БУДОВА БІОСФЕРИ

Верхня границя - озоновий шар

20000

 

Еверест(8848 м. )Стратосфера

10000

Тропосфера

грунт

-3000Літосфера

Гідросфера

-10000 Маріанська ущелина(10830 м.)

Нижня границя

 

7.Екосистеми

 

Діалектика взаємодії суспільства та природи має історичний характер і полягає в тому, що людство — складова частина природи, водночас протистоїть їй як перетворювальна сила.

На ранній стадії розвитку людства люди перебували з навко­лишнім середовищем у стані безпосередньої та тісної єдності. Займаючись збиранням і полюванням, первісна людина створю­вала недовговічні невеликі поселення, перекочовуючи з місця на місце в пошуках ділянок з більш багатою рослинністю й іншою їжею. У цей час вплив людини на навколишню природу був незначним. Рівень розвитку продуктивних сил був настільки низьким, що істотного тиску на природне середовище не відбува­лося, її саморегулювання здійснювалося порівняно легко.

Ученими доведено, що в недоторканих людиною природних комплексах продуктивність вища, ніж у екосистемах, штучно ними створених. Проте саме руйнівний вплив людини на на­вколишнє середовище стимулював розвиток цивілізації: у по­шуках нових ресурсів людство поступово переходило від госпо­дарства, що привласнює, до такого, що виробляє. Але створене примітивними засобами нове природне середовище надзвичай­но тендітне, швидко виснажує грунт і нежиттєздатне у звичай­них умовах.

Екологічна рівновага — це динамічний стан природного се­редовища, при якому можна забезпечити саморегуляцію та відтворення всіх його компонентів: атмосферного повітря, вод­них ресурсів, ґрунтового покриву, рослинного та тваринного світу.

Екосистеми мають певний обсяг міцності та стійкості до зовнішнього (техногенного) впливу. Вони в змозі переробити певний об'єм забрудників чи відновити популяцію, але тільки за умови, що не порушена екологічна рівновага. Приклад його порушення — катастрофічні паводки та повені в Закарпатті. До 90-х років XX ст. Україна потреби в деревині на 25 % задоволь­няла за рахунок власних лісів Полісся та Карпат, а 75 % ввози­ла із Західного та Східного Сибіру Росії. Після проголошення незалежності за деревину потрібно було платити валютою, якої в України в достатній кількості не було. Тоді почалися нераціо­нальні вирубки лісів у Карпатах. До цього ліси покривали схи­ли гір, створювали тінь навесні, тому сніг танув повільно. Ліси всмоктували та акумулювали вологу під час літніх дощів, і річки не переповнювалися водою під час паводків. Нині сніг тане швидко, зливові опади не затримуються на схилах і потоками стікають у гірські ріки, що не мають великої заплави й не спроможні вмістити великий обсяг води. Це призводить до різкого підняття рівня води та затоплення таких територій, які сторіччями раніше ніколи не потрапляли в зону затоплення, їх люди обирали для будівництва житла.

Екологічна місткість території — це максимально можлива в конкретних умовах певного району біологічна продуктивність усіх його біоценозів.

Будь-яке природне середовище (лісовий масив, галявина, акваріум) у змозі «прогодувати» та «дати притулок» тільки об­меженій кількості мешканців. Якщо їх виявиться більше, то порушиться екологічна місткість середовища.

Погіршання екологічної ситуації стало особливо помітним з 60-х років XX ст. Саме тоді почали з'являтися повідомлення про наслідки застосування ДДТ та інших пестицидів, різке збільшення викидів в атмосферу й гідросферу не засвоюваних природою антропогенних відходів, про дефіцит матеріальних та енергетичних ресурсів.

Нині у людства дві найважливіші проблеми: ймовірність атомної війни та екологічні катастрофи. Порівняння не випад­кове: антропогенний пресинг на природне середовище загрожує тим самим, що і застосування ядерної зброї, — знищенням життя на Землі.

Механізми адаптації природних систем і самої людини до швидких антропогенно зумовлених змін природного середови­ща перестають спрацьовувати, внаслідок чого природні екосис­тем і деградують, і це негативно позначається на людині.

У різні історичні часи загострювалися суперечності між лю­диною і природою, що призводило до екологічних криз. Проте це були локальні та регіональні кризи. Стародавні мисливці могли, винищивши тварин, перейти на інше місце; давні хлібороби і скотарі могли освоїти нові землі, якщо грунт виснажу­вався чи кормів ставало менше. Особливістю нашого часу є інтенсивний та всебічний вплив людини на навколишнє сере­довище, що супроводжується глобальними негативними на­слідками. Суперечності між людиною і природою здатні загост­рюватися через те, що немає межі зростання матеріальних по­треб людини, тоді як здатність природного середовища задо­вольнити їх — обмежена. В сучасній цивілізації діє хижацька мораль «суспільства споживання».

