Типологія компонентів природи за ступенем стійкості до антропогенних чинників

Соціально-економічна класифікація природних ресурсів

Економічна оцінка природних ресурсів зазвичай проводиться у складі природного об'єкта, який займає певну територію, межі, площу, місцезнаходження, певну сукупність природних ресурсів, правовий статус та інші характеристики. Одні й ті самі природні ресурси у складі природних об'єктів можуть виконувати різні функції, наприклад, лісові угіддя можуть використовуватися: для заготівлі деревини, живиці, другоряд­них лісових ресурсів (пеньків, кори, ялинових, соснових, яли­цевих гілок, новорічних ялинок); для опосередкованого лісо­користування (сінокосіння, випасу худоби, розміщення вуликів і пасік, заготівлі деревних соків, заготівлі і збору дикорослих плодів, ягід, горіхів, грибів, лікарських рослин, технічної сиро­вини тощо); в мисливських, науково-дослідних, культурно-оздоровчих, туристичних і спортивних цілях. Тому оцінка при­родних об'єктів і у їхньому складі — природних ресурсів повинна здійснюватися із врахуванням усіх їхніх функцій і можливих галузей використання.

Природні ресурси з урахуванням специфіки їхньої оцінки класифікують на групи: матеріальні, водні, сільськогоспо­дарські угіддя, середовищезахисні, лікувально-оздоровчі і ре­креаційні, просторові, ресурси природоохоронних територій і об'єктів та ресурси, які утворюються під впливом сонячної енергії і гравітаційних сил.

До матеріальних ресурсів належать родовища корисних копалин, ресурси рослинного і тваринного світу. До водних — поверхневі і підземні води, які використовуються або можуть бути використані. До сільськогосподарських угідь належать землі,придатні для потреб сільського господарства.Середовище­захисні ресурси мають здатність без самоотруєння поглинати або розкладати антропогенні речовини (відходи) і знищувати їхній шкідливий вплив на процеси життєдіяльності Землі. Лікувально-оздоровчими ресурсами вважають земельні ресурси, які мають природні фактори (мінеральні джерела, поклади лікувальних грязей, кліматичні та інші умови), спри­ятливі для організації профілактики й лікування. Ресурсами рекреаційного призначення є земельні ділянки, які використо­вуються для організованого масового відпочинку населення і туризму. Як просторові ресурси можуть використовуватися земля і підземні пустоти (гірничі виробки і печери). До ресурсів природоохоронних територій належать заповідники, заказ­ники, національні парки, пам'ятки природи тощо. До ресурсів, які утворюються під впливом сонячної енергії і гравітаційних сил, належать: енергія сонця, гідроенергія, енергія хвилі, океа­нічних течій, вітру.

Економічна оцінка матеріальних ресурсів проводиться у такій послідовності:

- визначаються фактичні і допустимі (критичні) наванта­ження антропогенного впливу на природні системи;

- проводиться оцінка асиміляційного потенціалу тери­торії;

- встановлюються квоти (ліміти) на видобуток природних ресурсів;

- проводиться оцінка впливу використання природних ресурсів на навколишнє середовище;

- встановлюються умови, за яких можливе використання природних ресурсів;

- розраховується інтегральний ефект від використання природних ресурсів при заданих екологічних обмежен­нях і лімітах природокористування.

Якщо фактичні інтегральні навантаження на природні сис­теми перевищують допустимі, то використання природних ресурсів забороняється.

Інтенсифікація антропогенного перетворення природи визначає необхідність виявлення тенденцій змін геосистем, які багато в чому зумовлені історією їх формування і особливостями теперішніх процесів динаміки розвитку геосистеми. Необхідно систематизувати різноманітність поглядів у науковій літературі стосовно дослідження проблеми стійкості ландшафтів.

Залежно від характеру дії одна і та ж система може бути більш стійкою, менш стійкою або нестійкою. Це поняття використовується у наступних значеннях:

- стабільність стану в часі, інваріантність;

- здатність до самоочищення;

- здатність "глушити" зовнішній сигнал, багато разів передаючи його від одного елементу до іншого, подібного першому;

- здатність легко "пропускати" крізь систему забруднювачі, так що вони за час дії не встигають завдати шкоди системі;

- здатність активно зберігати свою структуру;

- здатність протистояти збуренням;

- здатність повертатися до первісного стану - відновлення;

- здатність протистояти зовнішньому впливу - пружність;

- відсутність реакції на зовнішній вплив, інертність;

- здатність підтримувати значення своїх параметрів у певних "порогових" межах.

