій органічній речовині (детрит). Однією з форм тривалого збереження акумульованої енергії є нафта, вугілля та торф.

Потік сонячної енергії, який надходить до біосфери, приводить в дію біохімічний кругообіг. Як зазначено, на відміну від кругообігів води та інших речовин потік енергії має радіальний (вертикальний) напрямок, то подальший його шлях має здебільшого горизонтальний (латеральний) характер.

Враховуючи, що енергія - спільний знаменник і вихідна рушійна сила всіх екосистем як сконструйованих людиною, так і природних, Ю.Одум (1986) пропонує прийняти енергію за основу для первинної класифікації екосистем.

Отже, за рівнем надходження енергії в екосистеми їх поділяють на чотири групи:

· природні, якими рухає Сонце;

· природні, якими рухає Сонце та інші природні джерела;

· урухомлені Сонцем і субсидовані людиною;

· індустріально-міські, які утримуються паливом (добутим із корисних копалин, іншими органічними або ядерними).

Наведені Ю.Одумом приклади.

Пояснюють особливості функціонування цих систем, які можна було б віднести за ієрархічним рангом до біоценотичних комплексів і навіть біомів. У параметри біологічної системи не вкладається індустріально-міська екосистема, яка є однією із різновидів соціально-економічних систем. При сучасному веденні міського господарства сонячна енергія у самому місті не лише не використовується, а стає надто коштовною перешкодою, оскільки вона нагріває бетон і сприяє утворенню смогу. Їжу, продукт систем, які рухає Сонце, можна вважати зовнішньою їдальнею міста, оскільки переважну частину продуктів ввозять ззовні. Міста в міру зростання цін на паливо, напевно, стануть більше цікавитися використанням сонячної енергії. Можливо, виникне новий тип екосистеми міста, якою буде рухати Сонце із допоміжною енергією палива.

Центральне місце в біосфері посідають біохімічні цикли: вуглецю, води, азоту та фосфору. Ці цикли в найбільшій мірі зазнали трансформації при формуванні техносфери та агро сфери і вивчення їх стало важливою задачею екології. Особливістю природних екосистем є повторне використання біогенних речовин. Хоча в біохімічних циклах деякі х таких елементів і губляться, надходячи в депо, і робляться недоступними для рослин, у природних екосистемах масштаб цих процесів незначний.

Біосфера володіє потужною буферною дією щодо багатьох зовнішніх впливів. Це забезпечує загальну стійкість та створює сприятливі стабільні умови існування організмів. У межах біосфери пом'якшується дія вітру, посушливість повітря та ґрунту, підтримується певне співвідношення між концентрацією кисню та вуглекислого газу в атмосфері, звужується амплітуда коливань температури. Але всі ці якості біосфери не можуть протистояти нерозумним діям людини і різко падають при антропогенних впливах. Так, посухи порівняно безпечні для природних екосистем, але вони наносять відчутні збитки агро системам.

Зберегти грунтово-кліматичні умови великих регіонів планети та забезпечити їх стійкість можна тільки при наявності в цих регіонах досить великих за площами природних біомів.

4. Стабільність біосфери. Ноосфера, управління біосферою

Слід мати на увазі, що екологічні системи, так само як і окремі види організмів, були об'єктом тривалого еволюційного процесу, у ході якого менш стійкі екосистеми зникали і зберігалися тільки ті екологічні системи, стійкість яких стосовно коливань зовнішніх чинників була досить високою.

Загалом стійкість біосистем можна охарактеризувати як внутрішньо притаманну біосистемі здатність підтримувати на визначеному рівні протягом тривалого часу свої основні параметри та відновлювати їх після порушень. Кількісно оцінити стійкість досить складно, але вченими були відзначені деякі закономірності в здатності екосистем підтримувати свій рівноважний стан:

· стійкість угрупувань тим вища, чим більший час воно може існувати не зазнаючи значних змін;

· більш стійкі угрупування повинні мати більшу різноманітність життєвих форм і екологічних ніш.

У результаті впливу екологічних чинників успіх живих організмів у боротьбі за існування визначається значною мірою їхнім пристосуванням до умов, які сприяють підтриманню стійкості екологічних систем. У зв'язку з цим природний добір має тенденцію до збереження організмів, еволюція яких підвищує стійкість екологічних систем. Думка про роль людства, яке перетворює біосферу на базі наукових знань на благо кожної людини, не залишала В.І.Вернадського весь останній період його життя. Він писав:

” Ноосфера є нове геологічне явище на нашій планеті, у ній уперше людина стає найбільшою геологічною силою. Вона може й повинна перебудувати своєю працею і думкою царину свого життя”.

Ноосфера - це сфера взаємодії суспільства й природи, у межах якої розумна діяльність є головним визначальним чинником розвитку.

У понятті ноосфери підкреслюється необхідність доцільної взаємодії людства та природи. Поняття “ноосфера” вперше вжив у 20-ті роки ХХ ст.. французький палеонтолог і філософ Тейяр де Шарден. У його розумінні ноосфера - ідеальна, духовна (“мисляча”) оболонка Землі, що виникла з появою і розвитком людської свідомості. В.І.Вернадський вважав, що головна сила перетворення біосфери в ноосферу в інтересах людства - це поєднання розуму з ідеалами демократії.

Сьогодні можна констатувати, що біосфера справді різко змінюється під впливом технологічної діяльності людини, дедалі більше замінюється техносферою, в якій дехто з учених ще недавно схильний був убачати початок формування ноосфери, передбачуваної В.І.Вернадським. Проте сьогодні стало ясно, що наступ техносфери супроводжується такими змінами природного середовища, які вже почали загрожувати самому існуванню людини на Землі. Відбувається прискорене руйнування основних, життєво важливих комірок біосфери, яке прогресує й здатне призвести до її повної деградації й загибелі, що автоматично означає загибель людства, оскільки люди не можуть існувати в іншому середовищі, ніж те, в якому вони з'явилися та існували. Отже, дедалі активніше рухаючи вперед “технічний прогрес”, людство лише погіршує загальну ситуацію в біосфері й своє власне становище в ній.

Вихід з екологічної кризи може бути тільки у використанні розуму людства (у вигляді суми знань і технологічних розробок) не лише для експлуатації природних ресурсів, а й для їхнього збереження і примноження.

Тільки на базі пізнання фундаментальних екологічних закономірностей, з використанням сучасних наукових і технічних досягнень вдасться сконструювати систему гармонійної взаємодії людства і живої природи.

В.І. Вернадський, як вчений-матеріаліст, визначив місце людини у біосфері трьома положеннями:

1. Людина, як вона спостерігається в природі, як і всі живі організми, як і вся жива речовина, є певна функція біосфери, в певному її просторі - часі.

2. Людина у всіх її проявах становить певну закономірну частину будови біосфери.

3. “Вибух” наукової думки в ХХ ст.. підготовлений усім минулим біосфери і має глибинні корені. Цивілізація “культурного людства”, - оскільки воно є формою організації нової геологічної сили, створеної у біосфері, - не може перериватися і знищитися, оскільки це велике природне явище, яке відповідає історично, точніше, геологічно, встановленій організованості біосфери.

Ці ідеї покладені в основу закону ноосфери В.І. Вернадського:

Біосфера неминуче перетвориться у ноосферу, тобто, сферу, де людський розум буде відігравати домінуючу роль в розвитку системи “людина-природа”.

Діалектична взаємодія суспільства і біосфери в ході історичного прогресу людства поступово перетворюється на управління спочатку окремими елементами біосфери, потім її частинами і, нарешті, всією біосферою у планетарному масштабі. До практичного розв'язання останнього завдання людству ще далеко, але в теоретичному плані воно актуальне вже тепер.

Без знання функціонування і розвитку екосистеми неможливий перехід від стихійного впливу людини на біосферу до свідомого управління нею.

Теоретична думка, як бачимо, націлена не на руйнування, а на збереження середовища життя людини, яка, як розумна істота, навряд чи погодиться піти на самознищення. Тому наш час планетарних потрясінь є й часом становлення екологічної самосвідомості людини. М.К.Еріх (1874-1947), який вмів відчувати природу планети всім своїм єством, писав, що, на жаль, міркування ощадливого ставлення до природи не можна ні нав'язати, ні прищепити силою; лише само по собі воно може увійти в ужиток кожного і стати непомітним, але надмірним стимулом творчості. В цих словах закладена величезна сила творення розумної біосфери - ноосфери. І про це мають дбати як послідовники матеріаліста В.І.Вернадського, так і послідовники ідеаліста П.Тейяра де Шардена.

Питання для повторення:

1. Що таке жива речовина?

2. Які сутнісні характеристики визначають феномен біосфери Землі?

3. У чому полягає роль біохімічних функцій живого в організованості біосфери?

4. Чим принципово відрізняється тлумачення біосфери та ноосфери в працях В.І.Вернадського?

5. Коли виникла біосфера Землі?

6. Чому є необхідним комплексний підхід у пізнанні біосфери?

7. Що таке ноосфера?

8. Наведіть докази цілісності біосфери.

9. Як відбувається кругообіг речовини та енергії у біосфері?

Проблеми атмосфери і наслідки її забруднення

Вивчивши цей матеріал, Ви зрозумієте:

· чому існуючий хімічний склад атмосфери є найліпшим для існування біосфери;

· яку роль атмосфера відіграє в функціонуванні біосфери;

· основні принципи класифікації забруднень атмосфери і їх практичне значення;

· хімічну та фізико-хімічну поведінку забруднень в атмосфері;

· хімічну та фізико-хімічну сутність «парникового ефекту», кислотних опадів, «озонової дірки».

1. Атмосфера- повітряна оболонка Землі, її загальна характеристика

Атмосфера - це газова оболонка, що оточує Землю. Наявність атмосфери - одна з найголовніших умов життя на планеті. Без їжі людина може обходитися місяць, без води - тиждень, а без повітря не проживе й кількох хвилин.

Атмосфера, як елемент глобальної екосистеми виконує кілька основних функцій:

· захищає живі організми від згубної дії космічного випромінювання та ударів метеоритів;

· регулює сезонні і добові коливання температури (якби не було на Землі атмосфери, то добові коливання температури досягали б 200 С);

· є носієм тепла і вологи;

· є депо газів, які беріть участь у фотосинтезі й забезпечують дихання;

· зумовлює низку скалдних екзогенних процесів (вивітрювіання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо);

· є середовищем помешкання живих істот;

· є природним ресурсом.

Основні компоненти атмосфери: азот (78,084%), кисень (20,946%), аргон (0,934%), крім того, неон, ксенон, криптон, вуглекислий газ, водень, метан і водяна пара.

Маса атмосфери становить приблизно одну мільонну маси Землі - 5,15 .10 т. Та атмосферне повітря лише умовно можна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що людині необхідне повітря певної якості, а під впливом її ж діяльності хімічний склад і фізичні властивості повітря дедалі погіршуються. На Землі вже практично не залишилось місць, де повітря зберегло совї первозданні чистоту та якість, а деяких промислових центрах стан атмосфери вже просто загрозливий для людського здоров`я.

Атмосфера складається з таких шарів: тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50), мезосфера (до 80), термосфера (1000), екзосфера (1900), геокорона (умовно до 20 тис.км); далі атмосфера поступово переходить у міжпланетний космічний вакуум. Основна маса повітря (90%) зосереджено в нижньому шарі - тропосфері. Тут же відбуваються найінтенсивніші теплові процеси, причоуц атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океану і суходолу. Надзвичайно важливе екологічне значення для біосфери має озоновий шар у стратосфері, повітря якого збагачене триатомним киснем. Він розташований на висотц 20-50 км і захищає все живе на Землі від згубної дії «жорсткого» ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Крім газів, у повітрі атмосфери містяться ще й домішки так званих аерозолів, тобто дуже дрібних крапель рідин і твердих частинок як приодного, так і штучного походження, сірчистих, мінеральних, вуглеводневих, морських та ін.

2. Джерела забрудення атмосфери і наслідки її забруднення (парниковий ефект, озонова дірка, ядерна зима, смоги, кислотні опади)

Забруднення атмосфери відбувається внаслідок привнесення у повітря чи утворення у ньому фізичних агентів, хімічних речовин або організмів, які несприятливо впливають на середовище життя чи завдають збитків матеріальним цінностім. Серед антропогенних джерел забрудення найбільшого тиску на атмосферу завдають паливно-енергетичний комплекс, металургія, хімічна промисловість і автомобільний транспорт. В багатьох промислових містах України забрудення досягло небезпечного для життя людини рівня.