Екологія розглядає взаємодію живих організмів і неживої природи. Ця взаємодія, по-перше, відбувається в межах певної системи (екологічної системи, екосистеми) і, по-друге, вона не хаотична, а певним чином організована, підвладна законам.

Екосистемою називають сукупність підсистем і елементів, які взаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем за допомогою обміну речовиною, енергією та інформацією таким чином, що ця єдина система зберігає стійкість протягом трива­лого часу.

Таким чином, для природної екосистеми характерні три оз­наки:

—екосистема обов'язково являє собою сукупність живих і неживих компонентів;

—у межах екосистеми здійснюється повний цикл, почина­ючи зі створення органічної речовини та закінчуючи її розкла­данням на неорганічні складові;

—екосистема зберігає стійкість протягом деякого часу, що забезпечується певною структурою біотичних та абіотичних компонентів.

За масштабами екосистеми поділяють на такі:

—макроекосистеми: окремі материки, океани;

—мезоекосистеми: гірські масиви (Карпати, Альпи, Ти­бетське нагір'я), рівнини (Полісся, Причорномор'я), моря (Чорне, Балтійське, Червоне), басейни річок (Дніпра, Дунаю, Амазонки);

—мікроекосистеми: пеньок, що гниє, калюжа, акваріум, ста­вок, лісова галявина.

Природні екосистеми мають своєрідну стабільність у часі та просторі. Це результат постійних трофічних зв'язків, збалансо­ваних потоків речовини та енергії між організмами й навко­лишнім середовищем. Здатність екосистем протистояти змінам середовища і зберігати стан рівноваги називають гомеостазом.

Підтримання екологічного гомеостазу ускладнюється тим, що він має бути динамічним, тому що потреби організмів і навколишнє середовище безупинно розвиваються, отже, зміню­ються взаємини організмів із середовищем. Завдяки добору видів біоценоз пристосовується до умов існування та сам змінює ці умови на свою користь, забезпечуючи їх відносну стабільність. Екосистеми згодом піддаються повільним по­слідовним змінам під впливом природних чи антропогенних факторів, унаслідок чого біоценози змінюються. Цей процес називають сукцесією.

Чим більша за розміром екосистема, тим більш розмаїтою вона є і тим сильніше може протистояти зовнішньому (антро­погенному чи техногенному) впливу.

Простіші екосистеми входять у більш складно організовані. Таким чином, природу варто розглядати як системне ціле, що складається з вкладених одна в одну екосистем, вищою з який є унікальна глобальна екосистема — біосфера. У її межах відбу­вається обмін енергією та речовиною між усіма живими та неживими складовими в масштабах планети. За В.І Вернадським, життя — це поглинання, накопичення та витрати енергії. Біомаса є згустком цієї енергії.

Катастрофа, що загрожує усьому людству, полягає в тому, що порушено одну з ознак, якими має володіти екосистема: біосфера як екосистема діяльністю людини виведена зі стану рівноваги.

Екосистема є найважливішою структурною одиницею уст­рою навколишнього світу. Основою екосистеми є жива речовина, яка характеризується біотичною структурою і середовищем проживання й зумовлена сукупністю екологічних факторів.

Екосистема ґрунтується на єдності живої та неживої речовин. Суть цієї єдності полягає ось у чому. З елементів неживої природи, переважно з молекул 0₂ і Н₂0, під впливом енергії Сонця синтезуються органічні речовини, що складають усе живе па планеті. Процес створення органічної речовини в природі підсувається одночасно з протилежним процесом споживання, розкладанням цієї речовини знову на вихідні неор­ганічні сполуки. Сукупність цих процесів відбувається в межах екосистем різних рівнів ієрархії. Щоб ці процеси були врівно­важеними, природа за мільярди років створила певну структу­ру живої речовини системи.

Навколишнє середовище — це середовище проживання та ви­робничої діяльності людини. Навколишнє середовище — це світ, частково даний нам природою, частково змінений людсь­кою діяльністю.

Можна припустити, що є дві моделі навколишнього середо­вища: закрита (замкнута) і відкрита.

Закрита (замкнута) модель створена природою мільйони років тому і передбачає цілком безвідходне виробництво.