За Пузаченко Ю. Г. (1983) в основі інваріантності лежить принцип багатоканальної компенсації зовнішніх збурень. Інваріантість (стабільність) як властивість системи забезпечується так званою "пам’яттю": сумою генотипів компонентів біоти ("пам’яттю біоти", генофондом). Саме за допомогою своєї генетичної "пам’яті", різноманітних генетичних програм біота визначає або істотно коректує розвиток інших компонентів экосистем на різних рівнях їхньої просторової диференціації, а сама реалізує власні механізми стійкості, такі, як фізіологічна здатність до адаптації, популяційні механізми регуляції.

Глазовська М.А. (1983) під стійкістю геосистем розуміє їхню здатність до самоочищення , обумовлену швидкістю трансформації техногенних речовин і виносу їх за межі геосистем. Багато в чому ця здатність забезпечується сумісністю природних і техногенних потоків речовини.

Пузаченко Ю. Г. (1983) крім вище згаданої інертності підкреслює наявність здатності екосистеми "глушити" дії звичних факторів, що перевищують рівень їхніх природних флуктуацій або факторів, що раніше не проявлялися.

Глазовська М.А. (1983) поряд зі здатністю до самоочищення веде мову про здатність системи "пропускати" певні концентрації забруднюючих речовин. Від цього залежать умови їхнього розсіювання у просторі або локалізації в межах визначених ділянок. Воно спричиняє також обмін речовин між поверхневими й підземними складовими стоку із суші, і, відповідно, визначають показники поширення забруднюючих речовин у просторі.

Арманд А.Д., Свирежев Ю.М. (1983) під стійкістю розуміють здатність геосистем активно зберігати свою структуру при зміні умов навколишнього природного середовища. У відповідь на зовнішні впливи геосистеми можуть: а) не реагувати; б) змінюватися, але в межах інваріанта; в) витримувати порушення структури й виходити за межі інваріанта. Після виходу за межі інваріанта геосистема, в одних випадках може відновити свій колишній стан, в інших - це повернення неможливе.

Ісаченко А.Г. (1991) стверджує, що різні механізми стійкості протистоять один одному не в просторі, а в часі, епізодично або регулярно змінюючи один одного. Так, при настанні фази эвтрофікації у розвитку водойм "відмовляють" механізми розведення, проточності, макрофітного захисту і розвиток починає регулюватися автокаталітичним спалахом фітопланктону.

Гродзинський М.Д. (1995) під відновленням розуміє здатність геосистемы повертатися до первісного стану після виходу з нього під впливом зовнішнього фактора. Час відновлення первинного стану геосистемы може бути різним: від декількох годин (наприклад, відновлення нормального стану атмосфери після залпового атмосферного викиду забруднюючих речовин) до багатьох сотень років (наприклад, відновлення ландшафтів субполярного поясу після їхньої антропогенної деградації).

Гродзинський М.Д. (1995) під пружністю розуміє здатність геосистем протистояти зовнішнім впливам, зберігаючи структуру й характерні риси функціонування. Організованість геосистем зберігається, в одних випадках - за рахунок внутрішніх ресурсів, пов’язаних з буферними системами, в інших випадках - за рахунок зовнішніх меж, мембран, бар’єрів. Тому можна розрізняти буферну пружність і бар’єрну пружність. При цьому необхідно зазначити, що чітку межу між ними не завжди можна провести.

Боков В.А., Бобра Т.В., Личак А.І. (1998) під інертністю розуміють відсутність реакції геосистеми на зовнішній вплив, що може бути пов’язане з її малою чутливістю до цього виду впливу, через слабкі внутрішньосистемні зв’язки. Інертність - здатність залишатися у визначеному стані протягом певного інтервалу часу при зовнішньому впливі.

Гуцуляк В.М. (2005) під "пороговістю" розуміє здатність ландшафтів зберігати значення своїх параметрів у певних порогових межах при впливі зовнішніх природних і антропогенних факторів (навантаження). Стійкість визначається по відношенню до антропогенного (техногенного) навантаження й розглядається у динамічному плані. Показником стійкості ландшафту виступають особливості його компонентів (геоми, біоти). Наприклад, при оцінці стійкості геосистеми до ерозійних процесів важливі умови рельєфу (експозиція схилів, глибина ерозійного розчленування), геологічні умови (стійкість гірських порід до розмиву) та ін.