Наслідки забруднення атмосфери такі: парниковий ефект, кислотні дощі, руйнування озонового екрану, смоги.

Парниковий ефект. Клімат Землі, що залежить в основному від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи істотного похолодання і епохи поетпління. Та в останній час всені-метеорологи б`ють на сполох: сьогодні атмосфера Землі розігрівається набагато швидше, ніж будь-коли в минулому. Це зумовлено діяльністю людини: по-перше, людина підігріває атмосферу, спалюючи велику кількість традиційного палива і вводячи в дію атомні електростанції; по-друге, в результаті спалювання органічного палива, а також унаслідок знищення лісів у атмосфері нагромаджується вуглекислий газ, вмість якого за останні 100 років в повітрі збільшився на 17%. У земній атмофері вуглекислий газ діє як скло в теплиці чи парнику: він вільно пропускає сонячні промені до поверхні Землі, але втримує її тепло. Це спричиняє розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. У чому ж полягає його небезпека? Розрахунки і моделювання на ЕОМ свідчать: підвищення середньорічної температури спричинить зміни таких найважливіших кліматичних параметрів, як кількість опадів, хмарнив покрив, океанічні течії, розміри полярних крижаних шапок. Внутрішні райони континентів стануть сухішими, а узбережжя - вологішими, зима буде коротшою і теплішою, а літо - тривалішим і спекотнішим. Основні кліматичні зони в північній півкулі змістяться на північ приблизно на 400 км. Це зумовить потепління в зоні тундри, танення шару вічної мерзлоти й полярних крижаних шапок. У середніх широтах, тобто в головних «хлібних» районах клімат стане напівпусельним, і врожаї зерна різко скоротяться. Глобальне потепління призведе до танення льодовиків Гренландії, Антарктиди й гір, рівень Світового океану підвищиться на 6-10 метрів, при цьому буде затоплено близько 20% суходолу, де мешкають сотні мільонів людей.

Останнім часом тривога вчених із приводу парникового ефекту ще посилилася. Виявилося, що крім вуглекислого газу, парниковий ефект спричиняють також дефкі інші гази: метан, оксиди азоту, фреони - вмст яких через антропогенний вплив стімко зростає.

Руйнування озонового шару атмосфери. Життя на Землі залежить від енергії Сонця. Надходить ця енергія на Землю у вигляді світла видимого випромінювання, а також інфрачервоного, або теплового й ультрафіолетового випромінювань. Ультрафіолетове несе найбільшу енергію і є фізіологічно активним, тобто інтенсивно діє на живу речовину. Одним із складників УФ є, так званий, «жорсткий ультрафіолет», надзвичайно шкцдливий для всього живого: вони призводять до порушення структури білків та нуклеїнових кислот і врешті-решт до загибелі клітин. Від цього випромінювання все живе на Землі захищає озоновий щит Землі. Останнім часом учені надзвичайно занепокоєні зниженням умісту озону в озоновому шарі атмосфери. Цей небажаний і небезпечний процес відбувається пфід дією деяких хімічних речовин - хлор- і бром похідних вуглецю (фреонів), які широко застосовуються у техніці і побуті як холодоагенти, розпорошувачі в аерозольних упаковках тощо. Світове виробництво фреонів на початку 90-х років ХХ століття перевищило 1,4 млн т за рік. Під дією УФ випромінювання фреони розкладаються з виділенням атомарного хлору, який є ефективним каталізатором розщеплення озону на молекулярний і атомарний кисень. Так, один атом хлору прихводить до розкладання 100 тис. Атомів озону. Руйнування озонового шару спричинюють також ракетна і космічна техніка та сучасні надзвукові літаки. Викиди продуктів спалювання палива з їхніх двигунів також розкладають озон.

За оцінками НАСА (США), з 1978 по 1990 рік кількість озону в озоновому шарі зменшилася на 45 %. Цей процес зменшення концентрації озону невпинно триває і швидкість цього процесу складає 0,224% на рік. Як показали супутникові спостереження, за останні 15 років УФ випромінювання на поверхні Землі зросло більш ніж на 10%, а в районах Антарктиди - більш ніж на 40%. Йце призводить до зниження імунітету та збільшення частоти інфекційних захворювань людей і тварин. Як стверджує «Грінпис»,, зменшення товщини озонового шару на 10% призводить до збільшення захворювань на рак шкіри 300 тис. населення.

З метою запобігання подальшому руйнуванню озонового шару атмосфери уряди багатьох країн підписали в 1985 р. у Відні (Австрія) Конвенцію про охорону атмосферного озону і скорочення виробництва феронів та інших речовин, що руйнують озон.

Ядерна зима. Надзвичайно небезпечними є забруднення атмосфери радіонуклідами, яке трапляється під час аварійна атомних електростанціях та інших ядерних об'єктах і випробувань ядерної зброї. Особливо небезпечною, навіть катастрофічною, була б ядерна війна, чяка призвела б до загибелі не тільки людства, але і всього живого на Землі. Розрахунки, виконані на ЕОМ вченими, свідчать, що в разі ядерного конфлікту з використанням ядерних зарядів потужністю 1000 Мт тротилу, незалежно від місяця вибуху, виникнуть величезні пожежі, які спричинять потепління на 1 С. Це супроводжуватиметься буревіями і призведе до значних руйнувань будівель та рослинного покриву. Радіонукліди течіями повітря швидко поширяться по всій земній кулі. Внаслідок пожеж і руйнування нафтових і газових свердловин в атмосферу виділиться багато «парникових газів», значна кількість пилу і сажі. Це примведе до підвищення температури ще на 4-5 С, танення льодовиків та підвищення рівня поди в Світовому океані, в результаті чого будуть затоплені величезні території суходолу. Надходження в стратосферу значної кількості оксидів нітрогену спричинить істотнє руйнування озонового шару, що значно збільшить УФ опромінення Землі. У повітря здійметься понад 5 млрд т дрібнодисперсних часточок пилу і попелу, які чорною хмарою затягнуть усе небо над землею, прозорість атмосфери зменшиться у 200 разів. Настане ядерна ніч, що призведе до повної загибелі рослинного покриву біосфери.

При цьому відбуватиметься нагрівання тропосфери й охолодження приземного шару повітря на 15-30 С упродовж першого місяця конфлікту. Локальні зниження температури сягатимуть -40... -50 С. Настане ядерна зима, що триватиме кілька місяців. Після осідання пилу і сажі атмосфера прогріється на 20-30 С вище норми, що спричинить повені на великих площах і селі в гірських рафонах, які супроводжуватимуться буревіями та снігопадами, масовою загибеллю рослин, тварин і людей. Поширяться епідемії хвороб. Таким чином, локальний ядерний конфлікт може спричинити загибель людства, а, можливо, і взагалі життя на Землі.

Смоги (фотохімічні тумани). Атмосферне повітря завдяки нерівномірному нагруванню сонячним промінням у різних широтах, особливо між полярними й екваторіальними зонами, інтенсивно циркулює. Циркуляція повітря усереднює склад компонентів у ньому та сприяє переміщенню водяної пари з океанів у континентальні райони і забруднень на великі відстані. Крім переміщення забруднень відбуваються їх різноманітні хімічні перетворення. В атмосфері під дією йонізуючих випромінювань відбуваються фотохімічні процеси з утворенням оксидів нітрогену, сірки, молекул озону та ін.. озон утворюється у повітрі під впливом УФ-випромінювання з довжиною хвилі 253 нм, а оксид нітрогену - до 100 нм. Під час взаємодії вуглеводнів з озоном або атомарним оксисеном утворюються вільні пероксидні високоактивні речовини, здатні вступати в реакцію з оксидами нітрогену та інші сполуки з окислювальними валстивостіми - оксид анти. Наявність вільних радикалів в атмосферному повітрі призводить до утворення смогу. Основними продуктами фотохімічних реакцій є альдегіди, кетони, оксиди карбону, органічні нітрати та оксид анти. У забрудненій атмосфері за одночасною наявністю SO3, NO, NO2 та вуглеводнів, під час опромінення олефінів і ароматичних сполук утворюються значні кількості аерозолів. Кількість аерозолів зменшується з підвищенням відносної вологості повітря.

Атмосферні забруднення спричинюють гострі та хронічні отруєння, чинять метатоксичну й промоторну дію. Широко відомі випадки масових отруєнь людей унаслідок короткочасного підвищення рівня забруднення атмосферного повітря. Так, у 1930 році в Бельгії в долині річки Маас унаслідок виникнення токсичного туману захворілди тисячі людей, померло 60 осіб. У 1948 році в США в м. Донора захворіло 50% населення, 20 осіб померли. У 1952 році внаслідок утворення токсичного туману в Лондоні померло 4 тис. чоловік.

У разі утворення смогу різко збільшується забруднення повітря сажею й сірчистими сполуками, вуглеводнями, озоном та оксидами нітрогену. Утворенню смогу сприяє температурна інверсія, що настає в ясні сонячні дні при охолодженні землі за рахунок випромінення. При цьому в безвітряну погоду всі забруднення поширюються в поверхневому шарц. Під час смогу особливо потерпають і частіше гинуть люди з хронічними респіраторними та серцево-судинними захворюваннями.

Кислотні опади. Оксиди сульфуру і нітрогену, що потрапили в атмосферу, окислюються і, сполучаючись із водою, утворюють туманоподібні краплі сульфатної та нітратної кислот. Переносячись вітрами на значні відстані, вони згодом випадають разом з дощем, який має кислу реакцію. Кислотними називають взагалі будь-які опади (дощ, сніг, туман), якщо значення їх рН становить менш ніж 7,0.

Під впливом кислотних опадів відбувається затиснення водойм і грунтів, вимивання з грунту калію, магнію, кальцію та зменшення врожайності сільськогосподарських культур на 3-8%, деградація флори і фауни. У закиснених водоймах гине риба і численні види комах. Внаслідок випадання кислотних дощів гинуть ліси, особливо букові, тисові та кедрові. Загибель лісів зумовлює гірські зсуви та селі. Кислотні опади прискорюють руйнування житлових будинків і архітектурних памяток, оздоблених мармуром і вапняком. Кислотний сніг завдає ще більшої шкоди, ніж дощ, оскільки він може накопичуватись упродовж тривалого часу, що призводить до значного затиснення грунту під час танення снігу навесні. Кислотність талої води в десятки разів вища від кислотності дощової. У багатьох країнах кислотні дощі завдають значних збитків.так, в Україні за останні 35 років площа кислих грунтів зросла на 33%. Ці грунти потребюу.ть вапнування, що підвищує собівартість сільськогосподарської продукції.

3. Моніторинг атмосферного повітря

З метою визначення токсичних речовин, що містяться в атмосферному повітрі у вигляді газів, пари, аерозолів і пилу, провдять дослідження атмосферних забруднень. Взагалі забруднення токсичними речовинами, які можуть міститися в складному поєднанні, нелегко дослідити і проаналізувати. Дослідження атмосферного повітря пов'язані з визначенням мікрограмових кількостей речовин, тому для його аналізу слід застосовувати високочутливі методи. Проте для оцінки забруднення атмосферного повітря самих визначень концентрації забрудників недостатньо. Потрібно ще визначення ГДК, щоб мати можливість порівняти, наскільки визначена кількість домішок перевищує допустиму межу. Це дасть змогу сформулювати вимоги до очисних споруд та визначити ссанітарно-захисну зону. Тому ГДК можна розглядати як один із шляхів запобігання надмірним забрудненням атмосфери. Однак ГДК санкціонують на законних засадах забруднення атмосферного повітря до певної межі. Слід пам'ятати, що ГДК встановлені лише для однієї речовини, а на практиці в повітря викидається кілька одночасно. Їх спільну дію не вивчено. Крім того, визначення ГДК проводили на тваринах, і ці дані переносили на людей. А тому це слід вразувати в практичних умовах, зокрема визначити сумарний ефект комплексу забруднювальних речовин.

