1.4. Еволюція антропогенної діяльності

 

            Близько 5 млрд. років тому сформувалася літосфера. Первинний океан виник, близько 4 млрд. років тому, оскільки найдавніші осадові породи, утворення яких можливе в той час тільки у воді, мають вік 3,9 млрд. років. Найдавніші рештки мікроорганізмів знайдено в гірських породах, датованих 3,2 млрд. років тому. Три млрд. років тому температура повітря досягала 70⁰ С і за таких умов могли існувати лише бактерії та синьо-зелені водорості. Бурхливий розвиток органічного світу на Землі, освоєння рослинами і тваринами континентів відбулося лише 0,5-0,4 млрд. років тому. Розвиток рослинності зумовив збільшення кисню в атмосфері та поживних речовин в ґрунтах, а також появу великих тварин. Активно змінювався склад поверхні Землі, атмосфери, гідросфери, виникла біосфера. Для утворення біосфери вирішальне значення мала поява на Землі рослинності, яка містить хлорофіл. Подальший процес еволюції живих організмів призвів до появи людини. З появою людей на Землі почався вплив їхньої діяльності на кругообіг речовин та енергетичний обмін у біосфері. На відміну від інших організмів людина - це особливий біологічний вид, який впливає на природу не лише своїми процесами обміну речовин у живій природі, тобто біологічним обміном речовин, а й трудовою діяльністю. Вплив її пов’язаний не тільки з ростом народонаселення, а й з її технічною оснащеністю та вмінням організовувати працю.

Умовно в історії взаємовідносин людського суспільства та природи можна виділити такі етапи, які відрізняються масштабами антропогенного впливу на навколишнє природне середовище. Початок першого етапу розпочинається близько 200 тис. років тому з появою на планеті перших людей сучасного типу. Вплив на природу наших далеких предків у палеоліті був обмеженим. Відбувалося накопичення знань про природу, пристосування людей до природи. Вогонь був першим технічним завоюванням людини. Використання вогню для загону й вилову дичини спричинило 100 тис. років тому виникнення першої екологічної кризи в біосфері, яка пов’язана з руйнуванням рослинного й тваринного світу в різних районах земної кулі. На місці лісів у західній частині Африки та Південно-Східної Азії з’явились савани. Так само близько 20 тис. років тому індійці Північної Америки створили прерії - випалили ліси під пасовиська для бізонів.

Другий етап взаємовідносин суспільства та природи тривав близько 40 тис. років від початку палеоліту до середини XIX ст. В цей період відбувається розвиток сільського господарства, яке супроводжується викоріненням рослинного покрову на значних площах і вирощуванням незначної кількості відібраних людиною видів, які найбільш придатні для харчування. Це призвело до бездумного масового винищення лісів на величезних територіях. Так, тільки в Китаї нині 5% площі вкрито лісами, тоді як на початок неоліту вони займали не менш як 90% території. Невміле використання земель, зрошення непридатних для цього ґрунтів, нищівне випасання на пасовиськах мали катастрофічні наслідки для врожайності Землі. Це сприяло перетворенню родючих земель на безплідні пустелі. Нині там, де була колись колиска нашої цивілізації (південь Палестини, північні райони Сирії і Месопотамії) ще 10 тис. років тому буяли родючі ниви та пасовиська, поступово були винищені ліси, деградували ґрунти і утворилися пустелі.

Третій етап (початок XІX ст. – перша половина XX ст.) – час бурхливого розвитку фізики, техніки, винайдення парового двигуна, електричного мотора, атомної енергії. Основними принципами розвитку суспільства на той час були боротьба з природою, її підкорення, панування над нею та впевненість, що природні ресурси невичерпні. Цей період можна назвати періодом активного використання людиною ресурсів, взаємодії з природою. Глобальний тиск на довкілля був незначним і локальним.

Четвертий етап взаємодії суспільства та природи розпочався з середини XX ст. після закінчення другої світової війни, яка стимулювала різкий стрибок у розвитку науки і техніки. Це період активного розвитку локальних і регіональних екологічних криз, протистояння природи та людського суспільства, хижацької експлуатації всіх природних ресурсів. Він характеризується розвитком глобальної екологічної кризи.

