Основи екології

/

/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

МИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені В. О. СУХОМЛИНСЬКОГО

ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

Курс лекцій для студентів неекологічних спеціальностей

А.О.Руденко

Миколаїв 2011

Курс лекцій «Основи екології» складений відповідно до програми курсу, рекомендованої МОН України як нормативну для всіх неекологічних спеціальностей вищих закладів освіти і робочої програми з «Основ екології». Курс лекцій призначений для студентів неекологічних спеціальностей інститутів та факультетів Миколаївського національного університету імені В.О.Сухомлинського.

Курс лекцій складений кандидатом медичних наук, доцентом кафедри фізіології та біохімії Руденком Анатолієм Олександровичем.

Рецензенти:

Цебржинський О.І., доктор біологічних наук, професор, Миколаївський національний університет імені В.О.Сухомлинського.

Зюзін В.О., доктор медичних наук, професор, Чорноморський державний університет імені Петра Могили.

Курс лекцій розглянутий і схвалений кафедрою фізіології та біохімії Миколаївського національного університету імені В.О.Сухомлинського.

Протокол засідання кафедри № від

Курс лекцій «Основи екології» схвалено і рекомендовано до друку вченою радою Миколаївського національного університету імені В.О.Сухомлинського.

Протокол № від

Курс лекцій призначений для студентів неекологічних спеціальностей, які вивчають загальноосвітній курс «Основи екології». Викладені основні положення та концепції основ екології.

Теми курсу складають три змістовних модуля: «Основи теоретичної екології», «Прикладні аспекти екології», «Стратегія і тактика збереження та стабільного розвитку життя на Землі».

Курс лекцій є складовою частиною комплекту навчально-методичних документів з вивчення курсу «Основи екології».

Курс лекцій буде корисним посібником при вивченні «Основ екології» і сприятиме формуванню у студентів екологічного мислення та екологічної свідомості.

Змістовний модуль 1. «Основи теоретичної екології»

Тема: Вступ, визначення, становлення екології як науки, завдання, методи дослідження

Мета теми: Досягнути розуміння студентами задач екологічної науки, сфер вивчення різними блоками, основних напрямів і методів екологічних досліджень.

Контрольні питання теми.

1. Вступ.

2. Екологія, визначення та предмет дослідження.

3. Виникнення, становлення та розвиток екології як науки.

4. Завдання екологічної науки.

5. Біоекологія.

6. Техноекологія.

7. Агроекологія.

8. Екологія природних сфер.

9. Соціальна екологія.

10. Аутекологія.

11. Демекологія.

12. Синекологія.

13. Основні напрями екологічних досліджень.

14. Методи екологічних досліджень.

Вступ. Питання захисту довкілля охопило у всій світовій культурі різні сторони наукової і громадської діяльності. Причиною цього стала тривога за майбутнє людства. ХХ століття закінчилося розростанням глобальної кризи цивілізації в усіх напрямах: соціальному, духовному, демографічному, економічному, екологічному. Науково-технічний прогрес, швидкість якого на декілька порядків перевищує швидкість адаптування організмів до змінених людиною умов існування, породжує нові джерела збурення, тиску на біосферу, її забруднення, знищення природних ресурсів, катастрофічне зменшення біорозманіття. Незважаючи на це керована силами і законами ринку економіка активно втілює в життя все потужніші технології, які все більше руйнують довкілля. Світовий валовий продукт людства за останні 100 років зріс в 330 разів, ресурсоспоживання - майже в 100 разів.

Цивілізація виникла в середині біосфери, є її частиною і існувати без неї не зможе. Незважаючи на це, люди продовжують вести спосіб життя, що суперечить законам екології, сподіваючись на свою технічну могутність.

Особливістю сьогодення є те, що в екологічній загрозі людству нині домінує глобальний фактор. Тому вважати, що можна створити необхідні екологічні умови для існування окремих груп людей, чи окремих країн, є ілюзією. Трансграничні забруднення та локальні поліпшення стану довкілля за рахунок руйнування екосистем інших регіонів лише призведуть до подальшої деградації глобальної екосистеми та посилення небезпеки для всієї планети.

Подолання численних локальних, регіональних та глобальних кризових екологічних ситуацій потребують не тільки нової ідеології життя, а й нової системи знань, формування у людей екологічного мислення та екологічної свідомості. Мислення фахівців найрізноманітніших професій має стати екологічним. Визначення, предмет дослідження. Вперше термін «екологія» був запропонований німецьким біологом Е.Геккелем, який вперше використав цей термін в передмові до книги «Загальна морфологія» в 1866 році. Термін «екологія» походить від грецького ойкос, що означає дім, житло, сховище та логос - вчення. По визначенню Е Геккеля екологія - це пізнання економіки природи, одночасне дослідження всіх взаємовідносин живого з органічними і неорганічними компонентами середовища. Це визначення нової галузі науки про життя таке влучне, що вже 1,5 століття воно в повній мірі зберігає своє значення. Е.Геккель визначав екологію як баланс між організмом та середовищем, предметом якого є зв'язки живих істот як з неорганічною так і з органічною природою.

Екологія вивчає умови існування живих організмів, їхній зв'язок та їхню взаємодію з довкіллям. Екологія виникла як суто біологічна наука, але в наш час трансформувалася і стала наукою про структуру та функцію природи в цілому, наукою про біосферу, наукою, що вивчає місце людини на нашій планеті, наукою про взаємозв'язки всього живого на нашій планеті між собою та довкіллям.

Сучасне визначення екології - це комплекс наук про будову, функціонування, взаємозв'язки багатокомпонентних і багаторівневих систем у Природі й суспільстві та засоби кореляції взаємного впливу техносфери і біосфери з метою збереження біосфери та людства.

Виникнення, становлення та розвиток екології як науки.

Як і більшість наук, екологія має тривалу передісторію. Виділившись в системі інших природничих наук, екологія продовжує розвиватись, збагачуючи свій зміст і розширюючи завдання.

Нагромадження відомостей про спосіб життя, залежність від зовнішніх умов, характер розподілу рослин і тварин почалося дуже давно. Аристотель (384 - 322 рр. до н.е.) описує понад 500 видів відомих йому тварин і розповідає про їхню поведінку в залежності від умов. Його учень «батько ботаніки» Теофраст Ерезійський наводить відомості про своєрідність рослин , що зростають у різних умовах.

В період середньовіччя панувало богослов'я і схоластика. Занепад всіх наук в ці часи не минув і вивчення природи. І тільки в епоху Відродження великі географічні відкриття, колонізація нових земель стали поштовхом до нового вивчення природи і систематики знань. Перші систематики (Чезальпіні, Д.Рей, Ж.Турнефор) відомості про поведінку, особливості звичок, спосіб життя тварин, якими супроводжувався опис їхньої будови, називали «Історією життя тварин».

У 17 - 18 ст. екологічні відомості становили нерідко значну частину праць, присвячених окремим групам живих організмів. Проблему впливу зовнішніх умов на будову тварин було порушено у другій половині 18 ст. в працях французького природодослідника Ж.Бюффона, який вважав, що перетворення одного виду на інший є вплив таких зовнішніх чинників як «температура клімату, якість їжі та гніт одомашнювання».

Автор першого еволюційного вчення Жан-Батіст Ламарк (1744 - 1829) вважав, що вплив «зовнішніх обставин» - одна з найважливіших причин пристосувальних змін організмів, еволюції тварин і рослин.

Дальшому розвитку екологічного мислення сприяла поява на початку 19 століття біогеографії. Праці Олександра Гумбольдта, зокрема робота «Думки про фізіономіку рослин» (1806), визначили новий екологічний напрям у географії рослин. З'явилися перші спеціальні роботи, присвячені впливу кліматичних чинників на поширення і біологію тварин (німецький зоолог К.Глогер, датчанин Т. Фабер, К.Бергман і інші).

Необхідність розвитку особливого напрямку в зоології, основним змістом якого мусить бути всебічне вивчення і пояснення життя тварин, їхніх складних взаємовідносин з навколишнім світом, пропагував російський вчений, професор Московського університету К.Ф.Рульє (1852). Він підкреслював, що в зоології поряд з класифікацією окремих організмів потрібно розглядати «явища способу життя». При цьому слід розрізняти явища життя особини і явища життя загального.

Науковою основою екології стало вчення Ч.Дарвіна про боротьбу організмів за існування. В це поняття він включав не тільки конкуренцію організмів за ресурси, але й їхні реакції на різні чинники навколишнього середовища, за допомогою яких вони пристосовуються до існування в конкретних умовах.

У другій половині 19 ст. було зроблено низку важливих узагальнень (датський ботанік Е.Вармінг, А.М.Бекетов, німецький мікробіолог К.Мебіус, Г.Ф.Морозов, В.М.Сукачов, В.В.Стачинський). Наприкінці 19 - у першій половині 20 ст. вийшло немало монографій, які сформували теоретичну основу сучасної екології. Це роботи відомих біологів С.Форбс - 1887, Ч.Давенпорт - 1930, Ч.Адамс - 1913, С.Петерсен - 1918, В.І.Вернадський - 1926 та інші.

Бурхливо розвивалася екологія в 20 - 30 роках ХХ століття, коли Ч.Елтоном були сформульовані основні завдання вивчення популяцій та угрупувань, В.Вольтером і А.Лотке запропоновані математичні моделі росту чисельності популяцій та їх взаємодії, Г.Ф.Гаузе проведені лабораторні дослідження для перевірки цих моделей.

З початку 40-х років в екології виник принципово новий підхід у досліджені природних екосистем. У 1935 році англійський вчений А.Тенслі запропонував поняття екосистема, а у 1940 р. В.М.Сукачов обґрунтував уявлення про біогеоценоз. У цих поняттях знайшла відображення ідея про єдність сукупності організмів з абіотичним оточенням, про закономірності, що лежать в основі зв'язку всього угрупування й навколишнього неорганічного середовища - про кругообіг речовин і перетворення енергії.

Розвиток екосистемного аналізу привів до відродження на новій екологічній основі вчення про біосферу. Належить воно одному з найвизначніших природодослідників ХХ століття В.І.Вернадському. Біосфера постала як глобальна екосистема, функціонування і стабільність якої ґрунтуються на екологічних законах забезпечення балансу речовини і енергії.

Середина та друга половини 20 століття ознаменувалися виникненням широкого фронту екологічних досліджень, у яких помітну роль відіграють й екологи України. Перший науковий центр екологічних досліджень був створений в Україні у 1930 році - сектор екології при інституті зоології та ботаніки Харківського державного університету. Праця В.В.Стачинського «До розуміння біоценозу» (1933) стала класичною в області вивчення зв'язків між організмами в ценотичних системах.

Світове визнання отримали дослідження українських вчених Ф.А.Гриня, І.Г.Підоплічка, С.М.Стойка, П.С.Погребняка та інших. У сучасний період в Україні широке визнання отримали екологічні роботи академіків М.А.Голубця, К.М.Ситника, Ю.Р.Шеляг-Сосунка. Екологи України зробили вагомий внесок у розробку методів оцінки рівня радіоактивного забруднення великих територій та обґрунтування заходів зниження екологічних збитків від наслідків аварії на Чорнобильській АЕС. Активні розробки складних екологічних проблем ведуться в головних наукових центрах Києва, Львова, Дніпропетровська, в інституті екології Карпат.

Сучасний стан, структура, зв'язок з іншими науками

З погляду вчених сучасна екологія 21 століття - це одна з головних фундаментальних комплексних наук про виживання на планеті Земля. Завдяки проникненню проблем і ідей екології в інші науки і сфери діяльності людини широкого розвитку набуло явище екологізації, завданням якого стало відвернення глобальної екологічної кризи завдяки об'єднанню зусиль вчених і практиків усіх галузей діяльності. Екологія перетворилась на систему наук про Землю та її оточення, в центрі уваги якої залишаються живі організми, людина.

Впродовж останніх десятиліть в усіх галузях людської діяльності, де йдуть процеси екологізації, сформувалися близько 90 напрямів і піднапрямків (розділів і підрозділів) сучасної екології. Всі вони умовно об'єднані в чотири блоки: біоекологія, геоекологія, техноекологія та соціоекологія.

Особливості окремих блоків сучасної екології.

Біоєкологія- основа всієї сучасної екології. ЇЇ головна частина - екологія природних біологічних систем. Вивчає специфіку взаємовідносин організмів і середовища, їх існування в різних географічних зонах (суша, океан, тундра, тайга, тропіки, пустелі).

Екологія природних сфер досліджує екологічні процеси, що відбуваються на територіях, де вплив людини ще не відіграє вирішальної ролі у функціонуванні екосистем.

Техноекологія - найбільший за обсягом блок прикладних екологічних напрямів, що вивчає вплив різних видів промислового виробництва на навколишнє середовище і живі організми, на функціонування екосистем.

Агроекологія - також один із головних розділів сучасної прикладної екології. Вивчає всі сучасні екологічні проблеми, пов'язані з агропромисловим виробництвом та шляхи екологізації всіх галузей сільського господарства.

Соціальна екологія - розділ сучасної екології, що вивчає роль людини в довкіллі не як біологічного виду, а як суспільної істоти, відмінності цієї ролі від ролі інших живих організмів. Соціальна екологія займається формуванням екологічної свідомості та екологічної культури за допомогою екологічної освіти та виховання, формуванням основ локальної, регіональної та глобальної екологічної політики.

Серед всіх підрозділів сучасної екології відокремлюють «загальну екологію», головною складовою якої є теоретична екологія, яка встановлює загальні закони функціонування екосистем. Сучасна екологія має чотири взаємопов'язані розділи, які логічно виходять один з одного:

- Факторіальна екологія, або аутекологія, що вивчає фактори середовища та їхній вплив на живі організми.

- Демекологія, що вивчає популяції та їхній взаємозв'язок між собою і з довкіллям.

- Синекологія - розглядає закономірності співіснування організмів, їх угрупувань у зв'язку одне з одним і умовами існування.

Кожен із напрямів екологічних наук має свою специфіку, своє коло вирішуваних питань, свої методи й масштаби досліджень, але завдання у всіх одне: визначити характер і обсяг забруднення довкілля, пов'язаного з конкретним видом діяльності людини, ступінь його небезпечності, можливості нейтралізації, шляхи екологізації виробництва, економії та відтворення природних ресурсів.

Основні напрямки екологічних досліджень такі:

1. Виявлення основних типів екосистем та ландшафтних одиниць, оцінюючи особливості їх складу та функціонування, щорічну та багаторічну динаміку, що є основою для здійснення раціонального влаштування великих та малих територій.

2. Розробка методів збору інформації та її аналізу й отримання інтегральних параметрів, що характеризують стан біосфери.

3. Надання оцінки рівню стійкості біосфери та окремих екосистем щодо зовнішніх впливів, їх здатності повернення в початковий стан після тих чи інших змін та вироблення рекомендацій щодо розміру та об'єму антропогенних змін біосфери.

4. Розробка пропозицій щодо створення заповідних та охоронних територій.

5. Розробка пропозицій до законодавства з питань експлуатації природних ресурсів та охорони природного середовища.

Методи екологічних досліджень

Екологія - комплексна наука. Вона використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на 3 основні групи:

1. Методи за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об'єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистем, біосфери.

2. Методи обробки отриманої інформації та узагальнення.

3. Методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів.

Для отримання інформації про стан об'єктів часто застосовується спостереження, відмінною рисою якого є невтручання спостерігача в процеси, що відбуваються. Спостереження є самим давнім методом отримання інформації. В часи, коли спостереження велось тільки за допомогою органів відчуття в отримані результати вносилось досить багато суб'єктивного, так як кожна людина могла по різному сприймати і оцінювати одні і ті ж явища, предмети. З розвитком фізики, хімії і других наук метод спостереження технічно озброївся і у сучасній екології спостереження за допомогою приладів являється одним з основних методів дослідження.

Для вивчення властивостей об'єктів природного середовища (повітря, вода, грунт) застосовуються досить різноманітні прилади та устаткування. Для вивчення властивостей рослинного та тваринного світу широко використовуються фізіологічні, біохімічні, морфологічні методи.

Особливістю сучасних екологічних спостережень за допомогою приладів є їхня комплексність та довгостроковість, коли на одній і тій же ділянці екосистеми спостереження можна вести протягом великого відрізку часу і по декількох показниках. Окрім комплексних спостережень на стаціонарах може проводитися глобальний моніторинг екосистем і всієї біосфери.

Екологія широко застосовує також метод експерименту, коли до екосистеми свідомо вноситься якась одна зміна і через деякий час зіставляються результати спостережень на експериментальній та контрольній ділянках екосистеми.

Більш придатні в екології багатофакторні експерименти. Екологія широко використовує результати стихійних експериментів, що «ставить» сама природа, або ж вони є наслідком виробничої діяльності людини (виверження вулканів, повені, будівництво водосховищ, вирубування лісів, аварія на Чорнобильській АЕС). Це все , так звані, природні експерименти.

В екології часто використовуються і лабораторні експерименти. Лабораторний експеримент дозволяє вивчити характер дії і впливу окремих ізольованих факторів, що також має велике значення в розумінні процесів, що відбуваються в екосистемах при дії цих факторів.

Певним джерелом фактів може бути службова інформація та літературні дані. Використання літературних даних цілком допустиме з урахуванням репутації автора та з посиланням на нього. Складніше буває з використанням службової інформації (вона нерідко «захищена», часто вона буває упереджено викривлена для покращання показників.

У зв'язку зі складністю екологічних систем щодо їх вивчення часто використовують моделювання. Як модель може виступати матеріальна копія об'єкта екології, до певної міри спрощена. Наприклад, акваріум можна розглядати як модель ставка. На таких моделях можна отримати немало корисної інформації, але реальні екосистеми - це багатофакторні комплексні об'єкти, які неможливо в повній мірі відтворити на моделях.

Інший клас матеріальних моделей складають реальні об'єкти природи, спеціально виділені для вивчення в природному середовищу.

Більш широко в екології використовують абстрактні моделі. Це можуть бути вербальні, графічні , математичні моделі.

Тема: Біосфера

Мета теми: Досягнути розуміння студентами поняття «Біосфера;, потоку енергіі в ній і ефективності перенесення, біогеохімічних циклів, факторів навколишнього середовища і принципів їх дії, місця людини в Біосфері.

Контрольні питання по темі.

1. Біосфера, поняття, структура її, основна відмінність від других сфер Землі. Шість типів речовин, з яких сформована біосфера.

2. Газова частина Біосфери, її роль.

3. Гідросфера, її значення в Біосфері.

4. Літосфера, грунт і його значення.

5. Джерела потоку енергії на Земній Кулі.

6. Сонячна енергія, потік енергії в Біосфері, ефективність перенесення енергії в живій речовині.

7. Біогенна міграція хімічних елементів, біогеохімічні цикли, їх значення в колообігу біогенних елементів.

8. Біогенні хімічні елементи.

9. Основні типи міграції в межах геосфер, їх значення.

10. Поняття «середовище», основні середовища живих організмів.

11. Екологічні чинники, види їх.

12. Абіотичні чинники, дія їх на живі організми: зона оптимуму, зона песимуму, діапазон стійкості. Закон обмежувальних чинників.

13. Температура, розподіл тепла на Землі. Види температурних змін у середовищі, критерії для оцінки температурного режиму.

14. Вода, значення для Біосфери і для живих організмів.

15. Світло, значення для рослин і тварин.

16. Хімічні чинники.

17. Комплексні чинники: кліматичні, орографічні (рельєф), елфічні (грунтові)

18. Біотичні чинники: фітогенні, мікробогенні, зоогенні, антропогенні.

19. Місце людини в Біосфері.

Німецький вчений Е.Зюсс у 1875 році виділив в межах Земної Кулі декілька структурних частин - оболонок, назвавши їх геосферами. Це атмосфера, гідросфера і літосфера. Частина Землі, де існує життя, отримала назву «Біосфера».

Біосфера (грец. біос - життя, сфера - оболонка) - оболонка Землі, в якій існує життя. Більшість сучасних екологів розуміють біосферу як об'єднання усіх живих організмів, що знаходяться у взаємозв'язку з фізичним середовищем Землі.

Структура Біосфери. Об'єм біосфери становить 0,4% об'єму планети. Важливою особливістю біосфери є її злитність з іншими геосферами Землі. Біосфера розміщена в межах атмосфери, гідросфери та частини літосфери. Загальна протяжність біосфери за радіусом Землі складає близько 40 км. Біосферу складають:

* нижня частина атмосфери (від поверхні Землі до озонового шару, за В.І.Вернадським - променева межа - до висоти 25 - 30 км);

* вся гідросфера ( до найбільшої глибини 11030 м - Маріанська улоговина в Тихому океані);

* верхня частина літосфери, де вода перебуває в рідкому стані ( за В.І.Вернадським - термічна межа, за різними авторами від 5 до 25 км).

Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших сфер Землі, зосереджена в порівняно невеликому прошарку, який отримав назву «біострома». Біострома лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться до 98% всієї живої речовини планети.

Усі ці частини геосфер Землі об'єднуються в єдину оболонку життя живими організмами, які не лише існують в біосфері а й є її творцями. В.І.Вернадський писав: «Біосферу можна розглядати як простір над земною корою, зайнятий «трансформаторами», що перетворюють космічне випромінювання на корисну земну енергію - електричну, механічну, хімічну, термічну та інші».

Наш співвітчизник В.І.Вернадський був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому зовсім різні, на перший погляд, процеси у трьох зовнішніх сферах Землі - літосфері, гідросфері й атмосфері - тісно пов'язані між собою.

Всесвітню славу вченому принесли створені ним вчення про біосферу та ноосферу. Вернадський одним із перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на всі три зовнішні оболонки Землі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Це дало йому поштовх до створення всеохоплюючої теорії біосфери, тобто тієї частини зовнішніх оболонок нашої планети, яка безпосередньо пов'язана з існуванням життя на Землі.

В.І.Вернадський (1934) дав таке визначення біосфери: «Біосфера являє собою оболонку життя - область існування живої речовини.»

В.І.Вернадський виділив шість головних типів речовин, із яких сформована біосфера:

1. Жива речовина - сукупність усіх існуючих на Землі рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів;

2. Біогенна речовина - продукт життєдіяльності організмів (торф, крейда, горючі сланці, вугілля і т.п.).

3.Нежива (косна) речовина - в утворені якої живі організми не брали участі (гірські породи та мінерали);

4. Біокосна речовина - продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (грунт);

5. Радіоактивна речовина - радіонукліди калія, урану, торію, які зумовлюють існування радіогенної теплоти, та продукти їх розпаду;

6. Космічна речовина - космічний пил та метеорити.

Розглянемо складові частини біосфери.

Газова частина біосфери представлена атмосферою. Основу атмосфери складає азот (78% за об'ємом), у значній кількості представлений кисень (20,95%), вуглекислий газ (до 0,04%) та до 10 інертних газів загальною кількістю до 1%. В атмосфері завжди присутня водяна пара, основна маса якої утворюється при випаровуванні з поверхні океану та суходолу. З висотою газовий склад атмосфери майже не змінюється, тільки помітно зменшується кількість водяної пари.

В екваторіальних широтах атмосфера нагрівається більше, ніж у високих широтах, що призводить до глобального переміщення повітряних мас, які в свою чергу визначають клімат.

Для біосфери важливий озоновий шар атмосфери, що розташований на висоті 20-25 км. Озон - особлива форма кисню - О³ . Шар озону порівняно малопотужний ( при нормальному тиску його товщина не перевищувала б 3 мм), але він виконує важливу для життя функцію - перехоплює ультрафіолетові промені, які дуже небезпечні для живих організмів тим, що викликають порушення ДНК та призводять до появи мутацій.

Встановлено, що озон активно руйнується молекулярним хлором, який є у фреонах. За останні 25 років втрати озону склали до 3%. в результаті чого на певних ділянках озоновий шар втратив цілісність і утворилися «озонові дірки».

За високої розріженості атмосфери живі організми не можуть знаходитись в ній постійно. Для наземних організмів корисними властивостями атмосфери є її прозорість щодо сонячних променів та газовий склад.

Гідросфера сформувалася в основному з води. Вода з'явилась на планеті близько 4 млрд. років тому за рахунок диференціації речовин. В еволюції гідросфери відбулися два великих переломних моменти. Перший пов'язаний з виходом рослин на суходіл, другий викликаний вирубкою лісів та розорюванням грунтів.

Із загальної кількості води 96,5% припадає на морську. На материках зосереджено всього 3,5% загальних запасів води. Прісної води нараховується 35 млн кубічних кілометрів, із них 30 млн. м³ води утримується в льодовиках.

Площа світового океану перевищує 70% поверхні планети, Вода океанів і морів солона, середня солоність 35 г/л. Води світового океану мають високу теплоємність. Світовий океан поглинає 80% всієї сонячної радіації, що досягає поверхні планети. Основна частина тепла поглинається в тропіках. У помірних та в крайніх північних і південних широтах, навпаки, йде віддача тепла в атмосферу. Океан - основний стабілізатор середньої температури Земної Кулі. За відсутності світового океану на континентах при зміні сезонів виникали б досить різкі коливання температури. Світовий океан виконує і іншу роботу в біосфері: у холодних областях вода поглинає з атмосфери вуглекислий газ, а в теплих віддає.

Моря та прісні водойми є середовищем життя багатьох видів організмів. Практично вся товща гідросфери пронизана життям.

Континентальні води в основному прісні. Їхня солоність не перевищує 1-2 г/л солей. На континенті гідросфера представлена річками та озерами (з будівництвом гідроелектростанцій з'явилось багато водосховищ). У ріки суходолу і водосховища стікає приблизно половина води, що випадає у вигляді опадів.

Літосфера утворена гірськими породами. На виходах гірських порід можуть жити тільки деякі організми - лишайники, водорослі. Для життя необхідний грунт, що утворюється як суміш мінеральних речовин, що виникають при руйнуванні гірської породи та органічних речовин - продуктів життєдіяльності та відмерлих решток живих організмів. Для формування грунту особливо важливі мікроорганізми та корені рослин.

Поняття про грунт як біокосне тіло природи було вперше зформульоване В.В.Докучаєвим. Він підкреслював, що грунти виникають у результаті тісної взаємодії між водою, повітрям, гірськими породами та живими організмами. Грунт - головне середовище життя наземних рослин і важлива структурна частина біосфери. Серед інших параметрів важливе значення має вологість грунту. Вона визначається співвідношенням кількості опадів та випаровування. При кількості опадів менше 250 мм/рік формуються пустелі, при більшій кількості - савани, степи, лісостепи і при 1250 мм за рік і більше - вологі ліси та болота.

Всі оболонки Земної Кулі активно взаємодіють між собою, обмінюючись речовиною та енергією.

Потік енергії на Земній Кулі

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 тільки переходить з однієї форми до іншої.

Потік енергії на Земній Кулі має три джерела.

1. Кінетична енергія оберту Землі та її супутника Місяця як космічних тіл. Вона проявляється в морських припливах. Енергія, яку живі організми не можуть використовувати для своєї життєдіяльності.

2. Енергія земних надр, що підтримується ядерним розпадом урану та торію. Ця енергія виділяється у вигляді геотермального тепла і також не може використовуватися живими організмами для своєї життєдіяльності.

3. Сонячна енергія, з допомогою якої здійснюється життєдіяльність автотрофних організмів. На сонці енергія виникає в результаті ядерних перетворень. Головне з них - це перетворення водню в гелій через дейтерій. Променева енергія сонця проявляється в амплітуді довжини хвиль від 0,3 до 2,0мкм.

Приток сонячної енергії до поверхні планети порівняно постійний (1,93 кал/см² за 1 хвилину). З усієї променистої енергії, що доходить до поверхні планети, 40% її відбивається у космічний простір, а 15% поглинається, перетворюючись в тепло, чи витрачається на випаровування води.

Всю біосферу можна розглядати 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 в біосфері є живі організми. Вони перетворюють вільну променисту енергію в енергію хімічних зв'язків, котра потім переходить від одних біосферних структур до інших.

Вільну променисту сонячну енергію можуть використовувати тільки зелені рослини для синтезу органічної речовини завдяки виробленому в процесі еволюції біохімічному процесу фотосинтезу. Використана зеленими рослинами промениста сонячна енергія переходить в органічній речовині в енергію хімічних зв'язків. Травоїдні тварини, поїдаючи зелені рослини, частину рослинної органічної речовини витрачають на побудову свого тіла, а частину окислюють і звільняють енергію для своєї життєдіяльності. Хижаки поїдають травоїдних тварин і частину органічної речовини травоїдної тварини витрачають на побудову свого тіла, а частину окислюють, звільняючи енергію для своєї життєдіяльності і так дальше відбувається потік енергії через живі організми по ланцюгу живлення. Завершується потік сонячної 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, кам'яне вугілля, торф.

Ефективність перенесення енергії в живій речовині досить низька. При кожному переході частина енергії перетворюється в тепло та втрачається в навколишньому просторі. При перенесені від продуцентів до консументів першого порядку вона складає всього 10%. Перенесення від консументів першого порядку до консументів другого порядку більш ефективний - 20%

Біогеохімічні цикли. Колообіг речовин.

За рахунок міграції хімічних елементів усі геосфери Землі зв'язані єдиним циклом кругообігу цих елементів. Такий кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси та сонячна енергія, отримав назву великого (геологічного) кругообігу. Цей кругообіг має абіотичний характер.

Виникнення життя на Землі спричинило появу нової форми міграції хімічних елементів - біогенної. За рахунок біологічної міграції на великий кругообіг наклався малий (біогенний). В біологічному кругообігу переміщаються в основному вуглець, кисень, азот, фосфор, кальцій. Обидва колообіги протікають одночасно та тісно пов'язані між собою.

Як вам уже відомо одним із компонентів біосфери є жива речовина. Унікальна роль її в біосфері полягає в її високій біогеохімічній активності. Жива речовина автотрофних організмів здійснює поглинання сонячної енергії та її перетворення в енергію хімічних зв'язків. Сукупна біогеохімічна активність призвела до значної зміни газового складу атмосфери, в результаті чого атмосфера відновного типу перетворилася в атмосферу окислювального типу зі значним вмістом кисню. За рахунок діяльності біосфери на Земній Кулі сформувався озоновий екран.

Жива речовина змінила гірські породи та сприяла появі нових видів (вапняки). Життєдіяльність рослин тварин та мікроорганізмів спричинила появу грунту. Жива речовина планети є ініціатором та рушієм біохімічних циклів речовин. Велике значення в цьому має розмноження організмів, яке В.І.Вернадський назвав «розтіканням» живої матерії, її «прагненням до всюдності».

Живі організми в біосфері ініціюють кругообіг речовин, та призводять до виникнення біогеохімічних циклів. Біогеохімічний цикл можна визначити як циклічне поетапне перетворення речовин та зміна потоків енергіі з просторовим масоперенесенням, яке здійснюється за рахунок сумісної дії біотичної та абіотичної трансформації речовин.

Біогеохімічні цикли становлять собою циклічні переміщення біогенних елементів вуглецю, кисню, водню, азоту, сірки, фосфору, кальцію, калію та інших від одного компоненту біосфери до інших так, що на певних етапах цього кругообігу вони входять до складу живої речовини.

Рушійною силою в біогеохімічних циклах є потік сонячної енергії або частково енергії геологічних процесів Землі. Переміщення речовин у біогеохімічних циклах одночасно забезпечує життєдіяльність живих організмів. Головними оцінюючими параметрами ефективності та напрямку роботи біогеохімічного циклу є кількість біомаси, її елементарний склад та активне функціонування живих організмів.

Міграція речовин в межах геосфер підрозділяється на 5 основних типів:

1. Механічне перенесення (йде без зміни хімічного складу).

2. Водне ( міграція здійснюється за рахунок розчинення речовин та їх наступного переміщення у формі іонів або колоїдів). Це один із більш важливих видів переміщення речовин в біосфері.

3. Повітряне (перенесення речовин у формі газів, пилу або аерозолів із потоками повітря).

4. Біогенне ( перенесення здійснюється за активної участі живих організмів).

5. Техногенне, що проявляється як результат господарської діяльності людини.

Інтенсивність кругообігу речовин в будь-якому біогеохімічному циклі є найважливішою характеристикою і в різних умовах він різний. Найбільша швидкість кругообігу речовин в тропічних та субтропічних біомах.

Аналізуючи біогеохімічні цикли, В.І.Вернадський виявив концентраційну функцію живої речовини. За рахунок цієї функції жива речовина вибірково поглинає із навколишнього середовища ті хімічні елементи, які їй потрібні. Якщо наша планета сформована в першу чергу із сполук заліза, нікелю, магнію, сірки, кисню, то за рахунок вибіркового поглинання та концентраційної функції біомаса складається в основному із водню, вуглецю, азоту при порівняно малій кількості інших елементів.

Хімічні елементи, що беруть переважну участь у побудові живої речовини та необхідні для її синтезу, отримали назву біогенних.

Дуже важливо, що для біосфери характерна висока замкненість біогеохімічних циклів. Втрати речовин у них складають 3 - 5% , Такі природні відходи для біосфери не шкідливі. Центральне місце в біосфері посідають біогеохімічні цикли вуглецю, води, азоту та фосфору.

Поняття середовище, екологічні чинники його.

Середовище - це всі тіла, явища, з якими організм має прямі чи опосередковані взаємозв'язки, Живі організми, що населяють нашу планету, освоїли чотири основні середовища, кожне з яких має свій склад, свої екологічні чинники: водне середовище, водно-повітряне, грунт, самі організми.

Розрізняють чинники абіотичні, біотичні і антропогенні.

Абіотичні чинники середовища - це хімічні та фізичні чинники - чинники неживої природи (світло, температура, вологість, вітер, солоність вод і грунтів). Всі вони по різному впливають як один на одного, так і на біотичний компонент екосистеми.

Для кожного виду організмів стосовно кожного чинника середовища існує:

1. Зона оптимуму ( організм існує в найсприятливіших для розвитку умовах);

2. Зона песимуму ( стресова зона);

3. Діапазон стійкості, за межами якого організм гине.

Так для рослини зона оптимуму по температурі знаходиться в межах 15-30⁰С, зона песимуму - 35-45⁰ верхня межа і 0-10⁰ - нижня межа. Діапазон витривалості - відповідно 0⁰ і верхня межа 50-55⁰С.