З метою стабілізації стану повітряного середовища та поліпшення якості повітря в країні передбачається розробити стандарти якості повітря, пов'язавши їх з міжнародною системою стандартів. Передбачається також створити нову систему екологічного нормування. Будуть уведені технологічні стандарти і нормативи для забруднювальних речовин викидних газів з урахуванням можливостей новітніх технологій.

Під час проектування нових підприємств слід дотримуватись певних норм викидів шкідливих речовин, для чого віизначають максимальне значення приземної концентрації забруднювальної речовини.

З метою зменшення забруднення атмосферного повітря пилом та іншими шкідливими домішками потрібно на всіх промислових підприємствах організувати ефективне очищення відхідних газових викидів. Усі методи очищення можна розподілити на три групи: механічні, фізико-хімічні й хімічні. Вибір методу залежить від кількості відхідних газів та їх складу.

4. Тютюновий дим, його вплив на стан атмосфери

Хворобливу пристрасть до паління тютюну спричинює алкалоїд нікотин, вмість якого в листі тютюну становить 1-5% у перерахунку на суху масу. Цей алкалоїд збудливо діє на нервову ситему. Відчувається «приплив сил», зменшується відчуття втоми, деякою мірою піднімається настрій, тобто створюється відчуття комфорту. Проте такий стан триває недовго і для його підтримання доводиться палити все більше і більше. Так поступово схильність до паління тютюну переростає в звичку, а згодом і в пристрасть, яка з роками стає все сильнішою - виникає гостра потреба в палінні вдома, на роботі та будь-де і за будь-яких обставин: у стані стомлення, збудження, за відємного емоційного стресу, під час виснажливої роботи тощо.

За даними ВООЗ, в усьому світі палять приблизно 60% чоловіків та 20% жінок, у США - відповідно 60 і 30%, а в країнах СНД - 57 і 49%. Виробництво тютюну в світі впродовж останнього десятиріччя щороку збільшується у середньому на 1,5%, а його споживання на 3-4%. Щороку людство витрачає на купівлю тютюнових виробів від 85 до 100 млрд доларів. У результаті захворювань, поваязпаних з палінням, щороку вмирає 1,5 млн людей. Прогнозувалося, що в країнах СНД з тих самих причин на початок ХХ1 століття передчасно помре 1 млн людей.

Паління не є фізіологічною потребою організму. Легені, які споживають атмосферний кисень, за своєю природою призначені виділяти вуглекислий газ. Однак під час паління вони змушені поглинати його разом з оксидом карбону (П) - чадним газом та багатьма іншими шкідливими речовинами, які утворюються в процесі спалювання тютюну.

Встановлено, що в тютюновому димі міститься понад 200 шкідливих речовин, таких як нікотин, альдегіди й феноли, акролеїн, ацетатна, мурашина та ціанідна кислоти, радіоактивні ізотопи та ін.. багато з цих речовин є надзвичайно токсичними і мають канцерогенні властивості. У результаті спалювання 1 кг тютюну утворюється в середньому 50 г тютюнового дьогтю, в якому містяться всі перелічені речовини. Легені курця тільки впродовж одного року фільтрують близько 250 г тютюнового дьогтю.

Враховуючи величезну кількість курців на Землі та високий вміст токсичних речовин у тютюновому димі, паління істотно забруднює атмосферне повітря та завдає відчутної шкоди здоровю населення. Людина, яка палить цигарки, вдихає повітря, в якому вміст забруднень забруднень у 384 тис. разів перевищує ГДК. Тютюновий дим завдає шкоди здоровю не тільки тим, хто палить, а й тим (і ще більшою мірою), хто знаходиться поруч. Адже вони також вдихають тютюновий дим і їх організм не адаптувався до цих отруйних речовин.

Нікотин - одна з найнебезпечніших рослинних отрут. Його кількість, що вилучається при випалюванні 5 цигарок, вбиває кроля, а 100 цигарок - коня. Від тютюнового диму гинуть птахи, що живуть у кімнаті разом з курцем. Від тютюнового диму гинуть риби в акваріумі. Для людини смертельна доза нікотину становить 80-120 мг. В одній пачці цигарок міститься 100 мг нікотину, 1,8 мг ціанідної кислоти,0,4 мг оксиду карбону (П), 32 г аміаку та багато інших сполук.

Отрути, проникаючи в кров, розносяться по всьому організму, зумовлюючи небажані негативні зміни в нервовій і серцево-судинній системах, легенях, печінці, органах травлення, ендокринних залозах тощо. Особливо шкідливо діють нікотин та оксид карбону (П) на серцево-судинну систему. У результаті паління судини вражаються атеросклерозом, розвивається ішемічна хвороба серця з нападами стенокардії та інфаркт міокарда. Курці, які випалюють упродовж дня 20 і більше цигарок, хворіють на інфаркт міокарда в 12 разів частіше, ніж ті, хто не палить.

Оксид карбону (П) сполучається з гемоглобіном крові і утворює карб оксигемоглобін, що призводить до кисневого голодування організму. В результаті зявляються задишка, набряки та інші симптоми серцево-судинної недостатності. Внаслідок цього серце курця передчасно старіє. Дія нікотину спричинює звуження кровоносних судин, у результаті чого підвищується артеріальний тиск. У курців гіпертонія спостерігається у 5 разів частіше порівняно з тими, хто не палить. Підвищений артеріальний тиск разом зі склерозом судин можуть у будь-який момент спричинити інсульт.

Паління є однією з причин облітеруючого ендартеріїту - тяжкого захворювання ніг внаслідок зарощення їх судин. У тяжких випадках може наростати змертвіння ніг (гангрена). Тютюновий дим вражає слизову оболонку ротової порожнини, внаслідок чого розвивається стоматит або гінгівіт і створюються умови для розвитку карієсу. Під впливом тютюнового диму ушкоджуються голосові зв'язки. Тому голос курців стає хрипким і грубим. При цьому також подразнюється слизова оболонка носоглотки, гортані, трахеї, бронхів і бронхіол. У них розвиваються запалювальні процеси, що супроводжуються кашлем. Зміни, які відбуваються в легенях курців з великим стажем паління, призводять до розвитку туберкульозу легенів. Паління часто спричинює розвиток виразкової хвороби шлунку. Паління буває причиною безпліддя у чоловіків, воно також негативно впливає на слух та нервову систему.

Усі ці хвороби та багато інших, що спричинюються палінням, призводять до передчасного старіння і смерті. За даними ВООЗ, передчасна смертність серед курців на 30-80% більша, ніж серед тих, хто не палить. Вища смертність спостерігається серед курців віком 45-54 років. Причиною близько 80% смертних випадків є рак легенів, ішемічна хвороба серця, бронхіт, емфізема легенів та інші хвороби. В індустріально розвинених країнах з числа всіх небіжчиків кожний п'ятий помер від хвороб, спричинених палінням. Смертність серед тих, хто випалює 25 цигарок щодня, в 6 разів вища, порівняно з тими, хто не палить. За даними Європейського Економічного співтовариста, у країнах «Спільного ринку» від паління гине людей у 4 рази більше, ніж унаслідок автомобільних катастроф. У США з цієї причини щороку помирає 325 тис. людей. тому недарма паління називають самогубством сповільненої дії.

З метою зменшення поширення паління серед населення Землі ВООЗ 1988 р. оголосила 7 квітня Днем боротьби з палінням. Для зменшення шкідливої дії тютюнового диму в багатьох країнах заборонене паління у громадських місцях. Отже, якщо не хочете мати клопотів з власним здоровям та здоровям ваших дітей, а також завдавати шкоди здоровю ближніх, не паліть.

Питання для повторення:

1. Назвіть види забруднень атмосфери і дайте їх коротку характеристику.

2. Які шкідливі викиди в атмосферу і в якій кількості зроблять 200 тис.легкових автомобілів за добу та за рік?

3. Назвіть ознаки, за якими класифікують джерела забрудення атмосферного повітря, наведіть приклади.

4. Як впливає забруднення атмосфери на здоровя людей та на стан довкілля?

5. Як можна зменшити забруднення атмосфери?

6. Як «поводяться» хлор фторорганічні сполуки в атмосфері?

7. Схарактеризуйте сутність «парникового ефекту» та його можливі наслідки.

8. Що таке «озонова дірка» і що спричинює її утворення?

9. Як запобігти утворенню кислотних опадів? Як зменшити руйнування озонового шару?

10. Як запобігти катастрофічним змінам клімату внаслідок антропогенної діяльності?

11. Які можливі наслідки термоядерної війни?

12. Як впливає тютюновий дим на здоровя людини?

13. Які органи курців страждають у першу чергу? Чому?

14. Як ви розумієте вислів «здоровий спосіб життя»?

Проблеми гідросфери

Доля людства нерозривно пов'язана із Світовим океаном, бо вода - джерело життя на Землі. Великі об'єми води на нашій планеті створюють враження про її невичерпність. Однак потрібно знати, що гідросфера - найтонша оболонкаоболона Землі. Кількість води у всіх станах і всіх сферах становить менш як 0,024% маси планети, і тільки незначна її частина може бути придатною для практичного використання. З розширенням господарської діяльності перед людством постали нові проблеми, насамперед проблема забруднення гідросфери.

З цієї теми Ви дізнаєтесь, що тепер на планеті через антропогенний вплив вже майже немає великих річкових систем з непорушеним водним режимом, чому серед нагальних екологічних проблем України особливе занепокоєння викликає стан водних ресурсів.

Вивчивши цей матеріал, Ви зрозумієте:

· чому запаси води на Землі не є безмежними;

· чому в багатьох регіонах світу не вистачає прісної води;

· які існують джерела забруднення гідросфери та сучасні масштаби цього процесу.

1. Гідросфера - водна оболонка Землі. Споживання води

екологія природнича наука

Гідросфера це сукупність усіх водних джерел земної кулі: океанів, морів, річок, озер, водоймищ, боліт, підземних вод, льодовиків, снігового покриву, водяної пари атмосфери та ін. Запаси води на Землі величезні, але це переважно гірко-солона морська вода, непридатна для пиття й технологічного використання. Прісна вода становить усього 2% від загальної її кількості на планеті, причому 85% її зосереджено в льодовиках і айсбергах. І лише 1% прісної води містять річки, озера й підземні води; саме ці джерела й використовує людство для своїх потреб.

Вода, як елемент глобальної екосистеми виконує дуже важливі функції:

· вода - це основна складова частина всіх живих організмів ( тіло людини, наприклад, на 70% складається з води, а деякі організми, такі як медуза або огірок, на 98-99%);

· з участю води здійснюються численні процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла);

· води Світового океану - основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії й „кухня” погоди для всієї планети;

· вода - один з найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством.

Величезну роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів, в перенесенні хімічних речовин, у тому числі, забруднювачів довкілля.

Для багатьох організмів вода - це середовище їхнього існування. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад плазми крові людини: містить ті самі хімічні елементи й приблизно в тих же пропорціях.

Солоність океанічних вод становить 35%. Найсолоніша вода в Червоному морі. Підземні води за своїм хімічним складом дуже різноманітні: від прісних, що використовуються для пиття і водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи, деякі підземні води мають лікувальні властивості.

Основне джерело водопостачання для людини - річковий стік. Перше місце за цим показником посідає Бразилія з її гігантською повноводною річкою Амазонкою.

Значну проблему для людства становить нерівномірний розподіл річкового стоку до поверхні Землі.

Річковий стік України розподіляється по території нашої держави нерівномірно. Головне джерело води для України - Дніпро. Крім того, потреби у воді забезпечуються річками Дунай, Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут та ін. Стан води цих рік та їх повноводність залежать в основному від стану їхніх приток - малих річок, яких в Україні налічується близько 63 тис. Їхня роль величезна: досить згадати, що 90% населених пунктів нашої країни розташовані саме в долинах малих річок і користуються їхньою водою. Однак стан малих річок на сьогоднішній день викликає велику тривогу. Протягом другої половини ХХ ст.. в Україні зникло біля 5 тис. малих водостоків. Це незворотньо веде до деградації великих річок, тому проблема їх збереження та оздоровлення - одна з найгостріших для нашої держави.

Спроби припинити гідротехнічними засобами процес зменшення стоку малих річок не дали очікуваних результатів. Через активне зарегулювання русел річок унаслідок створення водойм, гідротехнічне будівництво та меліоративні заходи на водозборі, спрямлення русел, сільськогосподарське використання та урбанізацію заплав, заміну болотних екосистем штучними сільськогосподарськими моно ценозами, постійне необоротне використання вод більшість річкових ландшафтів України опинилися в стані екологічної кризи.