На території нашої держави екологічна криза почала проявлятися ще з середини  50-х років. Саме  цей час умовно можна вважати за початок безконтрольного періоду експлуатації природи, а отже, і її забруднення. Сьогодні екологічну ситуацію в Україні не можна вважати задовільною. За даними Держкомстату (2000 р.) щорічно у повітря, водні та земельні ресурси країни надходить від 60 до 100 млн. т. шкідливих речовин. Майже третина води, що надходить у поверхневі водні об’єкти, забруднена, п’ята частина шкідливих речовин, що потрапляють у довкілля зі стаціонарних джерел, надходять у повітряний басейн, дві третини утворених токсичних відходів осідають у навколишньому середовищі.

Протягом 2000 р. у повітряний басейн, води, ґрунти та на земну поверхню потрапило близько 65 млн. т. небезпечних речовин, з них понад три чверті припало на токсичні відходи. У розрахунку на 1км² території країни в повітря викинуто 9,7 т. шкідливих речовин, а надходження токсичних відходів становить 4,9 тис. т.  що перевищує показники розвинутих країн у кілька разів. Надходження забрудників у розрахунку на душу населення становить: в атмосферу - 119 кг, в поверхневі води - 184 кг, у ґрунти та земну поверхню - 998 кг.

У 41 з 45 великих міст України концентрація шкідливих речовин у повітряному басейні значно перевищує допустимі норми. Найбільш забруднені міста - Донецьк, Дніпропетровськ, Запоріжжя, Маріуполь, Дніпродзержинськ, Керч, Макіївка, Кривий Ріг.

Біля 20 млн. га. земельних угідь в Україні вражені ерозією внаслідок надмірної інтенсифікації вирощування сільськогосподарських культур і нераціонального обробітку ґрунту. Від ерозії в Україні орні землі щорічно втрачають 18 млн. т. гумусу. Якщо ще  90 років тому українські чорноземи мали вміст 18% гумусу, то на сьогодні його вміст складає десь біля 3%.

Понад 60% річкового стоку Дніпра використовується промисловістю (гранично допустима величина для річок повинна знаходитись на рівні 20%). Щорічно у водойми країни потрапляє біля 5 млн. т. солей і 15 млн.м³. неочищених стоків тваринницьких комплексів і ферм.

Внаслідок аварії на ЧАЕС в Україні 4,6 млн. га. сільськогосподарських угідь забруднені цезієм-137 (від 0,1 до 15 та більше Кі/см².). У зв’язку з радіоактивним забрудненням території, повністю вилучено з використання 211,5 тис. га. ріллі.

Заповідні природні комплекси України складають всього 2% її території (у Франції - 8%, Німеччині - 22%). За висновками експертів ООН, такі комплекси повинні складати від 6 до 10% площі держави.

Отже, сучасний кризовий стан навколишнього середовища вимагає екологізації всіх наук і всієї людської діяльності. Тому, який би життєвий шлях ви не обрали, в майбутньому вам потрібні будуть елементарні екологічні знання.

 

Контрольні питання

 

1.      Коли виникла екологія, хто вважається її засновником ?

2.      Як змінювався предмет вивчення екології протягом XX століття ?

3.      Чому екологія вважається міждисциплінарною наукою ?

4.      Які традиційні і нові методи екологічних досліджень ?

5.      Які структурні блоки сучасної екології ?

6.      Які глобальні екологічні проблеми людства ?

7.      Охарактеризуйте загальний екологічний стан України.

 

 

Тема 2. Основні поняття загальної екології

 

План

2.1. Екологічні фактори, їх класифікація

2.2. Екологія популяцій

2.3. Екосистеми

 

           „Люди загинуть від невміння користуватись силами природи та від незнання справжнього світу”.

Напис на піраміді Хеопса

 

2.1. Екологічні фактори, їх класифікація

 

Екологія розглядає життя організмів в їх взаємозв’язку з навколишнім середовищем і між собою. В екології під навколишнім середовищем розуміють сукупність усіх умов, в яких існують організми. Організми знаходяться під одночасним впливом кліматичних, біологічних факторів, які разом називаються екологічними.