Узагальнюючи висловлені у цих роботах визначення, можна зробити висновок, що у природничій науці склалося наступне розуміння стійкості геосистеми: це здатність системи активно зберігати свою структуру і характер функціонування у просторі і в часі за умов середовища, що змінюється. Розуміння даного поняття надасть змогу створити модель стійкості геосистеми, але для цього необхідна кількісна або якісна оцінка інваріантності, самоочищення, пружності, відновлення, порогових значень та інше.

Під природними ресурсами традиційно розуміють тіла і сили природи, що на данному рівні розвитку продуктивних сил можуть бути використані в суспільному виробництві. Нова концепція класифікації природних ресурсів становить собою комбінацію функціональної та екологічної класифікацій і базується на понятті інтегрального ресурсу, що розглядається як системне утворення, яке експлуатується різними господарськими галузями і підтримує життя на Землі.

За ознаками відновності, відтворюваності, замінності та вичерпності розрізняють такі пари:

1. Відновні і невідновні – ресурси, які здатні і нездатні до самовідновлення (через розмноження чи інші природні цикли відновлення) за терміни, які можна зіставити з періодами їх споживання (тому рослинність, вода у річці – відновні ресурси, а грунт, мінеральні багатства – невідновні).

2. Вичерпні і невичерпні – ресурси, що вичерпуються (виснажуються) в ході їх економічного використання (грунт, ліс, копалини, дикі тварини), і ті ресурси (чи властивості природи), зміни яких прямо не пов’язані з інтенсивністю їх використання (сонячна енергія, атмосфера, енергія припливів і відпливів, ін.).

3. Замінні і незамінні - ті, що можуть бути замінені (наприклад, метали - пластмасами) і не можуть бути замінені іншими ресур­сами (атмосферний кисень для дихання, прісна вода для пиття).

4. Відтворювані і невідтворювані - ті, що принципово можна відтворити (прискорити відтворення) за рахунок застосуван­ня праці людей, і ті, що до такого відтворення не придатні (наприклад, біологічний вид - невідтворюваний ресурс, еко­система - обмежено відтворюваний ресурс і т.ін.).

Більш повне використання людиною природних факторів, перетворення їх у єдиний інтегральний ресурс змушують по-новому підійти до їх класифікації. Оскільки практично всі еле­менти природи так чи інакше використовуються чи можуть бути використані людиною (потенційні природні ресурси), вважаєть­ся більш доцільним розглядати природні фактори за їх відно­шенням до виконуваних функцій:

• якщо природні фактори розглядаються при їх використанні в суспільному виробництві, доцільно застосовувати термін природні ресурси.

• якщо природні фактори виконують екологічні, фізіологічні і соціальні функції, слід вживати терміни природні умови, довкілля або навколишнє природне середовище.

Для характеристики узагальнюючого поняття, що охоплює природні ресурси і природні умови, на нашу думку, слід вживати термін природне середовище. Таким чином, одні й ті самі елементи природи можуть бути класифіковані в одному випад­ку як природні ресурси, в іншому - як природні умови.

Класифікація природних факторів, осмислення їх ролі в роз­витку людини і суспільства, а також у формуванні економічних структур дає змогу глибше зрозуміти сутність процесів пору­шення природи. Оскільки усвідомити, що втрачаєш, можна, тільки чітко зрозумівши, що маєш, то для цього необхідно ясно бачити роль і функції природних компонентів, що стають об'єк­том антропогенного впливу.

Таблиця - Склад інтегрального природного ресурсу (Реймерс, 1994)