В умовах не порушення ландшафтів поверхневий стік практично не несе в річки забруднень. Саме природні ландшафти, завдяки фільтраційним здатностям природних біоценозів, раніше були ідеальним фільтром. Нині в Україні природні ландшафти або знищені, або перебувають на різних стадіях деградації. А водоохоронні заходи зведено до вузьких берегових лісопосадок, які не виконують належним чином функції фільтра торів стоків.

Підземні води, які залягають на глибині 150-200 м, України мають не менше значення для забезпечення водою населення: близько 70% жителів сіл і селищ міського типу задовольняють свої потреби в питній воді за рахунок ґрунтових вод (колодязі) чи глибших водоносних горизонтів (свердловин). Загальний об'єм їх приблизно в 100 разів більший за об'єм поверхневих прісних вод річок, озер і боліт.

Стан підземних вод України в цілому кращий, ніж поверхневого стоку, Але в деяких промислових районах розробка шахт і кар'єрів негативно впливає на якість і запаси підземних вод. У результаті багаторічного відкачування води з цих об'єктів її рівень дуже понизився, а з деяких водоносних горизонтів вода зникла зовсім.

Споживання прісної води. Всі галузі господарства стосовно водних ресурсів поділяються на споживачів і користувачів. Споживачі забирають воду з джерела водопостачання, використовують її як середовище (водний транспорт, рибальство, спорт) або як джерело енергії (ГЕС). Проте й вони можуть змінювати якість води .

Промисловість використовує близько 20% води, споживаної людством. Кількість води, що споживається підприємством, залежить від того, яку продукцію воно випускає, від системи водопостачання (прямоточна чи оборотна) та від інших причин.

За прямоточної системи вода з джерела надходить на промисловий об'єкт, використовується в процесі виготовлення продукції, потім піддається очищенню й після цього скидається у водостік чи водойму. За оборотної системи відпрацьована вода після очищення не повертається у водойму, а знову використовується в процесі виробництва. Витрата води за такої системи набагато нижча.

Кількість води (метри куб.), необхідної для виробництва 1 т продукції, називають водоємкістю виробництва. За цим показником різні виробництва дуже відмінні.

Основний споживач води - сільське господарство (70% її загального використання). Це зумовлено передусім збільшенням площ зрошуваного землеробства. Зрошувані землі набагато продуктивніші від незрошуваних. Питоме водоспоживання залежить також і від виду вирощуваних культур, клімату, технічного стану зрошувальних систем і способів поливу. Більша частина води, що використовується для зрошення (20-60%), безповоротно втрачається (випаровується), певна її кількість повертається назад у водойми у вигляді так званих поворотних вод, сильно забруднених солями.

Водопостачання населення (близько 10% усієї споживаної людством води) задовольняє потреби в питній воді й комунально-побутові (робота підприємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зелених насаджень, протипожежні заходи тощо). Є поняття питоме водоспоживання, тобто добовий об'єм води (л), необхідний для задоволення потреб одного жителя міста або села.

2. Забруднення гідросфери та його наслідки. Очищення стічних вод

В результаті діяльності людей гідросфера змінюється: кількісно (зменшення кількості води, придатної для використання) та якісно (забруднення).

Серед забруднень розрізняють фізичне, хімічне, біологічне й теплове.

Фізичне забруднення води відбувається внаслідок: накопичення в ній нерозчинних домішок - піску, глини, мулу в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок (полів); надходження суспензій з підприємств гірничорудної промисловості; потрапляння пилу, що переноситься вітром за сухої погоди, тощо. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічують розвиток водяних рослин, забивають зябра риб та інших водяних тварин, погіршують смакові якості води, а іноді роблять її взагалі непридатною для споживання.

Хімічне забруднення відбувається через надходження у водойми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічного та органічного складу. Шкідлива дія токсичних речовин, що потрапляють у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту (прогресуюче збільшення вмісту шкідливих сполук у кожній наступній ланці трофічного ланцюга.

Особливої шкоди водоймам завдають нафта й нафтопродукти, які утворюють на поверхні води плівку, що перешкоджає газообмінові між водою й атмосферою й знижує вміст кисню у воді. В результаті розливу 1 т нафти покривається 12 км кв. Води. Згустки мазуту, осідаючи на дно, вбивають донні мікроорганізми, які беруть участь у процесі самоочищення води. Внаслідок гниття донних осадків, забруднених органічними речовинами, виділяються шкідливі сполуки, зокрема сірководень, що отруюють усю воду в річці чи озері.

До основних забруднювачів води належать хімічні, нафтопереробні й целюлозно-паперові комбінати, великі тваринницькі комплекси гірничорудна промисловість. Серед забруднювачів води особливе місце посідають синтетичні мийні засоби. Ці речовини надзвичайно стійкі , зберігаються у воді роками.

Забруднення води речовинами, що містять фосфор, сприяє бурхливому розмноженню синьо-зелених водоростей і „цвітінню” водойм, яке супроводжується різким зниженням у воді вмісту кисню, „заморами” риби, загибеллю інших водяних тварин. Під час „цвітіння” Каховського та інших рукотворних” морів на Дніпрі стоїть сморід, а хвилі викидають на берег трупи риби, що задихнулася.

Біологічне забруднення водойм полягає в надходженні до них зі стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спор грибів, яєць гельмінтів тощо, багато з яких є хвороботворними для людин, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки, а також стоки цукрових заводів, м'ясокомбінатів, підприємств з обробки шкір, деревообробних комбінатів. Особливо небезпечне біологічне забруднення водойм у місцях масового відпочинку людей. Через поганий стан каналізаційних систем та очисних споруд останніми роками нерідко закривалися пляжі на узбережжях Чорного та Азовського морів, оскільки в морській воді було виявлено збудників таких небезпечних захворювань, як холера, дизентерія, вірусний гепатит та ін.

Теплове забруднення води відбувається внаслідок спускання у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС та інших енергетичних об'єктів. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм і шкідливо впливає на їхніх мешканців. Як показали дослідження гідробіологів, вода, нагріта до температури 26-30 градусів , діє на риб та інших мешканців водойм пригнічувально, а якщо температура води піднімається до 36 градусів, риба гине. Найбільшу кількість теплої води скидають у водойми атомні електростанції.

Очищення стічних вод. Усі природні водойми здатні самоочищатися. Самоочищення води - це нейтралізація стічних вод, випадіння в осад твердих забруднювачів, хімічні, біологічні та інші природні процеси, що сприяють видаленню з водойми забруднювачів і поверненню води до її первісного стану.

Одначе здатність водойми до самоочищення має свої межі. Сьогодні у водойми надходить така велика кількість стічних вод, настільки забруднених токсичними для їхніх мешканців речовинами, що багато водойм почали деградувати. Тому людство має негайно вживати спеціальних заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до такого стану, за якого вони стали . придатними для використання.

Очищення стічних вод - це руйнування або видалення з них забруднювачів і знищення в них хвороботворних мікробів (стерилізація). Сьогодні застосовуються два методи очищення стічних вод: у штучних умовах (у спеціально створених спорудах) і в природних (на полях зрошення, в біологічних ставках тощо). Забруднені стічні води послідовно піддають механічному, хімічному й біологічному очищенню.

Механічне очищення полягає у видаленні зі стічних вод нерозчинених речовин (піску, глини, мулу), а також жирів і смол. Для цього використовуються відстійники, сита, фільтри, центрифуги тощо. Сучасні передові методи із застосуванням найкращих зарубіжних установок дають змогу видаляти зі стічних вод до 95% твердих нерозчинних забруднювачів.

Хімічне очищення стічних вод здійснюється після їх механічного очищення. В забруднену різними сполуками воду додають спеціальні речовини-реагенти. Ці речовини, вступаючи в реакцію із забруднювачами, утворюють нешкідливі речовини, які випадають, які випадають в осад і видаляються.

Біологічне очищення стічних вод, як правило, завершальний етап. Органічна речовина, що міститься у стічній воді, окислюється аеробними бактеріями до вуглекислого газу й води, а також споживається гетеротрофами-консументами. Чим більше в очищувальній воді є гідро біонтів-гетеротрофів і чим вища їх біологічна активність, тим інтенсивніше відбувається процес очищення. Крім того, організми-фільтратори, поглинаючи й згодом осаджуючи різні суспензії, сприяють їх похованню на дні і освітлюють воду. Біологічне очищення здійснюють у спеціальних гідротехнічних спорудах і установках - на так званих полях зрошення, на полях фільтрації, на біофільтрах, в аеротенках. Іноді ці споруди й установки штучно заселяють спеціально дібраними або виведеними штамами бактерій і культурами найпростіших та водоростей. Комплекс організмів, які беруть участь у процесах біологічного очищення, називають активним мулом.

Деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств взагалі не піддаються очищенню ніякими сучасними методами. Їх доводиться закачувати в підземні сховища, наприклад у відпрацьовані нафтові родовища. Таким чином створюються небезпечні об'єкти, оскільки ніхто не може дати стовідсоткової гарантії, що отруйні води не потраплять колись у підземні водоносні горизонти. Іноді неотруйні стічні води піддають випаровуванню у відстійниках, щоб зменшити масу та об'єм відходів, які необхідно поховати.

3. Охорона водних ресурсів

Стан вод Світового океану сьогодні викликає велику тривогу. Його забруднюють переважно річки, з водами яких щороку надходить понад 320 млн т заліза, 6,5 млн т фосфору та ін. Дуже багато забруднень потрапляє в океани також з атмосфери: 200 тис т свинцю, 1 млн т вуглеводнів, 5 тис т ртуті тощо. Майже третина мінеральних добрив, що вносяться в грунт, вимивається з нього дощовими водами й виноситься річками в моря та океани, лише азоту й фосфору таким шляхом потрапляє у Світовий океан близько 62 млн т щорічно. Ці речовини викликають бурхливий розвиток деяких водоростей, що вже неодноразово спричиняло появу „червоних припливів”, виникнення різних типів „цвітіння” води. Під час „цвітіння” водорості виділяють у воду високо отруйні токсини, що призводить до масової загибелі інших гідро біонтів.

До найшкідливіших забруднювачів Світового океану належать нафта і нафтопродукти. Щорічно їх потрапляє сюди 5-10 млн. Т, здебільшого в результаті втрат під час добування нафти з морських родовищ, аварій танкерів, берегового стоку тощо.

Нафтова плівка на поверхні води пригнічує життєдіяльність морського фітопланктону - одного з головних постачальників кисню в земну атмосферу, порушує тепло- і волого обмін між океаном і атмосферою, губить мальків риб та інші морські організми.

Моря й організми забруднюються також твердими відходами - промисловими й побутовими. Їх у Світовому океані нагромадилося вже понад 20 млн т. Більшість з них містять сполуки важких металів та інші шкідливі речовини, які згубно діють на морську біоту.

У Світовий океан потрапило дуже багато радіоактивних речовин унаслідок випробувань атомної зброї, роботи атомних реакторів військових підводних човнів і криголамів, скидання контейнерів із відходами атомних електростанцій тощо.

Найсильнішого забруднення зазнає мілководна зона Світового океану. Шельф океану - це район, де багато морських організмів проводить значну частину свого життя; до того ж саме тут рибалки заробляють собі на хліб насущний, а мільйони людей відпочивають.

Глобальні кліматичні зміни, зокрема потепління морських вод, спричиняють негативні процеси в морських екосистемах.

Проблема захисту Світового океану нині стала однією з найактуальніших, вона стосується всіх країн, навіть тих, що не мають безпосереднього виходу до океану.

Забезпечення екологічної рівноваги та повне задоволення потреб населення і суспільного господарства водою можливі при поліпшенні якості води та водного режиму річок, раціональному використанні води підприємствами всіх галузей суспільного господарства та відтворенні водних ресурсів.

Усі промислові й сільськогосподарські підприємства зобов'язані проводити заходи щодо економного використання водних ресурсів; застосовувати сучасні ефективні й досконалі технічні засоби і технології, щоб запобігти великим втратам і забрудненню води; контролювати якість і кількість скинутих у водні об'єкти промислових стоків тощо.

