Екологічні фактори
Екологічні фактори – всі складові (елементи) природного середовища, які впливають на існування й розвиток організмів і на які живі істоти реагують реакціями пристосування (за межами здатності пристосування настає смерть).
Раніше виділяли три групи екологічних факторів – абіотичні (неорганічні умови: хімічні й фізичні, такі, як склад повітря, води, ґрунтів, температура, світло, вологість, радіація, тиск тощо), біотичні (форми взаємодії між організмами – хазяїн – паразит) та антропогенні (форми діяльності людини). Сьогодні розрізняють десять груп екологічних факторів (загальна кількість – близько шістдесяти), об’єднаних у спеціальну класифікацію: за часом – фактори часу (еволюційний, історичний, діючий), періодичності (періодичний і неперіодичний), первинні та вторинні; за походженням (космічні, абіотичні, природноантропогенні, техногенні, антропогенні); за середовищем виникнення (атмосферні, водні, геоморфологічні, фізіологічні, генетичні, екосистемні); за характером (інформаційні, фізичні, хімічні, енергетичні, термічні, біогенні, комплексні, кліматичні); за об’єктом впливу (індивідуальні, групові, видові, соціальні); за ступенем впливу (летальні, екстремальні, обмежуючі, мутагенні, тератогенні); за умовами дії (залежні чи незалежні від щільності); за спектром впливу (вибіркової чи загальної дії).
Одній й ті ж екологічні фактори неоднаково впливають на організми різних видів, які живуть разом. Для деяких вони можуть бути сприятливими, для інших – ні. Важливим елементом є реакція організмів на силу впливу екологічного фактора, негативна дія якого може виникати у разі надлишку або нестачі дози. Тому є поняття сприятлива доза, або зона оптимуму фактора й зона песимуму (доза фактора, за якої організми почуваються пригнічено).
Діапазон зон оптимуму й песимуму є критеріями для визначення екологічної валентності – здатності живого організму пристосовуватися до змін умов середовища. Кількісно вона виражається діапазоном середовища, в межах якого вид нормально існує. Екологічна валентність різних видів відрізняється одна від одної (північний олень витримує коливання температури повітря від –55 до 25-30оС, а тропічні корали гинуть вже при зміні температури на 5-6оС).
За екологічною валентністю організми поділяють на: стенобіоти – з малою пристосованістю до змін середовища (орхідеї, форель, далекосхідний рябчик, глибоководні риби) та еврибіонти – з великою пристосованістю до змін довкілля (колорадський жук, миші, пацюки, вовки, таргани, очерет, пирій). У межах еврибіонтів і стенобіонтів залежно від конкретного фактора організми поділяють на евритермні та стенотермні (за реакцією на температуру), евригалінні й стеногалінні (за реакцією на солоність водного середовища), еврифоти та стенофоти (за реакцією на освітлення).
Слід наголосити, що в природі екологічний фактори діють комплексно. Особливо важливо пам’ятати це, оцінюючи вплив хімічних забруднювачів, коли “сумаційний” ефект (на негативну дію однієї речовини накладається негативна дія інших, до чого додається вплив стресової ситуації, шумів, різних фізичних полів – радіаційного, теплового, гравітаційного чи електромагнітного) дуже змінює умовні значення ГДК, наведені в довідниках. Це питання на сьогодні ще мало вивчене, але через актуальність і велике значення перебуває в стані активного дослідження в усіх розвинених країнах.
Важливим є також поняття лімітуючи фактори, тобто такі, рівень (доза) яких наближається до межі витривалості організму, концентрація якого нижча або вища оптимальної. Це поняття започатковане законами мінімуму Лібіха (1840 р.) і толерантності Шелфорда (1913 р.). Найчастіше лімітуючи ми факторами є температура, світло, біогенні речовини, течії та тиск у середовищі, пожежі тощо.