На основі цього формулюється закон обмежувальних чинників (закон Лібіха): Навіть єдиний чинник за межами зони свого оптимуму викликає стресовий стан організму, а поза межами стійкості - загибель.

Одним із абіотичних чинників є температура. Тепло розподіляється на Землі не рівномірно: найбільше сонячної енергії отримують екваторіальні зони, найменше - території біля полюсів. У природному середовищі спостерігаються широтні, сезонні, добові, висотні, глибинні та інші температурні зміни.

Для оцінки температурного режиму використовують:

- середньорічні температури;

- сума активних температур вище 10⁰ С;

- радіаційний баланс.

При низьких температурах знижується інтенсивність біохімічних процесів, при високих - руйнується білок. Найбільш оптимальною є температура 23-25⁰ С.

Залежно від потреб у теплі рослин поділяють на:

- теплолюбиві - пальма, фікус, цитрусові та інші;

- холодостійкі - рослини тундри та альпійських зон;

- мезотермні - рослини помірного поясу.

Тварини бувають теплокровні та холоднокровні. Теплокровні тварини за рахунок системи теплорегуляції зберігають постійну температуру тіла. Холоднокровні тварини, не маючи системи теплорегуляції, приймають температуру навколишнього середовища.

Вода :

- є середовищем для існування водяних рослин і водоростей і багатьох видів тварин;

- становить основу організму;

- визначає тургор;

- забезпечує охолодження за рахунок випаровування з поверхні тіла;

- є джерелом водню при фотосинтезі;

- забезпечує транспорт поживних речовин і всмоктування їх із грунту;

- виводить із організму продукти метаболізму;

- визначає стан і стійкість організму за екстремальних умов.

Світло - один з найважливіших для рослин абіотичних факторів, завдяки йому відбувається найважливіший на Землі процес - фотосинтез. На розвиток рослин впливає інтенсивність сонячної радіації, розподіл світових умов у часі, якісний склад світла. Рослини по відношенню до світла бувають світлолюбиві, тіневитривалі і тінелюбиві.

По різному реагують на світло і тварини ( кроти, кажани, сови).

Хімічні чинники. До них належить хімічний склад середовища: в грунті це вміст поживних речовин, вологість, концентрація гумусу, наявність забрудників; у повітрі - вміст кисню, вуглекислого газу; у воді - наявність природніх і штучних хімічних речовин.

Механічні чинники. Вітер формує крони дерев, бере участь у заплідненні рослин та поширенні насіння рослин.

Комплексні групи чинників. Кліматичні умови, зумовлені переважно температурою, вологістю швидкістю руху повітря. Вони забезпечують існування видів, пристосування їх до зміни умов.

Орографічні умови (рельєф). Навіть на різних схилах гори південному і північному - різні умови, рослинність, угрупування тварин.

Елфічні (грунтові) чинники. Грунти відрізняються за хімічним складом, фізичними і структурно-механічними властивостями.

Біотичні чинники середовища

Біотичні чинники - це вплив одних організмів на інші і на навколишнє середовище. До біотичних чинників відносять і антропогенні ( вплив виробничої діяльності людини на функціонування біосистем).

Біогенні чинники поділяють на:

- зоогенні (вплив тварин);

- фітогенні (вплив рослин);

- мікробогенні (Поява хвороб, вплив мікроорганізмів);

- антропогенні - сукупність різних видів впливу людини на природне середовище, що проявляється вирубуванням лісів, розорюванням земель, знищенням тварин і птахів, забрудненням водойм і загибеллю риби, зміною стану довкілля і зростанням захворюваності людей.

Місце людини в біосфері

Біологічні відмінності людини полягають не тільки в посиленому розвитку головного мозку, що, в першу чергу, відділило людину від інших видів тварин. Відмінності проявляються в необмеженій здатності до розмноження. За період існування людства щільність його зросла більш ніж в 4 тисячі разів. Цей ріст не мав плавного характеру. Протягом тривалого періоду чисельність народонаселення зростала поступово, а у ХХ столітті темпи приросту населення різко зросли. Якщо раніше для подвоєння числа жителів планети треба було біля 600 років, то останнє подвоєння від 3 до 6 мільярдів чоловік відбулося всього за 38 років. Цей ріст був настільки стрімким, що отримав назву «демографічний вибух».

Висока чисельність населення виявилася новим явищем і поряд з науково-технічною революцією вона стала головною причиною антропогенної зміни біосфери. Припускають, що відносини в системі «людина - природне середовище» будуть залежати від подальшої тенденції росту чисельності народонаселення. Оптимісти вважають, що помітний спад приросту населення, який зараз дав про себе знати в розвинутих країнах, пошириться на всю Земну Кулю і відбудеться стабілізація чисельності населення на рівні близько 10 мільярдів чоловік.

Діаметрально протилежна точка зору була висловлена ще у 1798 році Т.Мальтусом, який стверджував, що чисельність народонаселення росте і буде рости в геометричній прогресії, а ресурси, необхідні для задоволення потреб людства, ростимуть тільки в арифметичній прогресії, чим і визначається конфліктність в системі «людина - природне середовище».

У ході розвитку людства, появи технічних споруд, розвитку культурних та соціальних феноменів у межах біосфери з'явилася нова підсистема «людство - природне середовище». Взаємодія в цій підсистемі має двобічний характер, але з ростом технічної озброєності людини в ній почав переважати однонаправлений вплив людини на природні компоненти. Такий вплив отримав назву антропогенний, а зміни в природі під впливом людини - антропогенез.

Життя біосфери в до антропогенний період являло собою лише взаємодію живої та неживої матерії. Людство привнесло в життя біосфери принципово нові економічні, соціальні та технічні феномени і тим самим якісно змінило біосферні процеси.

Зростання технічної озброєності людини призвело до виникнення в зоні біосфери числених технічних об'єктів. З'явилася ще одна складова Земної Кулі - техносфера. Прямий чи опосередкований вплив технічних засобів в наш час охоплює всю біосферу і спричиняє великий вплив на потік енергії та біогеохімічні цикли Землі.

Важливо усвідомити різницю та приорітетність ролей у відносинах Природа - Людина - Цивілізація. Першостепенне значення має проникнення в ідею гармонії, а не просто співіснування. Сліпа віра в рівноправне та взаємовигідне положення цих двох першооснов життя призвело до кризи в тому чи іншому розумінні цього слова. Це співіснування уже давно перестало бути взаємовигідним та корисним. Це і зумовило антропогенні зміни в природі, яка, в свою чергу, теж певним чином впливає на людську істоту. Отже, це таке собі коло, яке можливо і необхідно розірвати.

Сьогодні всім ясно, що здорове навколишнє середовище не менш значуще, ніж матеріальні і духовні потреби. Без глобальної перебудови відносин в системі «Людина - Природа» всі заходи економічного, екологічного, науково-технічного характеру будуть мати лише приватне значення і не зможуть стати скільки- небудь серйозною перешкодою на шляху екологічної катастрофи. Фахівці, які займаються цією проблемою прийшли до висновку: «Або людина повинна змінитися, або їй призначено зникнути з лиця Землі».

Тема: Екологічні системи та біоценоз

Мета: Пізнання студентами функціональних систем біосфери, їх ознак, усвідомлення всезагальних зв'язків і взаємодії живих і неживих компонентів, принципів функціонування екосистем і забезпечення їх стійкості.

Контрольні питання теми

1. Екосистеми і біогеоценоз, поняття. Компоненти біогеоценозу. Ознаки для характеристики екосистем.

2. Абіотичні фактори екосистем, їх розподіл за призначенням, типи дії їх.

3. Найбільш важливі фактори з погляду життєдіяльності організмів (територія, температура, сонячна радіація, газовий склад повітря), їх значення для функціонування екосистем.

4. Грунт як біокосний елемент екосистеми: головні фактори утворення грунту, структура і екосистемні функції його.

5. Життя в грунті, механізми добування рослинами поживних речовин.

6. Живі організми в екосистемах, види структур біоценозу, правило формування видового складу біоценозу.

7. Основні форми зв'язків між організмами в біоценозі.

8. Принципи функціонування екосистем. Порушення цих принципів людиною.

9. Забезпечення стійкості екосистем (біотичний потенціал та опір середовища).

10. Сукцесія - окремий випадок еволюції екосистем. Первинна та вторинна сукцесії.

11. Основні природні екосистеми Землі (суходоли і екосистеми водойм). Розподіл екосистем за продуктивністю.

Екосистема - основна структурна одиниця біосфери. Поняття про екосистеми надзвичайно важливе для аналізу всього різноманіття екологічних явищ.

Основоположником вчення про екосистеми є англійський еколог А.Тенслі (1935). Екосистемою називають сукупність організмів, які спільно проживають, та умови їх існування, що знаходяться в закономірному зв'язку одне з одним. Екосистема - це поняття безрозмірне, без фіксованих меж, це загальне поняття. Екосистема - це і невеличкий ставок і світовий океан, великий ліс і окреме дерево. У сучасній екології поняття екосистема є розмитим.

Термін екосистема близький до терміну «біогеоценоз», введеного в обіг російським ученим В Сукачовим у 1940 році. Біогеоценоз - це природна ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів і динамічною взаємодією між ними.

Біогеоценоз містить два компоненти:

1. Екотоп - (грец. топос - місце) - сукупність на певній території абіотичних

чинників (кліматичних і грунтових);

2. Біоценоз - сукупність живих організмів (рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів) - біотичний чинник.

Поняття біогеоценоз і екосистема майже ідентичні, можливо останнє ширше і тому більш вживане.

Для характеристики екосистем використовують досить великий набір ознак, основні із них:

1. Видовий склад живих організмів;

2. Співвідношення в екосистемі організмів із різними типами живлення;

3. Розмір створюваної в екосистемі первинної та вторинної біологічної продукції;

4. Інтенсивність потоку енергії через екосистему та швидкість кругообігу речовин;

5. Режим абіотичних умов та ресурсів.

Абіотичні компоненти екосистем.

Абіотичні фактори - це фактори неживої природи, вони визначають можливість існування всіх груп організмів у тому чи іншому середовищі, впливаючи на географічне поширення рослин, тварин, мікроорганізмів. В екосистемах абіотичні фактори виступають як ланка, що зв'язує різні групи організмів, забезпечуючи структурно-функціональну цілісність екосистем.

За своїм значенням абіотичні фактори поділяються в екосистемах на дві групи:

1. Ресурси, тобто такі фактори, що використовуються живими організмами та розподіляються між ними (вода, поживні речовини);

2. Умови існування, тобто неподільні абіотичні фактори, які не витрачаються в процесі життєдіяльності та в однаковій мірі впливають на всі живі організми в даній екосистемі (температура , рН грунту, світло та ін.).

Всі абіотичні фактори підрозділяють на:

* кліматичні фактори (температура, режим освітленості, повітря та інші);

* адафічні фактори, що включають у себе ресурси та умови, пов'язані з грунтом (тип грунту, його фізико-хімічні особливості, склад грунтового розчину, тощо);

* фактори, що діють у товщі води та мають значення для водних екосистем.

Відповідно до В.Р.Вільямса (1939) для живих організмів однаково важливі чотири фактори: світло, тепло, вода та їжа.

К.А.Куркін (1972) класифікує фактори по типу їх дії:

- такі, що стабільно діють у даній екосистемі та протягом тривалого часу не змінюють свого значення;

- багаторазові коливання значень даного фактора протягом одного вегетативного сезону.

- флуктуаційні, які коливаються упродовж років;

- багаторічно-циклічні, з періодичністю дії, що складає цикли тривалістю в десятки та сотні років.

З погляду життєдіяльності організмів найбільш важливими є доступність території, температурний режим, сонячна радіація, забезпеченість вологою та газовий склад атмосфери.

Територія. Наявність необхідного простору є досить важливим фактором для мешканців тієї, чи іншої екосистеми. Територія - це перш за все ресурси. Зайняти стійку позицію в просторі - це означає не тільки вільно користуватися всіма ресурсами та умовами екотопу, що проявляються на даній ділянці простору, але й контролювати доступність цієї ділянки простору для конкурентів.

Температура. Головним джерелом тепла для екосистем є сонячна радіація, Живі організми можуть існувати тільки в певних температурних межах. У зв'язку із зональністю тепловий режим на Земній Кулі є провідним фактором щодо географічного поширення рослин і тварин. Наприклад ізотерма липня +10⁰С збігається з північною межею поширення лісів, а в Україні максимальна денна температура +6,5⁰С протягом 230-232 днів визначає східну межу поширення буку.

За температурним режимом на Земній Кулі виділяють:

- тропічний пояс - середня температура найхолоднішого місяця не нижче +15⁰С. Тут температура ніколи не опускається нижче 0⁰С. Вегетаційний період триває весь рік;

- субтропічний пояс - лежить на північ та південь від тропічного. Температура найхолоднішого місяця тут вища +4⁰С. Зниження температури нижче 0⁰С тут спостерігається рідко;

- помірний пояс - лежить відповідно північніше і південніше субтропічного, У його межах добре виражена сезонна зміна пір року. Тривалість вегетаційного періоду - не менше 2 місяців.

- холодний пояс - прилягає до північного та південного полюсів. Вегетаційний період тут триває менше 2 місяців.

Для повної характеристики теплового режиму екосистеми ще використовують:

- річний хід температури;

- суму температур за той чи інший проміжок часу;

- максимальні і мінімальні температури, що спостерігаються.

Для живих організмів важливі як середні значення температур, так і крайні значення, що можуть призвести до загибелі. Для більшості рослин і тварин режим змінних температур більш сприятливий, ніж постійна температура. У багатьох організмів виробляється пристосування до переживання крайніх значень температури, до спеки та холоду.

Сонячна радіація для рослин є джерелом енергії для фотосинтезу, викликає зміну форм росту та служить сигналом для переходу з однієї фази розвитку до іншої.

Для більшості тварин світло при розвинутих органах зору забезпечує орієнтацію в просторі. У людини та деяких тварин тільки під дією світла відбувається синтез вітаміну Д.

Вода. У всіх організмів основну масу тіла складає вода. Тіло людини на 75-60% складається з води: у новонароджених - до 75%, у людей похилого віку - до 60%. Є організми , які мають в своєму складі до 98% води. Особливо важливим для екосистеми є кількість опадів, що визначає навіть тип екосистеми. При опадах менше 250 мм за рік розвиваються пустельні екосистеми, при опадах до 750 мм за рік - степи, лісостепи, при 750-1250 мм - формуються субтропічні ліси, а при опадах більше 1250 мм за рік - вологі тропічні ліси.

Водний режим екосистеми визначається не тільки кількістю опадів, але й співвідношенням їх до режиму випаровування води. Залежно від пристосованості до життя в тих чи інших умовах зволоженості рослин поділяють на гідрофіти, мезофіти та ксерофіти.

Вода має значення і при охолодженні живих організмів (випаровування з поверхні).

Газовий склад повітря. Для живих організмів основне значення має кількість вуглекислого газу та кисню в повітрі. Вуглекислий газ є джерелом вуглецю для рослин при синтезі органічної речовини. Важливе і загально кліматичне значення вуглекислого газу в атмосфері. Він прозорий для основного потоку сонячної радіації, але погано пропускає теплове інфрачервоне випромінювання від нагрітого грунту і інших предметів. Тому вуглекислий газ є своєрідним термостатом планети. При зростанні його вмісту в атмосфері відбувається потепління клімату, а при зниженні - похолодання.

Кисень - незамінний окислювач для всіх аеробних організмів, з допомогою якого організми окислюють поживні речовини в організмі і отримують енергію, що забезпечує їх життєдіяльність.

Грунт як біокосний елемент екосистеми

Засновником учення про грунт як біокосне тіло вважається В.В.Докучаєв. Він визначав грунт як природно-історичне тіло, що утворюється під впливом клімату та живих організмів із геологічних порід. Найголовніше в його визначенні це наголос на те, що без живих організмів грунту бути не може.

Для утворення грунту необхідно 5 головних факторів:

1. Наявність материнської гірської породи, яка виступає як матеріальне джерело формування грунту;

2. Наявність живих організмів;

3. Рельєф місцевості, який впливає на характер трансформації гірської породи живими організмами і тип грунту, що формується;

4. Клімат;

5. Час, оскільки ґрунтоутворення є досить повільним процесом.

Центральним фактором ґрунтоутворення все ж таки є живі організми. Саме вони в сукупній дії з іншими факторами утворюють зовсім нове біокосне тіло - грунт.

Екосистемні функції грунту різноманітні, але основні дві:

1. Грунт забезпечує рослини поживними речовинами та водою і тільки на

грунті автотрофні зелені рослини повністю розкривають свій потенціал синтезу органічних речовин;

2. Грунт є місцем мінералізації відмерлих решток та продуктів життєдіяльності живої речовини.

Грунт може підсилювати дію окремих абіотичних факторів, видозмінювати цю дію, а то й гасити її (чорноземи України здатні знижувати вплив атмосферної посухи за рахунок великої водоутримуючої здатності гумусу). Велике значення має нейтралізуюча роль грунту.

Структура грунту складна, але в більшості типів виділяються гумусний горизонт, де зосереджена основна маса органічної речовини і горизонт, що утримує в основному мінералізовані речовини, перемішані з перетвореною гірською породою.

Життя в грунті

Грунти досить специфічна частина екосистеми і вони мають специфічне тваринне населення.

Грунт - основне середовище, де розташовані корені рослин, середовище, куди надходить весь рослинний опад та трупи померлих тварин екосистеми, середовище, де зосереджена основна маса редуцентів будь-якої наземної екосистеми.

Крені рослин розміщуються в грунті на різних глибинах, але основна маса їх знаходиться в гумусному горизонті. Корені в грунті живуть. Діяльність їх полягає в постійному поглинанні з грунту води за рахунок різниці осмотичного потенціалу в клітинах кореня і у грунтовому розчині та постійному поглинанні хімічних речовин.

Добування рослинами поживних речовин з твердої фази грунту здійснюється за рахунок двох механізмів:

1. Корені реалізують видільну функцію ( з живих коренів у грунт безперервно надходять органічні кислоти, що забезпечує розчинення грунтових солей та роз'їдання мінералів).

2. Корені живуть у сполученні з грунтовими мікроорганізмами ( оселяючись навколо коренів, мікроорганізми утворюють особливу зону грунтового життя - ризосферу) - азот фіксуючі, силікатні. Сапрофітні мікроорганізми ризосфери активно руйнують органічну речовину грунту.

Тваринне та мікробне населення грунту представлене консументами різних рівнів та мікроорганізмами - редуцентами. Їхня діяльність являє собою сумісну роботу в процесах гуміфікації та мінералізації органічної речовини, що надходить до грунту. Тому грунтове населення - така ж закономірна цілісність як і наземна.

Живі організми в екосистемах

Кожна екосистема відрізняється своєрідним потоком енергії та колообігом речовин. Ці процеси опосередковані наявністю в екосистемах живих організмів. Сукупність всіх живих організмів екосистеми називають біоценозом. У сучасній екології біоценозом називають групу організмів різних видів, що співіснують на одній і тій же ділянці території та взаємодіють між собою за рахунок трофічних зв'язків, або просторових.

Серед структур біоценозу виділяють три види:

- видову, що розкриває видове різноманіття живих організмів;

- трофічну, що демонструє характер харчових взаємин між організмами біоценозу;

- просторову, що показує територіальне розміщення рослин, тварин та мікроорганізмів.

Видовий склад біоценозу може бути досить різноманітним. Але його формування підкоряється одному загальному правилу: у природному біоценозі обов'язково повинні бути продуценти, консументи та редуценти. Без такого поєднання організмів із різним типом живлення будь-який біоценоз не може існувати.

Біоценози характеризуються цілком визначеним видовим складом організмів. Залежно від систематичної належності організмів біоценози розділяються на:

* Фітоценози, що утворені рослинами;

* Зооценози, що являють собою сукупність усіх тварин екосистеми;

* Мікробоценози, що сформовані мікроорганізмами, які населяють земляну частину екосистеми.

Цілісність біоценозів зумовлена дією ряду механізмів, але головні серед них - два:

- перший полягає в тому, добір видів в біоценоз будь-якої екосистеми йде на основі спільності їх екологічних вимог щодо середовища;

- другий механізм полягає в наявності коадаптацій рослин та тварин щодо спільного життя.

Співмешкання видів в одному ценозі є результатом того, що один вид потрібен іншому так, що без нього він не може існувати (фітофаги не можуть існувати там, де нема відповідних рослин; рослини, запилювані комахами, не можуть існувати там, де нема цих комах). В результаті цього в кожному біоценозі набір видів рослин та тварин не випадковий, а закономірний.

Форми зв'язків між організмами в біоценозі різноманітні. Основні із них:

1. Топічні зв'язки, що виникають за рахунок того, що один організм своєю життєдіяльністю змінює середовище в бік, сприятливий для інших організмів. Наприклад, сфагові мохи підкислюють грунтовий розчин і створюють сприятливі умови для засенення цих боліт рисичкою, журавлиною та іншими рослинами, характерними для боліт Полісся України.

2. Трофічні зв'язки полягають у тому, що особини одного виду використовують інший вид, продукти його життєдіяльності, або мертві залишки як джерело їжі. Наприклад, тільки на основі трофічних зв'язків лелеки належать до складу водно-болотистих ценозів, а лосі населяють в основному осикові ліси.

3. Фабричні зв'язки - зв'язки, при яких особини одного виду використовують особин іншого виду чи їхні частини тіла для побудови необхідних їм гнізд, або схованок.

4. Форичні зв'язки - забезпечують перенесення особин одного виду особинами іншого виду.

У природі спостерігаються як тривалі біоценози так і короткочасні ( біоценоз дубового лісу і біоценоз пшеничного поля).

Принципи функціонування екосистем (за Б.Небелем)

Перший принцип. Одержання ресурсів і позбавлення від відходів відбувається в рамках коло обігу усіх хімічних елементів.

Другий принцип. Екосистеми існують за рахунок сонячної енергії, яка не забруднює середовище, практично вічна і кількість якої відносно стала й надлишкова.

Третій принцип. Чим більша маса популяції, тим нижчим має бути трофічний рівень, який вона займає.

Людина своїм життям і своєю діяльністю порушує всі три принципи функціонування екосистем, змінюючи колообіг хімічних елементів, використовуючи як джерело енергії корисні копалини і забруднюючи довкілля відходами і збільшуючи чисельність людської популяції, справляючи тим самим тиск на природне середовище і порушуючи природну рівновагу між компонентами біосфери.

Цілісність і стійкість екосистем забезпечується:

- колообігом хімічних елементів;

- використанням сонячної енергії;

- передачею енергії по ланцюгам живлення.

Стійкість екосистем забезпечується рівновагою популяцій, яких в екосистемі може бути сотні чи тисячі. У свою чергу, рівновага популяцій залежить від співвідношення біотичного потенціалу і опору середовища, які діють у протилежних напрямах.

Біотичний потенціал - це сукупність чинників, які сприяють збільшенню чисельності популяції:

- параметри довкілля в зоні оптимуму;

- здатність розширювати свій ареал;

- достатня кількість їжі;

- поповнення статевозрілого складу за рахунок потомства;

- велика швидкість розмноження.

Опір середовища - чинники, що протидіють збільшенню чисельності популяції:

- нестача їжі;

- несприятливі умови життя;

- розмноження хижаків;

- поширення хвороботворних бактерій;

- низька репродуктивна здатність;

- нездатність адаптуватися до змін зовнішнього середовища.

Оскільки кожна популяція прагне збільшити свою чисельність, вона використовує для цього обидва механізми: збільшує біотичний потенціал і зменшує опір середовища. Зменшення опору середовища зумовлює популяційні вибухи - різке зростання чисельності окремої популяції. З іншого боку, несприятливі умови середовища спричиняють масову загибель певної популяції.

Структурні особливості екосистем є результатом їхнього розвитку. Окремим випадком еволюції екосистем є сукцесія.

Сукцесія - послідовна зміна біогеоценозів (екосистем) на одній і тій же території під впливом природних факторів або діяльності людини. Початковою точкою такого розвитку при розгляді сукцесій зручно вважати ділянки, які повністю не заняті будь-якими живими організмами (поля лави, оголення грунту після зсуву, свіжі річкові наноси і т.п.).

Є первинна сукцесія - процес розвитку і зміни на раніше незаселених ділянках, що починається з їх колонізації (поява лишайника на скелях, подальше руйнування гірської породи).

Вторинна сукцесія - відновлення існуючої на певній території екосистеми (після вогню, вирубування лісів).

Основними природними екосистемами землі є:

Суходоли:

- Тундра;

- Хвойні ліси помірної зони;

- Листяні ліси помірної зони;

- Степи;

- Тропічна та субтропічна злакова рослинність;

- Савана;

- Пустелі;

- Вічнозелений тропічний вологий ліс;

- Болота;

- Луки.

Екосистеми водойм;

- Стоячі водойми: озера і ставки;

- Екосистеми текучої води: річки і струмки;

- Екосистеми континентального шельфу (прибережні території океану до глибини приблизно 200 м, багаті на рослинний і тваринний світ).

- Естуарії - затоплена дельта ріки, що має безпосередній вихід у відкрите море чи океан ( прісна вода розтікається по поверхні естуарію, а солона вода опускається вниз).

Для характеристики екосистем застосовують поняття «біологічна продуктивність» - це кількість органічної речовини (рослинної і тваринної біомаси, створеної екосистемою за одиницю часу на одиницю площі (грам на метр квадратний за добу, або кілограм на метр квадратний за рік).

Розрізняють первинну біологічну продукцію, яку створюють рослини, і вторинну, яку створюють гетеротрофи ( консументи в результаті переробки рослинної і тваринної біомаси.

За продуктивністю екосистеми поділяють на:

- екосистеми найвищої продуктивності (тропічні вологі ліси) - 2000-3000 г/м² зарік;

- екосистеми високої продуктивності (листяні ліси помірної зони та луки) - 1000-2000 г/м² за рік;

- екосистеми помірної продуктивності ( степи та чагарники) - 250-1000 г/м² за рік;

- екосистеми низької продуктивності (пустелі, напівпустелі, тундра) - менше 250 г/м² за рік.

Середня біологічна продуктивність біосфери не перевищує 300 г/м² за рік, тобто за площею переважають низькопродуктивні екосистеми пустель і океанів.

Тема: Біологічна продуктивність

Мета: Досягнути розуміння студентами головної функції живої речовини, значимості харчових зв'язків і форм взаємодії живих організмів для забезпечення стабільності і стійкості біосистем.

Контрольні питання теми

1. Автотрофне та гетеротрофне живлення, Біохімічні процеси автотрофного живлення.

2. Біологічна продуктивність, міра її, первинна та вторинна біологічна продукція, біомаса.

3. Трофічні ланцюги (продуценти, консументи, редуценти), значення їх в потоці енергії в Біосфері.

4. Трофічні рівні. Екологічні піраміди, види їх.

5. Екологічний контроль продуктивності, вплив абіотичних факторів на біологічну продуктивність

6. Ценотичний контроль продуктивності, форми взаємодії між живими організмами.

7. Стабільність та стійкість екосистем, основні категорії біологічного різноманіття, екологічний резерв екосистеми.

8. Стратегії виживання живих організмів: уникнення (ухилення) та адаптація, значення їх.

Все живе створюється в результаті біопродуційного процесу та є наслідком життєдіяльності організмів: живлення та розмноження рослин, тварин та мікроорганізмів.

Автотрофне та гетеротрофне живлення

Живі організми при багатьох рисах подібності не схожі стосовно способів створення органічної речовини та джерел отримання сировини та енергії, що необхідні для цього процесу.

При всьому розманітті живих істот реалізується два докорінно різних типа живлення: автотрофне та гетеротрофне. Організми з автотрофним типом живлення використовують для побудови свого тіла неорганічні сполуки, перетворюючи їх в органічні сполуки за рахунок зовнішніх видів енергії. Організми з гетеротрофним живленням не здатні самостійно синтезувати органічну речовину, вони отримують її в готовому вигляді, перетворюючи у специфічні органічні речовини свого тіла.

У суто хімічному плані автотрофне живлення полягає в утворенні молекул органічних сполук з окремих атомів хімічних елементів, або простих молекул неорганічних сполук. Зелені рослини а ході процесу живлення з вуглекислого газу та іонів мінеральних речовин утворюють макромолекули органічних речовин. Це вимагає обов'язкового притоку енергії, без якої автотрофне живлення неможливе.

В процесі еволюції у живих організмів з автотрофним типом живлення виробилися два біохімічних механізми, які забезпечують їх енергією. Це фотосинтез та хемосинтез.

Фотосинтез - процес утворення органічних речовин за рахунок використання енергії сонячної радіації. У фотосинтезуючих організмів для поглинання сонячної радіації сформувався комплекс пігментів, головним серед яких є хлорофіл. Він має здатність поглинати кванти сонячної енергії та направляти їх на синтез органічної речовини. Хлорофіл має зелений колір і тому вся група живих організмів, які мають хлорофіл, складають світ зелених рослин.. Усі зелені рослини є автотрофами, і всі вони використовують енергію сонця для забезпечення свого живлення. Процес фотосинтезу веде і до накопичення енергії (470 кДж/моль) в органічній речовині у вигляді енергії хімічних зв'язків, у яку перейшла вільна промениста сонячна енергія в процесі фотосинтезу.

Важливо, що в процесі фотосинтезу виділяється і кисень. Вважається, що первинна атмосфера нашої планети носила відновлювальний характер. До її складу входили азот, окис вуглецю, водень та інші гази. Надходження кисню до атмосфери Землі почалося тільки з появою зелених автотрофних рослин (3 млрд. років тому).

Хемосинтез - також процес утворення органічної речовини, але з використанням енергії хімічних реакції. Хемосинтез ведуть тільки мікроорганізми. Цей процес був відкритий С.М.Виноградським. Як джерело енергії хемотрофи використовують прості неорганічні сполуки сірки, заліза або азоту, які при окисленні дають вільну енергію. Відповідно мікроорганізми називаються сіркобактерії, залізобактерії або азотобактерії.

Гетеротрофне живлення принципово відрізняється від автотрофного тим, що організми, які реалізують його, будують своє тіло за рахунок готових органічних сполук. Енергію, необхідну для засвоєння та перетворення цих речовин, вони отримують за рахунок окислення частини цих же органічних сполук. Тому біопродуційний процес гетеротрофних організмів не веде до збільшення живої речовини в біосфері. Він тільки збільшує різноманіття форм живої матерії.

Продуційний процес.Постійна присутність живої матерії в екосистемах забезпечується безперервним процесом оновлення живої речовини, її синтезом. Процес продукування живої речовини, що здійснюється в ході живлення, є центральною екосистемою функцією життя. ЇЇ прийнято називати біологічною продуктивністю. У біологічній продуктивності беруть участь усі живі організми і цим вони роблять свій внесок у підтримку існування біосфери.

Мірою біологічної продуктивності є величина продукції біомаси, яка створюється за одиницю часу, віднесеної до одиниці площі, або об'єму простору (кв.м та куб.м).

В екології розрізняють первинну та вторинну біологічну продукцію, Первинна продукція - це частина живої речовини, що створюється завдяки діяльності організмів з автотрофним типом живлення.

Вторинна продукція складається з органічних речовин, що утворюються при гетеротрофному типі живлення, вона завжди менша за об'ємом, ніж первинна.

У сукупності жива речовина автотрофних та гетеротрофних організмів складає біомасу. Можна говорити про біомасу окремого організму, того чи іншого виду, про біомасу окремих екосистем та біосфери в цілому. ЇЇ вимірюють в одиницях маси (сухого залишку) на одиницю поверхні (кг/кв.м, т/кв.км). У зв'язку з тим, що біомаса формується в результаті процесу живлення, спорідненого зі зв'язуванням енергії для оцінки розміру біомаси придатні й енергетичні одиниці ( джоулі, калорії).

Трофічні ланцюги та трофічні рівні

Одними з центральних зв'язків між живими організмами екосистеми є харчові, або трофічні. Харчові зв'язки об'єднують між собою організми за принципом «їжа - споживач». В екосистемах цими зв'язками охоплюються всі живі організми. Це призводить до виникнення трофічних ланцюгів. На початку кожного трофічного ланцюга знаходиться автотрофна жива рослина, що здійснює фотосинтез ( у меншій мірі первиний синтез органічної речовини ведуть хемосинтезуючі мікроорганізми). Ця група організмів називається продуцентами.

Продуценти - (автотрофи) - організми, переважно зелені рослини, які з вуглекислого газу і води продукують органічну речовину, використовуючи для процесу фотосинтезу сонячну енергію і виділяючи кисень. Вони накопичують рослинну біомасу. Рослини називають фототрофами.

Є організми, що також синтезують органічну речовину із вуглекислого газу і води, але використовують енергію, що виділяється при хімічних реакціях. Вони дістали назву хемотрофи.

Далі в трофічному ланцюзі йдуть консументи (гетеротрофи) - це організми, що використовують готові органічні сполуки, як джерело їжі та енергії, Відповідно до способу живлення консументи поділяють на:

- Первинних консументів, якими називаються усі рослиноїдні організми (фітофаги). Їхня їжа - це рослинна біомаса. У процесі живлення вони перетворюють її у нову форму, в органічні речовини свого тіла, збільшуючи тим самим біологічне різноманіття. (Корова, кріль, колорадський жук у цьому розумінні займають однакову екологічну позицію. Вони первинні консументи.)

- Вторинних консументів (м'ясоїдних або хижаків), які споживають тваринну їжу. Основними представниками цієї групи є хижаки та тварини, що живляться мертвими організмами. До консументів відносяться також і паразити, які живуть за рахунок хазяїна.

Редуценти - (детритофаги) - організми, що також споживають готові органічні сполуки, але мертвих решток ( опале листя, коріння, гілочки дерев - детрит, трупи та продукти життєдіяльності тварин). Це гриби, бактерії, найпростіші, черви, раки. Органічні речовини ними сильно спрощуються та, в свою чергу, стають їжею для грунтових мікроорганізмів та грибів, які завершують деструкцію і мінералізацію органічних речовин. Завдяки їхній діяльності знов утворюються форми, доступні для живлення рослин. Це санітари, що очищають екосистему від сміття і замикають ланцюг колообігу хімічних елементів.

