Природа і людина: системний підхід

1. Властивості складних систем.

2. Біосфера, основні положення вчення В.І.Вернадського про біосферу.

3. Ноосфера.

1.

Згідно із загальною теорією, система – це реальна або уявна сукупність частин, цілісні властивості якої визначаються взаємодіями між цими частинами. Всю багатогранність нашого світу можна уявити у вигляді трьох ієрархій, що виникли поетапно і тісно взаємопов’язані між собою. Це природна, соціальна і господарська матеріальні системи.

Деякі загальні властивості систем.

1. Кожна система має певну структуру, яка визначається формою просторово-часових зв’язків або взаємодій між елементами системи.

2. Відповідно до принципу необхідного різноманіття система не може складатися з елементів, що позбавлені індивідуальності.

3. Кожна система наділена цілісністю. Цілісність – це не проста сума частин, а така взаємопов’язана їх єдність, яка формує якісно нове ціле.

4. Кожну систему можна умовно поділити на дві частини: саму систему та її середовище. За характером зв’язків і можливостями обміну речовиною і енергією із середовищем виділяють ізольовані (немає жодного обміну із середовищем), замкнуті (неможливий обмін речовиною) і відкриті системи (можливий обмін і речовиною, і енергією). Будь-яка природна система, у тому числі і біосфера, є відкритою динамічною системою.

5. Перевага внутрішніх взаємозв’язків у системі над зовнішніми сприяє її самозбереженню завдяки властивостям витривалості і стійкості.

6. Дії системи в часі називають її поведінкою. Зміни поведінки системи під дією зовнішніх чинників називають реакцією системи, а якісні зміни реакції системи, пов’язані зі зміною структури і спрямовані на стабілізацію поведінки, – її пристосуванням.

7. Важливою особливістю еволюції складних систем є їхня нерівномірність, відсутність монотонності. Періоди поступового накопичення незначних змін інколи перериваються різкими якісними стрибками, які істотно змінюють властивості системи.

8. Будь-яка реальна система може бути представлена у вигляді певної матеріальної або знакової моделі.

2.

Вчення про біосферу започаткував відомий французький натураліст Ж.-Б. Ламарк (1744–1829), який ґрунтовно проаналізував взаємодію живих організмів із середовищем їхнього мешкання (мал. 10). Він відзначав «особливу силу природи, могутню і безперервно діючу, наділену властивістю утворювати поєднання, примножувати, урізноманітнювати їх». Учений ретельно дослідив специфічний вплив живих організмів на речовини, які формують поверхню земної кори, відзначивши їхню геологічну роль і продуктів їх розкладу.

Значно ширше і змістовніше сутність поняття «біосфера» розкрив вітчизняний учений В.І. Вернадський (1863–1945). Його вчення про біосферу є однією з найвизначніших праць у галузі природничих наук.

В.І. Вернадський розглядав біосферу як простір життя, а її основою вважав взаємодію живої і неживої речовини. Учений обґрунтовано стверджував, що біосфера – це організована оболонка Землі, провідна роль у формуванні і підтримці якої належить живим організмам. Основу вчення В.І. Вернадського про біосферу склали такі положення:

  біосфера не просто одна з оболонок Землі, це організована оболонка;

  бути живим – значить бути організованим (відповідно до ролі і функцій живих організмів у природі їх поділяють на продуцентів, консументів, редуцентів);

  головною формою діяльності живих організмів у біосфері є їхня біогеохімічна робота, яка виявляється у формі незамкнутих і незворотних потоків енергії і речовин між основними компонентами біосферної цілісності;

  такі потоки енергії і речовин В. Вернадський називав біогеохімічними циклами, оскільки до процесів колообігу долучаються все нові й нові організми;

  біогеохімічна циклічність є суттю організованості й еволюції біосфери.

Отже, біосфера – це своєрідна оболонка Землі, що охоплює всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, яка перебуває в безперервному обміні з цими організмами.

Біосфера охоплює нижню частину атмосфери (до висоти озонового шару), всю гідросферу і верхні шари літосфери (мал. 12). Її максимальна товщина сягає близько 35–40 км, що порівняно з радіусом Землі становить лише 0, 55 %. Це зайвий раз свідчить про тендітність і вразливість живої оболонки нашої планети.

3.