Найбільше поширені організми з широким діапазоном толерантності щодо всіх екологічних факторів. Найвища толерантність характерна для бактерій і синьо-зелених водоростей, які виживають у широкому діапазоні температур, радіації, солоності, рН.
Екологічні дослідження, пов’язані з вивченням впливу екологічних факторів на існування й розвиток окремих видів організмів. взаємозв’язків з довкіллям, е предметом науки аутекології.
Розділ біоекології, що вивчає умови формування структури й динаміки популяцій якогось виду, називається демекологією, а розділ, який досліджує асоціації популяцій різних видів рослин, тварин, мікроорганізмів (біоценозів), шляхи їх формування й взаємодії з довкіллям, — синекологією. У межах синекології виділяють фітоценологію, або геоботаніку (об’єкт вивчення – угруповання рослин), біоценологію (угруповання тварин).
Наступним важливим поняттям є ланцюг живлення (трофічний ланцюг) – це взаємовідносини між організмами під час перенесення енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд організмів (шляхом поїдання) на більш високі трофічні рівні. На цьому шляху перенесення діють автотрофи – представники рослинного світу та гетеротрофи різного ступеня. Спинимося на цьому понятті детальніше.
Ланцюги живлення – це живі канали, що подають енергію нагору, а смерть і тління повертають цю енергію у грунт. Оскільки система незамкнена, частина енергії губиться в процесі розкладання, частина додається в повітря, частина накопичується в грунтах, торфі, довгоживучих лісах. Ця постійно діюча система є життєвим фондом, що постійно накопичується й перебуває в постійному обороті.
Швидкість і характер подачі енергії нагору залежить від складної структури спільноти рослин і тварин.
Родючість – це здатність грунтів отримувати, накопичувати й вивільняти енергію.
Лінії залежності, які відображають передачу енергії, що вміщує в собі їжа, від її першоджерела (рослин, продуцентів) через низку організмів, кожен з яких поїдає попереднього і поїдається наступним, називається ланцюгами живлення. Вони утворюють біотичну або екологічну піраміду. Людина – один із тисячі її щаблів, завдяки яким піраміда стає все вищою й складнішою. Найнижча сходинка – грунт, на неї спирається наступна – рослини. На сходинку, що представлена рослинами, спирається вища – комахи й інші безхребетні, далі – птахи й гризуни, ще вище – різні інші групи тварин. Найвищу й найвужчу сходинку становлять великі хижаки.
РЕФЕРАТ
на тему:
“Біосфера — 2”
У 1991 р. група американський дослідників проводила експеримент, що дістав назву “Біосфера-2”. У пустельному районі штату Арі зона споруджено комплекс ізольованих від навколишнього природного середовища приміщень зі скляним дахом і стінками (ззовні надходила лише сонячна енергія). У цих приміщеннях було створено п’ять поєднаних одна з іншою біот: вологий тропічний ліс, савана, пустеля, болото й море (басейн глибиною 8 м з живим кораловим рифом). У “Біосферу-2” було переселено 3800 представників фауни і флори, причому головним критерієм відбору була користь, яку вони могли приносити людям (вживатись в їжу, очищати повітря, давати ліки тощо). У “Біосферу-2” була включена й техносфера, що мала житлові й робочі приміщення, розрахована на вісім чоловік, спортзал, бібліотеку, город, ферму й числення технічне устаткування (дощувальні установки, насоси для циркуляції води й повітря, комп’ютерна установка з численними датчиками, що мала вести моніторинг життєво важливих параметрів комплексу).
Метою експерименту, розрахованого на два роки, було створення замкненої екосистеми, своєрідної міні-біосфери, яка б функціонувала на основі самозабезпечення й була б незалежною від “Біосфери-1” (так автори називають “велику” біосферу, тобто біосферу Землі). У цю міні-біосферу повинна була органічно увійти міні-техносфера з дослідниками. Автори мріяли досягти штучно підтримуваного в системі гомеостазу, тобто основних життєво важливих параметрів (температури, вологості тощо). Відходи одної біоти мали бути ресурсами для іншої. Іншими словами, проект мав здійснити (хай і в невеликому масштабі) мрію І.Вернадського про перехід до керування людиною всіма процесами в біосфері.