Розглянуті групи організмів, кожна з яких виконує свою екосистемну функцію, відповідно складають так звані трофічні рівні.

Трофічний рівень - це сукупність організмів, які дістають перетворену на їжу енергію сонця і хімічних реакцій (від автотрофів) через однакову кількість посередників трофічного ланцюга.

- Перший трофічний рівень - отримують енергію без посередників - продуценти.

- Другий трофічний рівень - первинні консументи (травоїдні організми). Вони отримують енергію через одного посередника - зелені рослини.

- Третій трофічний рівень - вторинні консументи (хижаки) і паразити первинних консументів. Вони отримують енергію через двох посередників - травоїдні тварини і зелені рослини.

- Четвертий трофічний рівень - вторинні хижаки і паразити вторинних консументів. Отримують енергію через трьох посередників.

- П'ятий рівень - паразити вторинних хижаків

Редуценти можуть складати всі трофічні рівні, починаючи з другого, вони безпосередньо розкладають тіла продуцентів.

Екологічні піраміди

Кількість ланок ланцюга живлення в екосистемі не перевищує 4-6 і обмежується правилом екологічної піраміди: загальна біомаса кожної наступної ланки (трофічного рівня) в ланцюзі живлення зменшується

Відповідно до того що саме характеризують піраміди, вони поділяються на:

- піраміди біомас - характеризують суху масу чи енергетичну цінність;

- піраміди енергії - показують величину потоку енергії чи продуктивність на кожному трофічному рівні;

- піраміди чисел - відображають чисельність окремих видів.

Екологічний контроль продуктивності.

Екологічний контроль продуктивності - це зміна продуктивності під дією абіотичних факторів середовища. Особливості навколишнього середовища помітно впливають на синтез органічної речовини автотрофними та гетеротрофними організмами. Загальна зумовленість біопродукції екологічними факторами підпорядковується закону толерантності. Відповідно до цього закону в амплітуді дії того чи іншого фактору є зона оптимуму, в межах якої біопрдукція максимальна, та дві зони песимуму, в області яких біопрдуктивність гальмується або нестачею даного чинника, або його надлишком.

Ресурсами, що необхідні для обміну речовин зелених рослин, є вуглекислий газ, вода, мінеральні речовини та сонячна енергія. У тварин головними є доступність та якість їжі, кисень та вода.

Вплив абіотичних факторів на утворення біопродукції має комплексний характер. Визначає можливості біопродукції не один, хоча й важливий фактор, а їхнє сполучення. Сполучення екологічних факторів різноманітні в різних регіонах, тому є чітка різниця в біопродукції на різних континентах.

Важлива сторона екологічного контролю продуційного процесу - це нестабільність абіотичних факторів. Організми змушені витрачати енергію на пристосування до коливань екологічного режиму і біопрдуктивність падає.

Ценотичний контроль продуктивності

Оточення будь-якого живого організму включає в себе не тільки абіотичні фактори середовища. Жити та формувати біопродукцію кожній живій істоті доводиться в умовах того чи іншого біоценозу в тісній взаємодії з іншими організмами. Такі ценотичні зв'язки настільки важливі, що інколи як фактор контролю розміру та якості біопродукції вони перекривають за силою дії абіотичні фактори. Кожен живий організм не тільки відчуває певний вплив на себе з боку своїх співмешканців у ценозі, але й сам впливає на них. Такі впливи можуть бути позитивні, нейтральні та негативні. Це веде до виникнення між організмами специфічних форм взаємодії.

- нейтралізм - при сумісному проживанні організми не чинять одне одному ні позитивного, ні негативного впливу;

- конкуренція - два види організмів, або особини одного виду використовують один і той же подільний ресурс і намагаються витіснити один одного;

- хижацтво - один з видів використовує організм іншого виду як трофічний ресурс;

- паразитизм- один з організмів (паразит) використовує інший організм (хазяїн) як середовище існування та джерело живлення, існуючи за його рахунок і завдаючи йому шкоди, але не спричиняючи його загибелі.

Розрізняють зовнішніх паразитів (ектопаразити) і внутрішніх (ендопаразити).

- мутуалізм - або співробітництво - при сумісному проживанні організми сприяють одне одному (мікроби в травному тракті, рослини і комахи, які їх запилюють).

- аменсалізм - взаємозв'язок носить однонаправлений характер: для одного партнера він сприятливий, для другого - байдужий.

Досить сильно впливають на рівень біопродуційного процесу паразитизм та хижацтво. Але в природних умовах вони не ведуть до повного зникнення особин хазяїна або жертви. Йде хвилеподібне коливання розміру сумарної біомаси та чисельності цих організмів.

Описаний тип стосунків організмів принципово відрізняється від типу використання природних ресурсів людиною, коли ресурс або повністю знищується, або до такого рівня, що він уже не може самопоповнитися.

Взаємодії живих організмів надають біосфері цілісного характеру та забезпечують підтримку продукції різноманітних форм живої речовини на планеті. Біосфера або є як єдине органічне ціле, або вона руйнується, коли зруйновані механізми її підтримки.

Стабільність та стійкість біосистем та екосистем.

Екосистемам властиве біологічне різноманіття. Це інтегральне поняття, що описує варіабельність, яка властива всім видам наземних та водяних екосистем. Основними категоріями біологічного різноманіття є:

- різноманіття індивідуальних організмів за віком, статтю, життєвим станом;

- різноманіття популяцій за їхніми структурними типами;

- різноманіття видів (генотипів);

- різноманіття угруповань;

- різноманіття екосистем.

Біологічне різноманіття є формою існування живої матерії.

У 1884 році французький хімік А. Ле Шательє сформулював принцип, відповідно до якого будь-які зовнішні впливи, що виводять систему зі стану рівноваги, викликають у цій системі процеси, що намагаються послабити зовнішній вплив та повернути систему в початковий стан.

Стійкість організмів, популяцій або екосистем проявляється у самому факті їх існування протягом тривалого часу. Але біосистеми не існують вічно. Як смерть окремих особин, так і вимирання видів є природним процесом. У ході еволюції, коли певні види вимирають, а їм на зміну приходять інші, видове різноманіття біосфери зростає.

Для оцінки стійкості екосистем та біосфери корисним є поняття про екологічний резерв екосистеми. Це різниця між гранично допустимим відхиленням та фактичним станом екосистеми. Вона вказує на розміри тієї буферної зони, в межах якої можливі зміни, що не руйнують екосистему.

Серед стратегій виживання організмів існує дві альтернативи:

1. Адаптація - пристосування до середовища;

2. Уникнення, ухилення.

Основною є перша стратегія. Здатність до адаптації є важливою основою стійкості живих організмів. Адаптація може бути визначена як відповідність між організмом та його середовищем. Вона охоплює весь комплекс морфологічних, фізіологічних, поведінкових та інших особливостей живих організмів, які забезпечують їхнє існування в певних умовах.

Адаптація лежить в основі виживання організмів та підтримує на необхідному рівні їхню здатність до розмноження. Організми досить швидко і ефективно адаптуються до факторів, які трапляються часто в межах їхнього місця життя. До незвичайних факторів та умов пристосуватися важче.

Жити - це означає постійно адаптуватися. Кожний конкретний живий організм має адаптований комплекс фізіологічних, морфологічних та екологічних особливостей, які доповнюють одна одну та сприяють більш успішному виживанню та розмноженню виду.

Адаптація - це не тільки властивість окремих організмів, це й властивість популяцій. На популяційному рівні адаптації проявляються у формуванні гетерогенного складу популяції та появі в них екотипів - особливих форм, що відрізняються характером пристосувань до середовища.

Існує пристосованість біоценозів та екосистем. Але темпи адаптації тут нижчі, ніж окремих організмів. Тому екосистеми та біосфера виявляються особливо вразливими щодо антропогенних змін навколишнього середовища, які виникають більш різко та скоріше, ніж природні зміни.

Головний фактор стійкості біосфери - це наявність в ній живої речовини. Саме вона визначає переважання в біосфері процесів синтезу та структурування над процесами розпаду. Організми з різними типами та формами живлення по-різному освоюють життєві ресурси. Це складає широкий асортимент дублюючих один одного каналів потоку енергії та колообігу речовин.

Тема: Популяції та навколишнє середовище

Мета: Ознайомити студентів з поняттям «популяція», внутрішньо- популяційна структура, екологічна ніша, ареал популяції та інше.

Контрольні питання теми

1. Поняття популяції, її ознаки.

2. Просторова структура популяцій, популяційне поле, три основні типи розподілу живих організмів у популяційному полі. Територіальні взаємовідносини вищих тварин, типи заселення територій.

3. Внутрішньопопуляційна структура: статева, вікова, розмірна. Значення внутрішньопопуляційної структури.

4. Екологічна ніша, поняття, фундаментальна і реалізована екологічна ніша. Ареал популяції.

5. Динамічні показники популяції. Криві виживання.

6. Концепція демоцену і поняття виду.

7. Популяція як об'єкт використання, моніторингу та управління.

8. Популяційні аспекти розвитку людства.

Першою надорганізмовою біологічною системою є популяція. Термін популяція запозичений з демографії В.Іогансеном у 1905 р. для позначення групи особин одного виду, а іноді навіть однорідної сукупності особин різних видів.

Популяція (англ.. популяціон - населення) - це сукупність особин одного виду, які відтворюють себе протягом великої кількості поколінь і тривалий час займають певну територію, функціонуючи і розвиваючись в одному, або в ряді біоценозів. Популяція - елементарна еволюційна одиниця, екологічною ознакою якої є щільність, розподіл особин за віком і статтю, характер розміщення в межах екосистеми чи угруповання, тип росту та інше.

Кожна популяція існує в певному місці, де поєднуються ті чи інші абіотичні та біотичні фактори. Таке місце поєднання виступає як своєрідна адреса популяції. Якщо вона відома, то існує ймовірність знайти там саме цю популяцію.

Кожна популяція може бути охарактеризована ще і її екологічною нішею. Екологічна ніша є функціональним поняттям. За уявленням розробників цього поняття екологічна ніша є тим діапазоном умов, за яких популяція живе і відтворює себе, тому екологічна ніша сприймається не як об'єм фізичного простору, а як характеристика популяції стосовно всієї системи абіотичних і біотичних факторів, при яких вона може існувати.

Щодо кожного конкретного фактору чи умов життя кожен вид має свою амплітуду, в якій він може існувати. Але так як факторів існування у тварин і рослин багато, то екологічну нішу можна уявити як область в багатомірному просторі факторів, у межах якої може існувати дана популяція.

Кожній популяції характерна фундаментальна екологічна ніша, що представляє собою комплекс екологічних факторів, необхідних для даного виду при відсутності конкурентів. Цей тип ніші відповідає потенційним можливостям виду. На відміну від цього реалізована екологічна ніша охоплює ту амплітуду умов, яка доступна виду в присутності його конкурентів. Реалізована ніша, як правило, в тій чи іншій мірі менша фундаментальної.

Співвідношення між екологічними нішами різних популяцій можуть бути дуже різноманітними: від збігання екологічних ніш до повного розмежування. У межах власної екологічної ніші кожна популяція є найбільш сильним конкурентом. Тому двом різним популяціям з однією і тією ж нішею разом уживатися важко. У біоценозах постійно йде процес диференціювання видів за екологічними нішами, що забезпечує видове різноманіття біоценозів.

Просторова структура популяцій

Кожна популяція розміщується в тому чи іншому просторі. Просторова структура популяції характеризується розміром, чисельністю, щільністю та та константністю. Щільність популяції - це середня кількість особин на одиницю площі простору.

Усталений спосіб життя і простір, який займають рослини, називають популяційним полем. У тварин є територія, що використовується особинами популяції, вони її контролюють, зберігають. Кожне популяційне поле рослин та кожна територія проживання тварин мають свою екологічну ціну, що визначається наявністю ресурсів та умов, необхідних для життя, та відсутністю несприятливих факторів.

Ємність середовища у значній мірі й визначає розмір популяції і в багатьох випадках вона більш важлива, ніж просто розмір доступного для популяції простору.

Тип заселення території залежить від виду тварин. Є декілька форм організації популяцій тварин.

Поодинокий спосіб життя - окремі особини існують практично незалежно одна від одної, лише на короткий період формуються репродуктивні пари.

Сімейний спосіб життя характерний для тварин, у яких партнери, що беруть участь у розмноженні, утворюють пари на тривалий період. Вони утворюються не лише на період спарювання, але й зберігаються під час виведення, вигодовування та виховання молоді. У птахів відомі види, схильні до збереження сімейних пар на все життя. При сімейному способі життя тварини намагаються контролювати територію свого проживання.

Зграйний спосіб життя - тварини об'єднуються в групи чисельністю в декілька десятків або сотень особин. Зграї, як правило, існують цілорічно, лише на період розмноження вони можуть розбиватися на пари. У перелітних птахів зграї формуються на період міграції. Зграї мають великі переваги в добуванні їжі (вовки), в захисті від ворогів (копитні). Структура зграй може бути різною: в одних зграях всі рівноправні (риби), частіше в зграї є лідер і складна ієрархія підпорядкування особин. Ранг у зграї визначається звичайно тільки один раз. Після його встановлення сутички між тваринами припиняються, інформація про ранг повідомляється партнерам у зграї особливими сигналами або особливим типом поведінки. Ієрархія забезпечує відповідальність поведінки тварин зграї і підвищує виживання всіх особин.

Стадо - найбільш стійка форма існування груп особин. У стаді здійснюються всі функції популяції: пошук корму, розмноження, охорона та вирощування молоді. Для стада характерна ієрархічна структура та наявність лідера. Лідер - це тварина, яка найбільш пристосована до даних умов існування, здатна до швидкого вироблення умовних рефлексів. У стаді зубрів лідером є найбільш сильний та досвідчений самець, а в стаді північних оленів - група найбільш досвідчених самок.

Колонії - групові поселення тварин різного віку та статі. Такі колонії можуть бути постійними, або виникати на період розмноження. Колоніальний спосіб життя полегшує захист від ворогів. Особливо характерні поселення ряду видів птахів та гризунів. Складну організацію мають колонії таких комах як мурахи, бджоли, терміти.

Прайди - окремий прайд включає одного самця, двох-трьох самок та декілька особин молодняку. Прайдами живуть леви.

Організація популяції у вигляді колонії, прайда, зграї дає деякі переваги: полегшується пошук корму, забезпечується захист від ворогів.

Власна територія пильно контролюється тваринами, чужі особини свого виду на неї не допускаються. Тут спрацьовує ціла система міток або звукових сигналів. Як мітки найчастіше використовуються пахучі виділення. В антилоп пахучий секрет виділяється із залози біля краю ока, у сарни - біля основи рогів. Кішки та собаки мітять свою територію сечею. Ведмеді - обдирають кору на деревах, що ростуть на межі їхньої території.

Ряд видів тварин активно захищають свою територію. Але сутички ці ніколи не мають тяжких і тим більше смертельних випадків. У більшості випадків вони мають ритуальний характер.

Ряду видів тварин властиві популяції кочового типу. При стадній організації популяція не прив'язана до одного місця, а добуває корм на великих територіях.

Просторова структура популяцій тварин може змінюватись за сезонами року і залежить від фази продуктивного циклу та достатку кормових ресурсів.

Ареал популяції - це частина земної поверхні (акваторії), в межах якої в природних умовах існує популяція. Ареал залежить від радіуса індивідуальної активності ( слимаки, риби, кити).

Чисельність і щільність популяції

Популяція упродовж свого життя займає певну територію і зберігає якусь середню кількість особин. Тому, насамперед необхідно визначити чисельність і щільність особин, що свідчіть про ступінь впливу популяції на екосистему.

Чисельність популяції - загальна кількість особин на даній території або в даному об'ємі (води, грунту), які належать до однієї популяції. Розрізняють неперіодичні (такі, що рідко спостерігаються) і періодичні коливання чисельності популяції.

Щільність популяції - середня кількість особин на одиниці площі чи об'єму. Розрізняють середню й екологічну щільність. Середня щільність - це кількість особин (або біомаса на одиницю заселеності простору (тобто доступної площі чи об'єму). При збільшені чисельності щільність не росте лише при умові розселення популяції, збільшення ареалу.

Внутрішньопопуляційна структура

Під внутрішньопопуляційною структурою розуміють поділ популяції на групи особин, які відрізняються за тими, чи іншими властивостями. Залежно від обраного критерію оцінки існує декілька видів внутрішньопопуляційної структури.

Статева структура популяції. Особливості статевої структури популяції визначаються їхньою видовою належністю. Під статевою структурою мають на увазі співвідношення особин різної статі. Співвідношення чоловічої і жіночої статей в популяції має важливе екологічне значення, так як воно безпосередньо пов'яязане із потенціалом її розмноження. і впливом на життєдіяльність всієї екосистеми. Причому стосується це тільки роздільностатевих організмів. Одностатеві популяції складаються лише з жіночих особин і розмножуються патогенезом (розвиток яйцеклітини відбувається без запліднення). У природі поширеніші двостатеві популяції. Співвідношення особин різної статі в популяціях при генетичному контролі складає приблизно 50% на 50%. В людському суспільстві співвідношення статей також відповідає цій пропорції.

Необхідно пам'ятати, що стать контролюється ще і середовищем, тому можуть спостерігатися і відхилення від цього співвідношення.

Вікова структура популяцій.

У кожній популяції завжди є групи різновікових особин, співвідношення яких характеризує здатність популяції до розмноження. Відрізняють три стадії віку: передпродуктивний, продуктивний і постпродуктивний. Тривалість цих стадій у різних організмів дуже відрізняється. При сприятливих умовах у популяції присутні всі вікові групи, які забезпечують відносно стабільний рівень її чисельності. На віковий склад популяції впливають тривалість життя особин, період досягнення статевої зрілості, тривалість періоду розмноження, плодючість і смертність вікових груп. Такі популяції називаються поліциклічними. Популяції, які складаються з особин одного віку, називають моноциклічними (більшість трав'яних рослин, комах).

Якщо покоління нових особин з'являється у популяції одноразово та перехід з одного вікового стану до іншого йде синхронно, то в такій популяції вікова структура не виражена (культурні рослини).

Популяційні аспекти розвитку людства

За останні 150 років населення Землі росло дуже швидкими темпами. З древніх історичних епох до початку 19 століття чисельність населення світу досягла декількох сотень мільйонів осіб. У 1830 році популяція людей досягла 1 млрд. осіб, через 100 років - 2млрд., а в1960 р., всього через 30 років - 3 млрд. осіб. У 1999 р. чисельність населення планети сягнула 6 млрд. осіб.

Порівняно з основними показниками натурального росту населення в світі Україна за рівнем народжуваності (10,8 чол. на 1000 жителів) посідає останнє місце серед колишніх республік СРСР, а по смертності населення (14,2 чол. на 1000 жителів)- «почесне» друге місце серед розвинених країн світу., за показниками середньої тривалості життя населення - 47 місце у світі.

Модуль 2. Прикладні аспекти екології

Програма навчальних елементів другого змістового модуля

Тема: Антропогенний вплив на біосферу

Мета: Сформувати у студентів вірне розуміння основних причин негативного антропогенного впливу на Біосферу, розуміння поняття «забруднення», видів його і можливих негативних наслідків впливу на Біосферу.

Контрольні питання теми

1. Етапи виробничої діяльності людства з погляду впливу їх на довкілля.

2. Забруднення, визначення цього поняття, класифікація забруднень з позиції теорії перешкод та за походженням.

3. Екологічна криза і екологічна катастрофа, поняття, різниця між ними.

4. Природні забруднення біосфери, види їх за значенням для Біосфери.

5. Причини антропогенних забруднень довкілля і основні джерела антропогенних забруднень.

6. Класифікація антропогенних забрудненням за походженням. Механічні забруднення, джерела їх і вплив на біосферу.

7. Хімічні забруднення, джерела їх і найпоширеніші забруднювальні речовини.

8. Фізичні забруднення біосфери, основні види їх, вплив на довкілля і живі організми.

9. Забруднення біосфери пестицидами, особливості поведінки їх у навколишньому середовищу і впливу на живі організми.

10. Біологічне забруднення.

11. Нормування забруднень: ГДК, ГДР, їх визначення. Принципи нормування.

12. Особливості нормування забруднень в різних середовищах.

13. Визначення забруднень в навколишньому середовищу, якісні і кількісні методи досліджень.

14. Екологічне навантаження, модуль техногенного навантаження.

15. Екологічний моніторинг і якість природного середовища.

В історії виробничої діяльності людства по впливу на довкілля можна виділити чотири етапи:

1. Збирання та мисливство, яке зайняло приблизно 4 тисячі років. На цьому етапі людські спільноти існували в єдності з екосистемами як і всі інші живі організми, не порушуючи законів розвитку екосистем.

2. Землеробство та скотарство. Коли розвиток цивілізації став базуватися на використанні живої речовини, що вироблялася в штучних або напівштучних екосистемах. Перехід до цих виробничих форм господарювання дав можливість виробляти продукції більше, ніж потрібно для споживання, з'являлися відходи як землеробства так і скотарства. Але ці відходи мали природній органічний характер і легко природою перероблялися і включались в колообіг хімічних елементів. Для створення штучних господарських екосистем змінювався ландшафт території (ліси вирубували, розорювали землю).

3. Промислове виробництво, яке зорієнтоване на широке споживання невідтворних ресурсів та штучної енергії, що призводить до безперервного зростання тиску на природне середовище. Стрибкоподібно збільшується використання сировини та енергії і паралельно йде деградація біосфери (втрачено до 20% родючих грунтів), в атмосфері зріс вміст вуглекислого газу, що призводить до зміни клімату, виникли озонові «діри», стали звичайними кислотні дощі, забруднилися усі геосфери Землі.

4. Інформаційне суспільство, що об'єднане комп'ютерними технологіями та робить спроби переходу до ноосферної діяльності. Але необхідно сказати, що комп'ютерні технології сьогодні тільки інтенсифікують існуючі технології, завдаючи тим самим ще більшої шкоди довкіллю.

Ще Авіцена десять століть тому зрозумів, що хід суспільного розвитку та господарської діяльності згубний для природи та небезпечний для людства.

Надмірна господарська діяльність людини призводить до глобальної екологічної кризи. Площа антропогенних пустель досягла 8% суші, міста і промислові зони займають більше 2%. Найгостріше стоїть питання з лісами. За аерокосмічними даними щорічно в світі вирубується від 7 до 20 млн га лісу. Тропічні ліси - основний поставник кисню на Землі - вирубані на 50%, ліси помірного поясу - на 40%. Вирубка лісів посилює ерозію грунтів, забруднення атмосфери, порушує глобальні колообіги води, вуглекислого газу і кисню. Більше 50% сірчаного газу в атмосфері Землі має техногенне походження. В десятки разів більше норми вміст важких металів, органічних сполук та нафтопродуктів в середній і нижній течії Міссісіпі і багатьох інших відкритих водойм. В Молдавії та на півдні України постійна багаторічна обробка виноградників препаратами міді призвела до зараження грунтів солями міді.

Для великих промислових міст всього світу характерне забруднення свинцем: грунт і рослини міст мають в своєму складі свинцю в 20 - 30 разів більше, ніж за їх межами. Особливу екологічну небезпеку в цьому відношенні мають автотраси.

У 1972 році Римський клуб надрукував тривожний прогноз розвитку людської цивілізації «Межі росту», зроблений групою фахівців під керівництвом Д.Медоуза. Пізніше Д.Медоуз видав нову книгу «За межами росту», в якій дав аналіз системі «людство - природне середовище» на основі матеріалів 1970 - 1990 років, де також свідчить про глобальну екологічну кризу. Але усі ці застереження не мали відповідних дій. Усі соціально-економічні системи людства продовжують базуватися на пріоритеті споживання і тому є ворожими природі. Фінський вчений Г.Ф.фон Райт шлях розвитку цивілізації назвав деструктивним. Протягом другої половини 20-го століття зібралося достатньо прикладів негативної дії на біосферу антропогенних впливів.

Забруднення та їх класифікація

Десь до 13-го століття природа активно переробляла всі надходження речовин у біосферу, тобто відбувалося самоочищення. Продукти життєдіяльності всіх організмів, включаючи і людину, були переважно природного органічного походження і перетворювалися редуцентами на неорганічні сполуки, які включалися в природний колообіг речовин.

Із зростанням чисельності населення значно збільшувалися його потреби, для задоволення яких людство почало залучати багато нових речовин і нові види енергії, які були не властиві природі, до яких природа не встигала адаптуватися, тобто вони не включалися в природний процес колообігу. Це призвело до накопичення їх, що стало завдавати значної шкоди екосистемам і людині.

Забруднення - це внесення у природне середовище або виникнення в ньому нових, не характерних хімічних і біологічних речовин, агентів, енергій або внесення в надлишковій кількості будь-яких уже відомих речовин, які чинять шкідливий вплив на природні екосистеми й людину і яких природа не здатна позбутися самоочищенням.. Речовини, які забруднюють природне середовище, називають забрудниками, або полютантами. Об'єктом забруднення завжди є біогеоценоз. Надлишок одних речовин, або наявність нових у природному середовищі призводить до зміни екологічних факторів (змінюється склад атмосфери, води, грунту), що веде до порушення процесів обміну речовин. Все це призводить до порушення процесів життєдіяльності, що в кінцевому підсумку веде до екологічної кризи та екологічної катастрофи.

Екологічна криза - це ситуація, що виникла в природних екосистемах у результаті порушення рівноваги під дією стихійних природних явищ або в результаті антропогенних факторів ( вирубування лісів, зарегулювання рік, забруднення атмосфери, водойм, грунтів, тощо).

Екологічна катастрофа - це зміни необоротного характеру, що відбулися в екосистемах чи в біосфері.

З позиції теорії перешкод Г.В.Сталницький і А.І.Радіонов (1988) пропонують класифікувати забруднення так:

1. Інградієнтне забруднення - сукупність речовин кількісно або якісно чужорідних природним біогеоценозам;

2. Параметричне забруднення - зміна якісних параметрів навколишнього середовища до песимальних значень (забруднення різними видами енергії).

3. Біоценотичне забруднення - полягає в дії на склад і структуру популяцій живих організмів ( забруднення живими організмами).

4. Соціально-деструктивне забруднення, що являє собою зміну ландшафтів і екологічних систем у процесі природокористування, пов'язану з оптимізацією природи в інтересах людини.

Забруднення поділяють на природні, спричинені будь-якими природними катастрофічними чинниками (повені, виверження вулканів, землетруси, селевий потік, тощо) і антропогенні, що виникають внаслідок діяльності людей.

Природне забруднення біосфери

В науковій літературі дискутується питання про вплив глобальних катастроф на розвиток живих організмів у біосфері. Вплив екологічних катастроф на великомасштабні зміни розвитку живої природи на Землі досліджують багато вчених. Ці зміни вони пояснюють внутрішніми змінами самої Землі, зумовленими її властивостями, та зовнішніми - космічними. Земні і космічні зміни тісно пов'язані між собою, і можна розглядати тільки їх спільний вплив.

На біосферу Землі значний вплив має сонячна активність. Змінами сонячної активності можна пояснити різке збільшення чисельності окремих видів і популяцій. Існує думка, що сонячна активність впливає і на деякі геологічні процеси, а також на соціальну активність людського суспільства.

На розвиток життя значний вплив має магнітне поле Землі. Воно захищає життя на планеті від іонізуючого сонячного та космічного випромінювання. Під впливом зменшення напруженості магнітного поля, як показав канадський вчений Я.Крейн, у тканинах організмів виникають необоротні зміни і розвивається безпліддя. Російські вчені В.Красовський та Й.Шкловський пояснюють причини Земних катастроф спалахами наднових зірок. Катастрофічними наслідками супроводжуються падіння на поверхню Землі метеоритів, комет, астероїдів.

Інші катастрофічні події - землетруси, тайфуни, повені, виверження вулканів і т.п. мають локальний екологічний вплив. Вони завдають значної матеріальної шкоди навколишньому природному середовищу, призводять до загибелі багатьох представників рослинного й тваринного світу та до людських жертв, але не впливають на еволюцію біосфери.

Антропогенне забруднення біосфери

Надзвичайно інтенсивне зростання чисельності населення на Землі в ХХ столітті призвело до зростання ще більшими темпами потреб людей. Так за 80 років (1900 - 1980) споживання нафти зросло більше ніж в 10000 разів, чавуну - більше ніж в 10 разів, пшениці - в 6,5 рази. Енергетичні потреби тільки США за останні 100 років збільшилися в 70 разів. Упродовж 80 років ХХ століття з надр Землі видобуто корисних копалин більше, ніж за всю попередню історію людства. В результаті господарської діяльності людей в атмосферу щороку викидається понад 22 млрд тон оксиду карбону, понад 150 млн тон сірчистого газу, в ріки скидається понад 160 куб.км забруднених стічних вод, вноситься в грунти 500 млн тон мінеральних добрив і 4 млн тон пестицидів.

Щороку утворюється і нагромаджується значна кількість відходів господарської діяльності людей. З добутих природних мінеральних ресурсів використовується тільки 10%, а решта потрапляє у відходи.

Основними джерелами антропогенного забруднення навколишнього середовища є промисловість, сільське та комунальне господарство.

Серед забруднювальних промислових об'єктів найбільший внесок роблять підприємства енергетичної галузі (ТЕС, ГРЕС, АЕС, котельні), промислові об'єкти металургійної, хімічної, нафтопереробної промисловості. Великими забрудниками довкілля є військово-промисловий комплекс, гірничо-збагачувальна промисловість та автомобільний, повітряний водний та залізничний транспорт.

Енергетика, металургійна промисловість та автотранспорт створюють до 85% усього обсягу забруднень. Металургійна промисловість України зумовлює близько 35% усіх забруднень атмосфери і природних вод.

Близько 85% забрудників повітря викидають над промисловими районами.

За кількістю промислових забруднень на душу населення Україна посідає одне з перших місць у Європі. . Щорічний обсяг шкідливих речовин, які потрапляють на 1 кв.км площі України в 3,2 рази вищий, ніж у країнах Європі і у 6,5 рази, ніж у США. У нас функціонує 1700 шкідливих виробництв, у тому числі 5 АЕС. Близько 1000 хімічних підприємств є особливо небезпечними.

Значну кількість забруднювальних речовин викидає транспорт, особливо автомобільний. До значних забрудників довкілля належить житлово-комунальне господарство.

Антропогенні забруднення за типом походження поділяються на механічні, хімічні, фізичні і біологічні.

До механічних забруднень відносять різні предмети у воді, грунті, а також тверді часточки різного розміру. Найбільшими постачальниками відходів є гірничодобувний і гірничо-збагачувальний комплекси. Відвали в Україні займають площу близько 55 тис га, в яких знаходиться більше 20 млрд. тон промислових відходів, Щорічний обсяг побутового сміття в Україні становить близько 40 млн куб.м. Щороку на кожного жителя припадає побутових відходів у США - понад 700 кг, в Канаді - 380 , у Франції - 360, у Голландії - 190 .

Хімічні забруднення - це різноманітні сторонні штучні хімічні речовини (тверді, рідкі та газоподібні), які утворилися в хімічній, металургійній чи інших галузях господарства.

В світі зареєстровано більше 9 млн видів штучно отриманих хімічних речовин, Близько 300 тисяч хімічних речовин надходять у продаж. Різко зріс синтез органічних речовин (у1950 році вироблялося 7,0 млн тон, у 1985 - близько 250 млн тон). Асортимент штучних органічних речовин перевищує 2 млн назв. Багато з них токсичні для живих організмів, але ГДК розроблені тільки для 4,5 тисяч. Для більшості забруднюючих речовин відсутні методи реєстрації їхньої наявності в природному середовищу.

Найпоширеніші забруднювальні речовини.

Оксид карбону - чадний газ - утворюється при неповному згоранні палива, за концентрації в повітрі понад 4% - спричиняє смерть людини. Токсичність його полягає в тому, що він з'єднується з гемоглобіном крові і еритроцити втрачають здатність транспортувати кисень.

Оксиди нітрогену утворюються внаслідок недосконалої технології спалювання палива та в процесі виплавки металів. Оксиди нітрогену з'єднуються з вологою повітря і створюють азотну кислоту, яка шкідлива для зелених рослин. будівельних матеріалів. При великій кількості у повітрі можуть випадати «кислотні дощі».

Сірчаний та сірчистий ангідрид виділяються під час згорання палива з домішками сірки, переробки сірчаних руд, виплавляння кольорових металів.

Сполуки хлору поширюються в повітрі навколо хімічних заводів, що виробляють хлоридну кислоту, пестициди, суперфосфат, хлорне вапно, соду.

Великої шкоди природному середовищу завдають важкі метали: мідь, нікель, свинець, кадмій, ртуть та інші.

Фізичні забруднення біосфери - це забруднення біосфери різними видами енергії. До них відносяться шумове, вібраційне, теплове, світлове, інфразвукове, електромагнітне та іонізуюче.

Під шумом розуміють усі неприємні та небажані звуки або їх сукупність, які заважають нормально працювати, відпочивати і призводять до різних порушень екосистем. Рівень шумового тиску вимірюється децибелами ( умовні одиниці, які показують наскільки звук вищий за поріг слухового сприйняття) Звичайна розмова ведеться в межах 30 - 60 децибел. Допустима межа сили звуку - 85 децибел, больовий поріг - 140 децибел. Постійний шум силою 70 децибел викликає розлад нервової системи, 90 децибел - порушує слух. Рівень шуму природного навколишнього середовища складає 30 - 60 децибел.

Теплове забруднення є наслідком теплових викидів переважної більшості промислових підприємств, устаткування і машин, що використовують процеси горіння, нагрівання, вибуху, тощо. Значна кількість електроенергії у вигляді теплових втрат розсіюється в навколишньому просторі. Багато теплоти надходить у довкілля від теплотрас, систем охолодження.

Верхня межа витривалості організмів стосовно температурного фактора не перевищує 40 - 45^оС. Оптимум становить 15 - 30^о. Підвищення температури води в ставках-охолодниках теплових електростанцій до 36^о істотно зменшує біопродуктивність і може завдати значної шкоди існуючому біоценозу.

Вібрації - це тремтіння або струс усього тіла чи окремих частин. Тривалі вібрації призводять до втоми і значних порушень багатьох функцій організму. Необхідно розрізняти локальну та загальну вібрацію.