Чинним в Україні водним законодавством регламентується використання води певної якості. Не дозволяється, зокрема, застосовувати питну воду для охолодження блоків ТЕС, скидати у водойми стічні води із вмістом цінних відходів, які можна вилучити за допомогою спеціальних технологій. На підприємствах ефективних вважається зворотне водокористування, коли їх власні стічні води після локального очищення повторно використовуються у технологічному процесі і забруднені води взагалі не потрапляють у водойми.

Генеральна стратегія в галузі охорони водних ресурсів в усіх країнах світу передбачає: підпорядкування інтересів окремих водокористувачів загальнонаціональним інтересам; застосування екологічно чистих технологій у виробництві для поліпшення якості вод, запобігання їх забрудненню і перегріванню; можливість позитивних змін у навколишньому природному середовищі з урахуванням альтернативних варіантів водопостачання і водоспоживання.

Зростаюче і багато в чому неконтрольоване використання водойм, постійне забруднення гідросфери підвищують небезпеку вичерпання водних ресурсів. Людина повинна докорінно змінити своє ставлення до водокористування. Людство вже надто щільно підійшло до межі, за якою подальше зростання масштабів господарської діяльності, якщо воно і далі ґрунтуватиметься на споживацьких принципах використання води, може порушити екологічний баланс планети.

Нині проблема захисту Світового океану є однією з найактуальніших і, безумовно, стосується, стосується всіх країн. У зв'язку з цим ООН розроблено і прийнято низку важливих угод про регулювання судноплавства, рибальства, видобуток копалин з морських родовищ. У 1982 році більшість країн світу підписали угоду, яка дістала назву „хартія морів”. З метою постійного стеження за станом Світового океану створено міжнародну службу моніторингу.

Питання для самоконтролю:

1. До яких наслідків може привести неконтрольоване використання водойм?

2. Чому в багатьох країнах світу не вистачає прісної води?

3. Які є категорії водоспоживання?

4. Що ви знаєте про водні ресурси України?

5. Яка вода - прісна чи океанічна має максимальну густину при + 4 С?

6. Чи можуть нерозчинні у воді речовини забруднювати її?

7. З поверхні мілкої водойми відбувається випаровування. Чи впливає цей процес на зміни концентрації шкідливих домішок у воді водойми?

8. Чому ні в якому разі не можна будувати великі тваринницькі комплекси на самому березі середніх чи великих рік?

9. У яку пору року викидання побутових стоків у наші ріки веде до найбільшої шкоди для риб? Відповідь обґрунтуйте.

10. Чи сприяє насичення води киснем процесу її самоочищення? Відповідь поясніть.

11. Яким методом - випаровуванням чи замороженням - можна очистити забруднену воду від більшої кількості небажаних речовин?

12. Обґрунтуйте наступне твердження: штучне спрямлення русла рівнинної ріки (ліквідація звивин-меандрів) дуже зменшує явище самоочищення вод.

13. Чому найбільша ефективність цих методів досягається у разі комплексного використання?

14. Що передбачає генеральна стратегія в галузі охорони водних ресурсів?

15. Які вам відомі методи очищення стічних вод? У чому вони полягають?

Проблеми літосфери:

Після вивчення даної теми Ви повинні знати:

- визначення і структуру грунтів;

- основні функції що виконують грунти у біосфері, роль гумусу;

- основні характеристики грунтів;

- визначення ерозії, її види;

- види механічного впливу на грунти та методи їх відновлення;

- визначення меліорації та рекультивації;

- які види меліорації бувають

1. Грунти як ресурси, їх значення для народного господарства

Грунт - рихлий поверхневий шар земної кори, який утворився в умовах тривалого тісного контакту атмосфери, літосфери і біосфери під дією фізичних, хімічних і біологічних процесів. Особливо велика роль в утворенні грунту різноманітних живих організмів, які сприяють розвитку основної властивості грунту - родючості. Родючість - це здатність грунту забезпечувати рослини необхідною кількістю поживних елементів води, повітря.

Родючість грунту може реалізуватися тільки в процесі його сільськогосподарського використання. Вирощуючи різноманітні сільськогосподарські культури, людина одержує продукти харчування і сировину для виготовлення багатьох промислових виробів.

Отже, грунт - основне джерело харчових ресурсів для людства, головне

багатство, від якого залежить наше життя. Тому необхідно завжди турбуватися про грунт і робити все, щоб залишити його покращеним для наступних поколінь.

В процесі обробітку грунту людина намагається підвищувати його родючість, Але в ході дії людини на грунт відбуваються і негативні процеси: ерозія грунту, забруднення хімічним речовинами, засолення, заболочення, ущільнення, а також пряме знищення і захоплення грунтів під споруди, будови, водосховища тощо.

2. Ерозія грунтів, її причини, методи запобігання ерозії

Під ерозією грунту розуміють різноманітні процеси руйнування і змиву ґрунтового покриву потоками води, або вітром. У зв”язку з цим розрізняють водну та вітрову ерозію. Часто вітрову ерозію називають ще еоловою (Еол - грецький бог вітрів).

Розрізняють природну геологічну ерозію, яку відвернути неможливо і яка особливої шкоди не приносить (вона проходить поступово і майже непомітно)

Прискорена або руйнівна ерозія виникає під впливом діяльності людини. При цьому виді ерозії втрати компонентів грунту не компенсуються, і грунт частково або навіть повністю втрачає свою родючість. Процеси руйнування грунту можуть проходити в сотні і тисячі разів швидше, ніж за умов природної ерозії.

Товщина верхнього родючого шару грунту, який вміщує гумус, в багатьох типах грунтів рідко перевищує 20 см. На його утворення природа затратила не менше 2-7 тис. років. Прискорена ерозія може завдати повне руйнування цього шару за 10-30 років, а деколи він змивається всього лише за одну зливу або здувається за одну пилову бурю. Отже, найбільшу небезпеку складає прискорена ерозія, яка виводить з ладу на земній кулі, в тому числі і на Україні, величезні площі родючих земель. Вчені підрахували, що на Україні зіпсовано нині більше 60% чорноземів, щороку Україна втрачає близько 100 тис. га чорноземів.

Причини ерозії. Прискорена, або руйнівна, ерозія відбувається в результаті непродуманого використання грунтів і викликана такими причинами: безконтрольним вирубуванням лісів, нерегульованим випасанням худоби, неправильною оранкою на схилах, неправильними методами землеробства.

При безконтрольному вирубуванні лісів грунт залишається без захисту: талі і дощові води, не затримуючись, стікають із схилів, забирають з собою частинки грунту і виносять їх в річки. В землю попадає лише незначна частина вологи. Поверхневий стік збільшує живлення ґрунтових вод, а це приводить до зниження їх рівнів, збільшує сухість грунту.

Крім цього, випаровування води з поверхневих оголених грунтів проходить значно інтенсивніше, ніж під лісом (на відкритих місцях воно в три рази більше, ніж в лісі). А це приводить до зменшення конденсації вологи у вигляді роси.

Під дією сонячного проміння незахищений грунт нагрівається досить інтенсивно, що приводить до змін або загибелі ґрунтових мікроорганізмів, а також тваринних і рослинних організмів, які відіграють важливу роль в утворенні гумусу.

Вирубка лісів на піщаних грунтах може викликати розвіювання вітром пісків. Такі явища часто спостерігаються в Українському Поліссі. Тут також спостерігаються і пилові бурі. Видування дрібнозему під час таких бур сприяє опіщаненню грунтів, що знижує їх родючість.

Отже, на Поліссі не можна залишати незайнятих парів на грунтах легкого механічного складу. На таких землях рекомендується вводити ґрунтозахисні сівозміни.

Ерозія, яка викликана нерегульованим випасанням худоби, виникає в результаті збільшення поголів'я худоби на певних площах, коли молоді рослини худоба поїдає значно швидше, ніж завершується нормальний цикл відновлення пасовищ. Поряд з цією причиною, худоба, яка утримується на обмежених ділянках, знищує рослинний покрив, зрізаючи рослини біля самої основи гострими копитами. Тому рослинність поступово щезає в основному на шляхах перегону худоби, біля водопою. Через деякий час в цих місцях починається ерозія.

Неправильні методи землеробства приводять до виникнення і розвитку прискореної ерозії. До них слід віднести впровадження монокультур, розорання легко еродованих грунтів, неправильна оранка схилів.

Монокультури особливо просапані культури (цукровий буряк, картопля, кукурудза і ін.) слабко захищають грунт. При обробці монокультур на одних і тих же полях грунт більшу частину року залишається відкритим, на якому відсутня рослинність, яка б захищала його від ерозії. Крім того, грунт піддається посиленому впливові сонячного проміння і вітру. В результаті дії цих чинників грунт осушується, втрачає структуру, піддається інтенсивній вітровій ерозії.

Неправильне розорювання схилів викликає розвиток в першу чергу водної ерозії. Чим крутіший схил, тим інтенсивніше, при неправильній оранці іде змив грунту.

Водна ерозія - це процес змивання або вимивання частинок грунту, а інколи і грунту талими і зливовими водами. Водна ерозія може бути поверхневою, або площинною і яружною. Поверхнева ерозія проявляється головним чином на пологих схилах. Під впливом стоку води рівномірно знімається верхній шар грунту, який багатий гумусом. Ця ерозія небезпечна тим, що на початкових стадіях вона мало замітна і проявляється лише в незначних змінах кольору грунту.

Яружна ерозія - це форма ерозії, яка найшвидше розвивається. Швидкість утворення ярів залежить від крутизни схилів, характеру грунтів і природно-кліматичних умов. Середньою швидкістю рахується 1-3 м в рік. Однак в деяких місцях яри утворюються із швидкістю 8 і навіть 25 м в рік і більше.

Площа ярів на території України досягає 320 тис. га. Широкий розвиток їх зумовлений наявністю лісових порід, що легко розмиваються, показниками розмивання та його чинниками в нинішніх умовах є глибина і густота ерозійного розчленування земної поверхні. На 80% території України переважає вертикальне розчленування в середньому від 10 до 70 м, на 10% території вона незначна (до 10 м), а на решті - перевищує 70 м.

Найбільш інтенсивно ерозійні процеси розвиваються в Українських Карпатах і Гірському Криму. Інтенсивному розвитку ерозійних процесів є Волинська, подільська та Приазовська височини. Малим розчленуванням характеризується Поліська, Придніпровська та Причорноморська низовини.

Виділяють також і так звану іригаційну ерозію, яка є різновидом водної. Вона виникає в результаті неправильного і надмірного поливу при зрошуваному землеробстві. Такі площі є на півдні України.

Вітрова ерозія (дефляція) - це видування і переміщення вітром дрібних сухих частинок грунту. Вітрова ерозія можлива лише на сухих грунтах з великим вмістом піщаних і пилевих частинок.

Вітрова ерозія найчастіше в Україні виникає внаслідок суховіїв - сухих і гарячих вітрів, дія яких приводить до висушування грунту і загибелі рослин. Найбільше терплять від суховіїв землі Херсонської, Миколаївської, запорізької, Дніпропетровської, Донецької, Луганської областей, Степового Кримую Основними заходами боротьби з суховіями є зрошення та обводнення, снігозатримання, передова агротехніка.

Крім ерозії грунтів, негативними явищами є також їх засолення і заболочення. Засолення грунтів може проходити різними способами. Одним з них є безсистемне поливання при відсутності дренажу. Небезпечним є так зване повттоне засолення, яке може проходити, по-перше, коли грунтові води залягають неглибоко і, піднімаючись по капілярах грунту, випаровуються, залишаючи солі на поверхні. По-друге, при невмілому поливі проходить підйом ґрунтових вод, заболочення і засолення грунту солями, які розчинені в цих водах.

Заболочення грунтів тісно пов”язане з водним режимом і можливе тільки за умови постійного або тривалого їх пере зволоження. Особливо часто цей процес спостерігається в зонах, які прилягають до водосховищ. Рівень грунтових вод тут різко підвищується, в зв'язку з чим на рівнинах починається заболочення. Близько 5 млн. Га у південних районах України, на яких у широких масштабах ведеться зрошувальна меліорація або які прилягають до штучних водойм і підтоплені, характеризуються підвищеним вмістом солей. У результаті ці масиви використовуються у сільському господарстві менш продуктивно або взагалі вибувають із сільськогосподарського обробітку. Хімічна меліорація таких земель за допомогою гіпсування - важливий напрям зростання родючості земель України.