Екологічний фактор - це будь-який елемент середовища, який здатний справляти прямий чи опосередкований вплив на живі організми. Екологічні фактори можна поділити на такі групи:

• фактори неживої природи (абіотичні) - хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, кислотність і склад ґрунтових розчинів);

фізичні або кліматичні (сонячна енергія, температура, вологість, освітленість, атмосферний тиск, фізичні поля, радіаційний режим);

топографічні (характер рельєфу, висота над рівнем моря) та едафічні (механічний склад ґрунту, вологоємність) фактори впливу зовнішнього неорганічного середовища на живі організми;

• фактори живої природи (біотичні) - сукупність живих організмів , які своєю життєдіяльністю впливають на інші організми;

• антропогенні (антропічні) фактори -фактори, які викликаються впливом на живу природу життєдіяльності  людини (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Класифікація екологічних факторів

 

Екологічні фактори
Абіотичні	Біотичні	Антропогенні
Кліматичні	Мутуалізм	Опосередкований вплив
Хімічні	Хижацтво	Прямий вплив
Топографічні	Паразитизм
Едафічні	Нейтралізм
	Аменсалізм
	Коменсалізм
	Конкуренція

 

Дію екологічних факторів на живі організми вивчає факторіальна екологія.

Екологічні фактори, зміни яких у часі повторюються регулярно, називають періодичними (припливи і відпливи, океанські течії). Фактори, які виникають раптово і діють катастрофічно називають неперіодичними (виверження вулкана, напад хижака).

Кожний екологічний фактор може діяти на організм з різною інтенсивністю. Нормальна життєдіяльність організмів можлива лише за умови життєвого оптимуму екологічного фактора для конкретного виду, тобто сприятливого впливу фактора, який забезпечує оптимальні умови для життєдіяльності особин даного виду. Чим більшим  є відхилення екологічного фактора від оптимальної величини, тим сильніше пригнічується  життєдіяльність організмів. Мінімальні і максимальні значення екологічного фактора є критичними – за їх межами життя неможливе. Межі інтенсивності дії фактора, за якими існування організмів стає неможливим, називають верхньою та нижньою межею витривалості. Фактори, які виходять за межі витривалості, називаютьсялімітуючими або обмежуючими. Вони визначають  територію розселення виду. Наприклад, поширення багатьох видів тварин на північ стримується нестачею тепла і світла, на південь - дефіцитом вологи. Оптимум та межі витривалості організму стосовно певного чинника залежать від інтенсивності дії інших (явище взаємодії екологічних факторів). Так, при оптимальній вологості підвищується витривалість проти несприятливої температури і нестачі їжі. З іншого боку, достатня кількість їжі збільшує стійкість організму проти несприятливих кліматичних умов. Проте така взаємна компенсація завжди обмежена, і жодний з необхідних для життя факторів не може замінитися іншим. Здатність організму витримувати певну амплітуду коливання фактора називають іноді ще екологічною валентністю. Для життя організмів велике значення має не тільки абсолютна величина фактора, але й швидкість його зміни.

Для нормального існування організму необхідний певний набір факторів. Якщо хоч один із життєво необхідних факторів відсутній або дія його недостатня, організм не може існувати, нормально розвиватись і давати потомство, наприклад, рослини не зможуть рости при достатній освітленості та наявності вуглекислого газу, якщо їм не буде вистачати вологи.

Організми за ставленням до характеру впливу екологічних факторів називають стенобіонтами і еврибіонтами.

Стенобіонти - організми, що можуть жити лише в певних умовах середовища при дуже незначному коливанні його факторів.

Еврибіонти - організми, що можуть жити в різноманітних умовах навколишнього середовища.

Під впливом екологічних факторів у живих організмів виробляються адаптації. Адаптації можуть бути морфологічними, які виражені в пристосуванні будови  (форми) організмів до факторів середовища, фізіологічними - пристосування травного тракту до складу їжі і екологічними - пристосування поведінки тварин до температурних умов, вологості.

Коротко розглянемо групи факторів, об’єднаних характером походження.

Абіотичні. Серед них особливо виділяється група кліматичних факторів. Незважаючи на те що всі абіотичні фактори впливають на живі істоти комплексно, дія кожного з них нерівноцінна. Температура - один з найважливіших факторів, від якого залежить нормальний перебіг усіх життєвих процесів в організмі. Адаптації тварин до температури привели до появи холоднокровних та теплокровних тварин, які набули здатності регулювати температуру свого тіла. Світло - джерело енергії для фотосинтезу, без якого неможливе життя на Землі. Вода необхідна для життя і, може бути важливим лімітуючим фактором.