Електромагнітні поля створюють деякі види техніки. Вони можуть перевищувати середній природний фон у сотні разів і більше. Головним джерелом електромагнітного випромінювання є радіотелевізійні та радіолокаційні станції, засоби радіозв'язку, високовольтні лінії електропередачі, а також лінії електротранспорту. Рівень електромагнітних випромінювань може бути досить високий. Мірою забруднення електромагнітними полями є напруженість поля, одиницею якої є вольт на метр (в/м). Ці поля негативно впливають на нервову систему (неврози, безсоння, імпотенція та інше).

Іонізуюче випромінювання за силою та глибиною впливу на організм вважається найсильнішим. Різні організми мають різну чутливість до дії радіоактивного опромінення, навіть різні клітини одного організму мають різну чутливість.

Розрізняють природну та штучну радіацію. Природними є випромінювання сонця, космічне випромінювання, а також випромінювання внаслідок радіоактивного розпаду природних радіонуклідів в надрах землі.. Всі види флори та фауни Землі протягом мільйонів років виникали та розвивалися під постійним впливом природного радіоактивного фону й пристосувалися до нього.

Нині головними джерелами радіоактивних забруднень біосфери є радіоактивні аерозолі, які потрапляють в атмосферу під час випробувань ядерної зброї, аварій на АЕС та радіоактивних виробництвах, а також радіонукліди, що виділяються з радіоактивних відходів, захоронених на суші і в морі.

Важко переоцінити трагічні наслідки аварії на Чорнобильській АЕС, що стало фатальним фактором загрози генетичному здоров'ю нації. Із загального радіоактивного викиду в Україну потрапило 25%, Білорусь - 70%, Росію та інші країни - 5%.. В Україні від наслідків аварії постраждало 2,5 млн людей.

Біологічний ефект радіації зумовлений взаємодією енергії з живою речовиною, наслідком чого може бути канцерогенез. В процесі радіоактивного розпаду утворюються також вільні радикали, які можуть змінювати структуру клітин і тканин організму настільки, що відновлення їх стає неможливим. Зміну генетичного коду клітин організму називають мутацією, що приводить до різного роду порушень розвитку, в тому числі і до раку.

Серед хімічних забрудників окреме місце займають пестициди. Пестициди (гербіциди, інсектициди, фунгіциди) - хімічні речовини, що використовуються для знищення бур'янів, грибків, бактерій, різноманітних комах та тварин. Більшість їх - це синтетичні препарати, що мають токсичні властивості, Головна їхня властивість знищення різних форм життя, тому всі пестициди - небезпечні.

В процесі виробництва, транспортування, зберігання, застосування та утилізації пестицидів має місце забруднення довкілля. Призначені для застосування на сільськогосподарських угіддях, вони попадають у всі геосфери Землі, забруднюючи повітря, воду і грунт. Вище допустимої норми забруднено 65% сільськогосподарських угідь Західної Європи.

В Україні на сьогодні накопичилося близько 11 тис.тон застарілих невикористаних пестицидів, проблема утилізації яких не вирішена. Близько 25 млн сільськогосподарських робітників щороку отруюються пестицидами.

Деякі пестициди в грунті під дією сонячних променів трансформуються, утворюючи нові більш токсичні хімічні речовини.

Безпосередній вплив пестицидів на людину полягає в ураженні та зміні функцій печінки, захворюваннях центральної нервової та серцево-судинної систем, Вони негативно впливають на репродуктивну функцію людини. Значна стійкість пестицидів у природному середовищі призводить до значного накопичення їх як в екотопі так і в живих організмах.

Біологічне забруднення - це забруднення живими організмами, коли в природних та антропогенних екосистемах з'являються не властиві їм організми, або значно збільшується чисельність якогось із існуючих видів чи популяцій живих організмів. Це можуть бути тварини або мікроорганізми. Особливим випадком такого забруднення є мікробіологічне, пов'язане з розвитком у навколишньому середовищі паразитичної мікрофлори. Треба мати на увазі можливість використання мікроорганізмів як біологічної зброї.

Нормування і методи визначення забруднень

Попередження негативного впливу на природне середовище та забезпечення екологічної безпеки біосфери можливо лише при застосуванні в господарській діяльності людини безвідходних технологій. Рівень розвитку техніки на сучасному етапі не дає можливості розробити такі технології тому залишається один шлях - нормування кількості забруднень, що можуть потрапити в природне середовище, не спричинивши йому шкоди.

В основі нормування лежить установлення гранично допустимих концентрацій (ГДК) шкідливих речовин (полютантів) в атмосферному повітрі, воді, грунті, харчових продуктах. Для фізичних забруднень встановлюють гранично допустимі рівні (ГДР) того чи іншого забрудника.

ГДК чи ГДР полютанта - це такий його максимальний вміст в об'єєкті навколишнього середовища, який не знижує працездатності та самопочуття людини і в разі постійного контакту не може визвати захворювання чи відхилення в стану здоров'я, а також не викличе небажаних наслідків у нащадків.

ГДК визначаються окремо для кожного середовища. Для атмосферного повітря визначається ГДК_мр - максимальна разова ( при вдиханні такого повітря впродовж 20 хвилин не повинно бути негативних наслідків); ГДК_сд - середньодобова ( не повинна впливати негативно в разі дії впродовж всього життя), для повітря робочої зони - ГДК_рз - не повинна впливати при дії впродовж усіх років праці на виробництві. Для водного середовища ГДК_в - для водойм господарсько-питного призначення, ГДК_ВР - для водойм рибогосподарських. Для грунту - ГДК_гр.- не повинна впливати не тільки на людину, а й на самоочисну здатність грунту. Для продуктів харчування - ГДК_пр, або допустима залишкова кількість (ДЗК).

У разі наявності в якомусь середовищу декількох шкідливих речовин враховують їх сумарну шкідливість. Сума відношень концентрацій шкідливих речовин до їх ГДК не повинна перевищувати одиницю.

На сьогоднішній день встановлені ГДК для повітря робочої зони більш ніж на 1500 хімічних речовин, для атмосферного повітря - більше 500, для води водойм - більше 1000 , для грунту - 50, для продуктів харчування - більше 100 хімічних речовин.

Теорія нормування різних чинників середовища ґрунтується на декількох принципах, основні із них:

1. Принцип першочерговості медичних показань: беруть до уваги тільки особливості впливу на організм. Жодні докази про відсутність ефективних засобів зниження діючих концентрацій не враховуються.

2. Принцип пороговості - основа методології гігієнічного нормування. В кожному разі експериментально виявляється найменша концентрація, яка ще визиває якісь зміни в організмі - визначається порог дії. Ця концентрація і береться за основу для встановлення ГДК.

3. Принцип лімітуючого показника. При встановленні ГДК вивчають дію забруднила по декількох показниках і за основу для встановлення ГДК береться той показник, який виявився найбільш чутливим до дії забруднила.

4. Принцип лабораторного експерименту. Він дозволяє проводити нормування у стандартизованих порівняльних умовах, що веде до уніфікації досліджень у всіх лабораторіях і дає можливість порівнювати результати.

Для нормування різних викидів в атмосферу і викидів у водойми запропоновано норматив гранично допустимий викид в атмосферу (ГДВ), або гранично допустимий скид у водойму (ГДС). Гранично допустимий викид (скид) - це максимальна кількість шкідливих речовин, яка не повинна перевищуватися під час викиду в повітря (скиду у водойму) за одиницю часу, щоб концентрація полютантів на межі санітарної зони не перевищувала їх ГДК. Встановлюють ГДК та ГДС на основі розрахунку розсіювання чи розведення.

Екологічне навантаження

Для оцінки рівня забруднення навколишнього середовища використовують такий показник як гранично допустиме екологічне навантаження (ГДЕН) та техногенне навантаження на природне середовище. Техногенне навантаження характеризується модулем техногенного навантаження, під яким розуміють обсяг промислових і побутових стічних вод і твердих відходів, рознесених по адміністративних одиницях, які вимірюються в тисячах тон на квадратний кілометр за рік. В різних областях України модуль техногенного навантаження від 10 тисяч до 1000 тисяч тон на квадратний км. Найбільший він у Донецькій, Дніпропетровській і Запорізькій областях - від 100 тисяч до 1000 тис.т/км^2..

За ступенем гостроти виділяють 5 видів екологічної ситуації: катастрофічні, критичні, напружені, задовільні, умовно сприятливі. Катастрофічні характеризуються глибокими і незворотними змінами природи. При цьому істотно погіршується стан здоров'я людей, втрачається генетичний фон біоти і унікальні природні об'єкти. У разі критичних - виникають значні зміни ландшафту, наростає загроза втрати ресурсів та унікальних природних об'єктів. У «Методичних вказівках з виділення зон екологічного лиха (1992) виділяють зони екологічного лиха, екологічної небезпеки та екологічної кризи.

Методи дослідження стану довкілля

Для можливості дослідження стану довкілля і ступеню забруднення його різними полютантами необхідно мати методи визначення цих полютантів. Під час дослідження стану довкілля використовують якісні і кількісні методи визначення забрудників. Спочатку використовують як менш трудомісткий якісний метод визначення. Якісні методи дослідження мають супроводжуватися візуальним ефектом, для чого використовують реакції, при яких відбувається:

- поява чи зникнення осаду;

- поява, зникнення чи зміна кольору розчину;

- виділення газів;

- утворення кристалів характерного кольору і форми;

- поява забарвлених перлів та інше.

Для кількісного визначення полютантів використовують хімічні методи, фізико-хімічні методи (рідинна та газова хроматографія, іонообмінна хроматографія, електрохімічні методи, фізичні методи (мас спектрометрія), метод ядерного магнітного резонансу та інші.

Необхідно відмітити, що якісні методи дослідження можуть проводитися у місці відбору проби, в той час коли кількісні дослідження проводяться в спеціальних лабораторіях з застосуванням спеціального обладнання.

Екологічний моніторинг і якість природного середовища

Для керування процесом охорони природи, раціонального природокористування та забезпечення екологічної безпеки навколишнього середовища потрібна організація обліку антропогенних змін та їх проявів як в окремих регіонах, так і в глобальних масштабах. Такий облік потрібно здійснювати з метою запобігання будь-яким негативним наслідкам, погіршенню якості довкілля, а також для прогнозування змін у ньому та їх наслідків. Ці завдання вирішують за допомогою екологічного моніторингу. Екологічний моніторинг - це комплексна науково-інформаційна система спостережень, оцінки й прогнозування змін стану навколишнього середовища та живих організмів під впливом антропогенних факторів.

Розрізняють моніторинг фоновий, біологічний (біосферний) та господарський. За фонового моніторингу здійснюють систематичні стаціонарні заміри, які проводять за єдиною програмою стану атмосфери, грунту, природних вод та особливостей земної поверхні.

За біологічного моніторингу здійснюють систематичну оцінку стану видів рослин і тварин. Господарський моніторинг здійснюють з метою оцінки діяльності окремих сільськогосподарських або промислових об'єктів.

Екологічну безпеку біосфери повинна забезпечити система глобального моніторингу, організована на базі космічної та обчислювальної техніки на основі міжнародного співробітництва. Система моніторингу допомагає уникнути переходу критичних рівнів якості довкілля в екологічні катастрофи.

Тема: Екологічна безпека атмосфери

Мета: Ознайомити студентів з основними забруднювачами і забрудненнями атмосферного повітря, негативним впливом забруднень на довкілля і живі організми. Дати уяву студентам про нормування забруднень атмосфери, а також про основні заходи щодо попередження атмосферних забруднень.

Контрольні питання теми

1. Класифікація забруднень атмосфери, основні джерела забруднень атмосфери і основні забруднювальні речовини.

2. Вплив забруднень атмосфери на довкілля і живі організми.

3. Трансформація забруднень в атмосфері.

4. Парниковий ефект, кислотні дощі.

5. Руйнування озонового шару, ядерна зима.

6. Нормування якості повітря, визначення концентрацій забрудників в атмосферному повітрі.

7. Основні напрями заходів щодо попередження забруднення атмосферного повітря..

8. Очищення газодимових викидів, методи і принципи дії очисних споруд.

Навколо Землі існує повітряна оболонка - атмосфера (грец. атмос - дихання). Вона окутує Землю до висоти 2-3 тисячі кілометрів і межує з космічним простором. Атмосферне повітря - це фізична суміш газів азоту, кисню вуглекислого газу, до десяти інертних газів та водяної пари. Склад повітря досить сталий і мало змінюється з висотою, Але з підняттям вгору воно розріжується і відповідно зменшується вміст кожного газу в одиниці об'єму - знижується парціальний тиск газів. Гази, що утворюють атмосферу легко переміщаються, але атмосфера все таки має чітко виражену пошарову будову: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера і екзосфера. Над поверхнею Землі знаходиться тропосфера ( тропос - поворот). Вона сягає висоти від 8-10 км в полярних областях до 16-18 км над екватором. У ній міститься основна маса повітря, до 80% усієї маси атмосфери, воно має тут найбільшу густину.

Шар атмосфери, товщиною до 480 км, служить надійним щитом, що захищає Землю від бомбардування метеоритами, що летять із космічного простору в напрямку Землі.

Забруднення атмосфери.

У результаті виробничої діяльності людського суспільства відбувається забруднення атмосфери, що призводить до зміни хімічного складу повітря. Під забрудненнями атмосфери розуміють рідкі і тверді часточки та газуваті речовини, що надходять в атмосферу в результаті побутової та виробничої діяльності людей.

Забруднення атмосфери відбувається також і природним шляхом: вулканічні гази, природний пил, спори грибів, мікроорганізми, тощо.

Щороку в атмосферу внаслідок спалювання палива та від інших джерел потрапляє понад 25 млрд. т вуглекислого газу, понад 200 млн. т оксиду карбону, близько 200 млн т оксиду сульфуру, понад 50 млрд. т різних вуглеводнів.

Основними джерелами забруднення атмосферного повітря є енергетика (теплові та електричні станції), промислові підприємства, транспорт (особливо автомобільний), комунальне та сільське господарство, військово-промисловий комплекс. При цьому частка різних джерел у різних країнах дуже різниться. Так, у США на транспорт припадає 42%, спалювання палива в стаціонарних установках - 21%, промисловість - 14%, , спалювання деревного палива - 8%, спалювання сміття - 8%,на інші джерела - 10%.

15% вуглеводнів, 60% - оксидів нітрогену, 80% - сірчистого ангідриду, 26% - пилу утворюються внаслідок спалювання палива Від автотранспорту утворюється 50% вуглеводнів, 15% - оксидів нітрогену, 21% - пилу і 1% - вуглекислого газу. У містах багато утворюється органічних речовин і бактерій з побутових відходів та сміття.

Вихлопні гази автомобілів містять до 4-5% оксиду карбону, а також ненасичені вуглеводні й альдегіди, сірковмісні сполуки та сполуки свицю. Легковий автомобіль під час руху викидає за годину до 3 м³ оксиду карбону, а вантажний - до 6 м³. Щороку понад 200 мільйонів автомобілів викидають в атмосферу до 200 млн. т оксиду карбону, 40 млн. т вуглеводнів, 20 млн. т оксидів нітрогену та значну кількість свинцю.

Значно забруднюють повітря літаки. Викиди чотиримоторного реактивного літака на злеті еквівалентні вихлопу біля 7000 автомобілів. В портових містах джерелом забруднення є суднові дизельні двигуни, які споживають до 2 т палива за годину.

Одним із головних забрудників атмосферного повітря є теплоенергетика. Під час спалювання 1 т вугілля в атмосферу викидається до 23 кг попелу, 15 кг оксиду сульфуру. Теплові електростанції світу щороку викидають 120 млн т попелу і до 60 млн т оксиду сульфуру.

Не всі промислові викиди можна ідентифікувати. Найпоширенішими забрудниками, що надходять з промисловими викидами, є попіл, сажа, оксид цинку, силікати, хлорид свинцю, сірчистий і сірчаний альдегіди, вуглеводні, смоли, альдегіди, аміак, оксид карбону, радіоактивні гази та аерозолі.

Підприємства чорної металургії забруднюють атмосферу пилом, оксидами карбону, сульфуру, нітрогену та металів. Агломераційні фабрики викидають гази з великою кількістю пилу та оксиду сульфуру. Підприємства кольорової металургії викидають запилені гази. З 1 т пилу, що викидається в атмосферу при виплавлянні мідних руд, можна отримати 100 кг міді і трохи менше свинцю та цинку.

Хімічні виробництва забруднюють атмосферу пилом, що містить органічні та неорганічні сполуки, а також різними газами.

Класифікація забруднень

За агрегатним станом забруднювальні речовини поділяють на газуваті, рідкі, тверді і змішані. Промислові викиди поділяються:

- за організацією відведення й контролю - на організовані і неорганізовані;

- за температурою газів - нагріті, температура яких вища від температури атмосферного повітря, та холодні;

- за локалізацією - в основному, допоміжному та підсобному виробництвах;

- за ознаками очищення - викиди без очищення (організовані і неорганізовані) та після очищення (організовані).

Організований промисловий викид - це викид, який надходить в атмосферу через спеціально споруджені газоходи. Неорганізований - викид, що надходить в атмосферу у вигляді не спрямованих потоків газу через порушення герметичності обладнання, відсутності або незадовільної роботи місцевої витяжної системи.

Промислові викиди поділяють на первинні і вторинні. Первинні - це викиди, що надходять в атмосферу безпосередньо від джерела, вторинні є продуктами первинних, але можуть бути більш шкідливими і небезпечнішими.

Усі забруднення атмосферного повітря промисловими викидами можна класифікувати за такими ознаками:

1. за призначенням: технологічні, що складаються з хвостових газів після вловлювання на установках, продування апаратів; вентиляційні викиди - місцеві відсмоктування від обладнання та загально обмінна витяжка;

2. за місцем розташування : високі, що знаходяться в зоні недеформованого вітрового потоку (високі труби та інші більші в 2,5 рази від висоти будівлі); наземні, розміщені близько до земної поверхні.

3. за режимом роботи: безперервні і періодичної дії, залпові.

Екологічний вплив атмосферних забруднень

Атмосферне повітря є одним з основних природних ресурсів, без якого людина може прожити лише кілька хвилин. В організмі людини немає органів, які б забезпечували запас кисню хоч на невеликий проміжок часу, тому організм повинен постійно вдихати повітря для забезпечення киснем процесів окислення. Зміна хімічного складу і фізичних властивостей повітря приводить до порушення гомеостазу в організмі, спричиняючи небажані відхилення.

Фізіологічне значення атмосфери полягає в забезпеченні організму киснем. Організм людини адаптувався до чистого повітря. Постійні забруднення атмосферного повітря, особливо в промислових містах негативно впливають на здоров'я населення, на санітарно-гігієнічні умови, в яких вони проживають. Різні інгредієнти по різному впливають і на здоров'я і на санітарно-побутові умови.

На перше місце слід поставити пил як найбільш поширений вид забруднення повітря. Ступінь дисперсності твердих часточок, що містяться в повітрі, впливає як на їхні властивості, так і на глибину проникнення їх в органи дихання та затримку в легенях. Часточки пилу розміром більше 10 мкм осідають з наростаючою швидкістю із збільшенням їх розміру. Часточки пилу розміром менше як 0,1мкм зовсім не осідають і перебувають в постійному броунівському русі. При надходженні до легенів часточки пилу затримуються на поверхні легеневої тканини, накопичуються, створюючи високу концентрацію. Особливо це небезпечно в разі накопичення радіоактивних, канцерогенних, токсичних речовин або важких металів. Налічується до 400 канцерогенних речовин, серед яких найбільш небезпечними є бензпірен, дибензантрацен, діоксини та інші.

Коли повітря забруднене пилом, дихання людини стає поверхневим, що призводить до недостатньої вентиляції легенів і сприяє виникненню різних легеневих захворювань. Пил визиває у людини пошкодження слизової оболонки дихальних шляхів, загострення бронхіальної астми. Пил може також травмувати очі і визивати запалення слизових оболонок.

Велику шкоду має сажа, яка завжди є в задимленому повітрі. Сажа утворюється при неповному згоранні вуглеводистих речовин (нафта, смоли, тощо) і має в своєму складі канцерогенні речовини. Багато вчених пов'язують зростання захворюваності людей на рак з задимленням міст.

Окисли сірки і інші з'єднання сірки є сильними подразниками, при значних концентраціях можуть проявляти і токсичну дію. Токсичними є і такі речовини як оксид вуглецю, фтористий водень, свинець, ртуть і інші.

Концентрації атмосферних забруднень, що мають місце в звичайних умовах в повітрі промислових міст не визивають гострих отруєнь, але роками діючи на організм, ці забруднення визивають ті або інші хронічні ушкодження і захворювання. При несприятливих метеорологічних умовах і сильному забрудненні атмосферного повітря можуть бути випадки важких отруєнь людей і тварин. Так у грудні 1930 р. в Бельгії в долині р. Массе, де розташовано багато промислових підприємств, на протязі 5 днів була безвітренна погода з високим тиском і густим туманом. При таких метеоумовах окисли сірки, що виділялись з промислових підприємств, копичились в долині, досягли токсичних концентрацій і визвали гострі отруєння людей і тварин. Захворіли сотні людей і тварин, із яких 60 чоловік померли з явищами різкого подразнення дихальних шляхів.

Наявність в атмосферному повітрі значної кількості забруднень погіршує мікроклімат і світловий клімат населеного пункту, санітарно-побутові умови проживання населення.

Шкідливий вплив атмосферних забруднень на рослинність залежить від інтенсивності забруднення і може розповсюджуватись на великі відстані - до 10-25км. Ядовиті гази діють на протоплазму рослинних клітин, пил та сажа закривають дихальні отвори і затрудняють проникнення сонячних променів до хлорофілу. Під впливом димових газів змінюється колір листя, передчасно сохнуть і опадають, верхівки дерев засихають і гинуть. В лісах, що попадають в зону задимлення промисловими підприємствами зникають звірі, птахи і комахи.

Трансформація забруднень в атмосфері

Атмосферне повітря завдяки нерівномірному нагріву у різних широтах інтенсивно циркулює. Це усереднює склад компонентів повітря та сприяє переміщенню водяної пари з океанів у континентальні райони і забруднень на великі відстані. Під дією йонізуючих випромінювань в атмосфері з забрудненнями відбуваються різноманітні фотохімічні реакції з утворенням інших хімічних речовин. При цьому можливе перетворення оксиду нітрогену (ІІ) в оксид нітрогену (ІV). При взаємодії вуглеводнів з озоном або атомарним киснем утворюються вільні перокисні високоактивні речовини, здатні утворювати складні комплексні сполуки - оксиданти. Атомарний оксиген і озон можуть взаємодіяти з органічними сполуками з утворенням вільних радикалів.

Наявність вільних радикалів в атмосферному повітрі призводить до утворення смогу. Основними продуктами фотохімічних реакцій є альдегіди, кетони, органічні нітрати та оксиданти.

Парниковий ефект

Клімат планети впродовж всього періоду її існування поступово змінювався. Останнім часом в результаті швидкого зростання населення планети і його потреб відбувається інтенсивний розвиток енергетики і промисловості. Це призвело до утворення й викиду в атмосферу великої кількості забруднень та теплоти. Внаслідок спалювання органічного палива в атмосферу викидається понад 3х10¹⁴ МДж теплоти. Потепління планети, як вважають більшість вчених, відбувається головним чином внаслідок забруднення атмосфери «тепличними газами» - переважно вуглекислим газом, менше метаном та оксидом нітрогену. В атмосфері діоксид карбону та інші тепличні гази діють подібно до скла в парнику: вони пропускають короткі сонячні промені, які нагрівають земну поверхню, але затримують більш довгі інфрачервоні промені нагрітої земної поверхні, що зумовлює розігрівання планети. Це явище отримало назву «Парниковий ефект».

Загальний вміст «парникових газів» в атмосфері складає: вуглекислий газ - 355 частин на мільйон, метану - 1,75, оксидів нітрогену - 0,31, фторхорвуглеводнів - 0,001. Щорічно концентрація цих газів в повітрі зростає: вуглекислого газу на 0,5%, оксидів нітрогену на1,0%, метану 0,7%. За останні 40 років кількість викидів вуглекислого газу зросла на 35%. Збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі спричинило також вирубування лісів.

За даними підрахунків ООН до 2100 р. температура зросте на 3⁰ С. Це може призвести до танення льодовиків, що зумовить підняття рівня вод Світового океану на 2-3 метри і затоплення багатьох районів.

Потепління спричинить істотну зміну клімату майже на всій планеті, що може мати негативні і навіть катастрофічні наслідки. Основні кліматичні зони змістяться на північ і на південь на 400 км.

З метою запобігання впливу «парникових газів» на всесвітній конференції ООН в Токіо у 1998 р. було прийняте рішення про квотування викидів парникових газів. В грудні 2009 р. в Копенгагені (Данія) також проводилася конференція ООН по клімату, на якій не було підписано жодного документу через розбіжність у думках делегацій найбільш розвинених країн.

Кислотні дощі

Оксиди сульфуру і нітрогену, потрапляючи в атмосферу, сполучаються з вологою повітря і утворюють туманоподібні краплини сірчаної та азотної кислоти. Переносячись вітрами на значні відстані, вони потім можуть випадати разом з дощем, який має кислу реакцію. Кислотними називають будь-які опади - дощ, сніг, туман, якщо значення їх рН становить менш ніж 7,0. Кислотні дощі частіше мають рН в межах 4,1-2,1, інколи навіть менше 2,1. Сто років тому дощова вода мала рН 7,0, тобто нейтральну реакцію. Поступово індустріалізація охоплювала все більшу кількість країн, а надходження оксидів нітрогену і сульфуру весь час збільшувалось. Вперше кислотні дощі зареєстровані в Англії в 1972 році. З кожним роком кислотність дощів зростає. Так в 1990 р. рН дощів Західної Європи знизилась в порівнянні з 1989 р. на 0,2. В Україні кислотні дощі частіше випадають у Сумській, Черкаській, Рівненській областях, де в повітря викидається значна кількість оксидів нітрогену і сульфуру.

Під впливом кислотних дощів відбувається закиснення водойм і грунтів, вимивання з грунту калію, магнію і кальцію та зменшення врожайності на 3-8%., відбувається деградація флори і фауни. У закиснених водоймах гине риба і численні види комах. Внаслідок випадання кислотних дощі гинуть ліси, загибель лісів зумовлює гірські зсуви та селі.

В Україні за останні 35-40 років площа кислих грунтів збільшилась на 33%.

Руйнування озонового шару

В атмосфері на висоті 20-35 км є озоновий шар - природний захисний бар'єр від проникнення на поверхню Землі жорсткого ультрафіолетового випромінювання Сонця з довжиною хвилі 325-400нм. Цей шар має відносно невелику товщину, але він захищає усе живе на Землі від згубної дії не сумісних з життям випромінювань.

Останнім часом озоновий шар зазнає руйнування під дією деяких хімічних речовин. Особливо небезпечними є фреони, що широко застосовуються у техніці і побуті як холодоагенти, в аерозольних упаковках та інше. Під дією ультрафіолетового випромінювання фреони розкладаються з виділенням атомарного хлору, який розщеплює озон на кисень. Один атом хлору призводить до розкладання 100 тисяч молекул озону. Руйнування озонового шару спричиняють також космічна і ракетна техніка та сучасні надзвукові літаки.

Внаслідок руйнування озонового шару концентрація озону зменшується, а в деяких місцях, зокрема над Антарктидою, виникає «пульсівна дірка». Ця дірка чітко виявляється із серпня по жовтень, а нині вона не затягується і влітку і має площу рівну площі Антарктиди. Як показали супутникові спостереження за останні 15 років ультрафіолетове випромінювання на поверхні Землі зросло більш ніж на 10%, а в районах Антарктиди - більш ніж на 40%. Це призводить до зниження імунітету і збільшення частоти захворювань серед людей і тварин.

З метою запобігання подальшого руйнування озонового шару атмосфери в 1985 р. у Відні підписана багатьма країнами «Конвекція про охорону атмосферного озону і скорочення виробництва фреонів та інших речовин, що руйнують озон».

Ядерна зима

Розрахунки, виконані американськими і російськими вченими, показують, що в разі виникнення ядерного конфлікту з використанням ядерних зарядів потужністю 1000 Мт тротилу, незалежно від місця вибуху, виникнуть величезні пожежі, які спричинять потепління на 1⁰С. Це супроводжуватиметься буревіями і призведе до значних руйнувань. Внаслідок пожеж в атмосферу підніметься багато парникових газів, пилу і сажі. Це також призведе до підвищення температури на 4-5⁰С, танення льодовиків, підвищення рівня вод Світового океану. Пил, попіл і сажа чорною хмарою затягнуть усе небо над землею, прозорість атмосфери зменшиться в 200 разів. Настане ядерна ніч, що призведе до повної загибелі рослинного покриву біосфери. Локальні зниження температури сягатимуть -40 -50⁰С - настане ядерна зима, що триватиме кілька місяців.

Нормування якості повітря та визначення концентраційзабрудників в атмосфері

Для успішної боротьби з забрудненнями повітря необхідно мати і знати норми чистоти атмосферного повітря. Тільки на основі норм можна давати оцінку ступеню забруднення повітря, обґрунтовувати необхідність тих чи інших заходів щодо охорони атмосферного повітря, провіряти ефективність проведених заходів. В різних країнах існують різні підходи до нормування забруднень в атмосферному повітрі. В нашій країні і в більшості країн світу в основі нормування забруднень лежить встановлення гранично допустимих концентрацій (ГДК) забрудників. В нашій країні для атмосферного повітря встановлені ГДК середньодобові і ГДК максимально разові і визначаються в мг на 1 м³. ГДК середньодобова розрахована на те, що людина дихає повітрям з такою концентрацією забрудника на протязі всього свого життя (від дня народження до смерті). Встановлені також ГДК для повітря промислових підприємств. ГДК можна розглядати як один із шляхів запобігання надмірному забрудненню атмосфери.

З метою стабілізації стану повітряного середовища та поліпшення якості повітря в Україні передбачається розробити стандарти якості повітря, пов'язавши їх з міжнародною системою стандартів. Передбачається також створити нову систему екологічного нормування.

Важливим нормативом, який дає змогу кількісно оцінити викид забруднювальних речовин в атмосферу є гранично допустимий викид (ГДВ).

Оцінку якості атмосферного повітря визначають порівнянням існуючої концентрації забрудника з його ГДК. Для визначення концентрацій забрудників в атмосферному повітрі необхідно мати методи визначення їх. В нашій країні розроблені методи визначення більш ніж 1500 хімічних речовин в повітрі. Для їх визначення застосовуються, хімічні, газохроматографічні, фізичні та інші методи дослідження.

Заходи щодо попередження забруднення атмосферного повітря

Охорона чистоти атмосферного повітря в населених пунктах сьогодні є актуальною і дуже важливою задачею. Заходи щодо охорони атмосферного повітря можна розділити на три групи: планувальні, технологічні і санітарно-технічні.

Планувальні заходи передбачають розташування промислових підприємств відносно сельбищної зони міста з урахуванням рози вітрів, встановлення санітарно-захисних зон між підприємством і сельбищною зоною.

Технологічні заходи повинні бути направлені на удосконалення технологічних процесів виробництва з метою ліквідації або значного зменшення викидів в атмосферу.

Санітарно-технічні заходи направленні на попередження викидів в атмосферу вище встановлених норм (попередня очистка викидів).

Очищення газодимових викидів

Усі методи очищення газодимових викидів можна розподілити на три групи: механічні, фізико-хімічні й хімічні.

Вибір методу очищення залежить від кількості відхідних газів та їхнього складу. Механічні методи застосовують для очищення вентиляційних та інших газових викидів від грубо дисперсного пилу. В них пил відокремлюється під дією сили гравітації, інерції або відцентрової сили. Існує сухе і мокре пиловловлювання.

Механічне сухе пиловловлювання здійснюють в осаджувальних камерах, циклонних сепараторах, механічних та електричних фільтрах. В осаджувальних камерах очищають гази з грубодисперсними часточками пилу розміром від 50 мкм і більше. З них відхідні гази направляють в інші ефективніші апарати для подальшої очистки.

Значно поширеніші циклонні сепаратори, У них запилений газ, обертаючись по спіралі, відкидає часточки пилу на стінки апарата, звідки вони осипаються в осаджувальну камеру. Ці сепаратори ефективно очищають гази від часточок розміром більше 25 мкм. Середня ефективність знепилення у циклонах становить до 85% для пилу розміром 30-40мкм.

У фільтрах газовий потік проходить крізь пористий матеріал різної щільності й товщини. Для очищення від тонкодисперсного пилу використовують фільтрувальний матеріал типу паперу або тканин різної щільності. Останнім часом в якості фільтрувального матеріалу використовують синтетичні матеріали, скловолокно та інше, що можуть витримувати температуру 150-250⁰С. Головною перевагою рукавних фільтрів є висока ефективність очищення (до 99%). Для тонкого очищення використовують керамічні фільтри, фільтри з пластмас, ефективність яких досягає 99,99%.

Для тонкого очищення газів використовують також електрофільтри. Крім пилу вони очищають гази від аеро- та гідрозолів. Для очищення електродів електрофільтра використовують струшувальні пристрої. За допомогою електрофільтрів можна очищати значні об'єми газів від пилу з розміром часточок 0,01-100 мкм. Ефективність очищення - до 99,9%.

Для підвищення ефективності електрофільтрів електроди інколи змочують водою. Такі електрофільтри називають мокрими.

До фізико-хімічних методів очищення газових викидів належать абсорбція і адсорбція. Абсорбція - це процес хімічного осадження або зв'язування забруднювальних речовин під час пропускання через рідкий поглинач. Апарати для такого очищення називають абсорберами. В них очищуваний газ і абсорбувальна рідина рухаються назустріч одне одному. Абсорбцію застосовують для очищення відхідних газів від хімічних речовин.

Адсорбційний метод очищення газів - це сорбція газуватих речовин на поверхні або в об'ємі мікропор твердого тіла. Таку тверду речовину називають адсорбентом. Апарати, в яких здійснюють адсорбцію, називають адсорберами.

Хімічні методи очищення викидних газів засновані на хімічному зв'язуванні шкідливих забруднювальних речовин.

Спалювання використовують для очищення від горючих вуглеводнів, що не використовуються у виробництві.