Поступовий розвиток життя в межах біосфери Землі зумовлює зміну якісного стану самої біосфери і її перехід у ноосферу. Під ноосферою розуміють сферу взаємодії природи і суспільства, в якій розумна діяльність людини стає головним чинником розвитку. Назва «ноосфера» походить від грецького «ноос» – розум і означає сферу розуму. Термін «ноосфера» запропонував французький учений-математик Е. Леруа в 1927 р. після знайомства з В.І. Вернадським і відвідування його лекцій. Леруа вважав, що ноосфера – це сучасна геологічна стадія розвитку біосфери. Він зазначав, що дійшов такого бачення разом з іншим ученим – геологом і палеонтологом П. Т. де Шарденом (мал. 14), котрий у подальшому розробив власне вчення про ноосферу. Він визначив ноосферу як «новий мислячий шар, який зародився у кінці третинного періоду, що розгортається над світом рослин і тварин поза біосферою і над нею».

В.І. Вернадський (мал.15), розвиваючи своє вчення про біосферу, надавав поняттю «ноосфера» матеріалістичного наповнення, яке людство мало б враховувати у процесі розбудови суспільства і середовища. Отже, ноосферу слід розглядати як вищу стадію розвитку біосфери, пов’язану з виникненням і розвитком у ній людського суспільства, яке, пізнаючи закони природи і розвиваючи техніку до найвищого рівня її можливостей, стає найбільшою планетарною силою, що перевищує за масштабами своєї діяльності всі відомі геологічні процеси. При цьому людське суспільство починає впливати на хід усіх процесів у біосфері, глибоко змінюючи її своєю діяльністю.

Оцінюючи роль людського розуму і наукової думки як планетарного явища, В.І. Вернадський дійшов таких висновків:

1. Хід наукової діяльності є тією силою, якою людина міняє біосферу, у якій вона мешкає.

2. Прояв зміни біосфери є неминучим явищем, що відбувається разом зі збагаченням наукових знань.

3. Зміни біосфери відбуваються незалежно від людської волі як природний процес.

4. Середовищем життя людства є організована оболонка – біосфера, тому входження в неї впродовж її геологічно тривалого існування нового чинника її зміни – наукової діяльності людства – є природним процесом переходу біосфери у нову фазу, у новий стан – ноосферу.

5. Нині ми бачимо це значно яскравіше, ніж могли це бачити раніше.

Основні ознаки ноосфери. Після В.І. Вернадського накопичився величезний фактичний матеріал про біосферу, виробничу діяльність людського суспільства. У своїх головних проявах ноосфера характеризується такими ознаками:

1. Збільшенням видобутку корисних копалин. Нині він перевищує 120 млрд т на рік, що у п’ять разів більше маси гірських порід, які виносяться річками у відкрите море.

2. Масовим споживанням органічної речовини, утвореної фотосинтезом у минулі геологічні епохи, що призводить до неминучого збільшення вмісту вуглекислого газу у біосфері і зменшення вмісту кисню.

3. Розсіюванням енергії в ноосфері, а не її накопиченням, як це було до появи людства.

4. Масовим створенням у ноосфері речовин, які не є характерними для неї.

5. Появою нових трансуранових хімічних елементів у зв’язку з розвитком ядерних технологій і ядерної енергетики.

6. Виходом ноосфери за межі біосфери у зв’язку із стрімким науково-технічним прогресом. Освоєнням навколоземного простору та Сонячної системи. Появою можливості створення штучних біосфер на інших планетах.

7. Переходом планети в новий якісний стан у зв’язку з утворенням ноосфери. Якщо біосфера – це сфера Землі, то ноосфера – це сфера Сонячної системи.

У наш час питання природокористування ставляться на перше місце самим життям і стають долею вчених та інженерів найрізноманітніших спеціальностей. Однак протиріччя сучасного суспільства дотепер породжують імовірність використання науки і техніки для розв’язання війн. Тому боротьба за мир і заборону ядерної зброї є необхідною умовою самого існування людства і його входження в ноосферу.

Екологія Лекція №3

Організація і функціонування екологічних систем.

1. Популяція як форма існування виду.

2. Біоценоз, біогеоценоз, екосистема.

1.