Хімічне забруднення грунтів. Бурхливий розвиток хімізації всіх галузей народного господарства і побуту різко збільшили масштаби забруднення грунтів хімічними речовинами.

Досить негативно на грунтах відбивається невміле застосування мінеральних добрив і пестицидів. У наш час пестицидами називають велику групу речовин переважно штучного походження, які використовуються для знищення чи великого пригнічення небажаних для людини видів рослин чи живих істот. „ Пестициди” - узагальнюючий термін, тому дуже поширені назви вужчих груп (інсектициди, гербіциди, нематоцисти, фунгіциди тощо) Встановлено, що стійкі пестициди, відіграючи позитивну роль в захисті рослин і тварин від хвороб, бур'янів і шкідників, водночас негативно впливають на чисельність і активність ґрунтової фауни і мікроорганізмів. Залишки пестицидів або продукти їх перетворення поступають у вигляді домішок в природні води, в харчі і часто стають досить шкідливими для людини. Рівень токсичності пестицидів для теплокровних відмінний від нуля, а часто навіть дуже високий. Вони нерозбірливі і часто вражають відразу всю популяцію даного виду, на той час, коли шкідливою є лише її частина. Метою винищення через застосування пестицидів є менше 0,2% всіх видів біосфери, а шкідливий ефект від них поширюється на всі 100% видів, включаючи і людину. Площі, на яких використовуються пестициди, дуже великі. В одній лише Європі вони сягають сотні мільйонів гектарів, тому загальна кількість внесених у грунт отруйних речовин та їх різноманітність виявляються надто великими для нехтування „вторинними ефектами”. Чимало пестицидів мають дуже тривалий час напіврозпаду у воді та в грунті. Вирішальними доказами на користь припинення масового використання пестицидів стали збільшення їхньої концентрації уздовж трофічного ланцюга та погіршення здоров'я людей, які працювали з ними і жили на забруднених пестицидами землях.

3. Сучасний стан грунтів України та шляхи його поліпшення

Найбільше природне багатство України - чорноземи. Вони складають майже 50% світового запасу чорноземів. Розорані землі в Україні становлять близько 85% від площі степів і лісостепів. Посівні площі займають 33,5 млн. га. Вже зіпсовано 60% чорноземів, щорічно втрачається 100 тисяч гектарів родючих грунтів.

Майже 50% урожаю сільськогосподарських культур вирощується на грунтах, оброблених хімічними добривами та отрутохімікатами. В Україні накопичено 12 тисяч тонн непридатних і заборонених для використання пестицидів.

Великої шкоди грунтам України завдала необґрунтована меліорація. Майже 50 тис. га орних земель підтоплені, 3,7 млн. га знаходиться в Чорнобильській зоні. Якщо узагальнити всі зміни, то 22% території України можна характеризувати як сильно і дуже сильно уражені та непридатні для повного використання.

Внаслідок екстенсивного розвитку сільського і лісового господарств, неефективного ведення заповідної та інших природоохоронних справ порушилося співвідношення площ ріллі, природних кормових угідь, лісових та водних ресурсів, і, як наслідок, інтенсивний розвиток ерозійних процесів, ущільнення орного шару грунту, зниження його родючості, послаблення стійкості природних ландшафтів України.

Ситуація, яка склалася, зумовлена головним чином тим, що протягом багатьох десятиріч екстенсивне використання земельних угідь не компенсувалося рівнозначними заходами щодо відтворення грунтів. У цьому полягає головна причина низької ефективності засобів, які застосовуються з метою інтенсифікації землеробства, а комплекс деградаційних процесі виснажує грунтові виробничі ресурси, знижує врожаї сільськогосподарських культур.

На значній площі сільськогосподарських угідь досягнуто межі екологічної збалансованості ґрунтових екосистем і агрофітоценозів. Найбільших збитків грунтам завдають водна і вітрова ерозії, безповоротні втрати гумусу і поживних речовин, засолення і закислення грунтів, висушування і перезволодження, в тому числі і заболочування, забруднення промисловими відходами і викидами, отрутохімікатами.

Проблема охорони та раціонального використання грунтів є одним із найважливіших завдань людства, бо 98% продуктів харчування, які споживає людина, отримуються за рахунок обробітку землі. Агрокультурою людина займається майже 10 тисячоліть. Французькі вчені підрахували, що за цей час людство втратило близько 2 млрд. га родючих земель.

Заходи щодо підвищення продуктивності земель та їхньої охорони дуже різноманітні й повинні здійснюватись комплексно, як єдина система, взаємодоповнюючи один одного і посилюючи дію всіх інших.

Сьогодні особливого значення набуває рекультивація земель - повне або часткове відновлення ландшафту та родючості грунту, порушених попередньою господарською діяльністю, добуванням корисних копалин, будівництвом тощо. Вона передбачає вирівнювання земель, лісопосадок, створення парків і озер на місці гірських розробок та інші заходи.

Важливим напрямком є також організація і дотримання польових, кормових, протиерозійних та інших сівозмін. Для того, щоб зберегти фізичні властивості грунтів - структуру, пористість, оптимальний водно-повітряний режим - потрібно різко скоротити повторність обробітку грунтів, перейти на прогресивні та ефективні його форми, легкі машини і механізми.

Раціональне землекористування в сільському господарстві потребує перегляду основного обробітку грунту. Нову безплужну систему обробітку грунту було розроблено українським агрономом І.Е. Овсинським ще в кінці Х1Х ст.. Суть системи полягає у глибокому розпушуванні грунту спеціальними плоско різами без перегортання пласта. Безплужний обробіток грунту є одним з елементів мінімального обробітку, який зберігає грунт, цінні властивості землі. На порядку денному постає ще один перспективний спосіб - нульовий обробіток, коли механічне втручання здійснюється раз на кілька років.

При органічному (біологічному) землеробстві використовуються органічні добрива (торф, гной, сапропели), це постійно збільшує у грунті вміст гумусу.

Підвищенню вмісту гумусу в грунті сприяє безплужний обробіток грунту, а також ґрунтова фауна, яка здійснює гуміфікацію органічних решток. Особливо велика роль у цьому дощових черв'яків. Збільшення вмісту гумусу значно підвищує ефективність мінеральних добрив, знижує їх побічну негативну дію, сприяє закріпленню їхніх надлишків і нейтралізує шкідливі домішки.

Для постійного підвищення врожайності грунтів необхідно здійснити ряд меліоративних заходів.

Меліорація - докорінне поліпшення природних умов грунтів з метою підвищення їхньої родючості. За дією на грунт і рослини меліорація поділяється на декілька видів. Агротехнічні меліорації передбачають суттєве поліпшення агрономічних властивостей грунту шляхом оптимального обробітку із застосуванням спеціальних прийомів - перериривчастого боронування, щілинування, лункування та інших прийомів для затримання снігу та стічних вод.

Лісотехнічні меліорації здійснюються з метою поліпшення водного режиму та мікроклімату, захисту грунтів від ерозії шляхом заліснення схилів, балок, ярів, вододілів і рухомих пісків, розведення лісів загального агрономічного призначення.

Хімічні меліорації поліпшують агрохімічні і агрофізичні властивості грунтів шляхом використання вапна, гіпсу, дефекату, торфу, сапропелів, компостів, гною та ін. матеріалів, що збагачують грунт на органіку.

Гідротехнічні меліорації спрямовані на поліпшення водного режиму шляхом обводнення або осушення, правильним регулюванням водного режиму грунту. Всі ці види меліорації потрібно застосовувати лише на основі науково обґрунтованих потреб, щоб не погіршити стан земель.

4. Проблема сміття та твердих відходів у світі та в Україні

Людина в процесі своєї господарської діяльності створює численні речовини (наприклад, пластмаси), які надалі не можуть бути ні використані продуцентами, ні розкладені до доступних мінеральних речовин редуцентами. Вони утворюють особливу групу антропогенних „осадових” порід - відходи. Ці відходи будуть зрештою трансформовані в літосфері в граніти й потім у процесі вивітрювання знову стануть доступними для живої речовини, але відбудеться це в геологічних вимірах часу - через мільйони років. Тому є реальна загроза того, що доступні ресурси біосфери можуть бути перероблені на відходи швидше, ніж завершиться цикл геологічного кругообігу.

Відходи виробництва - це залишки сировини, матеріалів і напівфабрикатів, що утворюються в процесі виробництва, частково або повністю втратили свою якість і не відповідають стандартам виробництва. Виробник відходів - фізична або юридична особа, чия діяльність зумовлює утворення відходів.

Причиною утворення відходів є переважно господарська діяльність людини, внаслідок якої порушені складні взаємозв'язки між компонентами біосфери, що здійснюються у рамках коло обігу хімічних елементів та обміну енергією, і формувалися впродовж тривалого часу.

Класифікація відходів. Єдиної класифікації відходів немає, тому що їх розподіляють за кількома принципами:

- За галузями, де вони утворюються (побутові, сільськогосподарські, промислові, каналізаційні);

- За конкретними виробництвами (відходи ТЕС, трикотажної фабрики, коксохімічного заводу тощо);

- За агрегатним станом (газоподібні, рідкі, тверді);

- За тоннажністю (велико- і малотоннажні);

- За ступенем використання;

- За цінністю компонентів;

- За впливом на довкілля.

Найчастіше відходи класифікують на основі джерела утворення та з урахуванням їх особливостей: побутові, промислові, сільськогосподарські, будівельні, відходи споживання - вироби і машини, які втратили свої споживчі властивості внаслідок фізичного чи морального спрацювання, радіоактивні, токсичні.

Токсичність - це міра несумісності речовин із життям; вона обернено пропорційна смертельній (летальній) дозі, чи смертельній концентрації.

З кількох десятків мільярдів тонн твердих відходів щорічної діяльності сучасного людства більша частина припадає на викиди гірничорудної та будівельної промисловості.

Побутові відходи - це все те, що викидається з житлових будинків і установ -харчові відходи, спрацьована техніка, старі газети і журнали, консервні бляшанки, старий мотлох тощо. Побутове сміття становить від 1% до 3% всіх твердих відходів, але шкода від нього переважає відносно малу кількість. Причиною є урізноманітнення його складу, збільшення частки хімічно шкідливих предметів і речовин. Вони забруднюють грунт і підземні води, якщо сміттєзбірники створені з порушенням заходів безпеки. Проблемою стає знаходження вільних земель біля великих міст. Практика показала, що сміттєзбірники виділяють у повітря шкідливі гази, а у воду і грунт - безліч шкідливих речовин (від важких металів до вуглеводнів). Назавжди втрачаються матеріали, які не можна використати повторно. Часто відбувається самозапалення звалищ і ядучий дим тягнеться з них на околиці.

Мабуть, найточнішим показником рівня організованості і цивілізованості країн стає її ставлення до проблем сміття. Найвищим досягненням у цій проблемі є створення спеціалізованих підприємств для перероблення і повторного використання побутових та інших міських відходів. Але для їхньої ефективної і рентабельної роботи необхідне попереднє сортування сміття.

Фахівці вважають, що на Україні приблизно 2 мільярди тон щорічних твердих промислових відходів закладається у землю у шахтні виробки чи в борти кар'єрів, а половина „навантажує” поверхню, займаючи тисячі гектарів грунтів. В середньому по Україні навантаження на кожен квадратний кілометр їхньої поверхні складає 3000 тонн щороку.

Загалом місця зберігання відходів є шкідливими для довкілля, бо пилоутворення із шлакосховищ, горіння териконів, проникнення мінералізованих вод у водостоки і підземні горизонти погіршують здоров'я людей, шкодять грунту і запасам питної води.

Вчені України мають чималий досвід з переробки токсичних відходів й використання їх як сировини у будівельній чи інших галузях промисловості. Крім того, є гарний досвід повторного використання багатьох речовин і матеріалів: паперу, деревини, зношених шин, полімерів тощо.

На жаль, надто мало переробляється дуже великих за обсягом та масою відходів будівництва, металургії, шахт і кар'єрів.

Експорт відходів - найдешевший спосіб позбавлення від них: якщо переробка хімічних відходів у Європі коштує 160-200, то експорт в Африку - всього 2,5-40 доларів за тонну.