У багатьох випадках для знешкодження відхідних газів застосовують каталітичне окислення, відновлення та розкладання.

Тема: Екологічна безпека гідросфери

Мета теми: Ознайомити студентів з основними забруднювачами і забрудненнями вод Світового океану, поведінкою забруднень у воді, впливом їх на живі організми і процеси самоочищення води. Ознайомити з вимогами до якості води, з принципами визначення необхідного ступеня очистки стічних вод.

Контрольні питання теми

1.Користувачі і споживачі води, їх роль в забрудненні води.

2. Основні забруднювачі і забруднювальні речовини, що забруднюють води Світового океану.

3. Класифікація забруднювальних речовин.

4. Поведінка забруднень у воді та вплив їх на організми гідросфери і людей. Самоочищення води.

5. Контроль і управління якістю води.

6. Нормативні вимоги до якості води відкритих водойм різних категорій.

7. Визначення необхідного ступеня очистки стічних вод і умови скидання їх у водойму.

8. Основні напрями шляхів попередження забруднення відкритих водойм та підземних вод.

9. Очищення стічних вод, методи.

Вода виконує важливі екологічні функції:

- вода - це основна складова частина всіх живих організмів ( тіло людини складається на 60-70% з води залежно від віку людини, медузи, огірок - на 98-99%);

- за участю води здійснюються численні процеси в екосистемах ( обмін речовин, тепла та інше);

- води Світового океану - основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії;

- вода - один з найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством (води використовується в тисячі разів більше, ніж нафти чи вугілля).

Велику роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, в перенесенні хімічних речовин. Для багатьох організмів вода - це середовище їхнього життя.

Споживачі та користувачі води

Основними споживачами води є комунальне і сільське господарство та промисловість. У сільському господарстві воду використовують для поливу рослин, напування тварин й приготування корму для них, у комунальному господарстві - для пиття та приготування їжі для людей, для задоволення їхніх санітарно-гігієнічних потреб, як теплоносій, тощо. У промисловості воду використовують як сировину, реагент та розчинник для проведення різних технологічних процесів, для промивання сировини, продукції, тощо.

Усі галузі господарства за відношенням до водних ресурсів поділяються на користувачів і споживачів. Користувачі використовують воду як середовище або джерело енергії і не забирають її з джерел (водний транспорт, рибальство, туризм, гідроелектростанції, тощо. Споживачі забирають воду з джерел і використовують її за призначенням (пиття, приготування їжі, вирощування сільськогосподарської продукції, різні технологічні процеси на виробництві, тощо).

Після використання вода частково або повністю повертається до джерела, але уже із зміненою якістю. До 70% прісної води споживає сільське господарство. Нині у світі зрошується близько 15% площ усіх сільськогосподарських угідь. За прогнозами зрошувальні площі мають зрости майже у два рази.

Обсяг води, що споживається у промисловості оцінюють водоємністю виробництва, під якою розуміють кількість води, що витрачається на виробництво однієї тонни готової продукції. Водоємність різних видів виробництва коливається в дуже великих межах (від 15-20 м³/т продукції при виробництві чавуну, сталі до 2000-3000 при виробництві синтетичного каучука). Середній хімічний комбінат щодоби витрачає 1-2 млн м³ води.

Споживання води населенням характеризують питомим водоспоживанням, під яким розуміють добовий об'єм води в літрах, необхідний для задоволення всіх потреб одного мешканця населеного пункта. Питоме водоспоживання в містах на багато більше, ніж у селах і залежить від ступеня благоустрою населеного пункту. Так питоме водоспоживання в л/добу на одного мешканця Нью-Йорка становить 600, Парижа - 500, Москви - 400, Києва - 300. Місто з населенням понад 3 млн чоловік за рік споживає близько 1 км³ води. Необхідно відмітити, що для водо забезпечення населених пунктів використовується вода високої якості, що потребує складної технології її обробки. Якість води визначається вимогами споживачів - це сукупність органолептичних, фізичних, хімічних та бактеріологічних показників, що задовольняють вимоги споживачів. Вимоги до якості питної води нормуються державними стандартами, технологічної - галузевими стандартами.

Забруднення вод Світового океану

Основними джерелами забруднення вод є стоки з сільськогосподарських полів, ферм, міські й промислові стічні води, водний транспорт. Усі водні ресурси поділяють на підземні, поверхневі та атмосферні. Підземні води поширюються в земній корі до глибини 13-14 км. Для них характерне пошарове розміщення водоносних горизонтів, що відокремлені водонепроникними шарами породи, слабкий зв'язок з атмосферою, бідність форм життя, незначний розвиток біологічних процесів. Вони характеризуються меншим забрудненням та стабільнішим хімічним складом. За глибиною залягання підземні води поділяють на три зони. Верхня зона глибиною в основному 2-6 м, а інколи до 20-60 м має активний водообмін, зазнає дії фільтрівних атмосферних опадів. Мінералізація води коливається в межах 100-1000 мг/л. Середня зона розміщена на глибинах 300-600 м, інколи до 2000 м. Ця вода використовується частіше для бальнеологічних цілей. Нижня зона залягає на глибині кількох кілометрів часто зі значним вмістом галоген сульфіду, брому та інших рідкісних елементів. Ці води використовують для добування йоду, брому та рідкісних елементів.

Для господарсько-питних цілей використовують переважно води верхньої зони. Якість води залежить від грунтів та порід розташованих вище. Грунти торф'яно-тундрової зони збагачують воду органічними речовинами рослинного походження (гумінові речовини). Чорноземи, каштанові та солончакові грунти сприяють появі в воді мінеральних речовин. Зі збільшенням глибини залягання води зменшується мікробне забруднення і на глибині більше 6 м мікроорганізми в воді практично відсутні.

Підземні води можуть забруднюватися в результаті господарської діяльності людей. Найбільший вплив на якість води мають інтенсивний розвиток промисловості, міст, хімізація сільського господарства. При цьому в атмосферу, грунти й поверхневі води потрапляють різні неорганічні та органічні речовини. Біологічне забруднення підземних вод може призвести до появи в воді різних хвороботворних мікроорганізмів, що можуть бути в стічних водах з полів фільтрації, вигрібних ям, тощо.

До поверхневих вод належать води океанів, морів, річок, боліт, штучних водосховищ, каналів. Ріки, озера, штучні водосховища, болота мають прісну воду, яку використовують для господарського та господарсько-питного водозабезпечення.

Характерною особливістю річкової води є її нестабільність і неоднорідність хімічного й бактеріологічного складу, незначна мінералізація за значного вмісту органічних речовин як рослинного так і тваринного походження. Ці води доступні для будь-яких забруднень.

Основними джерелами забруднення поверхневих вод є господарсько-побутові стічні води і зливові води. Останні змивають з грунтів значні кількості забруднень і переносять їх у поверхневі води.

Залежно від характеристики промислові стічні води поділяють на умовно чисті (оборотні) і брудні. Умовно чисті - це стічні води після охолодження технологічного обладнання, компресорів та іншого устаткування. Брудні стічні води характеризуються технологією виробництва.

Усі види забруднень водних ресурсів можна розподілити на хімічні, фізичні, біологічні й теплові. Залежно від виду виробництва промислові стічні води містять різні шкідливі сполуки неорганічної та органічної природи. Більшість з них токсичні для біоти водойм.. Ці сполуки поглинаються фітопланктоном і передаються ланцюгами живлення більш високоорганізованим організмам, де вони можуть накопичуватися до значних концентрацій і визивати патологічні процеси.

Особливо сильно забруднюють природні поверхневі води промислові стічні води хімічних, нафтопереробних, металургійних, шкіряних заводів, целюлозно-паперових фабрик, м'ясокомбінатів та інших підприємств. Значну кількість органічних сполук, не властивих природі, містять стоки хімічних підприємств органічого синтезу, виробництва пластмас і мийних засобів. Багато з цих речовин стійкі, біологічно активні і важко видаляються із стоків.

У сільському господарстві для підвищення врожайності і продуктивності земель застосовують мінеральні добрива і пестициди, які змиваються з полів у водойми. Тваринництво є джерелом великої кількості органічної речовини, що потрапляє у водойми. Наявність сполук нітрогену в поверхневих водах спричинена органічними речовинами тваринного та рослинного походження, що і визначає показники окислюваності води, яка може коливатись від 2 до 30мг/л. Наявність гумінових речовин визначає кольоровість води, яка може коливатись від 50 до 100⁰.

Біологічне забруднення води відбувається за рахунок надходження зі стічними водами різних мікроорганізмів, простіших та інше. Найбільшими біологічними забрудниками є побутові стічні води. Промисловими біологічними забрудниками є підприємства шкірообробної промисловості, м'ясокомбінати, молокопереробні підприємства й цукрові заводи. Бактеріальне забруднення рік, що протікають повз густонаселені райони може досягати 500000-600000 в 1 мл і більше.

Фізичне забруднення води пов'язане зі зміною її фізичних властивостей: прозорість, нерозчинні домішки, температура, колір та інше. Нерозчинні речовини (пісок, намул) потрапляють в воду з поверхневим змивом. Багато зависей потрапляє в водойми з підприємств гірничодобувної промисловості. Особливу небезпеку для всього живого становлять радіонукліди, що потрапляють в водойми з викидами АЕС. Теплове забруднення водойм відбувається в результаті скиду у водойму теплих вод з різних енергетичних установок. Найбільшими тепловими забрудниками є ТЕС і АЕС. Підвищення температури води у водоймі вище 26⁰С призводить до порушення діяльності біоценозів.

Води морів і океанів характеризуються не тільки високою мінералізацією, а досить постійним складом. Це зумовлено великою масою води морів і океанів.Спостерігаються коливання солоності води в окремих частинах Світового океану і на різних глибинах. Найбільш мінералізована вода (до 350 гм³) в екваторіальних широтах.

Води океанів і морів забруднюються річковими стоками, з якими щороку надходить понад 320млн т заліза, 6,5млн т фосфору та інших речовин. Нафтове забруднення в деяких районах Світового океану стає катастрофічним.

Моря і океани забруднюються також промисловими та побутовими твердими відходами. Особливо небезпечним є радіоактивне забруднення.

Несприятливий стан вод Світового океану в останній час турбує все людство. ООН розробила кілька важливих угод, підписаних більшістю країн. До цих угод належить і «Хартія морів», підписана багатьма країнами у 1982 році.

Класифікація забруднювальних речовин

Забруднювальні речовини за їх фізико-дисперсним станом по відношенню до води можна поділити на чотири групи.

До першої групи належать нерозчинні у воді зависі, а також бактерії та планктон. Вони кінетично нестійкі і підтримуються у завислому стані динамічними силами водяного потоку. В стані спокою зависі осідають.

Друга група домішок поєднує гідрофільні й гідрофобні мінеральні та органо-мінеральні колоїдні часточки грунтів, нерозчинні форми високомолекулярних гумусових речовин, детергенти та інше. До цієї групи належать також віруси та мікроорганізми, які за своїми розмірами близькі до колоїдних часточок. Розміри дисперсних часточок знаходяться в межах 10-100мкм. Агрегативна стійкість домішок зумовлена електростатичним станом міжфазної поверхні.

Третя група забруднювальних домішок включає молекулярно-розчинні сполуки розміром менше ніж 10мкм. До неї відносять розчинені гази, органічні речовини біологічного походження та інші домішки, що можуть мати місце в промислових і господарсько-побутових стоках. Молекулярно-розчинні речовини здатні за рахунок водневих зв'язків утворювати з водою неміцні сполуки.

До четвертої групи забруднювальних домішок належать електроліти - речовини з йонним або сильно полярним зв'язком, які під впливом полярних молекул води дисоціюють на йони.

Для кожної групи домішок можна виділити деякі специфічні фізико-хімічні методи контролю їх вмісту. При цьому враховують розмір часточок, рухливість в електричному полі, взаємодію зі світовим випромінюванням, кінетичну нестійкість системи «вода - домішка» та інші особливості.

Поведінка забруднень у водоймах, самоочищення води.

У природних водоймах поза межами населених пунктів розвиваються типові для кожної місцевості біоценози: водорості, бактерії, гриби, найпростіші, вищі рослини, тварини. Вони перебувають у певній біологічній рівновазі, властивій даним кліматичним та екологічним умовам. Забруднення водойм призводить до зміни умов середовища, його хімічного складу і, відповідно до біологічного складу. Коли хімічний склад та інші властивості забруднень сталі, у водоймі складається нове співтовариство організмів, що відповідає новим екологічним умовам. В цьому випадку різні групи організмів поетапно розкладають органічні речовини. Кінцевими продуктами розкладання і подальшого окислення органічних забруднень є мінеральні солі (сульфати, нітрати, фосфати, вуглекислий газ, вода). Ці сполуки споживають водорості та вищі рослини. В результаті описаних процесів відбувається очищення води у водоймі.

Дуже важливу роль у процесі самоочищення відіграють нижчі види тварин: найпростіші одноклітинні та ракоподібні. Вони живляться водоростями, грибами й бактеріями, запобігаючи надмірному розвитку останніх і можливості вторинного забруднення. Дрібні тварини поїдаються рибами, а риба використовується в їжу людиною та більшими тваринами. Так замикається ланцюг біологічних змін, пов'язаних із самоочищенням водойм.

Однією з найважливіших умов, необхідних для перебігу біологічних та біохімічних процесів у напрямку самоочищення води, є наявність у ній кисню. Якщо кисню у воді недостатньо, аеробне середовище в такому разі перетворюється на анаеробне. В анаеробному середовищі органічні сполуки замість окислення зазнають анаеробного розкладання з утворенням гідроген сульфіду, метану, водню та інших недоокислених речовин, що призводить до вторинного забруднення води.

Швидкість біологічних процесів у воді залежить від багатьох факторів, одним із яких є температура. З підвищенням температури біологічні процеси у воді зростають, що супроводжується швидким використанням наявного у воді кисню. Це може спричинити певну небезпеку для водойми у разі значного забруднення (швидко використається кисень і процеси з аеробних перейдуть в анаеробні).

Стічні води з сільськогосподарських полів, тваринницьких ферм, побутові стічні води та деякі промислові у своєму складі містять багато біогенних речовин - органічних речовин нітрогену та фосфору. Зростання вмісту біогенних речовин у воді відкритих водойм спричинює інтенсивний розвиток синьозелених та деяких інших водоростей («цвітіння» водойм). Це супроводжується значним зниженням у воді розчиненого кисню. Вода стає непридатною для життя, гинуть водяні тварини. У такій водоймі переважають анаеробні процеси. Це називають евтрофікацією. Евтрофікація вод - накопичення у воді водойми органічних речовин під впливом антропогенних факторів або з природних причин. Евтрофікація вод - процес оборотний. Ефективними засобами боротьби з евтрофікацією вод є припинення надходження біогенних елементів у водойми і збагачення води киснем.

Забруднення води набуває загрозливого характеру і у багатьох випадках перевищує здатність водойм до самоочищення. Вже нині у багатьох країнах та південних районах України спостерігається нестача доброякісної води. Незадовільне водозабезпечення населення часто є наслідком антропогенного забруднення води різними хімічними речовинами та мікроорганізмами. В світі щорічно скидається у водойми понад 120 км³ стічних вод.

Забруднення вод Світового океану нафтою порушує тепло- і волого обмін між атмосферою і океаном, становить загрозу для розвитку фауни і флори.

Дуже небезпечні наслідки має біологічне забруднення, особливо в містах масового відпочинку людей. Упродовж останніх років багаторазово закривалися пляжі Азовського і Чорного морів та на багатьох інших водоймах внаслідок виявлення в воді збудників кишкових інфекцій. Щороку від хвороб, що передаються через воду у світі вмирає 50 тис. чоловік. Встановлено що близько 80% хвороб у світі зумовлено неякісною питною водою.

Контроль і управління якістю води

Раціональне використання і відтворення водних ресурсів та екосистем має бути спрямоване на забезпечення стійкого функціонування водних екосистем, збереження та відновлення ресурсів поверхневих, підземних та морських вод.

Контроль і управління якістю води є одним із засобів санітарної охорони водойм від антропогенних забруднень та забезпечення максимальної продуктивності водних екосистем.

Ступінь допустимого забруднення води у водоймах розглядають як гранично допустиме навантаження на водойму (ГДН). Обмеження навантаження тільки з погляду потрапляння у воду промислових забруднень є недостатнім, так як забруднення відбувається і під час купання, рибальства, відпочинку. Необхідно розробляти нормативи гранично допустимого екологічного навантаження на водойму (ГДЕН).

Відповідно до регламенту водокористування «Правила охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» допустиме навантаження на водойму (С_доп) визначається як різниця між установленим нормативним навантаженням та існуючим (С_існ). Якщо різні домішки перебувають у межах допустимих нормативами, водойма вважається не забруднена.

Нормативні вимоги до якості води

Критерієм забрудненості води є погіршення її якості внаслідок зміни фізичного і хімічного складу, органолептичних властивостей. Основна нормативна вимога до якості води у водоймі - вміст забруднювальних речовин не повинен перевищувати встановлені для них гранично допустимі концентрації.

Склад і властивості води повинні відповідати встановленим вимогам у створі на відстані не менше 1 км вище по течії від найближчого водокористувача. Для води встановлено нормування залежно від категорії водойми. водойми поділяють на дві категорії: перша категорія - водойми, вода яких використовується для централізованого водозабезпечення населених пунктів; друга категорія - водойми, які використовуються тільки для відпочинку людей. Окремо виділяються рибогосподарські водойми, в яких вода повинна відповідати умовам життя і розмноження цінних порід риби.

Очищення стічних вод

Стічні води перед скидом у водойму повинні очищатися. Всі методи очищення можна поділити на механічні й механо-хімічні, хімічні й фізико-хімічні та біохімічні. В основу технології очищення води від домішок закладені процеси, що відбуваються під дією сил, які найефективніше впливають на дані домішки. Так для видалення гетерофазних домішок рекомендують механічне розділення в гравітаційному полі або під дією відцентрових сил, фільтрування крізь пористі завантаження й дрібну сітку, агрегація флокулянтами, флотація домішок, тощо. При цьому комплекс очисних споруд включає відстоювання, фільтрування, центрифугування, мікропроціджування, тощо.

Відстоювання використовують для вилучення зі стічних вод завислих грубодисперсних домішок. Для цього використовують відстійники різних конструкцій: вертикальні, горизонтальні та радіальні. Горизонтальні відстійники будують із залізобетону довжиною до 36 м, шириною до 18 м і глибиною до 5 м. Радіальні відстійники маю діаметр до 60 м і глибину до 6 м. Тривалість відстоювання становить близько 1,5 години

Для видалення завислих забруднювальних речовин використовують повільні фільтри.

Спливанням очищають стічні води від нафтопродуктів у нафтовловлювачах.

Коагуляцію застосовують для видалення зі стічних вод найдрібніших колоїдно-дисперсних часточок, білкових речовин та інших високомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють введенням в воду розчину сірчанокислого алюмінію або заліза, які називають коагулянтами. Коагулянт, гідролізуючись, утворює нерозчинні у воді гідроокисли алюмінію, чи заліза, які адсорбують завислі часточки.

Для видалення із води органічних домішок застосовують біохімічні методи. Методи біохімічного очищення ґрунтуються на застосуванні різних мікроорганізмів. Розрізняють аеробний процес, що здійснюється за наявності кисню і анаеробний - без доступу кисню.

Біологічне аеробне очищення здійснюють у біофільтрах, аеротенках на зрошувальних полях та в біологічних ставках. На поверхні укладених матеріалів біофільтра поселяються мікроорганізми, які живляться органічними домішками стічних вод, перетворюючи їх у неорганічні.

Аеротенки являють собою резервуари довжиною до 100 м, шириною - до10 м і глибиною - до 5 м. Для проходження процесу окислення в аеробних умовах в аеротенки постійно нагнітають повітря.

Поля зрошення, фільтрації належать до грунтових методів біологічного очищення. На полях зрошення одночасно з очищенням стічних вод вирощують різні культури рослин.

Біологічні ставки облаштовують каскадом по 3-5 водойм глибиною1-1,5 м. Для повного очищення вода в біологічних ставках має перебувати не менше як 20 діб. Біологічні ставки частіше використовують після попереднього очищення як буфер перед водоймою, в яку скидають стічні води.

Йоннообмінний метод використовують для видалення зі стічних вод йонів розчинених солей. Йоннообмінний спосіб може забезпечити пом'якшення і знесолювання води.

Основні напрями шляхів попередження забруднення відкритих водойм та підземних вод

Для попередження забруднення відкритих і підземних вод проводять різні водоохоронні заходи. Водоохоронними називають заходи, вжиття яких забезпечує дотримання норм якості води. Розрізняють три напрями водоохоронних заходів (планувальні, технологічні і санітарно-технічні) та 5 основних видів: юридичний, організаційний, екологічний, економічний і технічний.

Планувальні заходи передбачають відповідне розташування різних підприємств, щоб унеможливити забруднення водойм. Технологічні заходи передбачають різні технологічні удосконалення, направлені на зменшення, або повну відсутність скиду стічних водо у водойму. Санітарно-технічні заходи передбачають організацію очистки стічних вод, облаштування оборотного водо забезпечення, тощо.

Тема: Екологічна безпека літосфери

Мета теми: Ознайомити студентів з основними джерелами забруднення літосфери і можливими змінами забруднень в грунті, з особливостями забруднення грунту пестицидами, впливом їх на живі організми грунту і людей.

Контрольні питання теми

1. Забруднення літосфери: основні джерела і забруднювальні речовини.

2. Поведінка забруднень в грунті і вплив їх на живі організми. Самоочищення грунтів.

3. Особливості забруднення грунтів пестицидами та мінеральними добривами.

4. Нормування забруднень в грунті, контроль і управління якістю грунтів.

5. Бережне ставлення до надр і земної поверхні, Охорона ландшафтів.

До складу літосфери входить суходіл, який займає 29,2% поверхні Землі (148 млн км^{2 )} і включає грунти різної категорії та корисні копалини на поверхні й у надрах. Близько 10% суші займають льодовики (Антарктида, Гренландія та ін. Сільськогосподарськими угіддями зайнято 33,1% поверхні Землі, 30,1% - лісами, 36,8% площі припадає на гори, тундру, болота, пустелі, промислові об'єкти та населені пункти. Загальна площа орних земель становить близько 1,5 млрд га (близько 11% суші). На кожного мешканця планети припадає близько 0,4 га орної землі.

Забруднення літосфери

Грунти є біологічним фільтром і нейтралізатором багатьох антропогенних забруднень і здатні до самоочищення.

Забруднення літосфери відбувається як природним шляхом, так і антропогенним. Під впливом природних стихійних явищ (падіння метеоритоів, землетруси, виверження вулканів, буревії, повені та інше) руйнуються природні ландшафти, господарські будівлі, знищуються сільськогосподарські угіддя, гинуть представники флори і фауни. В результаті антропогенної діяльності утворюється значна кількість відходів промислових, сільськогосподарських і побутових.

Основна маса промислових відходів утворюється на підприємствах гірничодобувної та гірничопереробної промисловості (відвали породи, шлаки), чорної металургії (шлаки, шлами, колошниковий пил), металообробної (ливарні відходи, браковані вироби), лісовій і деревообробній промисловості (лісозаготівельні відходи, відходи переробки деревини), енергетичного комплексу (шлаки, попіл, ядерні відходи), хімічної та суміжних галузей, харчової, текстильної і легкої промисловості. Виробництво пластмасової продукції супроводжується утворенням твердих технологічних відходів та відходів споживання. Особливо загрозливими для навколишнього середовища є відходи споживання пластмас, кількість яких щорічно зростає У 1980 році в Англії до відходів потрапило близько 1,35 млн т пластмас, у США - близько 2,5млн т. Ці відходи характеризуються значною стійкістю в природних умовах, що призводить до значного забруднення довкілля.

Значні порушення пов'язані з відкритими розробками, що потребує відведення місць для покривних порід, При цьому відбувається зниження рельєфу. Створення глибоких і значних за площею кар'єрів супроводжується зсувами, обвалами, селями. Навколо родовищ облаштовують відвали пустої породи, терикони і шламонакопичувачі. З усього видобутого із земних надр обсягу речовин використовується тільки 2-6%, що пояснюється недосконалістю технологій. Решта потрапляє у відходи, забруднюючи природне середовище.

У промислових твердих і рідких відходах трапляються різні токсичні речовини, що несприятливо впливають на розвиток рослин і тварин та на здоров'я людей. У виробництві пластмас і синтетичного волокна утворюються відходи бензолу, фенолу, метанолу. Спалювання вугілля в теплоенергетиці пов'язане з утворенням шлаків, попелу, сажі.

Значними забрудниками літосфери є житлово-комунальне господарство, яке здійснює будівництво житла, доріг та інших господарських об'єктів, що призводить до руйнування природних ландшафтів, накопичення великої кількості будівельного і побутового сміття. Кількість побутового сміття постійно зростає. На кожного міського мешканця щороку утворюється від 250 до 800 кг відходів. У світі щороку утворюється 400-500млн т побутового сміття.

Значний обсяг забруднень попадає в грунти з тваринницьких ферм. Проблему ефективної утилізації відходів тваринництва поки що не вирішено.

Небезпечним є зменшення площі родючих грунтів, які створювалися природою протягом тисячоліть. Внаслідок розорювання, меліорації та широкомасштабного застосування хімічних засобів грунти деградують та перенасичуються шкідливими речовинами.

Кожні 10 років людство втрачає близько 7% верхнього шару грунту внаслідок ерозії. Ерозією (лат. ерозіо - роз'їдання) називають порушення грунту й гірських порід потоками води або вітром, а також внаслідок механічного впливу.

Поведінка забруднень в грунті та вплив їх на здоров'я людини

В біосфері постійно відбувається взаємодія між компонентами неживої і живої речовин. Це виражається в обміні речовини та енергії і супроводжується різними фізичними, хімічними, біологічними процесами. Природні і антропогенні забруднення перебувають також у постійній взаємодії: відбуваються певні хімічні перетворення речовин, окисно-відновні реакції, гідроліз і комплексоутворення, хімічне та бактеріальне вилуження, сорбція та інше.

У результаті хімічної взаємодії забруднювальних речовин відбувається їх трансформація з утворенням нових хімічних сполук - ксенобіотиків, які не рідко бувають ще токсичнішими, ніж забрудники. Яскравим прикладом таких штучно створених у природі сполук є нітрозаміни - продукти трансформації в грунті азотних добрив, трансформація хлорорганічних пестицидів у грунті. Забруднювальні речовини із грунту можуть переходити в рослини і далі по ланцюгах живлення в організми тварин і людей, де, накопичуючись, можуть визивати різні захворювання і навіть смерть.

Характерною особливістю літосфери є те, що забруднення переміщуються в ній природним шляхом значно повільніше, ніж у атмосфері і гідросфері. Тому відбувається концентрування забруднень і подальша міграція їх у різні середовища в процесі біологічного та геохімічного колообігів.

Контроль і управління якістю грунтів

Грунти як об'єкт охорони, контролю та управління якістю мають ряд специфічних особливостей порівняно з іншими об'єктами природного середовища. Вони суттєво менш рухомі, ніж атмосферне повітря і поверхневі води, а тому не мають такого могутнього природного способу самоочищення як розбавляння. Антропогенні забруднення в грунті накопичуються, а ефекти дії підсумовуються з одночасним можливим утворенням більш токсичних речовин, ніж вихідні компоненти. Міграція забруднень в грунті відбувається досить повільно, що спричинює значне забруднення. При цьому можливий перебіг анаеробних процесів розкладання органічних забруднень. Для запобігання надмірному забрудненню грунтів розроблена методологія гігієнічного нормування забруднень в грунті. Обґрунтовано ГДК понад 130 забруднювальних речовин.

Грунти безпосередньо не впливають на здоров'я людини як повітря, вода. Несприятливий вплив грунтів виявляється через шкідливі речовини, які із грунту потрапляють в сільськогосподарські рослини і накопичуються в них.

Проблема санітарної охорони грунтів від забруднення відходами господарювання набула надзвичайної гостроти, але ефективних засобів для її вирішення до цього часу не знайдено.

Ландшафти належать до ключових геосистем локального і регіонального рівнів. Для них характерне єдине походження, однорідний геологічний фундамент, єдиний тип рельєфу, однаковий клімат, специфічне поєднання грунтів і біоценозів, спільна історія розвитку. В Україні виділяють рівнинні (94,3% загальної площі) та гірські ландшафти. Серед рівнинних ландшафтів домінуючими є степові та лісостепові.

Ландшафти поділяють на природні та антропогенні. Природні формуються під впливом природних факторів, і для них характерні певні динамічні зміни. Природніх ландшафтів на Землі майже не залишилось. Переважна їх більшість перебуває під впливом антропогенних процесів. Вирубування лісів, створення водосховищ та кар'єрів здатні істотно змінювати природне середовище.

За ступенем змінюваності й характером антропогенного впливу розрізняють змінені, порушені та перетворені ландшафти. У змінених ландшафтах, до яких належать пасовища, сіножаті, згарища антропогенний вплив позначається лише на окремих природних компонентах. До порушених ландшафтів належать місця знищення лісів, суцільної забудови та розорювання крутих схилів. Перетворені ландшафти - це території, на яких свідомо змінене природне середовище.

Ефективні шляхи обмеження антропогенного тиску на ландшафти мають базуватися на перебудові народного господарства в напрямі запровадження малоенерго- та маломатеріалоємних виробництв з використанням безвідходних технологій.

Тема: Екологічні проблеми України

Мета теми: Дати уяву студентам щодо екологічного стану довкілля України і окремих регіонів, залежності екологічного стану від господарської діяльності, про основні критерії оцінки стану довкілля в нашій країні і принципи нормування його якості.

Контрольні питання теми

1. Основні джерела забруднення атмосферного повітря України і їх характеристика.

2. Характеристика регіонів України з найбільш забрудненим атмосферним повітрям.

3. Основні нормативи оцінки ступеня забруднення повітря, їх значення.

4. Основні напрями заходів щодо попередження забруднення атмосфери.

5. Екологічний стан основних рік України, основні забруднювачі їх.

6. Стан малих річок України. Екологічний стан Азовського і Чорного морів.

7. Нормування якості води відкритих водойм в нашій країні. Контроль і управління якістю води.

8. Стан земельного фонду України, основні джерела забруднення грунтів, поведінка забруднень в грунті.

9. Стан лісів в Україні.

10. Проблеми відходів людської діяльності (промислові відходи) в Україні.

11. Проблеми житлово-комунальних відходів в Україні.

12. Стан природного середовища Миколаєва та області.

З появою людини на планеті Земля велику роль у глобальній екосистемі стали відігравати взаємовідносини суспільства і природи. Особливо швидко посилюється вплив суспільства на природу у зв'язку з розвитком машинного виробництва. Завойовуючи природу людство значною мірою підірвало природні умови власної життєдіяльності, Вся планета нині страждає від антропогенного тиску. Він виявляється через забруднення довкілля, виснаження природних ресурсів і деградацією екосистем, через хижацьке винищення лісів. Все це ми бачимо і в Україні.

В колишньому Радянському Союзі Україна займала 2,7% всієї території Союзу і мала 18% населення. За станом на 1989 рік Україна давала 30% загальносоюзної продукції чорної металургії, 50% видобутку залізної руди, 25% - вугілля, 18% виробляла мінеральних добрив. Таке промислове навантаження призвело до того, що на Україну припадало до 25% загальносоюзного забруднення; середня його цифра в 15 разів перевищувала середні показники по Союзу, а в Кривому Розі, містах Донбасу, Дніпродзержинську - у сотні разів.

Нині, в зв'язку з падінням промислового і сільськогосподарського виробництва після 1992 року, техногенне навантаження на довкілля України трохи зменшилося, але стан довкілля України залишається далеко незадовільним, особливо в містах, де промислове виробництво не зазнало значного спаду.

Розглянемо коротко стан окремих середовищ України.

Атмосферне повітря. У результаті антропогенної діяльності забруднюється атмосферне повітря, що призводить до зміни його хімічного складу. Основними забруднювачами повітря України є підприємства чорної металургії (33%), енергетики (30%), вугільної промисловості (10%), хімічної та нафтохімічної промисловості (7%).

При виплавлянні 1т чавуну в повітря виділяється 4,5кг пилу, 2,7кг оксиду сульфуру, до 0,6кг мангану, а також невеликі кількості фосфору, арсену, меркурію. Найбільші забрудники, що утворюються при виробництві чавуну і сталі - пил різної хімічної природи та оксид сульфуру. Окрім цього слід враховувати, що при отриманні заліза та інших металів із сульфідних руд витрачаються значні об'єми кисню. Так для одержання 1т окислу заліза витрачається 1,1т кисню.

Потенціал електроенергетики України становлять 44 потужних ТЕС (найбільші Вуглегірська, Запорізька, Криворізька). ТЕС на Україні забезпечують виробництво до 39% електроенергії. 26% забруднень атмосфери - це забруднення, що дає теплова енергетика. На кожну КВт/год. Виробленої електроенергії в атмосферу поступає (залежно від виду палива) від 6 до 8 г сульфуру, 0,7 - 2,7г твердих часточок, 1 - 3,5г оксиду нітрогену.

Значний вклад в забруднення атмосферного повітря в Україні вносять хімічна і нафтохімічна промисловість, промисловість будівельних матеріалів, гірничодобувна промисловість, транспорт.

Щорічно по всій Україні в атмосферу потрапляє до 20 млн тон шкідливих речовин. На території України функціонує 1500 підприємств, які викидають в атмосферу шкідливі речовини. Загальна кількість відходів щороку збільшується на 12 млн тон.

Найбільший внесок у викиди сірчистого ангідриду дають підприємства енергетики, чорної металургії та вугільної промисловості; їхня частка складає 80% викидів. Ці підприємства дають і 72% викидів окислів азоту.

У викиди вуглеводнів найбільший внесок дають підприємства хімічної, нафтохімічної і газової промисловості (42%).

Більше третини загального обсягу шкідливих викидів дає автотранспорт - 6,5 млн тон на рік.