Взаємодія популяцій певного виду з комплексом усіх екологічних чин­ників, притаманних для середовища життя, становить його екологічну ха­рактеристику. Популяції певного виду постійно взаємодіють не лише з абіотичними факторами, а й з популяціями інших видів, що визначає по­ложення виду в біогеоценозі - екологічну нішу.

Екологічна ніша — це просторове і трофічне положення популяції певного виду в біогеоценозі, комплекс його взаємозв’язків з популяці­ями інших видів і вимог до умов довкілля.

У разі руйнування екологічної ніші популяція виду з певної екосистеми зникає. Згодом вона може відновитись за рахунок міграцій особин виду з інших екосистем. Чим ближчі екологічні ніші популяцій певних видів в одному біогеоценозі, тим гостріша між ними конкуренція. Наслідком та­кої конкуренції є або витіснення одного виду іншим, або зниження її го­строти внаслідок змін їхніх вимог до умов довкілля (мал. 28.1).

Екологічна характеристика виду є сукупністю ніш його популяцій Порушення екологічної ніші виду призводить до його вижирання.

Частину простору в екосистемах, яка заселена популяціям даного виду та забезпечує їх необхідними ресурсами, називають місцеіснуванням виду.

Життєві форми. Сукупність подібних адаптацій будови і функцій еукарі отичних організмів до певних умов середовища в організмів незалежно ви їхнього систематичного положення називають жлмяивою формою. Вона свідчить про спосіб життя представників виду та слугує одиницею екологіч­ної класифікації. Життєвою формою рослин вважають насамперед їхній зо­внішній вигляд, який відбиває пристосованість до певних умов існування (мал. 28.2). Класифікація життєвих форм тварин буває за типом живлення (фільтратори, хижаки, фітофаги, паразити, кровососи, некрофаги тощо), за характером місцеіснування (землериї, деревні форми, літаючі) тощо.

Популяційна структура виду. У межах ареалу виду окремі особини зібрано в більш-менш розмежовані групи - популяції. Пригадаємо одна чення популяції.

Популяція — сукупність особин одного виду, які тривалий час мешка­ють у певній частині свого ареалу частково чи повністю ізольовано від інших подібних угруповань.

Існування виду у формі популяцій пов'язане з нерівномірністю розпо­ділу сприятливих умов існування за його ареалом. Наприклад, білка звичайна поширена в Євразії, але мешкае лише в лісах певних типів, які розділено іншими рослинними угрупованнями, горами, річками. Тому кожний з таких лісів має свою, більш-менш відокремлену від інших, по­пуляцію білок. Отже, чим різноманітніші умови існування, до яких адап­тований вид, тим більша кількість популяцій, з яких він складається.

За наявності значних географічних перешкод популяції можуть бути май­же повністю відокремлені одна від одної (як-от, у риб з різних озер). Коли ж територія, яку заселяє вид, більш-менш однорідна, то межі між окремими по­пуляціями виражені нечітко (наприклад, у копитних тварин пустель і степів).

Популяція як структурна одиниця виду характеризується певними особливостями. Кожна популяція займає певну площу або об’єм (для по­пуляцій гідробіонтів) у біогеоценозі.

Густота популяції визначається середньою кількістю особин, що при­падає на одиницю площі або об’єму, який вона займає.

Питома біомаса - це маса особин популяції, що припадає на одинице площі або об’єму.

Народжуваність - кількість особин популяції, які народились за пев ний час, а смертність - кількість особин, які гинуть за цей самий час.

Різниця між народжуваністю і смертністю становить приріст популя ції. Якщо інтенсивність народжуваності перевищуватиме смертність, то приріст популяції позитивний, якщо навпаки — негативний.

Які особливості структури популяцій?

Кожна популяція характеризується певною структурою: статевою, ві- ковою, просторовою. Структура популяції має пристосувальне значення бо є наслідком взаємодії особин з умовами довкілля. Вона динамічна, тоб­то змінюється відповідно до змін умов довкілля.

Статева структура визначається співвідношенням особин різних статей а вікова - розподілом особин за віковими групами. Цей показник характери­зує стан популяції. Так, різке скорочення частки нестатевозрілих особин свід­чить про можливе зменшення чисельності популяції в майбутньому, коли ці особини стануть статевозрілими і залишать мало нащадків. Розподіл особин популяції по території, яку вона займає, визначає її просторову структуру.