Дія багатьох абіотичних факторів, включаючи рельєф, вітер, тип ґрунту тощо проявляється опосередковано - через температуру і вологість. Внаслідок цього на невеликій ділянці земної поверхні кліматичні умови можуть суттєво відрізнятися від середніх для даного регіону в цілому. Температура і кількість опадів визначають розміщення на земній поверхні основних природних зон. Різноманітність природних комплексів часто визначається особливостями ґрунтів, від яких залежить надходження вологи. Один і той же фактор за відношенням до різних організмів може відігравати різноманітну роль, наприклад, світло. Для рослин, наземних тварин світло є основним фактором, необхідним для існування, для ґрунтових організмів, мешканців печер цей фактор не має значення.

Екологічні фактори діють на організм різними шляхами. У найпростішому випадку має місце прямий вплив (сонячне проміння нагріває тіло ящірки). Дуже часто екологічні фактори впливають на організм опосередковано, через безліч проміжних ланок. Наприклад, поєднання високої температури повітря з низькою вологістю і відсутністю дощів призводить до посухи - вигоряє рослинність травоїдні мігрують або гинуть.

Радіаційний режим обумовлюється іонізуючим випромінюванням.

Іонізуюче випромінювання - це випромінювання з  високою енергією, яке зумовлює перетворення атомів в іони. Біологічна дія випромінювання полягає в ушкодженні, збудженні молекул (у тому числі ДНК), загибелі клітин, виникненні мутацій. Джерелом іонізуючого випромінювання є радіоактивні речовини та космічні промені. Доза опромінення (1 рад) - це така доза опромінення, коли 1 г тканини поглинає 100 ерг енергії. Одиниця дози опромінення людини -1 бер (біологічний еквівалент рентгену); 1 бер дорівнює 0,01 Дж/кг (табл. 2.2).

Таблиця 2.2

Дози опромінення

 

Джерело опромінення	Доза
Фонове опромінення за рік	100 мбер
Допустиме опромінення за рік	500 мбер
Телевізор, комп’ютер	500 мбер
Рентгенографія зубів	3 бер
Рентгенографія шлунку	25 бер
Променева хвороба (легка форма)	100 бер
Променева хвороба (важка форма)	450 бер
Допустиме аварійне опромінення населення	10 бер

 

Протягом року людина в середньому отримує дозу 0,1 бер, а за все життя (за 70 років) 7 бер.

Біотичні фактори являють собою форми впливу живих організмів один на одного. Основною формою такого впливу у більшості випадків є харчові зв’язки, на базі яких формуються складні ланцюги харчування. В рослинних і тваринних угрупованнях організмів виникають просторові зв’язки. Все це обумовлює формування біотичних зв’язків. Між організмами виникають різні форми біотичних відносин, які можуть бути найрізноманітнішими. Розрізняють такі типи біотичних зв’язків:

• конкуренція - боротьба між представниками різних видів за воду, світло, життєвий простір;

• мутуалізм - представники двох видів організмів своєю життєдіяльністю сприяють один одному (комахи та квіти) ;

• коменсалізм - коли від співжиття представників двох видів виграє один вид, не завдаючи шкоди іншому (акула і рибка прилипайко);

• паразитизм - одні істоти живляться за рахунок споживання живої тканини господарів (кліщі, воші, глисти);

• хижацтво - одні організми вбивають інших і живляться ними;

• аменсалізм - форма біотичних взаємовідносин, за яких відбувається гальмування росту одного виду продуктами виділення другого. Найбільш відомими формами є антибіоз - пряма конкуренція і алелопатія - виділення отруйних речовин у боротьбі з конкурентами за ресурси.

Антропогенні. Ці фактори спричинюють прямий або опосередкований вплив. Прямий вплив спрямований безпосередньо на живі організми (штучне розведення риб, птахів, охорона рослин і тварин). Непрямий вплив здійснюється шляхом змін клімату, фізичного стану та хімізму атмосфери, водойм, поверхні землі.