Найбільш забруднене атмосферне повітря в Донецькому і Придніпровському регіонах, а також навколо обласних центрів. Так а атмосферу Донецької області потрапляє 40% всіх викидів в атмосферу України. Середня забрудненість атмосфери області в 7 разів перевищує середній показник по Україні, а у Маріуполі, Макіївці, Єнакієве, Горлівці - у 200 разів. Рівень забруднення атмосфери тут класифікується як небезпечний і надто небезпечний.

На Донецьку область припадає майже 50% відходів вугледобувної промисловості, 40% металургійних шламів і більше 30% золошламовідходів.

Високе забруднення навколишнього середовища, особливо атмосферного повітря, перетворило Донецьку, Луганську і Дніпропетровську області в ареали найбільш високого в світі забруднення природного середовища.

В Миколаєві, як і в інших промислових містах викиди забруднюючих речовин в повітря сконцентровані над промисловими підприємствами. В 1995 р. 19 найбільших підприємств Миколаєва викинули в атмосферу 15,2 тис.тон забруднюючих речовин, що становило 87% всіх забруднюючих речовин.

В зв'язку з зменшенням за останні роки об'ємів промислового виробництва промислові викиди в атмосферу значно зменшилися (68 кг/людину в 1991 р. і 28,4 кг/людину в 1995 р.). В Миколаївському районі на одну людину припадає 120 кг в рік (за рахунок Ольшанського цементного заводу), в Первомайську - 55, у найбільш чистому Березанському районі - 2 кг/людину в рік.

В Миколаєві швидко зростає кількість автотранспорту ( за останні 10 років кількість автомобілів збільшилася в 5 разів). Автомобільний транспорт став основним джерелом забруднення атмосферного повітря міста.

Якщо характеризувати екологічний стан повітря Миколаєва комплексним індексом забруднення атмосфери, то він на цей час значно нижчий в порівнянні з середнім показником по Україні.

Охорона та використання атмосферного повітря в нашій країні регулюються законом України «Про охорону атмосферного повітря» від 16 жовтня 1992 року та ще 10 правовими положеннями і інструкціями.

Для контролю за якістю атмосферного повітря за станом його забруднення в нашій країні користуються гранично допустимими концентраціями (ГДК). ГДК установлені на основні шкідливі речовини в повітрі промислових підприємств і в атмосферному повітрі. Для визначення ступеня забруднення повітря хімічними речовинами визначені в кожному конкретному випадку концентрації порівнюють з їх ГДК. ГДК дають також можливість сформулювати вимоги до очисних споруд і їх можна розглядати як один із засобів запобігання надмірному забрудненню.

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 введені технологічні стандарти і нормативи для забруднювальних речовин викидних газів з урахуванням можливостей новітніх технологій.

Важливим нормативом, який дає можливість попередити надмірне забруднення атмосфери, є гранично допустимий викид (ГДВ).

Всі заходи, направлені на попередження забруднення атмосфери, можна розділити на 3 групи: планувальні, технологічні та санітарно-технічні. Планувальні заходи передбачають розміщення промислових підприємств з урахуванням рози вітрів, додержання розмірів санітарно-захисних зон, планування взаємного розміщення виробничих приміщень і т.п.

Технологічні заходи передбачають застосування по можливості малотоксичних речовин, безвідходних технологій, герметизацію технологічних процесів, автоматизацію і механізацію погрузо-розгрузочних робіт, тощо.

Санітарно-технічні заходи передбачають недопущення викиду в атмосферне повітря хімічних речовин, що утворилися. Це може бути досягнуто вловлюванням шкідливих речовин на місці їх утворення, або очисткою повітря перед викидом його в атмосферу.

Екологічний стан водойм України

До водного фонду України належать:

- Поверхневі води (природні водойми - озера, річки, струмки; штучні водойми - ставки, водосховища, канали);

- Підземні води та джерела ;

- Внутрішні морські і територіальні води.

Річковий стік України становить близько 84 млрд. куб.м, у маловодні роки він знижується до 50 млрд.куб.м. По території України стік розподілений нерівномірно. 70% стоку припадає на південно-західний регіон, який становить 45% всієї території і в якому проживає 40% населення. На Донецько - Придніпровський і Південний регіони (55% території і 60% населення), де зосереджені найбільш водомісткі підприємства народного господарства, припадає всього 30% стоку. За запасами місцевих ресурсів річкового стоку на душу населення Україна посідає одне з останніх місць у Європі ( на одного жителя припадає 1,0 тис.куб.м, у Європі - 4,6 тис.куб.м).

В Україні 3039 річок, близько 22000 малих річок, на берегах яких розміщено майже 90% населених пунктів. Майже всі річки несуть свої води до Чорного і Азовського морів і тільки 4% - до Балтійського..

Найбільшими прісноводними водоймами України є ріки Дніпро та Дністер, в басейнах яких проживає близько 80% населення. Ці ріки впродовж тривалого часу мали високу біологічну продуктивність, а їх природні ресурси споживали мільйони людей.

Дніпро - третя за довжиною і площею басейну річка Європи (після Волги і Дунаю). Її басейн займає 65% площі України, загальна довжина - 2201 км (в Україні - 1205). З Дніпра п'ють воду майже 30 млн жителів України. Вода, що досягає південних територій України, потрапляє на поля зрошення значно забрудненою важкими металами, радіонуклідами, нітратами, фосфатами та ін.. Для потреб промисловості і сільського господарства з Дніпра щороку відбирають до 15 млрд.куб.м води і скидають в нього близько 10 млрд.куб.м неочищених стічних вод. Значної шкоди Придніпров'ю завдало будівництво ГЕС та водосховищ, в результаті чого режим Дніпра наблизився до застійного. Різко зменшився водообмін і створилися застійні зони. Ріка втратила здатність самоочищатися. З дощовими і талими водами в Дніпро потрапляє близько 500тис.т сполук нітрогену, 1 тис. т - заліза, 40 тис.т фосфорних і 20 тис.т калійних добрив, 40 т нікелю, 2 т міді, 0,5 т хрому.

Більшість приток Дніпра забруднені переважно амонійним і нітратним азотом, фенолами, нафтопродуктами та сполуками важких металів. Найвищий рівень забруднення встановлено у воді річок Тур'я, Мокра Московка, особливо сполуками міді і цинку, максимальні концентрації яких перевищують ГДК у 20 - 30 разів. Високий вміст міді і мангану спостерігається у воді Десни, Горині, Тетерева.

У басейні ріки Дунай маємо високе забруднення води нітратним азотом, сполуками цинку, мангану, нафтопродуктами.

Води ріки Дністер дуже забруднені нітратним азотом (до 20 ГДК), сполуками міді (до 80 ГДК), мангану (до 60ГДК). Особливо забруднені притоки Дністра.

Аналіз ситуації з забрудненням річок України показав, що малі річки забруднені більше, ніж великі. Це пояснюється не тільки їхньою малою водністю, а й недостатньою охороною їх. Найбільш забруднені Південний Буг, річки Донецької і Луганської областей, Чорноморського узбережжя півдня України. Малі річки України мають невисоку стійкість і низький потенціал самоочищення.

З невеликим обсягом водних ресурсів на душу населення в Україні пов'язано створення ставків і водойм, що спричинило зникнення малих річок, затоплення значних територій родючих земель. Створення на Дніпрі каскаду електростанцій і водосховищ зумовило спрямлення його русла, зменшення у 8 - 10 разів швидкості течії та інтенсивності процесів самоочищення, підняття рівня грунтових вод, зникнення цінних порід риб, що віддавали перевагу швидкій течії, забруднення води гниючими органічними рештками стоячих вод.

Для забезпечення населення та народного господарства водою в Україні збудовано близько 1100 водосховищ загальним об'ємом 55 млрд.куб.м, 7 великих каналів, які подають воду у маловодні регіони України (Донбас, Крим). В басейні Дніпра побудовано 6 ГЕС та водосховищ, які затопили майже 700 тис. га землі. Водосховища на Дніпрі стали акумуляторами забруднюючих речовин. Надзвичайно небезпечним є радіаційне забруднення донних відкладів, особливо Київського водосховища. У намулах Дніпродзержинського та Дніпровського водосховищ накопичуються значні кількості заліза, важких металів, фенолу та нафтопродуктів. Київське, Канівське й Дніпродзержинське водосховища забруднені нітратним та амонійним азотом (до 16ГДК). Максимальні концентрації міді спостерігаються в Дніпродзержинському водосховищі (до 110 ГДК), у Канівському водосховищі - цинку (до 140ГДК).

У надзвичайно незадовільному стані перебуває Азовське море, Погіршення екологічної ситуаціі зумовлене будівництвом гребель і водосховищ на річках Дон і Кубань, впровадженням зрошувального землеробства та рисосіяння в прибережних районах, облаштуванням великих водозаборів у басейнах Дону і Кубані. За цих причин Азовське море щорічно недоотримує 10 - 15 куб.км прісної води. Зростання забруднення навколишнього середовища викидами хімічної та металургійної промисловості (Ростов, Таганрог, Маріуполь, Донецьк), змив пестицидів з полів та будівництво численних баз відпочинку також сприяли погіршенню екологічного стану.

У Чорному морі поступово піднімається до поверхні межа насичених гідрогенсульфідом глибинних вод. Значно погіршилася якість води в Дніпровському і Дністровському лиманах. Шельфові води Чорного моря забруднюються незадовільно очищеними стічними водами міст, розташованих на узбережжі.

У Чорному і Азовському морях відкриті нові родовища нафти, природного газу, поклади залізних, титанових і цирконієвих руд.. З початком видобутку цих корисних копалин ще більше зросте ймовірність виникнення кризових екологічних ситуацій.

У 1983 - 1985 та 1995 - 1997 роках Центральною СЕС МОЗ України проведено вивчення стану водних об'єктів України. Оцінка якості води проводилася за органолептичними, токсикологічними, загальносанітарними та бактеріологічними показниками. Для водомірних постів України переважають помірно забруднені води, тобто умовно чисті. Екологічно чиста вода виявлена в Закарпатській, південній частині Вінницької, на південному сході Харківської та заході Одеської областей, а також у південно-західній частині Криму. Підвищена забрудненість води відмічена у Львівській, Одеській, Запорізькій, Дніпропетровській та Донецькій областях. Дуже висока забрудненість вод на значній території Херсонської області

В Миколаївській області на водомірних постах р.Південний Буг і р.Інгул, де облаштовані водозабори для централізованого господарсько-питного водопостачання населених пунктів вода відповідає вимогам до якості води водойм першої категорії. В межах міста Миколаєва, де ці річки відносяться до водойм другої категорії, відбувається сильне забруднення води неочищеними стічними водами міської каналізації, про що свідчить сильне бактеріальне забруднення води і навіть присутність у воді збудників інфекційних захворювань.

Ще однією проблемою України є забруднення підземних вод, куди забрудники потрапляють зі звалищ промислових та побутових відходів, у разі протікання нафтопродуктів, при бурінні свердловин, будівництві метро. У південних регіонах країни розташовано 800 накопичувачів промислових стоків, які забруднюють водоносні горизонти. Значною мірою впливає на якість підземних вод забруднення поверхневих вод. Незадовільний якісний стан підземних вод на півдні України: в Одеській, Миколаївській, Херсонській і Запорізькій областях та в Криму. Понаднормове забруднення пестицидами спостерігається у Вінницькій, Житомирській, Луганській та Миколаївській областях. Нітратне забруднення відмічається практично на всій території України, за винятком її західних областей.

Контроль і управління якістю води

Контроль і управління якістю води є одним із засобів санітарної охорони водойм від антропогенних забруднень та забезпечення раціонального використання водних ресурсів.

Ступінь допустимого забруднення води у водоймах, що визначається її фізичними властивостями і здатністю до нейтралізації домішок та самоочищення, розглядають як гранично допустиме навантаження на водойму (ГДН). Відповідно до регламенту водокористування «Правила охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» допустиме навантаження на водойму (С_доп.) визначається як різниця між установленим нормативним навантаженням та існуючим (С_існ.).

Склад і властивості води у водоймах мають відповідати нормативам у створі на відстані 1 км вище від найближчого водокористувача.

Як і для атмосферного повітря, для води встановлено нормування якості. Принцип тут пов'язаний з категорією водойми. Для водойм першої категорії (вода яких використовується для централізованого водопостачання), для водойм рибогосподарських встановлені окремо ГДК хімічних речовин.

Показником органічного забруднення води є БСК (біологічне споживання кисню) та ХСК (хімічне споживання кисню), а також кількість розчиненого у воді кисню.

Для попередження забруднення водойм проводять різні водоохоронні заходи. Водоохоронними називають заходи, вжиття яких забезпечує дотримання норм якості води у водоймах. Розрізняють три напрями водоохоронних заходів (планувальні, технологічні і санітарно-технічні) та 5 основних видів - юридичний, організаційний, екологічний, економічний і технічний.

Планувальні заходи передбачають відповідне розташування різних підприємств, щоб унеможливити забруднення ними водойм, технологічні заходи передбачають різні технологічні вдосконалення, направленні на зменшення, або на повну відсутність скиду стічних вод у водойми і санітарно-технічні заходи передбачають організацію очистки стічних вод, облаштування оборотного водопостачання і т.п. Основна нормативна вимога до якості води у водоймі - вміст забруднювальних речовин не повинен перевищувати їх ГДК.

Всі питання водокористування та охорони водних ресурсів України регулюються Законом України «Про охорону навколишнього природного середовища України» від 25.06.91 р., «Водним Кодексом України» від 6.06.95р. та рядом підзаконних актів, а також Міжнародними конвенціями «Конвенція про водно-болотні угіддя, що мають міжнародне значення, головним чином як середовище існування водоплавних птахів» від 2.02.71р. , «Конвенція про захист Чорного моря від забруднення» від 21.04.1992р.

Стан земельного фонду України

Загальний земельний фонд України становить 60 млн га і представлений переважно різновидами чорноземів, які займають 57% всіх сільськогосподарських угідь і становлять 68% орних земель. У середньому на одного мешканця України припадає 0,8 га сільськогосподарських угідь.

Найбільше природне багатство України - чорноземи. Вони складають майже 50% світового запасу чорноземів.

Протягом 50 - 60 років було необґрунтовано розорано 2 млн га малопродуктивних природних угідь та схилових земель. Розораність земель в Україні досягла 81%, тобто 57% всієї території. Лише 8% земель України перебуває нині у природному стані (болота, озера, гірські масиви, покриті та непокриті лісом). Змінилося екологічно допустиме співвідношення між площами ріллі, природних угідь, лісових і водних ресурсів. Це негативно вплинуло на стійкість агроландшафту, посилилися ерозійні процеси. Так площа еродованої ріллі за останні 25 років збільшилася на 33%, вміст гумусу зменшився з 3,5% до 3,2%.

Майже 50% урожаю сільськогосподарських культур вирощується на грунтах, оброблених хімічними добривами та пестицидами. В Україні накопичено 12 тисяч тонн непридатних і заборонених пестицидів. Великої шкоди грунтам України завдала необґрунтована меліорація, результатом чого є підтоплення 50 тис.га орних земель.

Найбільш інтенсивно забруднені сільськогосподарські угіддя пестицидами хлорорганічними, а найвищий рівень забруднення грунтів спостерігається в Констянтинівці, Маріуполі та Алчевську.

Будівництво свердловин, шахт та кар'єрів пов'язане з відчуженням родючих земель, зміною природних ландшафтів та погіршенням екологічної ситуації. В Україні щороку відводиться близько 5 - 7 тисяч га земель для складування відходів та створення шламонакопичувачів. Обсяг накопичених відвальних порід, відходів енергетики та промисловості перевищує 20 млрд. тон, ними зайнято 130 тис. угідь.

Великої гостроти в нашій країні набула проблема радіоактивних відходів. На атомних електростанціях накопичено тисячі тон відпрацьованого ядерного палива, десятки тисяч кубометрів рідких радіоактивних відходів. У промисловості, сільському господарстві, медицині та наукових закладах накопичено більше 100000 відкритих та закритих радіоактивних джерел. Понад 70 млн куб.м радіоактивних відходів зосереджено у відвалах та хвостосховищах уранової, гірничодобувної та переробної промисловості.

Із Чорнобильською аварією пов'язана величезна кількість радіоактивних відходів, точний обсяг яких ще не визначений. В зоні радіоактивного забруднення нині знаходиться територія 11 областей України з загальною площею 3,7 млн га.

Стан навколишнього природного середовища значною мірою визначається рівнем лісистості та якісним станом лісів. Україна - малолісна країна (лісистість території становить 14%). Площа земель лісового фонду становить 9,9 млн га, в тому числі вкрита лісом - 8,6 млн га. За останні 50 років лісистість збільшилася на 4%, але ліси розташовані нерівномірно.

Ліси в Україні інтенсивно експлуатуються, гинуть від промислових викидів і пожеж, внаслідок недбалого відведення земель під вирубку та різного будівництва. Протягом останнього десятиріччя в Україні загинуло від промислових викидів 2,5 тис.га лісових насаджень. Радіаційного забруднення зазнали 3,5 млн. га лісів внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС.

Вирубка лісового фонду в нашій країні перевищує його відновлення. Дуже гострою залишається проблема самовільних рубок лісів. Тільки в Карпатському регіоні у 2002 році їх обсяг становив понад 32 тис. куб.м.

Обсяги захисного лісорозведення не забезпечують повного заліснення непридатних для сільськогосподарського виробництва земель. Недостатніми залишаються обсяги робіт щодо створення полезахисних лісових смуг.

Роль права у регулюванні взаємовідносин суспільства і природи полягає у встановленні науково обґрунтованих правил поведінки людини щодо природи. Найбільш суттєві правила такої поведінки закріплюються державою в законодавстві і стають загальнообов'язковими для виконання та дотримання нормами права, які забезпечуються державним примусом у випадку їх невиконання.

Природоресурсне законодавство України включає Земельне законодавство, яке складається із Земельного кодексу України, декількох законів, указів Президента, постанов КМ, Лісове законодавство, до якого входить Лісовий кодекс України, закони, правила, інструкції - всього 22 документа.

Серйозною вадою чинного природоохоронного законодавства на сьогодні є той факт, що формувалося воно за поресурсною ознакою. Такий підхід не забезпечив комплексності в регулюванні відносин щодо природного середовища як єдиного організму.

Модуль 3. Стратегія і тактика збереження та стабільного розвитку життя на Землі

Програма навчальних елементів третього змістового модуля

Тема: Основні екологічні закони, правила, принципи.

Мета: Допомогти студенту зрозуміти сутність і значення основних екологічних законів, правил, принципів, що діють в природі і виховати відповідне ставлення до довкілля в повсякденній діяльності і побуті.

У 1994 р. М.Реймерс виділив близько 250 законів, закономірностей, принципів і правил, якими користується сучасна екологія. Основні із них:

1. Закон константності живої речовини в біосфері (В.І.Вернадський): кількість живої речовини (біомаса всіх організмів) біосфери для конкретної екологічної епохи є сталою.

2. Закон обмежувальних чинників (закон Лібіха): навіть єдиний чинник за межами свого оптимуму викликає стресовий стан організму, а поза межами стійкості - загибель.

3. Закон мінімуму (Ю.Лібіх): біотичний потенціал (життєздатність, продуктивність організму, популяції, виду) лімітується тим з екологічних чинників середовища, який перебуває в мінімумі, хоча інші умови сприятливі.

4. Закон максимізації енергії та інформації в еволюції: найкращі можливості на самозбереження має та система, яка найбільшою мірою сприяє надходженню, виробленню й ефективному використанню енергії та інформації.

5. Закон необоротності еволюції (Л.Долло): еволюція незворотна; організм, популяція, вид не можуть повернутися до попереднього стану.

6. Закон оптимальності: будь-яка система з найбільшою ефективністю функціонує в певних характерних для неї просторово-часових межах.

7. Закон толерантності (В.Шелфорд): чинники середовища, які мають у конкретних умовах песимальне (несприятливе, як надмірне так і недостатнє) значення обмежують можливості існування виду у даних умовах, всупереч і не зважаючи на оптимальний збіг інших чинників.

8. Закон розвитку системи за рахунок довкілля: будь-яка система може розвиватися лише за рахунок матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища; абсолютно ізольований саморозвиток неможливий.

9. Закон біогенної міграції атомів (В.І.Вернадський): міграція хімічних елементів в біосфері та в інших геосферах здійснюється або з безпосередньої участі живої речовини, або ж відбувається в середовищі, геохімічні особливості якого зумовлені живою речовиною, як сучасною, так і тією, що функціонувала на Землі в минулі геологічні періоди.

10. Закон максимуму: для біосфери кількісні зміни екологічних умов не можуть збільшити біологічну продуктивність екосистеми, чи господарську продуктивність агросистеми понад речовинно-енергетичні ліміти, які визначаються еволюційними властивостями біологічних об'єктів та їх співтовариств.

11. Закон послідовності проходження фаз розвитку: для природної екосистеми фази розвитку можуть проходити лише в еволюційно закріпленому порядку, зазвичай від простого до складного.

12.Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (В.І.Вернадський): вся жива речовина Землі фізико-хімічно єдина. Шкідливе для однієї частини живої речовини не може бути байдужим для іншої. Будь-які фізико-хімічні агенти смертельні для одних організмів, шкодять і іншим.

Об'єднавши по кілька найважливіших закономірностей і екологічних особливостей природи американський еколог Б.Коммонер (1974) сформулював свої чотири, так звані, закони, або аксіоми:

1. Все пов'язано з усім. Ця аксіома підтверджує всезагальність зв'язків між об'єктами і явищами у природі та в людському суспільстві. Важливі наслідки .

2. Все повинно кудись діватися. Свідчить про кругообіг, про закон збереження в природі.

3. Ніщо не дається задарма. (Ми бачимо якою ціною дається людству науково-технічний прогрес і його втручання в довкілля).

4. Природа знає краще: свідчить про незрівняні переваги природних конструкцій над людськими. Все створене природою пройшло надзвичайно жорсткий конкурс на місце в біосфері впродовж тисяч і мільйонів років природного добору та адаптації. При цьому головним критерієм цього добору була вписаність у глобальний біотичний колообіг.

Основні екологічні правила

1. Правило 1%: для біосфери загалом частка можливого споживання чистої первинної біологічної продукції ( на рівні консументів вищих порядків) не перевищує 1%.

2. Правило 10% (правило піраміди енергії Р.Ліндемана): з одного трофічного рівня екологічної піраміди переходить на інший вищий рівень у середньому близько 10% енергії.

3. Правило внутрішньої несуперечливості: у природних екосистемах діяльність видів, що до них входять, спрямована на підтримання цих екосистем як середовища власного існування.

4. Правило харчової кореляції: у процесі еволюції зберігаються лише ті популяції, для яких швидкість розмноження скоригована з кількістю харчових ресурсів середовища їх існування.

5. Правило генетичної пристосованості: будь-який вид організмів може існувати доти і настільки, наскільки навколишнє середовище відповідає генетичним можливостям пристосованості цього виду до змін і коливань екологічних чинників даного середовища.

6. Правило взаємопристосованості (К.Мебіуса - Г.Морозова): усі види в біоценозі пристосовані один до одного настільки, що їх співтовариство становить єдине і взаємовизнане несистемне ціле.

Правило економіко-екологічного сприйняття, сформульоване американцем Дж.Стайкосом у 1970 р. показує, що проблеми довкілля в суспільстві сприймаються в чотири етапи: перший етап - ні розмов , ні дії; другий - одні розмови і повна бездіяльність; третій - розмови і початок діяльності і четвертий - припинення розмов і рішучі природоохоронні дії.

Відомий еколог Д.Чирас визначив чотири загальні основні принципи, на підставі яких функціонує і розвивається природа:

- рециклічності, або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;

- постійного відновлення ресурсів;

- консервативного споживання, коли живі істоти споживають лише необхідне і в необхідній їм кількості;

- популяційного контролю - природа не допускає вибухоподібного зростання популяцій, регулюючи кількість особин того чи іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.

В своїй діяльності людське суспільство порушує всі чотири принципи функціонування і розвитку природи, справляючи тим самим великий тиск на довкілля, що призводить до антропогенних екологічних криз і екологічних катастроф.

Закони охорони природи П.Ерліха

1.Зростання населення і охорона природи принципово суперечать одне одному.

2. Економічна система, охоплена манією зростання, і охорона природи принципово суперечать одне одному.

3. Брати до увагт при прийнятті рішень щодо використання Землі одні лише найближчі цілі і негайне благо людини є смертельно небезпечним не лише для людей, а й для біосфери.

Охорона природи має бути не тільки закликом (який мало хто чує), а й пріоритетом державної та міжнародної політики , а також пріоритетом в діях кожної людини.

Тема: Раціональне природокористування та охорона навколишнього середовища

природокористування біосфера антропогенний

Мета: Ознайомити студентів з основними тенденціями природокористування, сформувати розуміння необхідності раціонального природокористування і основних шляхів управління природоохоронною діяльністю.

Контрольні питання теми

1.Природокористування, визначення поняття, аспекти природокористування.

2. Ресурсокористування, тенденції в розвитку ресурсокористування.

3. Раціональне і нераціональне природокористування, причини нераціонального природокористування.

4. Економіка природокористування, основні завдання її.

5. Шляхи управління природоохоронною діяльністю об'єктів господарювання:

- Адміністративний шлях управління.

- Економічні механізми управління.

6. Основні шляхи природоохоронної діяльності.

7. Природно-заповідна мережа України.

М.Реймерс визначає природокористування як сукупність усіх форм експлуатації природно-ресурсного потенціалу й заходів для його збереження.

Природокористування може бути визначено як процес застосування людиною природних цінностей для досягнення своїх цілей (соціальних, господарських, рекреаційних, наукових, естетичних та ін.). Неправильно зводити природокористування тільки до ресурсокористування, бо ресурсами не вичерпується все, що дає нам природа, Звичайно, ресурсокористування є одним із основних видів природокористування, але необхідно виділяти ще і другі аспекти природокористування(соціально-економічний, екологічний, медико-гігієнічний, технологічний та ін.).

Людина завжди задовольняла свої життєві потреби за рахунок споживання природних ресурсів. З самого початку господарювання людство прагнуло досягти найбільшого ефекту при мінімальних затратах. Отже з самого початку існування людського суспільства закладався економічний принцип: досягнення максимального ефекту при мінімальних затратах.

Незважаючи на безперервне зростання життєвих потреб, людство впродовж всього часу свого існування завжди задовольняло їх за рахунок довкілля. Для задоволення зростаючих потреб людям завжди вистачало природних ресурсів біосфери. Тому в людському суспільстві склалося хибне враження, що природні ресурси невичерпні і їх можна споживати в будь-якій кількості необмежений час.

До середини ХХ століття критерієм ефективності людської діяльності було одержання максимальних благ за мінімальних витрат і неконтрольована, хижацька експлуатація природних ресурсів, а головним принципом ставлення до природи - панування над нею і цілковите підкорення її людиною.

У ХІХ і особливо у ХХ столітті відбувся машинний і індустріальний розвиток людського суспільства, Це призвело до широкого використання металів, а для їх одержання - великої кількості енергії, потреби в якій задовольнялися викопним паливом. Людство почало розуміти, що ресурси, що створювалися мільйонами років, можуть скоро вичерпатись. Починаючи з другої половини ХХ століття у багатьох країнах почали говорити про еколого-економічний принцип господарювання: одержання максимального економічного ефекту за якнайменшої шкоди для довкілля.

Після об'єктивного аналізу причин екологічних катастроф і величезних економічних втрат, яких зазнає людство в останній час, стало зрозуміло, що якщо ми хочемо вижити, принципи природокористування повинні бути іншими.

Провідним принципом природокористування в наш час повинен стати еколого-економічний, за якого критерій ефективності господарювання має бути: одержання максимальних матеріальних благ з мінімальними витратами й мінімальними порушеннями природного середовища.

Однак, це потребує вкладання значних коштів у природоохоронну сферу, що значно зменшує прибутковість виробництва. Тому економічні і екологічні інтереси завжди стикаються і, на жаль, частіше перемагають економічні. Сьогодні вартість природних благ і послуг або зовсім не визначена, або її набагато занижують, що призводить до прийняття анти екологічних рішень, до спотворення оцінки екологічного ризику через традиційні показники валового національного продукту.

Природокористування може бути раціональним і нераціональним.

Раціональне природокористування - це високоефективне, екологічно обґрунтоване господарювання, яке не призводить до різких змін природно-ресурсного потенціалу, а підтримує й підвищує продуктивність природних комплексів.

Нераціональним вважається таке природокористування, при якому природа втрачає здатність до самовідтворення, самоочищення й саморегулювання, порушується рівновага біосистем, вичерпуються матеріальні ресурси, погіршуються рекреаційні і оздоровчі умови.

Нераціональне природокористування може бути зумовлено планово-економічними й проектними прорахунками, тимчасовими й вимушеними «позиками» у природи (перехідні періоди розбудови держави, стихійні лиха, війни, тощо), недбалим обліком та оцінкою природних ресурсів, вузьковідомчими, егоїстичними підходами в економіці та ін.

Найскладніше оцінити наслідки антропогенних негативних впливів на природу, коли треба дати довгостроковий прогноз збитків від нераціонального використання природних ресурсів.

Розвиток продуктивних сил, зростання обсягів природокористування й темпів забруднення довкілля з одночасним вичерпанням природних ресурсів і погіршенням здоров'я населення зумовило формування економіки природокористування - галузі науки, що вивчає методи найефективнішого впливу людини на природу для підтримання динамічної рівноваги, колообігу речовин у природі. Нині зроблено кілька підходів до визначення економічної цінності природних ресурсів і послуг. Найбільш комплексний підхід ґрунтується на загальній економічній вартості, до якої входять вартості зруйнування природи, її відновлення та охорони.

Основні завдання економіки природокористування:

1.Визначення збитків, заподіяних економіці держави, галузі, підприємства, району чи окремій людині через нераціональне природокористування.

2. Визначення розміру витрат, необхідних для ліквідації наслідків негативних техногенних впливів на довкілля.

3. Оцінка абсолютної та відносної ефективності витрат на охорону й відновлення природи, вибір оптимальних варіантів природоохоронної діяльності та використання природних ресурсів.

4. Розробка економічних методів керування природоохоронною роботою і способів стимулювання природоохоронної діяльності та екологізації виробництва.

До найважливіших проблем економіки природокористування належить об'єктивна оцінка природних ресурсів. Економічна оцінка природних ресурсів - це грошове вираження їхньої народногосподарської цінності. Необхідно, щоб ціну мали всі об'єкти навколишнього середовища (земля, вода, грунти, повітря, корисні копалини, весь рослинний і тваринний світ. Нормативи плати за використання природних ресурсів повинні визначатися з урахуванням їхнього географічного положення, поширення, якості, можливості відтворення, можливості утилізації відходів, умов переробки та ін. І головне в тому, щоб із цих надходжень в повній мірі виділялись кошти на повне відновлення порушених об'єктів навколишнього середовища.

Відомо, що власне природоохоронна діяльність не дає прибутку, тому ніхто ніколи її не буде виконувати, якщо це не буде вигідно. Іншою причиною відсутності зацікавленості об'єктів господарювання в природоохоронній роботі є розбіжність в часі забруднення, або завдання шкоди довкіллю в іншій формі з моментом відшкодування збитків. І відшкодовувати ці збитки повинні будуть уже інші суб'єкти. Люди схильні більше думати про сьогоднішній день, ніж про майбутнє, не замислюючись, що на усунення майбутніх збитків необхідно буде значно більше коштів, ніж прибуток, отриманий шляхом порушення законів екології.

У зв'язку з цим основним завданням держави є створення таких умов діяльності підприємств, коли б вони були змушені займатися природоохоронною діяльністю, або були матеріально зацікавлені у реалізації заходів у цій галузі.

Перший шлях - це адміністративний механізм управління, який базується на встановленні законів, норм, стандартів, правил природокористування. Але він малоефективний, так як потребує постійного контролю і великої кількості контролерів.

Ефективнішим може бути шлях економічного стимулювання, коли за допомогою різних економічних важелів з боку держави стає вигіднішим, більш прибутковим дотримання природоохоронного законодавства, ніж його порушення. Але економічні методи не підсилені безпосереднім примусом у найбільш важливих екологічних проблемах, теж не завжди забезпечують необхідний якісний рівень та термін здійснення природоохоронних заходів.

Адміністрування, не пов'язане з матеріальною зацікавленістю, теж не може змусити підприємство постійно, ефективно й дбайливо ставитись до довкілля. Тому найкращих результатів можна досягти при розумному поєднанні економічної зацікавленості з достатньо жорстким примусом.

Адміністративний шлях управління природоохоронною діяльністю включає:

1. Правова основа - це закони міжнародної і внутрішньодержавної ваги. В них наводяться обов'язкові для всіх громадян вимоги, виконання яких забезпечує нормальне функціонування екосистем та раціональне використання природних ресурсів. В нашій державі основним законодавчим документом у цій галузі є «Закон України про навколишнє природне середовище», прийнятий Верховною Радою 1 липня 1991 р. До важливих природоохоронних актів належать також другі закони: «Про охорону атмосферного повітря», «Водний кодекс України», земельне та лісове законодавство та ін.

2. Система екологічних стандартів. Є стандарти міжнародні, державні, галузеві і стандарти підприємств. Всі стандарти з охорони природи об'єднані під загальним номером 17.

3. Нормативи якості довкілля: гранично допустимі концентрації для різних середовищ довкілля (ГДК), гранично допустимі рівні (ГДР), гранично допустимі викиди (ГДВ), гранично допустимі скиди (ГДС) та ін.

4. Система екологічного контролю. На державному і міждержавному рівнях створені різні організації, зобов'язані стежити за виконанням законів і здійснювати моніторинг навколишнього середовища. Система екологічного контролю постійно дає інформацію про стан екосистем і здоров'я людей в тому чи іншому районі.

В систему екологічного контролю крім різного виду екологічного моніторингу також входять:

- Екологічна експертиза - оцінка впливів на довкілля й здоров'я людей усіх видів господарської діяльності та відповідності цієї діяльності чинним нормам і законам з охорони навколишнього середовища, вимогам екологічної безпеки суспільства. За українським законодавством проведення експертизи обов'язкове для будь-якої діяльності, що впливає на довкілля, для будь-якого проекту технологій будівництва реконструкції, тощо. Основні завдання експертизи - сприяти дотриманню природоохоронних законів та оцінювати рішення щодо підтримання й відновлення довкілля.