За характером використання території популяції тварин можна поді­лити на осілі, кочові та мігруючі. Популяції осілих видів (ведмеді, кроти, хатні горобці, більшість комах і ґрунтових організмів тощо) тривалий час займають одну й ту саму територію. Популяції кочових видів переміщу­ються на невеликі відстані в пошуках їжі, місць розмноження, зимівлі тощо (шпаки, граки, песці, копитні тварини тощо). Кочовий спосіб життя дає можливість уникати швидкого виснаження ресурсів середовища, а та­кож краще пристосовуватись до сезонних змін умов існування.

Популяції мігруючих видів закономірно змінюють місцеіСнування, зна­чно відокремлені просторово. Міграції, як і кочівлі, часто спричинюються сезонними змінами умов існування і відбуваються зазвичай за визначени­ми маршрутами. Міграції можуть бути періодичними (у перелітних пта­хів, прохідних риб тощо) і неперіодичними, пов’язаними з переселенням осілих видів унаслідок несприятливих кліматичних змін, виснаження кормової бази тощо (наприклад, міграції зграй сарани, білок і тундрових гризунів 1 лемінгів і у роки масового розмноження). Отже, просторова структура популяції має пристосувальний характер, бо дає змогу повніше використовувати ресурси середовища життя.

Етологічна структура популяції - це система взаємозв’язків між її особинами, що проявляється в поведінці. Особинам різних видів притаман­ний поодинокий або груповий спосіб життя. У першому випадку особини популяції більш-менш відокремлені просторово і збираються групами лише на період розмноження (скорпіони, сольпуги, більшість видів павуків, тете­руки, качка-крижень тощо). Груповий спосіб життя пов’язаний з утворен­ням постійних родин, колоній, табунів, зграй тощо. Спільне існування орга­нізмів у вигляді родин, колоній, зграй, табунів дає можливість краще пристосуватись до умов існування (захист від ворогів, ефективне викорис­тання кормових ресурсів, розмноження, краще виживання молоді тощо) (мал. 28.3). Зазвичай у таких гуртах кожна особина займає певне положен­ня (ранг), що визначає поведінку стосовно інших членів гурту, зокрема чер­говість доступу до їжі, можливість участі в розмноженні тощо.

Популяційні хвилі. Чисельність і густота популяцій, навіть за сталих умов існування, непостійні в часі, вони можуть періодично чи неперіодич­но змінюватись під впливом різноманітних факторів. Коливання чисель­ності популяцій називають популяційними хвилями, або хвилями жит­тя. Це поняття ввів російський біолог С.С. Четвериков. Популяційні хвилі можуть бути сезонними або несезонними.

Сезонні популяційні хвилі зумовлені особливостями життєвих ЦИКЛІВ або сезонною зміною кліматичних факторів. Так. у середовищах із чітко вираженими сезонними змінами умов існування розмноження організмів припадає на сприятливу пору року, у несприятливі періоди, навпаки, зрос­тає смертність організмів, особливо з нетривалим періодом життя. Напри­клад, більшість комах протягом року розмножується переважно з весни до осені, а з початком холодів більшість особин гине.

Несезонні популяційні хвилі можуть бути спричинені змінами різних екологічних факторів: абіотичних, біотичних, антропогенних (спрямовані протягом значного історичного періоду кліматичні зміни, інтенсивний вплив хижаків або паразитів, господарська діяльність людини тощо).

Регуляція чисельності популяцій. Будь-яка популяція теоретично здатна до необмеженого росту чисельності, якщо її не лімітують фактори середовища життя. У такому гіпотетичному випадку зростання її чисель­ності залежатиме від величини біологічного потенціалу.

Біологічний потенціал - це теоретичний максимум нащадків від однієї пари батьків (або однієї особини в гермафродитних організмів), що народи­лися за одиницю часу (місяць, рік тощо). Але народжуваність і смертність особин популяції залежать від багатьох факторів, насамперед від необхід­них ресурсів (наявність їжі, води, місць розмноження тощо). За низької густоти популяції, коли наявні надлишкові ресурси, народжуваність пе­ревищуватиме смертність, за надто високої - навпаки. Якщо густота по­пуляції падає нижче певного рівня, здатного забезпечити зустріч особин різної статі для розмноження, то така популяція приречена на загибель. Натомість, надмірне зростання густоти призводить до виснаження ресур­сів середовища життя, збільшення тиску природних ворогів тощо і також є негативним явищем.