Рідкі відходи - це здебільшого стічні води промислових підприємств. Вони містять широкий спектр забрудників. Стічні води металургійних підприємств містять у великих концентраціях важкі метали, нафтопродукти, керамічні заводи - глинисті часточки, барвники, метали; заводи з обробки шкір - хром, таніни, сульфіди, барвники. Рідкі відходи утворюються і в атомній енергетиці.

Газоподібні відходи - викиди підприємств, які через димові труби надходять в атмосферу. Основними забрудниками повітря є оксиди нітрогену, сульфуру, карбону, вуглеводні, озон. Значний внесок у забруднення повітря вносять металургійна промисловість, енергетика (ТЕС викидають в атмосферу до 29% загальної кількості всіх шкідливих відходів промисловості), транспорт.

Каналізаційні відходи - це шлам, який утворюється в процесі очищення стічних побутових вод на станціях водоочищення. Він збагачений органічними речовинами, біогенними елементами.

Специфічною для України є проблема твердих і рідких радіоактивних відходів. Джерелами радіоактивних відходів є АЕС, заводи, на яких одержують ядерне паливо, радіохімічні заводи, де виділяють радіоактивне паливо з ТВЕЛів, лабораторії, що використовують радіонукліди під час різноманітних досліджень.

Обробка відходів - здійснення будь-яких технологічних операцій, пов'язаних зі зміною фізичних, хімічних чи біологічних властивостей відходів з метою підготовки їх до екологічно безпечного зберігання, перевезення, утилізації чи видалення.

Знешкодження відходів - усунення або зменшення небезпечності відходів механічними, фізичними, хімічними чи біологічними методами обробки.

Поховання відходів - остаточне розміщення відходів у спеціально відведених місцях чи об'єктах таким чином, щоб їх шкідливий вплив на довкілля та здоров”я людей не перевищував установлених норм.

Маловідходні технології - це такий спосіб виробництва продукції, за якого негативний вплив на довкілля не перевищує рівня, допустимого санітарно-гігієнічними нормами; при цьому частина сировини і матеріалів переходить у відходи, які направляють на тривале зберігання чи захоронення.

Питання для самоконтролю:

1. Чому чистий пісок за наявності води не вважають хорошим грунтом?

2. Чому в педосферу не входить дно океану, морів чи глибоких озер?

3. Які дощі і зливи, звичайні чи кислотні, небезпечніші для гумусу, чому?

4. Чи входять у групу пестицидів так звані дефоліанти, які застосовують для звільнення рослин від листя?

5. Чому ущільнення верхніх сантиметрів грунту призводить до посилення випаровування води з його поверхні?

6. Навіщо навесні спеціальними знаряддями розвивають тверду суху кірочку на поверхні грунту, називаючи цю операцію „закривання вологи”?

7. Чим пояснюється необхідність поступової зміни пестицидів на щораз нові їх варіанти? Чи не краще застосовувати одні й ті ж самі, збільшуючи їх дози?

8. Чому сухі гальванічні елементи належать до особливо шкідливого для довкілля сміття, а подрібнене скло - ні?

9. Чи можна стверджувати, що якість оранки з перевертанням пласта для будь-якого грунту тим краща, чим вона глибша? Відповідь обґрунтуйте.

Антропогенний вплив на рослинний і тваринний світ

Людина завжди існувала в оточенні різноманітного рослинного і тваринного світу. Задовольняючи свої потреби, вона дедалі активніше втручалася у взаємозв'язки живої природи. Природні екосистеми, в яких протягом тривалої еволюції виробилася стійкість до зовнішніх впливів, нині відчувають принципово нові, антропогенні навантаження, що призводять до змін динамічної природної рівноваги. Результатом цього є перебудова екологічних систем, наслідки якої важко прогнозувати. Наприклад, різко скоротилися ареали і чисельність сотень видів рослин. Саме про втрати, яких сьогодні зазнає рослинний і тваринний світ, розповідається в цій темі.

Після вивчення цього матеріалу Ви дізнаєтесь:

· чому зменшення кількості видів рослин і лісових ресурсів негативно впливає на екологію;

· навіщо потрібна Червона книга;

· чому вимирають тварини;

· які заходи сприяють збереженню рідкісних та зникаючих тварин.

1. Значення рослин у житті людини

Життя на Землі пов'язане Сонцем через зелені рослини. Усі вищі й нижчі рослини є частиною земної біосфери і однією з умов її існування. Обмін речовин та енергії на земній поверхні, кругообіг вологи та елементів живлення, збагачення атмосферного повітря на кисень і очищення його, нагромадження у ґрунті органічних речовин, захист ґрунту і води, регулювання клімату - все це функції зелених рослин.

Флора України завдяки сприятливим кліматичним умовам дуже багата.

Тут росте близько 5 тис. видів диких і 1 тис - культурних та занесених з інших районів рослин. Найбагатша флора в Карпатах та в Криму.

Рослини планети засвоюють 170 млрд т вуглекислого газу і виділяють в атмосферу 115 млрд т кисню. У середньому за рік 1 га лісу очищає близько 18 млн куб. м повітря. Лише одне дерево, що росте біля автостради, за вегетаційний період вбирає таку кількість сполук свинцю, що виділяються з вихлопними газами автомобілів, яка міститься в 130 кг бензину. Один грам фітонцидів, виділених зеленими рослинами, очищає від шкідливих мікроорганізмів кілька сот кубометрів повітря. Листя листяних і глиця хвойних дерев поглинають 50% радіоактивного пилу з повітря.

Існує тісний зв'язок між рослинністю та всіма іншими компонентами біосфери. Вона є найважливішим елементом біогеоценозів, впливає на родючість ґрунту, тваринний світ мікроорганізми. Від характеру рослинності залежить характер і структура біогеоценозів. Зменшення в них зеленої маси спричинює порушення нормального процесу кругообігу речовин у природі, зниження родючості ґрунту тощо.

Рослини - це джерело харчових продуктів, технічної і лікарської сировини, будівельних матеріалів тощо. З рослинних решток утворюються корисні копалини. Рослинність захищає землю від руйнівних потоків води й вітру, від засипання родючих ґрунтів пісками. Нарешті, рослини дають людині естетичну насолоду, справляють на неї позитивний психогігієнічний вплив.

Негативний вплив рослин дуже незначний порівняно з користю від них. Немає цуциком шкідливих рослин, а є непізнані.

З усіх живих організмів рослини найменш захищені від господарської діяльності людини. Ступінь пластичності (пристосованості) багатьох їх видів відстає від темпів зміни екологічних умов.

Вплив людини на рослинність може бути позитивним і негативним.

Позитивний вплив виявляється в тому, що люди вирощують на великих площах різні культурні рослини, які дають багато зеленої маси. Загальна її кількість збільшується внаслідок різних меліоративних заходів, окультурення пасовищ, лісопоновлення, озеленення територій. До позитивних дій людини щодо рослинного світу належить і влаштування заповідників.

Негативний вплив може бути прямим і опосередкованим. Прямий - це знищення рослин у процесі їх використання: вирубування лісів, збирання рослин для різних потреб, випасання домашніх тварин, а також пожежі, розорювання нових угідь.

Опосередкованим негативним впливом є погіршення умов існування рослин, наприклад при засоленні грунтів, зміні гідрології водойм, забрудненні середовища шкідливими хімічними речовинами, при занесенні збудників хвороб рослин, шкідників, конкурентів.

У забрудненому середовищі в процесі газообміну в клітини рослин з повітря потрапляють оксиди азоту, сірки, аміак та інші шкідливі речовини. Внаслідок їх поглинання у квіткових рослин відбувається параліч деяких клітин, відмирають ділянки листка, розпадається хлорофіл, знижується фотосинтез, порушується обмін речовин. В результаті порушується ріст, знижується врожайність культур.

Значення лісу. Серед усіх угрупувань особливу роль відіграють ліси, що займають майже третину земної суші. Від лісів залежить клімат, вони виконують ґрунтозахисну, природоохоронну, водорегулюючу функції.

Під замкнутим лісовим покривом не буває поверхневого стоку, що розмиває грунт, навіть під час злив. Лісова підстилка дуже волого містка, а грунт під нею легко пропускає воду. Під лісовим покривом більше накопичується снігу, ніж на безлісих територіях. Тут менш6 промерзає грунт і краще берігається коріння багаторічних рослин. У лісі сніг тане повільніше, ніж на відкритій місцевості, і талі води встигають проникнути вглиб грунту, не руйнуючи його. Ліс постійно продукує органічну масу. Ліси регулюють температуру і вологість повітря, силу вітру, поглинають радіоактивні речовини, знижують шум у містах, біля автострад. Повітря у лісі майже позбавлене шкідливих газів і пилу. Деревні породи виділяють фітонциди, які перешкоджають розвитку мікробів та вірусів.

Наслідки скорочення тропічних лісів: скорочення надходження кисню в атмосферу; посилення ерозії грунту; забруднення і порушення систем водопостачання; зростання кількості повеней; поширення посух і пилових бур; руйнування природної екосистеми і знищення генофонду; зниження врожайності сільськогосподарських культур; „парниковий ефект” і потепління клімату.

2. Червона книга. Заповідна справа

Внаслідок впливу негативних антропогенних факторів вже зникли з нашої планети деякі види рослин, численні види їх перебувають на межі повного знищення. У світі налічується понад 30 тис. дуже рідкісних видів і тих, що перебувають під загрозою знищення, що становить 1/10 частину загальної кількості рослин Землі.

Вивчення та охорона рідкісних і зникаючих видів - дуже серйозна міжнародна проблема. Ще в 1948 році було створено постійну Комісію з охорони зникаючих видів рослин і тварин. Протягом п'яти років (1949-1955) вона збирала інформацію про рідкісну та зникаючі види тварин і рослин. За ініціативою відомого англійського зоолога Пітера Скотта було створено Червону книгу - зібрання фактів про унікальних представників флори та фауни нашої планети, яким загрожує зникнення, та складено Чорний список видів тварин і рослин, що вже зникли за період з 1600 р. і до наших часів. Кожен вид рослин, який включено до списку, належить до однієї з чотирьох категорій:

0 - напевно зниклі види (вони не траплялися в природі протягом кількох років, проте, може збереглися у недоступних місцях);

1- перебувають під загрозою зникнення (кількість особин швидко скорочується, подальше існування їх неможливе без здійснення спеціальних охоронних заходів);

2 - кількість видів скорочується (наявної кількості особин ще достатньо для їх виживання, однак вона стрімко зменшується протягом певного часу);

3 - рідкісні (не перебувають під прямою загрозою зникнення, але трапляються в такій незначній кількості, або на обмежених площах, що можуть незабаром зникнути);

4 - невизначені, маловідомі види (очевидно, перебувають під загрозою зникнення, проте через обмежені відомості про них, вірогідно, неможливо оцінити їх сучасний стан).

У Міжнародній Червоній книзі відомості про види, що належать до першої категорії, друкують на червоних арк4ушах паперу, до другої - на жовтих, до третьої - на білих і до четвертої - на сірих. Вже існують види, які раніше належали до зникаючих, але завдяки вжитим заходам нині вважаються врятованими від зникнення, їх було вирішено віднести до категорії поновлених. Відомості про них дають на зелених аркушах.

Червону книгу України вперше було видано у 1977 році.

Шляхи і форми охорони рідкісних та зникаючих видів рослин можуть бути різними. В Червоній книзі зазначаються такі природоохоронні заходи:

· забезпечення недоторканості і збереження рослин на всій площі їх ареалу (повна охорона виду), збереження виду передбачається в умовах заповідників, заказників, повністю заборонено його заготівлю і продаж;

· створення постійних або тимчасових заказників для збереження і відновлення чисельності популяцій зникаючого виду в його природних місцях існування;

· обмеження збирання харчових, лікарських, декоративних рослин і впровадження ліцензування заготівлі їх;

· заборона збору рідкісних дикорослих рослин приватними особами;

· організація регулярного контролю з боку кваліфікованих спеціалістів за станом локальних популяцій рідкісних і зникаючих видів рослин з метою оцінки їх стану і вжиття у разі потреби відповідних охоронних заходів;

· вирощування рідкісних рослин у ботанічних садах для збереження їх генофонду та відновлення запасів.