Екологічні експертизи бувають кількох типів: державні, громадські, відомчі, змішані; за призначенням вони можуть бути первинні й вторинні; за масштабами - локальні, районні, регіональні, державні й міждержавні.

- Екологічний паспорт - комплексний документ, який містить характеристику взаємовідносин будь-якого об'єкта з навколишнім середовищем. У ньому є загальні відомості про об'єкт, сировину, енергію, площу, працівників, технологічні схеми виробництва, продукцію, системи природоохоронних заходів, зберігання відходів та ін.

- Екологічний аудит - екологічне обстеження підприємства, перевірка здатності виробничих систем до самоочищення й випуску екологічно чистої продукції. Екологічний аудит дає можливість оцінити екологічну ефективність керування підприємством.

- Екологічний менеджмент - система ефективного управління природоохоронною діяльністю з використанням адміністративних механізмів управління та економічного стимулювання.

Економічний механізм управління природоохоронною діяльністю має ряд інструментів впливу на матеріальні інтереси підприємств та окремих працівників.

Лімітування природокористування - коли діяльність підприємства регулюється не нормативами, а індивідуальними лімітами.

Довгий час в колишньому Радянському Союзі, до якого входила і Україна до 1992 р., природокористування було безкоштовним. Підприємства використовували природні ресурси і забруднювали довкілля безкоштовно. Це породжувало нераціональне природокористування. На початку 90-х років ХХ століття в нашій країні запроваджено платність природокористування, що передбачає плату за всі природні ресурси, за забруднення довкілля, за зберігання в ньому відходів виробництва та за інші впливи на природу. При цьому плата за понадлімітне використання природних ресурсів та понаднормове забруднення в декілька разів перевищує плату за використання та забруднення в межах наданих лімітів.

Важливим методом економічного стимулювання є фінансування чітко визначених природоохоронних заходів. Воно може бути за рахунок державного бюджету, власних коштів підприємства, різних екологічних фондів.

Дієвим економічним методом управління може бути матеріальне стимулювання. До таких заохочувальних заходів належать:

- встановлення податкових пільг;

- звільнення від оподаткування екологічних фондів та природоохоронного майна;

- пільгове кредитування підприємств, котрі ефективно здійснюють охорону довкілля;

- спеціальне додаткове оподаткування екологічно шкідливої продукції, екологічно небезпечних технологій.

При використанні міжнародних ресурсів особливо важливим є наявність та дотримання міжнародних домовленостей. Спільне використання міжнародних ресурсів повинно базуватися на співробітництві, а не на протиборстві. Найбільші проблеми виникають при сумісному використанні рибних запасів та мігруючих тварин і птахів. Часто виникають конфлікти, викликані браконьєрством, в так званих економічних зонах тих чи інших країн.

Не менш важливою проблемою, що вимагає міжнародного співробітництва та відповідних домовленостей, є забруднення, котрих зазнають всі міжнародні та міжнаціональні ресурси.

Проблема гармонізації відносин суспільства і природи набула глобального значення. Виникла необхідність розробки ефективних міжнародних механізмів, які забезпечували б розумне використання ресурсів планети, їхню охорону, сприяли б збереженню екологічної рівноваги. Рішення усіх цих проблем можливе лише на базі міжнародного співробітництва на основі двосторонніх та багатосторонніх угод.

Українська держава з перших днів незалежності бере активну участь у міжнародних природоохоронних заходах та реалізації екологічних програм. Міжнародне співробітництво у галузі охорони навколишнього середовища займає важливе місце в міжнародній політиці України. Українські вчені підтримують ділові стосунки зі своїми колегами з Угорщини, Чехії, Словаччини, Польщі, Болгарії та інших країн. Спільними силами ведуться дослідження екосистем Карпат, Полісся, Чорного моря, розробляються заходи щодо збереження рекреаційних ресурсів, рідкісної флори і фауни.

Ідею охорони природи висловив вперше Ж.Ж.Руссо, а загальне визнання вона отримала після І-го Міжнародного з'їзду з охорони природи, який відбувся у 1913 році в Швейцарії. У 1980 р. була проголошена Всесвітня стратегія охорони природи та природних ресурсів. У 1982 р. ООН прийняла Світову хартію охорони природи, яка стала документом світового значення. Під охороною природи зараз розуміють систему наукових знань і практичних заходів до раціонального використання природних ресурсів, захисту природного середовища від антропогенного забруднення та збереження видів флори і фауни від знищення. Особливо актуальною стала охорона природи в кінці ХХ століття.

Стратегія охорони природи включає в себе:

- збереження біологічного різноманіття в природних біомах;

- вирощування рослин і розведення тварин в ботанічних садах і зоопарках;

- реінтродукцію рослин і тварин у місцях їх попереднього проживання;

- тривале збереження генетичної інформації у формі кріобанків.

Швидка антропогенна зміна навколишнього середовища призвела до необхідності збереження природних еталонів, які ще не зазнали впливів. Основи теорії еталонів заклав В.В.Докучаєв у книзі «Російський чорнозем». На основі цієї теорії сформувалася система створення заповідних територій різних рангів. Новим підходом в охороні природи стало створення так званих місць проживання видів, оскільки в багатьох випадках види вимирають від розорення їх місць проживання. Розробка теорії охорони природи привела до висновку, що території, що охороняються, мають бути досить великими, що на локальному рівні не можлива охорона місць проживання.

Природно-заповідна мережа України є основною ланкою біорізноманіття і ландшафтного різноманіття нашої країни. Показник кількості природно-заповідних територій нашої країни уже наближається до відповідного співвідношення в центральноєвропейських країнах.

Закон України «Про Загальнодержавну програму формування національної екологічної мережі України на 2000-2015 роки» передбачає формування екологічної мережі як частини єдиної просторової системи території країн Європи з природним, або частково зміненим ландшафтом.

Значення природно-заповідних територій нині зростає у всьому світі. В 15 країнах Європейського Союзу прийнята програми «НАТУРА - 2000». Основними напрямами формування природоохоронної мережі цієї програми є охорона місцезнаходжень (екотопів) рідкісних рослин і тварин, рідкісних угруповань.

Одним із найбільш важливих завдань охорони природи є збереження біологічного різноманіття. Починається охорона біологічного різноманіття зі збереження генофонду живих організмів. Збереження має стосуватися усіх живих істот планети. Кількість їх видів точно не визначена і лежить між 5 і 80 мільйонами (залежно від різного трактування обсягу видів вірусів і бактерій).

На території України проживає45 тисяч видів тварин, у тому числі 17 видів земноводних, 20 - плазунів, близько 400 видів птахів, 200 - риб. Флора вищих рослин налічує 4997 видів. В охороні загального біологічного різноманіття ключову роль відіграє збереження рослинного покриву, який здійснює синтез первинної біологічної продукції та є їжею для тварин. Без збереження рослинності неможливо зберегти тварин.

Види живих організмів, що потребують охорони, поділяють на п'ять категорій: зникаючі, ті, що знаходяться під загрозою знищення, рідкісні, повністю зниклі та з невизначеним статусом. Міжнародний Союз охорони природи запропонував близький, але більш детальний поділ видів на 8 категорій.

Анахронізмом, не сумісним із сучасними екологічними знаннями, є поділ живих організмів на корисні та шкідливі. У трофічних мережах і екосистемах усі вони корисні і, головне незамінні, виконують кожен свою специфічну біосферну функцію.

Перелік видів рослин і тварин, що потребують охорони наводять у так званих Червоних книгах. Перша Червона книга була видана у 1966 р. з ініціативи Міжнародного союзу охорони природи і природних ресурсів. У Червоній книзі України знаходиться 429 видів судинних рослин, 28 видів мохів, 30 видів грибів, 27 видів лишайників, 17 видів водоростей та 382 види тварин. Створення Червоних книг є одним із методів зниження темпів антропогенного вимирання живих організмів.

Відповідно до концепції, висунутої В.А.Кордюмом (1982), елементарними одиницями еволюції виступають не окремі види, а вся біосфера, невд'ємною частиною якої є рослинні угрупування. Спрощення і знищення рослинних угрупувань знижує загальну інформаційну ємність біосфери і робить її менш здатною до адаптаційної мінливості. На сучасному етапі охорони рослинних угрупувань поставлено завдання зберегти фітоценофонд планети як сукупність фітоценотичних таксонів. Українські ботаніки першими у світі поставили питання про необхідність охорони рослинних угрупувань і розробили методологічну основу їх реєстрації у вигляді Зеленої книги. Перший список рідкісних рослинних угрупувань Карпат, які потребують охорони, був надрукований у 1977 році С.М.Стойко, а перша Зелена книга України була видана у 1987 р.

Зелена книга України виділяє як рідкісні та зникаючі ценози (усього 127), так і типові ценози. Серед них лісових угруповань - 61, степових - 26, лугових - 16, водних - 16, болотних - 12, чагарникових - 5. Охорона рідкісних ценозів може здійснюватись тільки як частин відповідних екосистем і ділянок біосфери.

Охорону екосистем, включаючи всі їхні живі компоненти, покликані здійснювати так званні охоронні території. У 1992 р. у світі під різного виду охороною знаходилось до 5% площі суходолу. У 21 столітті передбачається довести цю величину до 10-12%.

Чітка класифікація категорій охоронних об'єктів відсутня. В нашій країні розподіл за категоріями охоронних природних об'єктів і територій розроблений у Законі України «Про природно-заповідний фонд». Ці об'єкти поділяються на природні та біосферні заповідники, національні природні парки, заказники, заповідні урочища, пам'ятники природи та інше.

Природний заповідник - це територія, яка виділяється для охорони в природному стані типових або унікальних для даної ландшафтної зони природних комплексів з усіма її компонентами. Статус природного заповідника передбачає повну заборону на його території господарської діяльності. У світі є понад 2 тисяч природних заповідників. У нашій країні - це Поліський, Розточчя, Дунайські плавні, Кримський,Дніпровсько-Орільський, Канівський та ін..

Біосферний заповідник - територія міжнародного значення, що виділяється для збереження в природному стані ділянок біосфери, проведення фонового моніторингу і вивчення природного навколишнього середовища. Господарська діяльність в них не дозволяється. На 1990 рік у 76 країнах світу було близько 300 біосферних заповідників. Площа кожного з них коливається від 300 га до 2млн га. У нас біосферними заповідниками є Асканія нова, Чорноморський, Карпатський та ін.

Національні природні парки створюються з природоохоронною, рекреаційною, культурно-просвітницькою та науково-дослідницькою метою для охорони й вивчення природних комплексів особливого значення в місцях, які мають природну, оздоровчу, культурну або естетичну цінність. Концепція національного парку була вперше сформульована у 1872 р. при організації в США Йеллоустонського національного парку.

Національний парк - це завжди велика територія, на якій охороняються ландшафти або їх ділянки разом з усіма природними компонентами. У природних національних парках поєднується охорона природи із завданням відпочинку людей та їх екологічного виховання.

Регіональні ландшафтні парки створюються з природоохоронною та рекреаційною метою в місцях з унікальним або типовим ландшафтом. Їхнє завдання - зберегти ландшафт як комплекс екосистем. У світі зараз налічується близько 300 ландшафтних парків.

До охоронних територій відносяться також заказники, пам'ятки природи (Гранітно-степове Побужжя), заповідні урочища, ботанічні сади, дендрологічні парки, зоологічні парки, пам'ятники садово-паркового мистецтва («Софіївка», м. Умань).

До кінця 2001 року заповідний фонд України включав 6939 територій і об'єктів із загальною площею 2 млн 500 тис. га. Частка природних охоронних територій в Україні наближається до європейських стандартів і становить близько 4,2%.

Тема: Філософсько-екологічна методологія збереження життя на Землі

Мета: Ознайомити студентів з сутністю поняття «Ноосфера» і необхідними умовами її побудови, з сучасними поглядами вчених на ідею ноосфери, а також з сучасними розробками шляхів виходу з глобальної екологічної кризи.

Контрольні питання теми

1. Ідея ноосфери В.І.Вернадського, його бачення перспектив майбуття людства.

2. Критика ідеї ноосфери Л.Гумільовим.

3.Американський еколог Ю.Одум про можливість побудови ноосфери.

4. Відношення до ідеї ноосфери російських вчених Т.Акімової та В.Хаскіна.

5.В.Горшков про неможливість керування біосферою і його теорія біотичної регуляції та стабілізації навколишнього середовища.

6. Результати експеримента «Біосфера - 2» та «Біос - 3», як докази неспроможності керувати біосферою на сучасному етапі.

7. Концепція біотичної регуляції В.Данілова-Данільяна і К.Лосєва.

8. Міжнародний екологічний форум 1992 р. в Ріо-де-Жанейро, Концепція сталого розвитку «Порядок денний на 21 століття».

9. Перспективи розвитку людства в світі рішень Всесвітнього саміту в Йоганнесбурзі (2002).

10. Проблеми гармонійного розвитку України.

Серед численних соціально значущих проблем, що встали перед народами на порозі третього тисячоліття, головне місце зайняла проблема виживання людства і всього живого на Землі. Людському буттю загрожує самознищення. Ця обставина, як і екологічні, науково-технічні і інші моменти, неодноразово інтерпретувалися мислителями самих різних світоглядних орієнтацій. Людина стала, за словами президента Римського клубу А.Печчеї, сама для себе ахілесовою п'ятою. З цієї точки зору дуже важливо зрозуміти саме той першооснов ний факт, як саму причину виникнення тієї чи іншої проблеми, усвідомити шлях, що треба знайти, і чи приведе цей шлях до бажаної кінцевої мети, чи заведе ще далі.

Початок третього тисячоліття людство змушене зустрічати новим сплеском загострення суперечностей між різними країнами, між різними партіями і конфесіями, розростанням екологічної, економічної та соціальної криз як у різних регіонах планети, так і в глобальному масштабі. Це є наслідком вичерпання соціально-економічних форм розвитку суспільства в межах існуючих природно-ресурсних і екологічних умов.

Для вирішення цієї глобальної проблеми необхідна консолідація всіх країн для пошуків і реалізації нових шляхів, для переходу на новий, екологічний стереотип мислення, який певною мірою виражає стратегія екологічно збалансованого розвитку. Важливо усвідомити різницю та пріоритетність ролей у відносинах Людина - Природа - Цивілізація. Сліпа віра в рівноправне та взаємовигідне положення цих першооснов життя призвело до кризи в тому чи іншому розумінні цього слова. Це співіснування уже давно перестало бути взаємовигідним та взаємокорисним, що зумовило антропогенні зміни в природі, яка, в свою чергу, теж певним чином впливає на людську істоту.

Сьогодні уже всім ясно, що здорове навколишнє середовище не менш значуще, ніж матеріальні й духовні потреби.

Без глобальної перебудови відносин в системі «Людина - Природа» всі заходи економічного, екологічного, науково-технічного характеру будуть мати лише приватне значення і не можуть стати скільки-небудь серйозною перешкодою на шляху екологічної катастрофи, що насувається. Кінцевий висновок фахівців, що займаються цією проблемою досить жорсткий: Або людина повинна змінитися, або вона зникне з лиця Землі.

Останнім часом вчені світу уже почали глибоко вивчати закони розвитку Природи, Біосфери, складні взаємозв'язки її живих і неживих компонентів, місце і роль людини в Біосфері, почали активно шукати шляхи виходу з тих кризових ситуацій, у яких опинилася наша цивілізація на початку 21 століття. З'явилася велика кількість концепцій розвитку людства, які пропонують нові форми його поведінки, діяльності, ставлення до Природи і її ресурсів.

Ідея ноосфери. Ноосфера - надзвичайно важливе поняття, уявлення про яке серед багатьох учених-природничників до останнього часу залишається неузгодженим. За визначенням В.І.Вернадського ноосфера - це сфера розумного життя. Цей термін запропонував французький філософ Е.Ларуа, а природознавець П.Тейяр де Шарден та В.І.Вернадський наповнили його змістом. В.І.Вернадський виклав своє бачення еволюційно-історичного процесу, перспектив майбуття людства як космічного феномену. Він писав: «Людство, взяте в цілому, стає могутньою геологічною силою. Й перед ним, його думкою та працею постає питання про перебудову біосфери в інтересах вільно мислячого людства як єдиного цілого».

У 1925 році в своїй статті, що була опублікована в Парижі, В.Вернадський писав: «У біосфері існує велика геологічна, можливо космічна сила, планетарну дію якої зазвичай не беруть до уваги в уявленнях про космос . . . ця сила є розум людини, цілеспрямована і організована воля її як істоти суспільної».

Згідно з тлумаченнями В.І.Вернадського, ноосфера є вищим етапом розвитку земної природи, результатом спільної, скерованої людиною еволюції природи і суспільства. Біосфера завдяки розумній діяльності й технічній могутності людини має набути нової функції - функції гармонійної стабілізації умов життя на планеті. В.Вернадський припускав, що людство в майбутньому стане автотрофним, тобто незалежним від органічних ресурсів..

В основі ідеї В.І.Вернадського лежить його соціальний оптимізм і впевненість у величезній силі науки, якій, як він вважав, вдасться об'єднати людство. На жаль у працях В.Вернадського немає наукового опису процесу ноосферогенезу з чіткими характеристиками його складових елементів та етапів розвитку.

Велика гуманістична привабливість концепції, з одного боку, і її неповнота, з іншого, зумовили чимало спекуляцій та вільних тлумачень щодо ідеї ноосфери.

Учення про ноосферу одні учені (В.Казначеев, 1985; О.Яншин, 1988, В.Комаров, 1990 та інші) вважають як одне з найважливіших наукових досягнень, як основний закон соціальної екології, а інші (В.Кутирев, 1990; М.Реймерс, 1994; В.Данілов-Данільян, 2000 та інші) сприймають як утопію, прекрасну мрію про світле екологічне майбутнє, яке практично не може бути вибудовано за низки реальних об'єктивних причин.

Деякі вчені стверджували, що ноосфери уже існували як сфери розуму, продуктом яких були технічні досягнення різного рівня. Інші вважають, що формування ноосфери лише почалося, ще інші - що ноосферогенез вже йде повним ходом, розуміючи під цим наступ техносфери на біосферу.

Науково-технічний прогрес нині в 100000 разів перевищує швидкість біоеволюції. Сумарне споживання енергії людиною за час існування цивілізації збільшилося в 5000 разів. Антропогенне навантаження на природне середовище збільшилося в сотні тисяч разів, результатом чого стали неконтрольований розвиток у багатьох регіонах планети незворотних процесів деградації екосистем, поява кризових екологічних ситуацій.

У біосфері, в системі, де в процесі тривалого мільйонорічного розвитку формувалися збалансовані біохімічні, геофізичні, та геохімічні процеси саморегуляції, самоочищення й самовідновлення, з'явилася підсистема, створена людиною, яка дуже швидко перебрала на себе потоки енергії, необхідні багатьом іншим підсистемам, і це завдало останнім непоправної шкоди.

У ноосфері техніко-економічний прогрес почав замінювати еволюцію, розвиваючись агресивно без координуючих зворотних зв'язків і врахування екологічних законів, без орієнтування на екологічно збалансований розвиток. Нині етика й мораль не сприяють еколого-економічно збалансованому розвитку цивілізації та нормальному функціонуванню біосфери, а спрямовані на створення якомога ефективніших технологій використання всіх видів природних ресурсів, їх виснаження з одночасним утворенням абсолютно несприятливої для біосфери кількості відходів, які не можуть включатися в коло обіг речовин та енергії.

Цікаву думку щодо ідеї ноосфери висловив один з найвідоміших спеціалістів у галузі етногенезу Л.Гумільов: «А что дала нам ноосфера, даже если она действительно существует? От палеолита остались многочисленные кремневые отщепы и случайно оброненные скребки да рубила; от неолита - мусорные кучи на местах поселений. Античность подарила нам развалины городов, а средневековье - руины замков . . . И вряд ли в наше время найдется человек, который предпочел бы видеть на месте лесов и степей груды отходов и бетонированные площадки».

Л.Гумільов був одним із перших вчених в колишньому СРСР, який виступив проти ідеї ноосфери у 1980-х роках, не маючи таких фактів і розрахунків, якими оперували В.Горшков, В.Кутирєв та інші. Він вважав (1989), що «сфера розуму» не може бути розумною, якщо її розвиток веде до заміни живих процесів, якщо «людська творчість каміння перетворює на піраміди або Парфенон, вовну - на піджаки, метал - на шаблі і танки. А ці предмети позбавлені саморозвитку. На противагу В.Вернадському Л.Гумільов відмічав просторово-часову неоднорідність людства, етногенезу. Він підкреслював важливість розподілу людства на етноси, тому що кожний етнос має свою сформовану віками специфіку ставлення до довкілля і своє незбориме прагнення (переважно неусвідомлене) до діяльності. За думкою Л.Гумільова, саме пасіонарність як явище, яке не підкірне людині і яке керує людиною, змінює Землю.

У 1986 році американський еколог Ю.Одум висловив думку, що незважаючи на величезні можливості й здібності людського розуму та здатність керувати природними процесами, ще рано говорити про ноосферу, людина ще не здатна передбачити всі наслідки своїх дій.

Російські вчені Т.Акимова та В.Хаскін також зазначають, що перетворене людиною довкілля не може бути названо «сферою розуму». Вони вважають (1998), що критерії розумності взагалі не варто застосовувати до людського суспільства, краще - критерій доцільності. Варто поставити питання, чому Біосфера, що складається з незбагненної кількості різноманітних і нескорельованих істот, які не мають розуму, виявляє всі властивості надзвичайно точної, збалансованої і стійкої організації, тоді як людське суспільство, суспільство носіїв високого розуму, не тільки не має позитивних якостей, а й своєю стихійною неорганізованістю та поведінкою загрожує існуванню біосфері і самого себе.

За останні 50 років на Заході у працях провідних вчених учення про ноосферу практично не згадувалося, а у колишньому СРСР воно глибоко вкоренилося у наукові праці і вважалося надійним теоретичним підґрунтям природоохоронної діяльності. Кілька років тому в Москві створено Міжнародну академію ноосфери; в Україні також проходять дискусії щодо створення Академії ноосфери.

Аналіз праць В.Вернадського, присвячених ноосфері («Біосфера і ноосфера», «Кілька слів про ноосферу», «Наукова думка як планетарне явище», «Філософські думки натураліста») показав, що постановка автором завдання охорони навколишнього середовища і живої природи має суто утилітарний характер - зберегти лише корисні для людини види. Проблема охорони довкілля в широкому розумінні - збереження біорозманіття, відтворення екосистем, тощо не розроблялася, знищення «дикої» не займаної людиною природи як некорисної для суспільства В.Вернадський часто висвітлював у позитивному контексті. Формування ноосфери передбачало докорінну зміну біосфери, використання її як будівельного матеріалу. Ідея розумного збалансованого співіснування біосфери й техносфери цілком ігнорувалася. Біосфера не розглядалася як така, що має самостійну цінність, завдання про її збереження не ставилося, причини й наслідки глобальних негативних змін біосфери під впливом техногенних навантажень не розглядалися. В перспективах розвитку В.Вернадський ігнорував роль соціальних процесів.

Сучасні дослідники стверджують, що головною причиною розвитку глобальної екологічної катастрофи є перенаселення планети, яке породжує пере виснаження ресурсів, перевиробництво та перезабруднення довкілля.

Демографічна проблема нині залишається поза розумним контролем і керуванням. Та й сам контроль людства над біосферою принципово неможливий. Кількісні показники інфраструктурних можливостей біоти екосфери на 20 порядків перевищують можливості людини.

Видатний російський еколог М.Реймерс неодноразово наголошував, що жодні технократичні «вдосконалення» біосферних природних процесів, або їх дублювання не будуть екологічно оптимальними, тому що « протез завжди гірше».

В.Хаскін і Т.Акімова говорять, що людство не наближається до ноосфери, а віддаляється від неї з великою швидкістю, і якби В.І.Вернадський міг це бачити, він засумнівався б у можливості реалізації ідеї ноосфери, Життя нам дає багато фактів, які суперечать прогнозам пропагандистів ноосфери: техносфера набула здатності до саморозвитку, почали з'являтися ознаки, які не планувалися людьми; це також численні «сюрпризи» самої біосфери у вигляді невідомих нам небезпечних хвороб, біологічних явищ.

Некерованим стає розширення прірви між високорозвиненими і слаборозвиненими країнами, розшарування суспільства практично в усіх країнах на невеликий відсоток дуже багатих і великий відсоток дуже бідних.

Наукові знання завжди формалізують реальні відносини й процеси, тому Ю.Пузаченко (1993) вважає, що ідея побудови гармонійного несуперечливого світу засобами наукових знань недосяжна. В.Горшков вважає абсолютно утопічною ідею керування біосферою. З 1970 року він розробляє теорію біотичної регуляції та стабілізації навколишнього середовища. Головним досягненням розробок В.Горшкова є визначення дуже важливого поняття-критерію, який він назвав рубежем сталості (стійкості, витривалості) екосфери щодо антропогенних навантажень, або несучою ємністю біосфери. Ця величина становить 1% чистої глобальної первинної продукції біоти, що дорівнює 0,74 ТВт/рік (Т - тера= 10¹²). За оцінками різних фахівців сучасне пряме споживання людством біопродуції становить від 7% до 12%, тобто в 10 разів більше від рубежу стійкості біосфери. Валова потужність енергетики нашої цивілізації становить близько 18 ТВт, що в 24 рази більше енергетичної межі. Єдиний висновок з цих розрахунків - це необхідність негайного зменшення цього тиску на біосферу. Шляхи зменшення цього тиску дехто бачить в зменшеності чисельності населення планети та екологізації всіх сфер виробництва.

Сучасні розробки шляхів виходу з глобальної екологічної кризи

В поглядах на ідею ноосфери всі вчені, незважаючи на деякі розбіжності між ними, досягли єдності в головному: у тому вигляді, в якому ця ідея була подана і обґрунтована півстоліття назад, без урахування змін, що відбулися за цей період, вона не може слугувати базою для розробки шляхів виходу нашої цивілізації з глобальної екологічної кризи та розбудови еколого-економічно збалансованого суспільства. Потрібні нові підходи, нове бачення біосферно-техносферних процесів і зв'язків, нові форми поведінки в довкіллі, сформовані на засадах нової, екологічної, культури.

В.Зубаков розглядає два сценарії майбутнього людства: перший - песимістичний, за яким людство не зможе стримати розвиток глобальної екологічної кризи і через 30 - 40 років розпочнеться активна деградація, вимирання людства, наступ техносфери.

За другим сценарієм за той же час людство або істотно загальмує, уповільнить розвиток глобальної екологічної кризи, або навіть зможе її подолати. Для цього необхідно здійснити політичне об'єднання людства, контроль кількості населення, повну екологізацію виробництва та реалізацію торжества соціальної справедливості. Побудова такого єдиного і благополучного суспільства, як зазначив К.Петров, є утопією.

Доволі песимістичні міркування про ноосферу висловлює і відомий український біолог В.Межжерін, який характеризує ноосферу як нову релігію. Він стверджує, що «Сила цивилизации и разум ноосферы - вещи несовместимые! На базе существующей действительности ноосфера не может сформироваться. Главным результатом мыслительной деятельности становится не процесс познания об'єктивно действующих законов, а творение собственных миров, представляющих собой утопии. Цивилизованный человек порывает с подлинным миром. Между ними возникает конфликт, который разрешается одним единственным способом - гибелью цивилизации. При этом главной причиной, по которой это происходит, является потеря разума. Потеря разума и формирование ноосферы - сферы разума остаются явлениями несовместимыми. Из того, что отсутствует, нельзя что-либо воздвигнуть, Более того, ноосферу не строят, она приходит сама как природное явление. Для того чтобы это пришло, Природа расчищает себе дорогу. Она забирает разум у человека и его же руками уничтожает цивилизацию, обеспечивает возврат к действительному миру, в основе которого лежат вечные и неизменные законы, отображающие господствующий в природе порядок и разум».

Яскравим прикладом неспроможності людини керувати біосферними процесами навіть на обмеженому, спеціально облаштованому просторі можуть бути кілька грандіозних експериментів, виконаних американцями («Біосфера - 2») і росіянами («Біос - 3»). Експериментатори прагнули показати, що за допомогою найсучасніших технічних засобів можна ізолюватися від світу в штучних резерваціях, створити там мини-біосфери з необхідною для життя кількістю екосистем, рослин і тварин. Набутий досвід мав бути використаний для створення можливостей тривалого перебування на космічних станціях та інших планетах.

Потужний вплив суспільства на довкілля свідчить про витискання біосфери техносферою. Немає уже ніяких сумнівів стосовно того, що продовження тих економічних, демографічних, екологічних і політичних тенденцій, які склалися, неминуче веде до створення глобальних умов, за яких людство загине.. Тому немає ніяких сумнівів і в тому, що необхідна докорінна зміна способу життя, необхідний перехід на нові шляхи розвитку цивілізації. І серед багатьох варіантів моделей функціонування майбутнього суспільства перевага надається не технократичним, а екологічним підходам. Усі дослідники одностайні в наступному: необхідно різко знизити навантаження на біосферу, змінивши концепцію екологізації людської діяльності.

Протягом останніх десяти років різними вченими в різних країнах розроблені численні концепції розвитку людства у 21 столітті., які зменшують техногенний тиск на біосферу, але кардинально проблему не вирішують.

Група вчених з Інституту біофізики Сибірського відділення РАН (І.Гітельзон, С.Барцев, В.Охонін та ін., 1997), спираючись на результати глибокого наукового аналізу програмних матеріалів міжнародного екологічного форуму в Ріо-де-Жанейро (1992), а також на дані експериментів виживання людини в невеликих замкнених штучних екосистемах, розробили і запропонували свій варіант симбіотичного шляху розвитку людства, відкидаючи ідеї сталого розвитку. Вони пропонують вирішити проблему біоресурсів і зменшення техногенного тиску на біосферу за рахунок конструювання складних симбіотичних систем. На думку цих учених, досвід створення замкнених систем життєзабезпечення показав, що не варто надто драматизувати глобальні проблеми забезпечення людства продуктами харчування: за всіма оцінками, якщо ефективно і правильно організувати господарство, то на Землі може вижити майже 50 млрд. людей.

Учені намагаються довести, що зростання народонаселення ніякої загрози глобальній екологічній рівновазі не становить. На їхню думку, розробка високо- екологічних технологій та значне поширення їх в країнах третього світу не погіршить екологічної ситуації на планеті. Небезпеку використання країнами третього світу неекологічних технологій варто розглядати як допоміжний стимул до глобальної конверсії технологій, а не як привід до зниження чисельності населення у цих країнах. Однак виникає інша проблема - у найближчі десятиліття люди мають відмовитися від використання викопного палива і перейти на нові джерела енергії (більш екологічні, технічно доступні для використання і достатні для забезпечення економіки майбутнього). При цьому необхідно враховувати, що розвиток, зорієнтований на ресурсозбереження і обмеження ресурсокористування, неодмінно призведе до непорозумінь і суперечностей між окремими країнами.

Досить критично оцінюючи стратегію сталого розвитку, основні принципи якої викладені у Звіті Міжнародної Комісії з охорони навколишнього середовища і ресурсів та у матеріалах конференції в Ріо, Т.Акимова і В.Хаскін (1994, 1998) пропонують свої принципи екологічного розвитку. Вони аргументовано засвідчують спираючись на аналітичні дані 1992 - 1998 років , що концепція сталого розвитку намагається примирити непримирене: зберегти концепцію споживання і гіперспоживання і при цьому вирішити завдання збереження природи у межах цивілізації, яка знищує цю природу. У концепції сталого розвитку не йдеться про спробу бодай частково припинити економічну гонитву й хижацьке ресурсоспоживання, в ній чітко проглядається слабо завуальоване бажання багатих країн і верств населення стримати намагання бідних підвищити свій добробут, а також соціально-політична дискримінація.

Базові принципи екорозвитку Т.Акимової і В.Хаскіна спрямовані на розв'язання практичних завдань на національному і регіональному рівнях. Їх висновки здебільшого збігаються з висновками авторів багатьох інших концепцій і стратегій сталого розвитку.

Головним недоліком їхньої концепції є ігнорування природних екосистем, відсутність розгляду особливостей їх життєво важливих процесів у взаємозв'язку з динамікою техногенних навантажень.. Питання об'єктивної і ефективної оцінки несучої ємності екосистем, кількісно розрахованого допустимого господарського навантаження на екосистеми, яке може витримати і переносити впродовж тривалого часу сукупність реципієнтів і екологічних систем території залишається нерозв'язаним.

І.Шварц та інші (2993) намагаються довести, що антропогенний вплив на біосферу виявляється перш за все на регіональному і локальному рівнях, а в глобальних масштабах екологічної шкоди не завдає, що сталий розвиток може бути досягнений лише шляхом розв'язання регіональних і локальних екологічних конфліктів.

Ф.Клементс, В.Сукачов, В.Василевич стверджують, що стійкість біологічних угрупувань, біоценозів підтримується за умов постійного порушення їх цілісності. Але тут має значення який рівень екологічної дестабілізації має місце і за який період вона настає. Якщо дестабілізація настає швидко й екологічні чинники наближаються до межі витривалості, то годі казати про динамічну сукцесію.

Р.Баландін та інші стверджують, що ГОМО сапієнс не належить керівна роль у біосфері, що людина розумна - це сліпа гілка еволюції, що в біосфері існують групи організмів, які наділені потенціальною можливістю мутагенного вибуху і народження нових видів, які здатні протистояти екологічним стресам як природного так і техногенного походження.

У 2000 році вийшла цікава і ґрунтовна робота відомих російських екологів В.Данілова-Данільяна і К.Лосєва «Экологический вызов и устойчивое развитие», в якій проаналізовано і узагальнено сучасні уявлення про гармонійний розвиток, але більш глибоко, з використанням величезного обсягу найсучасніших екологічних і соціально-економічних матеріалів, представлена розроблена авторами концепція біотичної регуляції навколишнього середовища. Вважається, що за умов сьогодення вона є найбільш обґрунтованою і можливою для реалізації в разі доповнень і вдосконалень.