Теоретично для кожного комплексу умов середовища життя існує певна оптимальна густота популяції того чи іншого виду, за якої народжува­ність і смертність будуть врівноважувати одне одного і не спостерігатиме­ться ані росту, ані скорочення чисельності особин. Такни врівноваженні'! стан популяції відповідає поняттю ємності середовища.

Ємність середовища життя - це його спроможність забезпечити нор­мальну життєдіяльність певній кількості особин популяції без помітних порушень довкілля. При цьому рівень споживання ресурсів має врівнова­жуватись їхнім відновленням. Як тільки густота популяції стає вищою або нижчою від певного оптимального рівня, у ній виникають процеси саморегуляції, що приводять цей показник у відповідність до ємності середовища та проявляються у вигляді хвиль життя.

Густота популяції залежить і від кліматичних умов. Популяції рослин і тварин, що мають тривалий період життя, характеризуються відносно повільними темпами розмноження і порівняно малою чутливістю до змін кліматичних факторів. Коливання чисельності таких популяцій значно розтягнені у часі: найвищий і найнижчий її рівні припадають раз на де­кілька років (мал. 28.4).

Організми з нетривалими строками життя зазвичай здатні до швидко­го розмноження. Тому вони (наприклад, комахи, мишоподібні гризуни) більш чутливі до змін умов існування і їхня чисельність може значно змі­нюватися за незначний проміжок часу.

На коливання чисельності популяції впливають взаємозв’язки з по­пуляціями інших видів. Так, чисельність популяцій паразитів залежить від чисельності популяції хазяїв, хижаків - від популяції здобичі тощо (мал. 28.4). Густота популяцій тварин регулюється також територіальною поведінкою. Так, у деяких ссавців (бурих ведмедів, тигрів, зубрів тощо) окремі особини чи родини охороняють певні ділянки від інших особин виду. Завдяки цьому густота популяції визначається кількістю ділянок.

Поняття про гомеостаз популяцій. Популяціям притаманні різнома­нітні механізми, які допомагають уникнути необмеженого росту чисель­ності і, таким чином, перенаселення та виснаження ресурсів середовища- Підтримання чисельності популяції на певному, оптимальному для дано­го середовища життя, рівні називають гомеостазом, популяції. На го­меостаз популяцій впливають абіотичні фактори, а також міжвидові | внутрішньовидові взаємодії.

2.

Простір, у якому функціонує біоценоз, називають біотопом або екотопом. Біоценоз разом з певною ділянкою поверхні Землі (біотопом) утворює біогеоценоз або екосистему. Термін екосистема частіше використовують англомовні автори, а слов’янські вчені частіше вживають термін біогеоценоз. В той же час, ці терміни часто не є тотожними.

Термін біогеоценоз був запропонований академіком

В.Сукачовим (1942) на основі дослідження історично сформованих комплексів організмів, що заселяють певні ділянки земної поверхні, зокрема лісів. Для наземних біоценозів, на його думку, найбільш характерними компонентами є рослинні угрупування - фітоценоз.

Біогеоценоз (за В.Сукачовим) - це ділянка земної поверхні, де на певній відстані біоценоз і відповідна йому частина атмосфери, літосфери і гідросфери залишаються однорідними і мають однорідний характер взаємодії між ними і тому в сукупності утворюють єдиний, історично сформований, внутрішньо взаємозумовлений комплекс.

За В.Сукачовим, в біоценозі при взаємодії компонентів живої природи утворюються певні біоценотичні блоки і, в схемі біогеоценозу (див. рис. 1.9.), біоценоз складається з трьох елементів: фітоценозу, зооценозу та мікробоценозу.

Абіотичне середовище з яким взаємодіє біоценоз або його окремі елементи В.Сукачов поділив на два блоки: едафотоп - ґрунтові умови, та кліматоп - метеорологічні умови.

Як видно із рис. 1.9., всі компоненти біогеоценозу є взаємопов’язаними. Отже, біогеоценоз як система взаємовідношень складових його компонентів, характеризується певним типом обміну речовиною і енергією між його компонентами та іншими компонентами природи і являє собою внутрішню діалектичну єдність компонентів, що знаходяться в постійному русі.