Відкрита модель почала існувати відтоді, як людина прого­лосила себе «царем природи» і почала повертати течії річок, рівняти гори, насипати терикони, забруднювати відходами на­вколишнє середовище. Наприклад, легковий автомобіль на 1000 км пробігу спалює стільки кисню, скільки потрібно лю­дині для дихання протягом року; при цьому цей автомобіль здатний викинути в атмосферу до 20 кг шкідливих речовин. З вини людини виникає 97 % усіх лісових пожеж. Після відвіду­вання людиною природних ландшафтів згарище не заросте тра­вою протягом 5-7 років, кинутий в лісі папір буде розкладатися від 2 до 5 років, консервна банка — понад 90 років, целофановий пакет — понад 200 років, скло — понад 1000 років.

Неживу та живу природу, що оточує рослини, тварин і лю­дину, називають середовищем проживання, а безліч окремих компонентів середовища, що впливають на організми, — еколо­гічними факторами.

За природою походження розрізняють абіотичні, біотичні та антропогенні фактори.

Абіотичні фактори це властивості неживої природи, що прямо чи опосередковано впливають на живі організми. Найістотніші абіотичні фактори кліматичні, едафічні (ґрунтові), орографічні (рельєф).

Найважливіші з кліматичних факторів енергія Сонця, ос­вітленість земної поверхні, температура та вологість повітря, опади, газовий склад атмосфери, вітер, атмосферний тиск.

Ґрунтові (едафічні) фактори не тільки впливають на живі організми, а й слугують середовищем проживання для багатьох мікроорганізмів, рослин і тварин. Ґрунтові організми й самі створюють своє середовище. Едафічні фактори пов'язані з фун­кціонуванням ґрунтового покриву.

Ґрунти як геомембрана регулюють взаємодію атмосфери, літосфери, гідросфери та біосфери. Вони пропускають чи зат­римують різні потоки речовини й енергії, що надходять з надр Землі на сушу через гідросферу, з космосу через атмосферу. У ґрунтах акумулюються хімічні елементи, потрібні для рослин. Завдяки родючості, тобто здатності задовольняти потреби рос­лин у харчових елементах, волозі та повітрі, ґрунти забезпечу­ють постійне відтворення нескінченних поколінь живих організмів у ланцюзі: зелені рослини — тварини - людина — мікроорганізми.

В екологічному відношенні особливий інтерес становлять вла­стивості ґрунтів, які спричинюють вплив на життя організмів, — потужність і гранулометричний склад, вологість і температура грунтів, хімічний склад гумусу, повітряний і сольовий режими, забезпеченість харчовими елементами тощо.

Орографічні фактори відіграють найважливішу роль у пере­розподілі опадів на різних елементах рельєфу. На рівних тери­торіях вододілів формуються зональні типові ґрунти, а в по­низзях, завдяки додатковому припливу води, — гідроморфні; на підвищеннях і схилах опади стікають, спричинюючи ерозію. Від експозиції схилів залежить тепловий режим ґрунтів, — північні схили одержують значно менше тепла, ніж південні. Відповідно до розподілу вологи та тепла розвиваються певні екосистеми зі своєрідними співтовариствами мікроорганізмів, рослин і тварин.

Біотичні фактори — це усі форми впливу живих організмів один на одного. Життя виникло і розвивається як біохімічний колообіг речовин, що здійснюється через безліч організмів, рослин, тварин і мікроорганізмів різних видів.

Усі живі організми існують у формі популяцій. Популяція — це сукупність вільно і випадково перехресних особин певного виду, що займають спільну територію. Ці види мають подібну спадкоємну природу, обмінюються генетичною інформацією.

На динаміку популяцій істотно впливають люди, особливо че­рез забруднення навколишнього середовища.

Структура популяцій, коливання їх чисельності залежать від особливостей популяції, режиму факторів середовища, тобто визначаються екологічною нішею — сукупністю усіх вимог організмів до факторів навколишнього середовища і місцевості, де ці вимоги задовольняються.

Серед біотичних факторів розрізняють зоогенні (вплив тва­рин), фітогенні (вплив рослин), і мікрогенні (вплив мікроор­ганізмів ).

Раніше до біотичних факторів зараховували і вплив людини на живі організми, нині виокремлюють особливу категорію факторів, породжуваних людиною.

Антропогенні фактори — це усі форми діяльності людського суспільства, що призводять до зміни природи як середовища проживання та безпосередньо позначаються на їхньому житті.

До хімічних антропогенних факторів належать викиди в по­вітря оксиду карбону (II) і (IV), оксиду сульфуру (IV), фреонів, важких металів, вуглеводнів та інших речовин, що надходять від промисловості, транспорту, теплоенергетики; скиди стічних вод промисловими підприємствами, комунально-побутовим і сільським господарством у водні басейни; забруднення ґрунтів різними важкими металами та радіонуклідами, які потрапляють у води й сільськогосподарські рослини, а по харчовому лан­цюжку — в організми тварин і людини.