Одним із важливих міжнародних документів, де розглядаються еколого-економічні проблеми людства і наводяться пропозиції щодо їх розв'язання, є «Порядок денний на 21 століття», ухвалений на Міжнародному екологічному форумі в Ріо-де-Жанейро у 1992 році. Цей документ - концепція сталого розвитку, висунута Комісією з навколишнього середовища і ресурсів ООН - включає понад 100 програм, які охоплюють проблеми від подолання бідності до підсилення ролі громадськості у розв'язанні екологічних негараздів. Але такі проблеми як демографічні, структура споживання, борги країн, що розвиваються, військові витрати і блоки та їх роль в еколого-економічному збалансованому розвитку, експорт небезпечних відходів, співіснування релігій як чинник стабілізації тут навіть не розглядалися.

В цьому документі використано чимало застарілих догм. Час, який пройшов з моменту появи документу, засвідчує, що жодна мета, поставлена в ньому не досягнута. Навпаки, триває активне загальне погіршення екологічних ситуацій на континентах і в Світовому океані, стрімко зростає розрив між багатими і бідними країнами і людьми, збільшується кількість як природних, так і техногенних катастроф, військових конфліктів, тощо. Виявилося, що людство в найближчий час не в змозі відмовитися від нарощування матеріальних благ, йде глобалізація способу життя і стереотипу поведінки, які не сумісні зі сталим розвитком.

Незважаючи на те, що концепція сталого розвитку є нині єдиним найбільш визнаним і головним інструментом глобальної екологічної політики через згадані факти дедалі більше вчених ставляться до неї досить критично і навіть негативно.

Програма гармонійного розвитку містить п'ять основних суперечностей, які пропонується вирішувати з використанням різних сценаріїв розвитку (суперечності між реальним життям і життям в гармонії з природою, між реальним розвитком і довкіллям, суперечності інтересів сучасного і майбутнього поколінь, суперечності між багатими і бідними, внутрішньо економічні суперечності).

Відповідно до сучасного екологічного підходу гармонійний розвиток - це такий розвиток, який не виводить глобальну цивілізацію за межі господарської ємності біосфери, не викликає у біосфери процесів руйнування, деградації і виникнення непридатних для життя людини умов.

У стратегії сталого розвитку США з 16 принципів розвитку 7 присвячені економічному зростанню, розвитку й ефективності. Екологічні проблеми, які згадуються в 12 пунктах зводяться до боротьби із забрудненнями, відходами, до локальної очистки довкілля. Суперечності між економікою і екологією залишаються. Американці планують поширити свій «досвід» на інші країни, які не мають ні американського багатства, ні могутності, ні технічних можливостей. Між рядками американської стратегії розвитку читається, що весь світ буде охороняти довкілля під керівництвом США для їх економічного процвітання і соціальної справедливості.

В.Данілов-Данільян і К.Лосєв дійшли висновку, що справжньою критичною межею, зімкнення з якою представляє реальну загрозу для людства, є не критичні ресурси надр, запаси прісної води, доступні для використання джерела енергії, а господарська ємність біосфери - гранично допустиме антропогенне навантаження на біосферу, перевищення якого приводить її у стан збурення, а потім і до розвитку деградаційних процесів. На противагу розглянутим вище концепціям розвитку людства вони наводять свою - концепцію біотичної регуляції навколишнього середовища.

Завдяки біотичній регуляції придатне для життя на Землі природне середовище відновлювалося після будь-яких локальних і регіональних катастроф, біотична регуляція ніколи не переставала діяти в глобальних масштабах. Ця регуляція забезпечується перш за все роботою бактерій і грибів, які споживають до 90% енергії, що запасається в органічній речовині, синтезованій рослинами. Дрібні безхребетні споживають ще близько 10%, практично всю залишкову частину потоків енергії. Хребетні використовують менше 1% потоку енергії в угрупованні. Їхня робота, яка виконується в рамках біотичної регуляції довкілля, становить мізерну частку тієї роботи, що виконується рештою живих організмів. А це означає, що 99% праці самої людини, спрямованої на управління потужності цивілізації, мають витрачатися на стабілізацію довкілля. На саму ж людину залишається менше 1% від усієї енергії, яку вона створила.

Єдиним засобом збереження придатного для життя людини довкілля в глобальних масштабах є відновлення угруповань природної біоти не в межах мізерних площ заповідників, а на великих територіях земної поверхні. Це вимагає остаточного припинення освоєння дикої природи і рекультивації значної частини освоєних земель, скорочення загального енергоспоживання, поступового припинення економічного зростання, зменшення чисельності населення до можливо прийнятного рівня на основі планування сім'ї. Необхідно зауважити, що і ця пропозиція є також утопічною.

Вже в 70-х роках ХХ століття Римським клубом для недопущення можливої екологічної катастрофи пропонувалося обмеження речовинно-енергетичного споживання природи і мінімізації шкідливих викидів. Ідеалами були проголошені перехід до екологічно чистих технологій, відмова від технократичного ставлення до природи. Але виник новий комплекс проблем, що стосується умов, можливостей і шляхів реалізації цього ідеалу. Як можливо обмежити споживання природних ресурсів при демографічному тиску, як співвідносяться ідеї свободи, демократії, принципи ринкової економіки з вимогами обмеження безперервного зростання виробництва і споживання? Як повинна змінитися структура цінностей технократичної цивілізації, яка досі орієнтується на розширення масштабів перетворення природи?

Н.Федоров писав, що світ йде до кінця. а людина своєю діяльністю навіть сприяє наближенню кінця, бо цивілізація, що експлуатує, а не поновлює, не може мати іншого результату, крім прискорення кінця. Влада над природою повинна означати таку здатність втручатися в природні і суспільні процеси, яка дасть можливість конструктивного вирішення виникаючих колізій і труднощів, зрозуміти той загальнопланетарний порядок, який необхідний для продовження історії цивілізації. Саме загально планетарний порядок, бо біосфера і суспільство це єдине ціле, і ніякі локальні заходи щодо порятунку того або іншого не можуть дати задовільного результату.

Сьогодні вже ясно, що на порядку денному настійно встало питання якомога більш широкої екологізації суспільної свідомості. Екологізація суспільної свідомості включає формування екологічної свідомості як самостійну форму суспільної свідомості, а також внесення екологічного аспекту у всі інші форми суспільної свідомості (політичну, правову, мораль, мистецтво).

Визначаючи подальшу стратегію розвитку людства і цивілізації, нові етично-філософські пріоритети у взаємовідносинах з природою, потрібно пам'ятати, що біосфера існувала до появи на Землі людини і може існувати без неї. А людина без біосфери існувати не може. Тому виконання принципу спільного розвитку, забезпечення коеволюції біосфери і суспільства вимагає від людини певної регламентації в своїх діях, відповідних обмежень.

З метою надати новий імпульс реалізації «Порядку денного на 21 століття» з 26 серпня до 4 вересня 2002 року в Йоганнесбурзі (Південна Африка) відбувся Всесвітній саміт зі сталого розвитку. Задачею його було знайти відповіді на виклики сталому розвитку, розробити механізм і плани дій, а також графіки їх реалізації на всіх рівнях земного соціуму. На саміті , перш за все, була дана характеристика глобальних тенденцій в основних сферах:

1. Глобалізація. Головна надія в світовій економіці 90-х років - глобалізація потоків товарів, послуг, фінансів в результаті приватизації і дерегуляції економічної діяльності. На сталий розвиток ще більше стали тиснути ТНК - (Транснаціональні компанії) провідні об'єкти світового зла. Стало характерним збільшення фінансових засобів ТНК і зниження потенціалу національних урядів. ТНК відіграють руйнівну роль економік і культур, особливо країн, що розвиваються.

2. Розвиток інформаційно-комунікаційних технологій став другою силою після глобалізації економік.

3. Адаптація до нових умов. Більшість народів світу не отримали переваг від глобалізації та розвитку інформаційно-комунікаційних технологій, країни та підприємства, які адаптувалися до цих змін, почали процвітати, а ті, що не зуміли, опинилися на другому боці.

4 Екологічні процеси.

5. Трансформація економік.

6. Міжнародні фінансові потоки.

Проаналізовані також і другі суспільно і екологічно значимі явища.

Споживання. Частка споживання 15% населення Землі в країнах з високим доходом становить 56%, а 40% найбіднішого населення в країнах з низькими доходами отримують лише 11% із загального споживчого балансу.

З точки зору ЮНЕП необхідним достроковим завданням є десятикратне скорочення споживання ресурсів в розвинених країнах.

Харчування. З 815 млн людей, які недоїдають. 777 млн проживають в країнах, що розвиваються, 27 млн - в країнах з перехідною економікою і 11 млн - в розвинутих країнах. Простежується тенденція зростання споживання їжі: у країнах, що розвиваються від 2100 до 2700 ккал, у розвинутих країнах - від 3000 до 3400 ккал.

Ліси. Швидкість знеліснення на глобальному рівні оцінюється 14,6 млн га за рік.

Для покращання стану на саміті на період до 2015 року були намічені орієнтири по основним напрямкам. Основні із них:

1. До 2015 року зменшити вдвоє частку людей, чий доход становить менше 1 дол. (зараз 1,2 млрд. людей за межею бідності).

2. Створити спільний світовий фонд для ліквідації бідності.

3. До 2015 року зменшити вдвоє частку населення, яке не має доступу до ресурсів безпечної питної води ( зараз 1 млрд.чоловік). В наш час через забруднену воду на Землі щороку гине 2,2 млн чоловік.

4. До 2015 року зменшити вдвоє частку населення, яке не має доступу до санітарного забезпечення.

5. Запровадити інтегроване управління водними ресурсами.

6. До 2015 року на 2/3 знизити смертність дітей віком до 5 років і материнської смертності на 70% відносно 2000р.

7. До 2005 року зменшити на 25% розповсюдженість ВІЛ серед молоді.

8. Розширити доступ до сучасних систем енергозабезпечення населенню, яке його не має.

Прийняті також орієнтири і по другим напрямкам, всього 21 пункт.

Ймовірність виконання цих заходів сумнівна, так як тут немає механізмів реалізації їх. Щодо покращання екологічного стану планети при досягненні намічених орієнтирів нічого не можна сказати, так як виконання передбачених заходів планується за рахунок подальшого економічного зростання на основі існуючих технологій.

Проблеми гармонійного розвитку України

Україна, як європейська держава. Також проголосила свої наміри щодо вибору сталого розвитку як стратегічної мети ХХІ Століття. Поняття сталий розвиток ще остаточно не визначено і продовжує дискутуватися. Пропонується прийняти визначення «гармонійний розвиток», що відповідає сутності процесів розвитку, який бачать екологи і яким має піти людство.

Національний шлях України до гармонійного розвитку повинен ґрунтуватися на критичному усвідомленні сучасної ноосферної ідеї як системотворної теоретичної бази сталого розвитку. Перш за все, необхідно визначитися з теоретичною і методологічною базою гармонійного розвитку, виходячи з особливостей тенденцій розвитку України.

Розробку науково обґрунтованої концепції гармонійного розвитку України стримує відсутність узгодженого системного підходу до вибору теоретико-методологічних засад його, роз'єднанність і нескоординованість українських учених у визначені місця і ролі ноосферогенезу з урахуванням національних особливостей гармонійного розвитку.

Гармонійний розвиток, як геополітичний орієнтир виживання людства на планеті - це багатофакторний і багатозначний процес, кінцева мета якого - гармонійне соціально-економіко-екологічно збалансоване співіснування Людини і Природи. Гармонійне існування означає відповідність законів і принципів життєдіяльності людей законам Природи, законам екології.

Аналіз наукових розробок українських учених стосовно майбутнього гармонійного розвитку як окремих регіонів, так і держави загалом, свідчить, що ці розробки умовно можна класифікувати як:

*філософсько-теоретичні (науково-просвітницькі, філософсько-екологічні);

* регіональні ресурсно-економічні;

* економіко-технократичні;

*біосферно-біоекологічні;

*адміністративно-директивні;

* популістські (демагогічно-гаслові).

Усе це свідчить про те, що в Україні останніми роками стихійно формується система теоретичних і практичних засад гармонійного розвитку, яку необхідно систематизувати, доопрацювати, узгодити, затвердити і втілити на загальнодержавному рівні. Необхідно сформувати національну науково-теоретичну школу гармонійного розвитку.

При визначенні теоретико-методологічних засад гармонійного розвитку необхідно зважати на негативні наслідки світового розвитку з ринковими механізмами надмірного споживання природних ресурсів. Ринкове реформування не може бути самоціллю розвитку суспільства. Всім уже зрозуміла «згубність» нерегульованого ринку.

Одне з найприорітетніших і найактуальніших завдань - це формування екологічного світогляду державних, політичних, громадських діячів України та підприємницьких кіл.

Соціально-еколого-економічні стратегії переходу України до гармонійного розвитку визначаються пакетом офіційних документів, базовим серед яких є «Основні напрями державної політики Україні у сфері охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки» від 5.03.1998 р. Нині в Україні здійснюється соціальна переорієнтація економічної політики з огляду на пріоритети гармонійного розвитку.

Тема: Екологічне право, юридичні аспекти взаєможії суспільства та природи. Екологічна освіта та виховання

Мета: Ознайомити студентів з системою природоохоронного законодавства України, державною системою управління природоохоронною діяльністю, а також з задачею і організацією в Україні екологічної освіти та виховання.

Контрольні питання теми

1. Основні блоки законодавчого та підзаконного регулювання по використанню природних ресурсів і охорони природи.

2. Основні задачі екологічного законодавства.

3. Система екологічного законодавства України і основні його вади.

4. Державна система управління охороною довкілля, трьохрівнева система реалізації державної політики, органи управління, що здійснюють реалізацію політики охорони довкілля.

5. Міжнародне співробітництво України в галузі охорони природи, державне і громадське.

6. Екологічна освіта і виховання, мета і задачі. Роль освіти і виховання в вирішенні екологічних проблем. Система екологічної освіти в Україні.

Забезпечення сталого соціально-економічного розвитку України має супроводжуватися створенням безпечного стану довкілля для життєдіяльності суспільства і кожної людини, спираючись на досконалу правову систему, яка базувалась би на гуманістичних і демократичних ідеях та принципах міжнародного права.

Як підкреслювалось на конференції ООН з навколишнього середовища і розвитку, «людство здатне зробити розвиток сталим - забезпечити, щоби він задовольняв потреби сучасного, не піддаючи ризику здатність наступних поколінь задовольняти свої потреби».

У цьому процесі центральне місце належить законодавству у галузі регулювання відносин по використанню природних ресурсів, охороні довкілля і забезпеченню екологічної безпеки. Екологічне законодавство України виходить з того, що сучасний стан соціально-економічного розвитку в країні характеризується різким погіршенням екологічної ситуації на місцевому, регіональному і національному рівнях.

За роки становлення незалежної суверенної України було значно вдосконалено систему екологічного законодавства, яка включає такі основні блоки законодавчого та підзаконного регулювання:

1. Конституційне регулювання екологічних правовідносин, яке закріплює найбільш важливі принципи та форми використання природних ресурсів, декларує низку екологічних прав громадян, вимоги щодо охорони довкілля і забезпечення екологічної безпеки у процесі реалізації функцій різних державо-правових структур розподілу влади

2. Еколого-правове регулювання, що базується на нормах Закону України від 25 червня 1991 року «Про охорону навколишнього природного середовища», своєрідної «екологічної конституції», який передбачає мету, завдання, принципи та механізми забезпечення ефективного природокористування, охорони довкілля, забезпечення екологічної безпеки в Україні.

У його розвиток прийняті інші закони та підзаконні акти: Закон України «Про екологічну експертизу» (1995), Земельний (1992), Лісовий (1994), Водний (1995) кодекси України, Кодекс України про надра (1994), Закон України «Про тваринний світ» (1993), «Про охорону атмосферного повітря» (1992), «Про природно-заповідний фонд» тощо.

3. Регулювання екологічних правовідносин еколого-правовими нормами різних галузей законодавства у сфері здійснення широкого колу позитивної діяльності - законотворчої, виконавчо-розпорядчої, науковотехнічної, підприємницької, зовнішньоекономічної, тощо.

4. Міжнародно-правове регулювання за допомогою ратифікованих міжнародних конвенцій на рівні ООН, Європейського союзу, дво- та багатосторонніх угод з іншими державами світу з наданням приорітету міжнародним еколого-правовим нормам у процесі реалізації екологічного законодавства.

5. Регулювання екологічних правовідносин нормами забезпечувальних галузей законодавства, які визначають підстави та особливості притягнення винних осіб до дисциплінарної, адміністративної, майнової та кримінальної відповідальності за екологічні правопорушення.

Сучасний період систематизації екологічного законодавства передбачає необхідність врахування наступних принципів та умов:

1. Уточнення кола екологічних відносин, які підлягають врегулюванню на рівні законів та підзаконних актів;

2. Встановлення термінів підготовки, розгляду та прийняття актів екологічного законодавства;

3. Обґрунтування, розробка та прийняття нових законодавчих актів, внесення до чинних актів змін і доповнень, що випливають із потреб практики, забезпечення екологічної безпеки і екологічних прав громадян;

4. Обов'язковість наукового обґрунтування системи нормативних актів, здатних забезпечити правове регулювання відносин у галузі використання природних ресурсів, охорони природного середовища;

5. Визначена органів держави та інституцій, наукових, навчальних закладів, спроможних на рівні сучасних світових вимог розробити проекти відповідних актів екологічного законодавства.

6. Обґрунтування економічного, інформаційного, матеріально-технічного забезпечення розробки, розгляду, прийняття та реалізації актів екологічного законодавства;

7. Гарантування поєднання в екологічному законодавстві економічних і екологічних інтересів, врахування особливостей правового регулювання екологічних відносин в реальних умовах;

8. Спрямованість актів екологічного законодавства на послідовне і поступове поліпшення екологічного стану в Україні;

9. Визначення механізму реалізації екологічного законодавства.

В Україні нині сформовано одну з найрозвиненіших в Європі систему екологічного законодавства, визначено основні напрями державної політики в галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів, розроблено кілька проектів природоохоронних програм для найнеблагополучніших районів.

Для втілення основних напрямів державної політики охорони довкілля в повсякденне життя в нашій країні діють близько 250 законів і підзаконних актів, які регулюють суспільні відносини між Природою та людьми. Основним базовим законом є Конституція України, прийнята в 1996 році, відповідно до якої розробляються правові основи державної політики України у сфері охорони довкілля та забезпечення екологічної безпеки.

Серйозною вадою чинного на сьогодні природоохоронного законодавства нашої країни є той факт, що формується воно за по ресурсною ознакою, тобто окремому регулюванню підлягають земельні, водні, гірничі, лісові, атмосферо охоронні та інші відносини, Такий підхід не забезпечує комплексності в регулюванні відносин щодо природного середовища як єдиного організму.

Державна система управління охороною довкілля, раціональним природокористуванням та екологічною безпекою має на меті:

- формування і впровадження державної політики в природоохоронній сфері;

- створення наукового і технічного потенціалу;

- створення ефективного законодавства в сфері екологічної діяльності;

- створення організаційно-технологічного механізму реалізації завдань у галузі природокористування;

- вирішення питань підготовки кадрів для забезпечення природоохоронної діяльності та здійснення політики регулювання екологічної безпеки.

Основною метою державної екологічної політики є створення ефективних правових, економічних та організаційних умов для надання регіонам можливостей використання наявних матеріальних і фінансових ресурсів для здійснення природоохоронних заходів та проведення комплексу управлінських дій щодо зміни галузевої й технологічної структури виробництва в напрямі зменшення його негативного впливу на довкілля. Реалізація цієї політики здійснюється на трьох рівнях управління: національному, регіональному та місцевому.

На національному рівні вирішуються питання розроблення методологічного, нормативно-методичного та правового забезпечення державної політики щодо зон екологічних ситуацій, регулювання використання ресурсів державного значення, встановлення нормативів якісного стану природних ресурсів, проведення єдиної науково-технічної політики, реалізації міжнародних угод і т.п.

Екологічна політики та екологічне управління - складові частини загальних систем управління (державою, галуззю, регіоном, підприємством) і мають і мають відповідні ієрархічні структури.

Державне управління в сфері охорони довкілля здійснює Кабінет Міністрів України, державна адміністрація, виконавчі комітети місцевих Рад народних депутатів, а також спеціально уповноважені державні органи. До останніх належить орган над відомчого управління і контролю в галузі екології Міністерство охорони навколишнього природного середовища України.

Міністерство реалізує державну політику в галузі охорони природного середовища, раціонального використання і відтворення природних ресурсів, захисту населення і навколишнього середовища від негативного впливу господарської діяльності. Серед головних завдань Міністерства - і захист екологічних інтересів України на міжнародній арені, державний контроль за додержанням вимог законодавства України з питань охорони навколишнього середовища. Крім цього Міністерство здійснює нормативно-правове регулювання щодо використання природних ресурсів, організовує і проводить державну екологічну експертизу, обґрунтовує доцільність розроблення державних і регіональних екологічних програм. До складу Міністерства входить 19 структурних підрозділів.

До спеціально уповноважених державних органів також належать обласні управління екологічної безпеки, міські та районні інспекції, що входять до системи управління Міністерства, а також установи санітарно-епідеміологічної служби України, спеціалізовані органи по ресурсних Державних комітетів (водних, земельних ресурсів, з геології, з нагляду за охороною праці та інші).

Функції охорони й використання окремих об'єктів природи виконують названі відповідні відомства. Координацію діяльності всіх цих органів у сфері природокористування здійснюють органи Міністерства охорони навколишнього середовища Контроль за дотриманням санітарних норм навколишнього середовища виконує Міністерство охорони здоров'я.

В природоохоронній діяльності важливу роль мають громадські природоохоронні організації і об'єднання. Вони розробляють і пропагують власні природоохоронні програми, створюють фонди охорони природи, здійснюють разом з державними органами управління перевірки виконання підприємствами та організаціями природоохоронних заходів і планів, дотримання вимог екологічного законодавства.

Міжнародне співробітництво в галузі охорони природи. Зростаючий вплив людської діяльності на довкілля викликає небажані зміни в природному середовищі. Проблема гармонізації відносин суспільства і Природи і охорони навколишнього середовища набула глобального значення. Виникла потреба розробки ефективних міжнародних механізмів розумного використання ресурсів планети, їхньої охорони, екологічної рівноваги. Рішення всіх цих проблем можливе лише на базі міжнародного співробітництва на двосторонній і багатосторонній основах. Формами такого співробітництва є організація наукових та практичних зустрічей, створення міжнародних організацій, що координують спільні зусилля з охорони довкілля, укладання офіційних договорів та угод, а також діяльність міжнародних громадських партій та організацій.

Історія міжнародної екологічної співпраці почалася понад 100 років тому. У 1875р.Австро-Угорщина та Італія прийняли декларацію про охорону птахів. У 1897р. Росія, Японія та США уклали угоду про спільне використання і охорону морських котиків у Тихому океані.

Перша міжнародна конвенція була укладена деякими європейськими країнами у 1902 році в Парижі про охорону корисних птахів.

В наш час в межах міжнародного співробітництва в галузі охорони природного середовища вирішуються найбільш складні проблеми і конкретні проекти: спільні інженерні й технічні розробки з питань охорони атмосфери від промислових забруднень, запобігання забруднень під час проведення сільськогосподарських робіт, збереження дикої флори і фауни, створення заповідників та інше.

Особливу групу проектів складають дослідження впливу діяльності людини на клімат, передбачення землетрусів і цунамі, роботи в галузі біологічних та генетичних наслідків забруднення довкілля.

Реалізацією цих проектів займаються різноманітні спеціалізовані як урядові, так і громадські організації, в тому числі: ЮНЕП (Програма ООН з навколишнього середовища), створена в 1973 році, котра координує всі види діяльності в галузі захисту природного середовища, розробляє програми подальших спільних дій в цій галузі; ВМО (Всесвітня метеорологічна організація); ЮНЕСКО (Організація ООН з питань освіти науки і культури); ВООЗ (Всесвітня організація охорони здоров'я); ЄЕК (Європейська економічна комісія); МАГАТЕ (Міжнародна організація з радіологічного захисту); МСОП (Міжнародна спілка охорони природи, природних ресурсів( та інші.

З громадських організацій велику роботу щодо охорони довкілля проводить Грінпіс (Зелений світ), з котрою співпрацюють представники громадськості і нашої країни. Її головним завданням є недопущення радіоактивного забруднення біосфери. Ця організація утворена в 1971 році в Північній Америці. Вона діє в 30 країнах світу, в Україні працює з 1990 року.

Розвитку природоохоронного співробітництва сприяє проведення міжнародних форумів. У 1972 році відбулася Стокгольмська конференція ООН з навколишнього середовища. День відкриття її 5 червня був проголошений Всесвітнім днем навколишнього середовища. У 1075 р. в Гельсінкі відбулася Нарада з безпеки та співробітництва в Європі, у 1990р. в Москві - Глобальний форум з проблем виживання, у 1992р. в Ріо-де-Жанейро - Конференція ООН з навколишнього середовища та розвитку.

Конференція ООН з навколишнього середовища та розвитку (3 - 14 червня 1992р. в Ріо-де-Жанейро) організована для підведення підсумків двадцятирічної охорони навколишнього середовища. Вона зібрала близько 15 тисяч делегатів від 178 країн. Основні ЇЇ рішення: Декларація, в якій сформульовані принципи політики охорони навколишнього середовища та розвитку; «Порядок денний - 21 століття», яка є всесвітньою програмою дій на 21 століття для забезпечення сталого розвитку; Заява щодо принципів охорони та раціонального використання лісів усіх кліматичних зон; конвенція про охорону біологічного різноманіття. Було також прийняте рішення створити комісію ООН по навколишньому середовищу та розвитку для розробки проекту Конвенції по пустинях та засушливих зонах.

Особливе значення має головний документ прийнятий на конференції - «Порядок денний - 21 століття» - всесвітній план дій з метою сталого розвитку, під котрим слід розуміти таку модель соціально-економічного поступу суспільства, коли життєві потреби людей будуть задовольнятися з врахуванням прав майбутніх поколінь на життя в здоровому та невиснаженому природному середовищі. Крім того, досягнення сталого розвитку неможливе без більш справедливого використання ресурсів природи, боротьби з бідністю, з однієї сторони, та неприпустимими розкошами - з іншої.

Одне з перших починань ЮНЕП - створення всесвітньої системи спостереження (моніторингу) за станом і змінами біосфери. Важливими документами в міжнародних природоохоронних відносинах є Всесвітня хартія охорони природи, що проголосила та взяла під захист право всіх форм життя на виживання; Конвенція про зміну клімату; Конвенція про біологічну різноманітність; Конвенція про боротьбу зі спустелюванням.

У 2002 році в Йоганнесбурзі відбувся Всесвітній саміт зі сталого розвитку, про задачі і результати роботи якого ми говорили в попередній лекції.

Таким чином екологічна проблематика все частіше виходить на перше місце в міжнародних відносинах. Українська держава бере активну участь в міжнародних природоохоронних заходах та реалізації екологічних програм і проектів. Міжнародне співробітництво у галузі охорони природного середовища займає одно з важливих місць у зовнішньополітичному курсі України. Україна, як член ООН, є суверенною стороною багатьох міжнародних природоохоронних угод.

Екологічна освіта і екологічне виховання

Упродовж тисячоліть в людському суспільстві культивувалася споживацька свідомість у відношенні до природи. І тільки в другій половині 20 століття, коли невідновні природні ресурси, які природа накопичувала мільярди років, почали стрімкими темпами вичерпуватись, людство збагнуло, що природні ресурси вичерпні, а деякі з них уже перебувають на межі вичерпності. Стало зрозумілим, що невідновні ресурси вичерпуються швидше, ніж людство здатне перебудувати свою економіку.

Виходячи з нинішньої кризової екологічної ситуації, найголовнішим завданням сучасної епохи вважають формування в першу чергу нової екологічної свідомості і екологічної культури. Проблема формування екологічної культури постала наприкінці 20 століття, коли у 1992 році конференція ООН визначила формування екологічної культури населення планети як головне приорітетне завдання людства. Екологічна культура - це внутрішня суть людини та людського суспільства, що знаходиться «всередині нас» і проявляється певними діями щодо природи. На відміну від цього існує «зовнішня культура» як сукупність цінностей, створених протягом розвитку людської цивілізації. Наша епоха - час великої дисгармонії між зовнішньою культурою та внутрішньою культурою, дефіцит якої і викликав глобальну екологічну кризу.

У наш час багато екологічних принципів та вимог не діють, оскільки вони є чужими технократичному суспільству. Дефіцит екологічних знань та екологічної культури проявляє себе у тому, що екологічна інформація не включається у споживацьку сферу особистості. Люди розуміють, що промислове та сільськогосподарське виробництво забруднюю середовище життя, але не хочуть відмовитися від екологічно небезпечних виробництв та їхньої продукції.

Необхідно усвідомити і завжди пам'ятати, що екологічна криза має не техногенні коріння, вона випливає насамперед, з низької екологічної культури людства. Забезпечити екологізацію суспільної свідомості може тільки система екологічної освіти та виховання.

Виходячи з нинішньої кризової екологічної ситуації, найголовнішим завданням сучасної епохи вважають формування в першу чергу нової екологічної свідомості - бережливого ставлення до природи. Особливо гостро ці проблеми стоять в Україні, зважаючи на екологічну і духовну кризу та низький рівень екологічної культури нашого суспільства, Правовий нігілізм, повсюдне нехтування чинних законів, корупція та хабарництво призвели до відчутної руйнації всіх інститутів, пов'язаних з охороною природи. Охорона довкілля, раціональне використання природних ресурсів та екологічна безпека нехтуються нашим суспільством в виробничій діяльності і в повсякденному житті.

Для подолання екологічної кризи в країні у Державній програмі охорони природного середовища, раціонального використання природних ресурсів і екологічної безпеки передбачається запровадження загальної екологічної освіти та виховання. Вона має охопити всі верстви населення, починаючи від дитячого садка і закінчуючи вищою школою.

Основним завданням екологічної освіти та виховання в країні повинно бути формування екологічної свідомості про необхідність гармонійного співіснування людського суспільства з природним середовищем та охорону довкілля від антропогенних забруднень. На це мають бути спрямовані вся структура, зміст і методи навчання. Екологічна освіта і виховання мають організовуватися на чотирьох рівнях: загальна (для всього населення), дошкільна ( для дітей дошкільного віку), шкільна і вища.

Метою загальної освіти має бути формування екологічного світогляду, забезпечення екологізації суспільної свідомості, прищеплення любові до рідного краю, розуміння необхідності охорони природного середовища на роботі і в побуті, навичок бережливого і раціонального споживання природних ресурсів і обґрунтованого самообмеження використання невідновних ресурсів.

Дошкільна екологічна освіта має бути спрямована на прищеплення любові до рідного краю, пізнання понять життя і смерті, формування навичок бережливого ставлення до живої та неживої природи.

Шкільна екологічна освіта повинна мати на меті вивчення основ загальної екології, раціонального використання природних ресурсів та екологічної безпеки біосфери на рівні викладання біології, хімії, фізики, географії в середній школі.

Метою екологічної освіти у вищій школі має бути підготовка фахівців вищої кваліфікації для організації суспільного життя і виробництва. Тут потрібно фундаментально вивчати загальну теоретичну та прикладну екологію.

Моральне ставлення до природи включає три взаємопов'язані аспекти:

- релігійний, що спирається в своїх рекомендаціях про бажаний тип взаємовідносин людини з природою на принципи тієї чи іншої релігії;

- гуманістичний, що має в своїй основі розуміння того, що шкода. Заподіяна навколишньому середовищу, рівноцінна школі, заподіяній майбутнім поколінням людей;

- моральний, що допускає рівноцінність усього живого.

Ключовим моментом є їхнє функціонування в одному напрямку. До цього докладаються певні зусилля. У 1986 р. була надрукована спільна Декларація п'яти світових релігій про духовну відповідальність віруючих за стан природного середовища. У 1988 році в спільній заяві Папи Римського і Далай Лами знову була підтверджена орієнтація християнства та буддизму на природоохоронну орієнтацію віруючих. Сучасна церква чітко визначила свою позицію у сфері охорони природи, визнавши, що бог створив людину як частину природи та запропонувала віруючим керуватися заповіддю «Борони та оберігай Землю і все на Землі».

Особливу небезпеку на сучасному етапі становить розрив між екологічними знаннями та можливістю приймати управлінські рішення, особливо в нашій країні при функціонуванні стихійної ринкової економіки.

Навчальні екологічні програми розробляються в багатьох країнах. У країнах Європейської Ради існує до800 навчальних екологічних програм. Розрахованих на термін від 2 до 72 годин. Однак логічно чіткої та ефективної системи екологічної освіти і виховання не має в жодній країні. Для забезпечення результативності екологічної освіти та виховання для забезпечення екологізації мислення необхідний міждисциплінарний синтез та вивчення екології в єдності з іншими науками.

Навчально-методична література

1. Білявський Г.О., Бутченко Л.І., Навроцький В.М. Основи екології, теорія та практикум. Навчальний посібник. - 2002.

2.Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього середовища. Навчальний посібник. - 2000.

3. Запольський А.К., Салюк А.І. Основи екології. - К. 2001.

4. Злобін Ю.А. Основи екології. - К. 1998.

5. Кучерявий В.О. Екологія. - Львів. 2000.

6. Цебржинський О.І., Черно В.С.Вибрані лекції з екології. - Миколаїв. МДУ. 2006.

Довідникова і наукова література

1. Андрейцев В.І., Пустовойт М.А. Екологічна експертиза, право і практика. - К.,1992.

2. Барановський В.А. Екологічний атлас України. - К. 2000.

3. Вернадський В.И. Философские мысли натуралиста. Сборник. - 1988.

4. Вернадский и современность. Отв. ред. А.Г.Назаров. - М.1986.

5. Горшков В.Г. Устойчивость биосферы и сохранение цивилизации.// Природа. - 1990. №7, с.23.

6. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С.Экологический вызов и устойчивое развитие. - М., 2000.

7. Дідух Я.П. Популяційна екологія. - К., 1998.

8. Програма дій «Порядок денний на ХХ1». - К., 2000.

9. Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. - Россия молодая..1994.

10. Н.Н.Федоров Философия общего дела. - М., 1982.

11. Шевчук В.Я. та інші. Ріо-де-Жанейро - Йоганнесбург: паростки ноосферогенезу і відповідальність за майбутнє. - К.,2002.