В понятті біогеоценозу дістало відображення єдності і взаємозалежності компонентів живої і неживої природи, на основі чого стає зрозумілим причини стабільності цієї системи.

Поняття біогеоценозу близьке до поняття екосистема, але остання не має суворої біохорологічної основи, тобто є більш загальним поняттям.

Термін екосистема вперше вжив А.Тенслі (1935) і згодом уточнив К.Віллі. А.Тенслі вважав, що організми можуть претендувати на те, щоб їх не відділяти від довкілля разом з яким вони утворюють єдину фізичну систему. К.Віллі вважав, що екосистема - це сукупність живих і неживих елементів природи, внаслідок взаємодії яких утворюється стійка система. В останній спостерігається кругообіг речовини між живими і неживими компонентами.

Отже, екосистема - це взаємозумовлений комплекс організмів, об’єднаних біологічними зв’язками та елементами абіотичного середовища.

Екосистеми класифікують за різними ознаками. Так, за рівнем біотичних зв’язків екосистеми поділяють на:

- мікроекосистеми, наприклад, гниючий стовбур дерева, тощо;

- мезоекосистеми, наприклад, ліс, озеро, тощо;

- макроекосистеми, наприклад, континенти, океани, тощо;

- глобальна екосистема - біосфера Землі.

Ю.Одум виділяє три групи природних екосистем: наземні (біоми), прісноводні та морські (див. рис. 1.10.). В основу цієї класифікації покладені різні ознаки: для наземних екосистем - тип рослинності, для водних екосистем (прісноводних та морських) - властивості води, умов середовища та особливості гідробіонтів.

Ю.Одум пропонує аналізувати екосистеми за рядом параметрів, зокрема, за потоками енергії; за трофічними рівнями; за структурою просторово-часового різноманіття; за кругообігом хімічних елементів´, за ступенем розвитку та еволюції.

Деталізуючи структуру екосистем, Ю.Одум виділяє в них такі компоненти: неорганічні речовини, які включаються до кругообігу, органічні сполуки, кліматичні режими, продуценти (автотрофи), консументи (гетеротрофні організми) та редуценти (сапротрофи), які розкладають (мінералізують) органічні речовини.

За ступенем трансформації людською діяльністю, екосистеми поділяють на: природні, антропогенно-природні (лісові насадження, ниви тощо) та антропогенні (міста, промислові центри тощо). Визначення ступеня трансформації природних екосистем господарською діяльністю людини є одним із важливіших завдань екології.

/ У зв´ язку з трансформацією значної частини природних екосистем в природно-антропогенні та антропогенні, предметна сфера екології в наш час значно розширюється. Довкілля людини сьогодні значно відрізняється від умов природного середовиїца, тому як зазначив В.Ю.Некое (2001), об’єктом дослідження неоекології є антропосфера -унікальна і найбільш складна із всіх сфер.

Порівнюючи терміни біогеоценоз і екосистема, можна виявити як ряд спільних рис, так і ряд розбіжностей. Хоча Ю.Одум вважає ці терміни синонімами, між ними є ряд принципових відмінностей.

Е.М.Лавренко і М.В.Диліс (1968) запропонували таке визначення: “Біогеоценоз - це екосистема в межах фітоценозу”, тобто ці категорії співпадають лише на рівні рослинних угрупувань і принципово розходяться як вище, так і нижче цього рівня. Дійсно, після встановлення меж біогеоценозу цей природний комплекс можна назвати екосистемою. Будь-який біогеоценоз є екосистемою, але не кожна екосистема- є біогеоценозом.

Розбіжності між категоріями біогеоценоз і екосистема на перший погляд мало помітні, але є суттєвими:

- біогеоценоз має чітко визначені географічні розміри, адже однорідність середовища є обмеженою, а екосистеми ні;

- біогеоценоз - це історично сформований взаємозумовлений комплекс, тоді як тривалість існування екосистем наперед не визначена;

- компоненти біогеоценозу є більш взаємозалежні один від одного, ніж компоненти екосистем;

- екосистеми можуть бути замкненими, тобто в межах, їх може проходити тільки кругообіг речовин без обміну енергією, а біогеоценоз - це завжди відкрита система, що обмінюється з довкіллям і речовиною і енергією.

В сучасній науковій літературі найбільш вживаним терміном є екосистема, тому надалі для характеристики природних комплексів нами використаний саме цей термін.