Рівновагу екологічних систем у багатьох випадках людина порушила своєю діяльністю. Тому ці системи треба поступово відтворювати. Для цього потрібно виділяти й охороняти такі природні об'єкти, на яких не позначився або слабко позначився антропогенний вплив. Вони мають бути своєрідними еталонами, за якими можна вивчати природний процес формування і розвитку екосистем, що має надзвичайне наукове і господарське значення.

Заповідання буквально означає „заборона”, а щодо охорони навколишнього середовища - вилучення з господарського користування певних територіальних комплексів з метою підтримання екологічної рівноваги, збереження еталонів незайманої природи тощо.

Заповідні, або охоронні, території - це природні комплекси-ландшафти, в яких охороняють і вивчають всі елементи їх: атмосферу, Гідросферу, ґрунти, рослинний і тваринний світ, пам'ятки природи. Форми заповідних територій можуть бути різними: заповідники, заказники, національні і природні парки, резервати, пам'ятки природи, ділянки дикої природи. Нині у світі налічується понад 20 тис. заповідних територіальних комплексів. Площа їх дорівнює приблизно 92 млн. га, що становить 1,6% території суші.

В Україні існує 20 заповідників, великі заповідні території належать національним паркам, заповідно-мисливським господарствам. За останні роки в Україні спостерігається тенденція до збільшення природно-заповідного фонду.

Заповідники - це територіальні комплекси, які збереглися в незайманому стані і назавжди вилучені з господарського користування. Тут підлягають охороні усі природні тіла та взаємозв'язки між ними. Головне призначення заповідників полягає в збереженні і розвитку в природних умовах особливо цінних або тих, що зникають, представників рослинного і тваринного світу, збереженні екологічних систем як еталонів природи.

В Україні найбільшими є заповідники Чорноморський, Дунайський, Карпатський біосферні, Поліський, Асканія-Нова.

У зв'язку з тим, що антропогенний вплив набув глобального характеру, а екологічні зміни стають дедалі необоротнішими, виникла потреба створити спеціальну систему екологічного моніторингу (стеження) навколишнього середовища. З цією метою на базі звичайних заповідних територій у різних географічних зонах на великих площах було створено біосферні заповідники. На відміну від звичайних, до біосферних належать території не тільки з природними, а й з господарськими або іншими дуже зміненими екосистемами, що потребують відновлення. Біосферні заповідники мають три основні зони: 1) ядро, яке утворює територія, досить віщальна від районів з інтенсивною господарською діяльністю, де майже не відчувається антропогенний вплив; 2) буферна зона, яка охоплює території, де вплив людини виявляється слабко; 3) зона, яка охоплює площі, де відбувається активна господарська діяльність, наслідки якої вивчаються.

Функції біосферних заповідників такі: об'єктивне оцінювання стану навколишнього середовища і прогнозування техногенного впливу на біосферу; джерело інформації про стан екосистем, що зазнали змін внаслідок господарської діяльності людини; міжнародне співробітництво в галузі контролю й охорони природного середовища, збереження генофонду біосфери.

Всесвітня система біосферних заповідників почала створюватися з 1973 року в рамках Міжнародної наукової програми ЮНЕСКО „Людина і біосфера”.

Заказники - це території, де протягом певного часу охороняються окремі види тварин і рослин та інші складові природного комплексу. Інші природні ресурси тут можуть використовуватись у разі, якщо це не завдає шкоди об'єктам, що охороняються. В Україні створюють заказники насамперед там, де є види рослин і тварин, які занесені до Червоної книги.

Основна мета створення заказників - збільшення кількості промислових тварин, охорона рідкісних тварин і рослин, створення сприятливих умов для перелітних птахів чи інших мігруючих видів, збільшення запасів цінних лікарських рослин, відтворення порушених діяльністю людини ландшафтів.

Резервати, або заповідні урочища, організовують для охорони рідкісних на певних територіях рослинних угруповань, унікальних геологічних, гідрологічних та інших об'єктів, тобто цікавих феноменів природи, що мають важливе наукове, культурно-освітнє та господарське значення.

Національні парки. Це відносно великі території, які являють собою кілька екологічних систем, що мало змінені або зовсім не зазнали впливу людини. Тут охороняються рослини, тварини, ландшафти з науковою і культурно-освітньою метою. Національні парки - дуже поширена форма територіальної охорони окремих регіонів у багатьох країнах.

Природні ландшафтні парки - це великі територіальні комплекси. Вони виконують функції охорони і захисту природи. Створюють їх у місцевостях, які за характером природно-історичних умов та естетичністю ландшафтів відповідають лікувальним і туристичним цілям, придатні для масового відпочинку. Господарська діяльність тут допускається, але спрямована на забезпечення кращих умов для відпочинку та задоволення культурно-естетичних потреб людей.

3. Значення тварин у природі та у житті людини

Серед природних ресурсів Землі живі організми найбільш чутливі до змін, які відбуваються в навколишньому середовищі. В процесі еволюції протягом багатьох тисяч років тварини і рослини пристосовувалися до певних умов існування і не можуть за відносно короткий час змінити свій спосіб живлення, поведінку тощо.

Тварини становлять лише 2% земної біомаси, проте їх налічується близько 2 млн., а рослин - лише 400 тис. видів. Роль тварин у біосфері є надзвичайно великою, без них життя неможливе.

На Землі давно спостерігається зменшення кількості видів та чисельності їх особин. Цей процес нині відбувається з катастрофічним прискоренням.

Повне і часткове вимирання видів є наслідком прямого і опосередкованого впливу людини.

Нині до категорії рідкісних належить близько 1000 видів тварин. За даними спеціалістів, 180-200 видам лише хребетних тварин загрожує зникнення у недалекому майбутньому. Через забруднення природного середовища і масовий вилов майже повністю зникли 25 видів цінних промислових риб. Щороку винищується до 250 тис.дельфінів. продуктивність багатьох річок, Азовського та Чорного морів зменшилася в десятки разів.

Значення рідкісних тварин дуже велике: це і лікарські якості, і боротьба з різними шкідниками і збереження рівноваги в екологічних системах, у природному доборі.

Значення рідкісних тварин не вичерпується наведеними прикладами. Вони потрібні людині для селекційної роботи, як пам'ятка природи, бо мають велике наукове та естетичне значення.

Різноманітність кліматичних, екологічних умов та наявність мисливських угідь в Україні зумовлюють багатство видового різноманіття диких тварин та створюють потенційні можливості для зростання їх чисельності. Найбільша увага в Україні приділяється охороні, відтворенню тварин, що пояснюється їх вразливістю і промисловою цінністю. Поряд з охороною мисливських тварин важливе значення мають заходи, спрямовані на поліпшення стану середовища їх існування, штучне розведення, переселення на нові угіддя. За останні роки здійснено заходи, які дали змогу збільшити поголів'я основних видів мисливських тварин - оленів, косуль, лисиць. В Україні існує найбільша в світі популяція зубра. Але, незважаючи на проведену роботу, ефективність мисливського господарства в Україні у 5-7 разів нижча, ніж в інших кранах Європи.

З метою збереження тваринного світу основні заходи мають бути спрямовані на посилення боротьби з браконьєрством, організацією ефективного інспекторського контролю в лісах, на водоймах і в степах. Потрібно організовувати ефективні заходи допомоги тваринам: підгодівлю, запобігання антропогенним забрудненням, захист від епідемій, розселення в зручних для існування місцях тощо. Доцільно планомірно і науково обґрунтовано здійснювати рекультивацію ландшафтів, відновлення лісів, водойм, луків, пасовиськ і грунтів, розвивати заповідну справу. Першочерговим завданням є виховання природоохоронної свідомості у людей.

4. Причини вимирання тварин. Охорона тваринного світу

Зникнення окремих видів тварин, як і виникнення нових, - закономірний еволюційний процес. Кожен вид має періоди молодості, розквіту і старості.

З появою людини стрімко посилюється антропогенний вплив на природу, який набуває свого „розквіту” протягом ХХ століття; людина почала докорінно змінювати екологічні умови на величезних територіях.

З 1600 року процес знищення ссавців та птахів починає документуватись. Тому Міжнародний союз охорони природи узяв саме цю дату за початок сумного обліку. Встановлено, що з того часу з нашої планети зникло понад 100 видів птахів і понад 60 видів ссавців.

Основні причини вимирання птахів на океанічних островах такі: пряме знищення їх людиною, зміна природних умов їх існування, конкуренція з боку ввезених людиною тварин; вирубування лісів, знищення рослинності, руйнування гнізд. Навіть така благочинна мета, як наукові дослідження, може призвести до різкого зменшення чисельності певного виду. Величезних втрат завдає фауні браконьєрство.

Узагальнюючи причини вимирання тварин, їх можна об'єднати у дві основні групи: 1) пряме переслідування і знищення; 2) зміна екологічних умов існування.

Сільське господарство є одним з найвагоміших факторів впливу на природні ресурси взагалі і тваринний світ зокрема. Внаслідок використання сучасних машин потерпають олені, свині, лисиці, козулі, зайці, знищуються гнізда багатьох птахів. Застосування хімічних добрив і пестицидів призводить до масової загибелі ссавців, птахів та інших тварин. Пестициди спричинюють загибель комах-запилювачів.

Пріоритетність вимог екологічної безпеки, обов'язковість дотримання екологічних стандартів, нормативів і лімітів використання природних ресурсів при здійсненні господарської, управлінської та іншої діяльності визнано законодавцями одним із принципів охорони довкілля. За допомогою цього принципу попереджується погіршення екологічної ситуації та виникнення н6безпеки для життя і здоров'я людини. Екологічна безпека гарантується за допомогою реалізації широкого комплексу взаємопов'язаних політичних, економічних, технічних, державно-правових та інших заходів.

З метою охорони тваринного і рослинного світу в 1993 р.в Україні набув чинності Зкон «Про тваринний світ», а в 1998 р. - «Про різноманіття тварин». Над проблемою охорони флори і фауни працюють фахівці багатьох науково-дослідних установ. Ведуться роботи з інтродукції, акліматизації та реакліматизації й розведення дичини.

Акліматизація - процес пристосування тваринних і рослинних організмів до нових умов існування, що, як правило, пов'язано зі штучним або природним розселенням їх поза межами історичних ареалів. Акліматизація буває природною, випадковою (попутною) і штучною. Штучна акліматизація здійснюється людиною. В результаті акліматизації місцеві флора і фауна збагачуються новими цінними видами, завезеними з інших територій.

Реакліматизація - переселення видів на територій, на яких вони жили раніше, але внаслідок знищення людиною чи за інших обставин зникли.

Питання для самоперевірки:

1. У чому полягає значення рослин у функціонуванні біосфери?

2. Яка основна мета створення заповідників, заказників?

3. Яким чином гарантується екологічна безпека?

4. Які основні причини вимирання тварин?

5. Наведіть структуру біосферних заповідників.

6. Коли і з якою метою було створено Червону книгу світу?

7. Які природоохоронні заходи зазначені в Червоній книзі?

8. Які основні завдання Державної програми охорони навколишнього природного середовища?

Список рекомендованої літератури:

1. Білявський Г.О., Фурдуй Р.С., Костіков І.Ю.. Основи екології. - К.: “Либідь”, 2004.

2. Білявський Г.О., Бутченко Л.І., Навроцький В.М.. Основи екології. -К., вид. “Лібра”, 2002.

3. Гутаревич Ю.Ф., 3еркалов Д.В. та iн. Екологія автомобільного транспорту. Навчальний посібник. - Київ 'Основа', 2002.

4. Джиги рей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища. - К.: „ Знання', 2002.

5. Дикань В.Я., Дейнека А.Г. Основы экологии и природопользования. Харьков, 'Олант' 2002г.

6. За польський А.К., Салюк А.І. Основи екології. - К.: вид-во «Вища школа», 2005

7. Кононенко В.Г., Головченко Т.Г. Основы экологии. - Харьков, 2001.

8. Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології. - Київ.: 1998.

9. Національна доповідь про стан навколишнього природного середовища в Україні. 1996. - К.: вид-во Раєвського, 1998.

10. Потіш А.Ф., Медвідь А.Ф., Гвоздецький О.Г. Екологія: основи теорії і практикум. Навч. Посібн .- .Львів.”Новий Світ-2000”.2003.

11. Сидоренко Л.І. Сучасна екологія: наукові, етичні та філософські ракурси. Київський національний університет ім.. Т. Шевченка,2002.