Група	Види ресурсів
Енергетичні ресурси (разом 16 одиниць)	Сонячна радіація Космічні промені Геотермальна енергія Потенційна і кінетична енергія Атмосферна електрика Біоенеріїя Земний магнетизм Енергія атомного розпаду Енергія хімічних реакцій Енергія природного палива (5 од.) Енергія ядерного синтезу Теплові, радіаційні та електромагнітні забруднення
Газово- атмосферні (6 од.)	Гази атмосфери Гази гідросфери Озоновий екран Газові забруднення Фітонциди та інші леткі біогенні речовини Газові домішки неатмосферного походження
Водні (11 од.)	Атмосферна волога Океанічні і морські води Озера, водоймища, ставки Текучі води (річок глибинного стоку) Гідрогеологічні ресурси Тимчасові малі замкнені водойми (калюжі, малі озерця і т.ін.) Ґрунтова волога Волога, зв'язана в рослинах і тваринах Хіміко-механічна здатність океанів і морів Рідкі забруднення (штучно привнесена волога в екосистемах)
Ґрунтово- геологічні (11 од)	Ґрунти і підґрунтя Виходи гірських порід Ґрунтові забруднення (напр., засолення) Ландшафтні структури (гори, рівнини, захисні гірські бар'єри тощо) Корисні копалини Ерозія грунтів
Біологічні (рослин, тварин, мікро­організмів) (19 од.)	Генетико-видовий склад Біомаса Фотосинтетична активність рослин Біопродуктивність Системно-динамічні якості Біологічні забруднення Здатність до очищення та інші властивості в природних системах, включаючи виробництво вільного кисню Роль тварин як санітарів, поглиначів хімічних речовин, запильників та ін. Господарська продуктивність тварин Хіміко-фізична активність мікроорганізмів та ін.
Кліматичні (2 од.)	Природні кліматичні ресурси Місцевий (змінений) клімат
Рекреаційні ре­сурси (3 од.)	Умови для життя людей Умови для відпочинку Лікувальні ресурси
Антропо-екологічні (3 од.)	Соціально-антропологічні ресурси Генетичні ресурси Епідемії і хвороби
Інформаційні (2 од)	Природні еталони Історична інформація
Ресурси простору і часу (З од.)	Простору (територіальні, водні, повітряні, включаючи космос) Часу Ресурси загального екологічного балансу

Контрольні запитання:

1 Назвіть джерела забруднення атмосфери та її основні забруднювачі

2 Охарактеризуйте стан світових ресурсів прісних вод

3 Назвіть джерела забруднення гідросфери та її основні забруднювачі

4 З’ясуйте причини деградації грунтів

5 Запропонуйте заходи енергозабезпечення та енергозбереження

Література

1,

2,

3, 180-183,192-193

ЛЕКЦІЯ № 10

Тема: Проблема зміни ланок колообігу речовин та енергії.

План: Колообіг речовин і енергії як основний системотворчий фактор. Поняття біогеохімічного циклу та його ролі у функціонуванні та розвитку геосистем.

Колообіги речовин, енергії, інформації та їх зміни антропогенною діяльністю.

Мета: розуміти наслідки зміненості ланок колообігу речовин і енергії;

аналізувати антропогенні зміни на схемах колообігу речовин і енергії;

співставляти маси природних та техногенних поступлень хімічних речовин у колообіги.

Колообіг речовин і енергії як основний системотворчий фактор.

Поняття біогеохімічного циклу та його ролі у функціонуванні та розвитку геосистем

Для постійного існування біосфери, для запобігання припинення розвитку життя на Землі у природі повинні постійно відбуватись безперервні процеси перетворення її живої речовини.

Біологічний колообіг - це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які протікають у біосфері. Причина колообігу - обмеженість елементів, з яких будується тіло організмів.

У біосфері відбувається постійний колообіг активних елементів, які переходять від організму до організму, у неживу природу і знову до організму. Елементи, які вивільняються мікроорганізмами при гнитті, надходять у грунт і атмосферу, знову включаються в колообіг речовин біосфери, поглинаючись живими організмами. Весь цей процес і буде біогенною міграцією атомів. Для біогенної міграції характерним є накопичення хімічних елементів у живих організмах, а також їх

вивільнення у результаті розкладу мертвих організмів.

Біогенна міграція викликається трьома процесами:

· обміном речовин в організмах;

· ростом;

· розмноженням.

Визначення біогенної міграції хімічних елементів, яка викликана силами життя, дав B.I. Вернадський (Закон біогенної міграції атомів). Біогенна міграція є частиною загальної міграції хімічних елементів біосфери. Головною геохімічною особливістю живої речовини є те, що вона пропускаючи через себе атоми хімічних елементів земної кори, гідросфери та атмосфери, здійснює у процесі життєдіяльності їх закономірну диференціацію. Завершуючи свій життєвий цикл, організми повертають природі все, що взяли у неї протягом життя.

В.І.Вернадський підрахував, що за час існування на Землі біосфери було створено 3,5^.10¹⁹ т біомаси, що майже в 2 рази перевищує масу всієї земної кори, яка становить 2^.10¹⁹ т.