Агробіогеоценоз – сукупність тварин, рослин і мікро­організмів у взаємозв'язку з усіма іншими елементами се­редовища на землях сільськогосподарського користування, зайнятих під посіви або посадки культурних рослин. Серед мисливських тварин характерними представниками А. є заєць-русак, лисиця і сіра куріпка.

Тема№4 Охорона атмосферного повітря

1. Значення атмосфери

2. Джерела забруднення атмосфери

3. Екологічні проблеми від забруднення атмосфери.

1.

Без атмосфери життя на нашій планеті було б неможливим. Завдяки кисню, що міститься у повітрі, дихають всі організми на Землі. Тільки одній людині на добу потрібно близько 11 000 л (залізнична цистерна) повітря.

Атмосфера вберігає Землю від надмірного нагрівання сонячними променями вдень і сильного охолодження вночі. Тому її порівнюють з невидимою ковдрою, яка вкриває планету, зберігаючи тепло.

Прозора повітряна оболонка слугує Землі... бронежилетом. Так, саме повітря захищає Землю від метеоритів. Більшість з них згоряє в атмосфері, не долітаючи до поверхні. Це явище – “падаючі зорі” – добре видно літньої зоряної ночі.

2.

Атмосферне повітря забруднюється різними газами, дрібними часточка­ми і рідкими речовинами, які негативно впливають на живі істоти, по­гіршуючи умови їх існування. Джерела його забруднення можуть бути природними і штучними (антропогенними):

Рис.3. Штучні та природні джерела забруднення атмосфери

Природне забруднення атмосфери. У нормі природні джерела за­бруднення не спричинюють істотних змін повітря. Інтенсивне поши­рення певного природного джерела забруднення на певній території (викиди попелу і газів вулканами, лісові і степові пожежі) можуть ста­ти серйозною причиною забруднення атмосфери. Так, під час виверження вулкана Кракатау у 1883 р. маса попелу та пилу становила 150 млрд. т, і вони поширилися майже по всій земній кулі. Внаслідок виверження вулкана на Алясці в 1912 р. в атмосферу надійшло понад 20 млрд. т пилу, який тривалий час утримувався в повітрі. Такі катастрофічні яви­ща зумовлюють іноді утворення світлонепроникного екрана навколо Землі, а також зміну її теплового балансу. Проте природні забруднення атмосфери здебільшого не завдають великої шкоди людині, бо відбува­ються за певними біологічними законами і регулюються кругообігом речовин, виявляються періодично.

Штучне (антропогенне) забруднення атмосфери. відбувається внас­лідок зміни її складу та властивостей під впливом діяльності людини (рис. 4). За будовою та характером впливу на атмосферу штучні дже­рела забруднення умовно поділяють на технічні (пил цементних за­водів, дим і сажа від згоряння вугілля) та хімічні (пило- або газо­подібні речовини, які можуть вступати в хімічні реакції).

Рис. 4. Джерела забруднення атмосфери

За агрегатним станом усі забруднювальні речовини поділяють на тверді, рідкі та газоподібні. Саме газоподібні забрудники становлять 90 % загальної маси речовин, що надходять в атмосферу.

Забруднення атмосфери неоднакове по регіонах. В індустріально розвинених районах воно може бути в тисячу разів більшим за серед-ньопланетарні значення. У світі щороку спалюють понад 10 млрд т органічного палива, переробляють близько 2 млрд рудних і нерудних матеріалів. Лише при спалюванні вугілля и атмосферу щороку потрап­ляє близько 120 млн т попелу, а разом з іншими видами пилу — до 300 мли т. За приблизними підрахунками, в атмосферу за останні 100 ро­ків надійшло 1, 5 млн т арсену, 1 мли т нікелю, 900 тис. т чадного газу, 600 тис. т цинку, стільки ж міді.

Серйозної шкоди навколишньому середовищу завдає хімічна про­мисловість. Особливо небезпечними є сірчисті сполуки, оксиди азоту, хлор та ін. Майже всі забруднювальні речовини можуть вступати між собою в реакції, утворюючи високотоксичні сполуки. У поєднанні з ту­маном це явище дістало назву фотохімічного смогу.