Багато видів діяльності людей вносять в екосистеми істотні зміни. Застосування гербіцидів для знищення бур'янів призво­дить до загибелі не тільки бур'янів, а й комах. Вирубка лісів, оранка цілинного степу знищують екосистеми. Ерозія, засолен­ня ґрунтів, гірничий видобуток, урбанізація переривають біоло­гічний кругообіг речовин на великих територіях, знижують за­гальну біомасу.

Втручання людини в природні процеси змінює:

—склад біосфери, кругообіг і баланс її компонентів у зв'яз­ку з викидами в атмосферу, скидами у воду різних речовин, створенням відвалів;

—структуру земної поверхні через вирубку лісів, оранку, меліорацію, затоплення і т. ін.;

— рослинний та тваринний світ (створення нових сортів рослин і порід тварин, переміщення їх на нові території).

Господарська діяльність призвела до виникнення аномалій:

—глобальних, що охоплюють велику частину Землі чи й усю планету (накопичення СO₂ внаслідок спалювання газу, на­фти, вугілля);

—регіональних, характерних для провінцій, природних зон, компонентів (повсюдне застосування добрив);

—локальних — у сфері дії заводів, рудників.

Аномалії можуть бути корисними, нейтральними і шкідли­вими. Корисні аномалії сприяють поліпшенню умов життя рос­лин, тварин, людини, наприклад вапнування кислих ґрунтів, внесення добрив, а шкідливі погіршують умови їхнього існу­вання. Нейтральні аномалії не впливають на навколишнє сере­довище.

Таким чином, кожний живий організм зазнає впливу від неживої природи, організмів інших видів, зокрема й людини, та, у свою чергу, впливає на кожну із цих складових,

Незважаючи на розмаїття екологічних факторів і різну при­роду їхнього походження, існують деякі загальні правила та закономірності їхнього впливу на живі організми.

Для життя організмів необхідна певна сукупність умов. Якщо всі умови середовища проживання сприятливі, за винят­ком одного, то саме ця умова стає вирішальною для життя відповідного організму. Вона обмежує (лімітує) розвиток орга­нізму, тому називається обмежувальним фактором.

В екосистемі живі організми безупинно обмінюються енер­гією, речовиною та інформацією один з одним і з навколишнім середовищем.

Розглянемо спочатку процес обміну енергією. Життя в еко­системі підтримується завдяки проходженню через живу речо­вину енергії, переданої від одного трофічного рівня до наступ­ного. При цьому відбувається постійне перетворення енергії одних форм на інші. Крім того, під час перетворення енергії частина її втрачається у вигляді тепла.

Природні екосистеми існують за рахунок сонячної енергії, яка не забруднює середовище і кількість якої надмірна та відносно постійна.

Перенесення енергії і речовини через угруповання живих організмів у екосистемі відбувається по харчовому ланцюгу. Усі види живого в екосистемі за виконанням ними функцій у цьо­му ланцюзі поділяються на продуцентів, консументів, детритофагів і редуцентів — це біотична структура угруповання. Співвідношення кількості живих організмів між трофічними рівнями відображає трофічну структуру угруповання, що визна­чає швидкість проходження енергії та речовини через нього, тобто продуктивність екосистеми.

Природні екосистеми завдяки своїй біотичній структурі підтримують стійкий стан, незалежно від виснаження ресурсів та забруднення власними відходами. Ресурси поповнюються завдяки кругообігу всіх елементів.

Таким чином, екосистема підприємства буде збалансова­ною, якщо:

— її розглядати як частину більшої екосистеми: природоохо­ронної, корпоративної (регіональної);

—вона розвивається з урахуванням сукупної взаємодії зовнішніх і внутрішніх факторів;

—враховуватимуть загальнодержавні природоохоронні інте­реси;

—враховуватиметься внутрішня динамічна рівновага техно­логічних, господарських та еколого - економічних факторів;

—вона функціонуватиме у правовому полі світових, загаль­нодержавних і регіональних екологічних стандартів;

—надійно функціонуватиме система екологічного менедж­менту;

—у загальній системі навчання персоналу підприємства дія­тиме підсистема екологічної освіти, підвищення екологічної кваліфікації.

Питання для самоконтролю:

1. Що вивчає екологія? Дайте її визначення.

2. Назвіть основні етапи розвитку екології як науки.

3. З яких розділів складає будова сучасної екології?

4. Які основні методи дослідження екології?

5. Назвіть основні поняття сучасної екології.

6. Яка будова біосфери?