Жива речовина значно прискорила й змінила колообіги різних речовин - води, кисню, азоту, вуглекислого газу тощо. Сучасний склад атмосфери створений завдяки діяльності живої речовини. Обмін повітря між всіма широтами й півкулями Землі відбувається в середньому за 2 роки.

Активно переміщується течіями океанічна вода. Вся прісна вода стікає в океан за 14 діб, у льодовиках вода оновлюється за 15 000 років.

Жива речовина активно регулює геохімічну міграцію атомів. Завдяки йому зберігається стабільність біосфери і здійснюється еволюція як живих організмів, так і всієї біосфери в цілому. Цей особливий вид стану рівноваги, що постійно змінюється, В.І Вернадський називав динамічною рівновагою. Динамічна рівновага характерна не лише для біосфери. В такому стані знаходяться атмосфера, земна кора та мантія. Для геосфер, не охоплених життям, характерна стійка динамічна рівновага.

В біосфері динамічна рівновага не стійка. Це означає, що біосфера розвивається в процесі діяльності, самовдосконалюється, все більш повно, активно і в більшому масштабі накопичує, трансформує енергію, ускладнює і в більшому масштабі накопичує, трансформує енергію, ускладнює свою організацію, збагачується інформацією.

Розрізняють два типи біогенної міграції, перший з них здійснюється мікроорганізмами, а другий - багатоклітинними організмами. Величина міграції першого типу переважає над другим. Людство оволоділо міграцією третього типу, яка іде під впливом його діяльності.

Крім того, розрізняють великий (геологічний) та малий (біологічний) колообіги і колообіги різних природних ресурсів (ресурсні цикли).

Абіотичний ( великий або геологічний) колообіг

Вивержені глибинні породи мантійного походження (базальти) тектонічними процесами виводяться з надр Землі в біосферу. Під впливом сонячної енергії й живої речовини вони вивітрюються, переносяться, відкладаються, перетворюючись різноманітні осадові породи, де запасається сонячна енергія (з вивержених мінералів утворюються глини, а вулканічні гази СО, NH₃ переходять у вугілля та нафту). Потім за рахунок тектонічних рухів осадові породи потрапляють у зони високих тисків та температур (а також радіоактивного розпаду й гравітаційної диференціації) і перетворюються в гранітні породи з більш високим рівнем енергії, ніж у осадових порід. Кристалізовані вивержені

породи знову за рахунок висхідних тектонічних рухів потрапляють у біосферу. Таким чином цикл завершується, але вже на новому рівні, бо з вихідних базальтів утворилися вивержені породи гранітного складу.

Біотичний ( малий або біосферний колообіг) – це явище безперервного, циклічного, але нерівномірного в часі та просторі закономірного перерозподілу речовини, енергії та інформації в межах екологічних систем різного рівня організації – від біогеоценозу до біосфери.

В кожній екосистемі колообіг речовин відбувається в результаті взаємодії автотрофів та гетеротрофів. Вуглець, водень, кисень, азот, сірка і фосфор та біля 30 простих речовин, що необхідні для утворення живої речовини, безперервно перетворюються в органічні речовини або поглинаються в вигляді неорганічних компонентів автотрофами, а автотрофи використовуються гетеротрофами (спочатку консументами, а потім деструкторами). Таким чином, біогенні елементи безперервно циркулюють: розчиняються в континентальних водах, виносяться в моря або потрапляють в атмосферу, а між цими середовищами відбувається постійний газообмін, тобто відбувається біологічний колообіг атомів. Суть колообігу в тому, що утворення живої речовини і розклад органічної речовини - два боки єдиного процесу. В процесі біологічного колообігу атоми поглинаються живою речовиною і заряджаються енергією, а потім залишають живу речовину, віддаючи енергію в оточуюче середовище. За рахунок біогенної енергії відбувається більшість хімічних реакцій. Біологічні колообіги можуть бути різних масштабів і різної тривалості - від швидкого колообігу в ґрунті, річці, озері до тривалого, який обіймає всю біосферу.

Біологічний колообіг зворотний не повністю, частина речовин постійно виходить з колообігу і осідає в товщині осадових порід у вигляді органогенних вапняків, гумусу, торфу і т.п. В результаті коло обігу біосфера (чи інша екосистема) не повертається в початковий стан: для біосфери характерний поступальний рух, тому символом біологічного циклує не коло, а циклоїд (спіраль).

Отже, колообіг речовин у природі спрямовується спільною дією як біологічних, так і геохімічних та геофізичних сил.