Значним джерелом забруднення довкілля є підприємства чорної металургії. Вони викидають в атмосферу багато пилу, кіптяви, сажі, важ­ких металів (свинець, кадмій, ртуть, мідь, нікель, цинк, хром). Ці речовини практично стали постійними компонентами повітря промислових центрів. Особливо гостро стоїть проблема забруднення повітря свинцем.

Повітря забруднюють практично всі види сучасного транспорту, кількість якого постійно збільшується у всьому світі (рис. 26). Майже всі складові вихлопних газів автомобілів шкідливі для людського орга­нізму, а оксиди азоту до того ж беруть активну участь у створенні фото­хімічного смогу. Одна вантажівка або один легковик викидає в повітря відповідно 6 м4 З м3 чадного газу СО. Забруднюється повітря і пилом гуми з покришок автомобілів і літаків (один автомобіль утворює близь­ко 10 кг гумового пилу).

Найбільшу загрозу для людства становить забруднення атмосфери радіоактивними речовинами. Ця проблема вперше виникла в 1945 р. після вибуху двох атомних бомб, скинутих з американських літаків на японські міста Хіросиму й Нагасакі. Природна радіоактивність існує незалежно від діяльності людини.

Живі істоти певною мірою пристосувалися до неї, хоч шкідливість її для них є очевидною.

3.

Людина своєю діяльністю здатна змінювати склад і властивості атмосфери. Останнім часом повітря вміщує велику кількість шкідливих домішок. Вони потрапляють в атмосферу з труб промислових підприємств. Сильно отруюють повітря вихлопні гази численних автомобілів.

Якщо такі гази скупчуються у повітрі і змішуються із краплинами туману, то утворюється смог. Цей отруйний туман стелиться землею на рівні органів дихання людини, що є особливо небезпечним. Часто смог виникає у великих містах. Наприклад, у столиці Японії Токіо, де повітря надзвичайно забруднене, поліцейські та регулювальники вуличного руху користуються протигазами або спеціальними кисневими установками.

Дуже небезпечним є забруднення повітря такими хімічними речовинами, як сполуки сірки й азоту. Сполучаючись з водяною парою, вони повертаються на землю у вигляді кислотних дощів. Такі дощі випадають іноді за тисячі кілометрів від місця свого утворення. Вони шкодять здоров’ю людей, забруднюють ґрунти, від них висихають ліси.

Деякі вчені вважають, що зростаюче забруднення атмосфери хімічними речовинами руйнує тонкий озоновий шар. У ньому утворюються своєрідні «діри». Найбільша озонова «діра» виявлена над Антарктидою. Це небезпечно для всього живого на Землі.

Здійснюючи вплив на атмосферу, людина здатна спричинити і зміни клімату. Так, для своїх потреб люди спалюють мільйони тонн різних видів палива (вугілля, природного газу та ін.). При цьому в атмосферу виділяється вуглекислий газ. Його кількість поступово збільшується. І він починає діяти як парник: до Землі пропускає сонячне проміння, яке нагріває поверхню, а тепло від земної поверхні – «не випускає», перешкоджаючи його розсіюванню у космосі. Це і призводить до підвищення температури повітря на Землі. Таке явище вчені назвали парниковим ефектом. Є припущення, що через парниковий ефект середньорічна температура повітря тропосфери підвищиться на 1 0С на всій Землі. Таке відхилення називають глобальним потеплінням. Але навіть таке незначне, на перший погляд, потепління може мати значні наслідки. Найперше, посилиться танення льодовиків. Це призведе до підняття рівня Світового океану. Тоді приморські низовини, де живуть люди, будуть затопленні. Наприклад, нині почали танути сніги на вершині гори Кіліманджаро, що в Африці. Причиною цього вчені вважають глобальне потепління клімату і вирубування лісів на її схилах. Вони підрахували, що сніг повністю може розтанути вже через 15 років. За іншими прогнозами, що зроблені за космічними знімками, до 2100 року може розтанути крига довкола Північного полюса.

ПРАВОВА ОХОРОНА АТМОСФЕРИ

сукупність правових норм та правовідносин, що виникають на основі їх застосування, спрямованих на збереження сприятливого стану атмосферного повітря, його відновлення й поліпшення, для забезпечення екологічно безпечної життєдіяльності людини, а також відвернення шкідливого впливу на навколишнє природне середовище.

Закон України «Про охорону атмосферного повітря» 1998р