Експеримент закінчився невдало – менше як за півроку дослідників евакуювали з “Біосфери-2” назад, до рідної “Біосфери-1”. Бажаної керованості процесів і збалансованості техносфери й “Біосфери-2” досягти не вдалося: більше того, основні параметри системи, зокрема, вміст у повітрі вуглекислого газу, склад мікроорганізмів у грунтах тощо вийшли з-під контролю. Коли вміст СО2 у повітрі досяг небезпечного для здоров’я людей рівня і ніякими заходами знизити його не вдалося, експеримент довелося припинити.
Крах експерименту “Біосфера-2” наочно показав, що повна збалансованість усіх процесів, кругообіг речовин й енергії, її стан гомеостазу можливі лише в масштабі Землі, де ці процеси відпрацьовувались протягом багатьох мільйонів років. І ніякі комп’ютери не в змозі перебрати на себе керівництво системою, складність якої набагато вища за їхню власну – це суперечить правилу Ешбі й другому закону термодинаміки. Підтвердилася також справедливість принципу, сформульованого американським математиком Дж. Непманом: “Організація системи нижче певного мінімального рівня призводить до погіршення її якості”.
Таким чином, зусилля людства повинні бути спрямовані на збереження “Біосфери-1”, дуже складної, збалансованої системи, стійкість якої сьогодні порушується техносферою. Нам потрібно намагатися не перебирати на себе керівництво біосферою” (це в принципі неможливо), а діяти так, щоб “не заважати природі” (яка, ще раз нагадаємо закон Б.Коммонера, “знає краще”).
РЕФЕРАТ
на тему:
“Джерело екологічної загрози”
У наш час людство переживає надзвичайно важливий, критичний період своєї історії – період небаченого досі, загрозливого для існування цивілізації зростання низки негативних факторів: деградації природи, деградації людської моралі, зростання бідності, поширення хвороб, голоду, злочинності, агресивності, зростання до критичного рівня конфлікту між техносферою і біосферою.
Занепокоєність ситуацією, що склалася на планеті в останні десятиліття, провідні вчені, мислителі й політичні діячі більшості країн світу докладають величезних зусиль у пошуках виходу з цього кризового стану.
Погіршення стану більшості екосистем біосфери, значне зменшення біопродуктивності й біорізноманітності, катастрофічне виснаження грунтів і мінеральних ресурсів при одночасному небачному зростанні забруднення всіх геосфер пов’язані з інтенсивним зростанням населення Землі та розвитком науково-технічної революції протягом останніх 40-50 років. Саме необхідність задоволення зростаючих потреб людської спільноти призвела до небаченого розширення масштабів господарської діяльності, якісних змін у пропорціях світового господарства, у виробничих силах, характері виробничих потужностей, техніці й технологіях, асортименті продукції, виробничому й особистому споживанні. Моделі виробництва і споживання, які склалися у світі, перестали відповідати умовам нормального співіснування людини й природи. Образно кажучи, до розвитку глобальної екологічної і тісно пов’язаної з нею соціально-економічної кризи, які сьогодні загрожують існуванню нашої цивілізації, призвели кілька “вибухів”: демографічний, тобто надзвичайно швидке, вибухоподібне зростання кількості населення Землі за останнє століття, промисловоенерготехнічний і викликаний двома вибух насильства над природою.
За даними американського експерта Р.Макнамари, протягом багатьох тисячоліть населення зростало зі швидкістю руху равлика. Більше мільйона років знадобилось, щоб у 1800 р. кількість населення досягла 1 млрд. чоловік. Але далі темп почав різко зростати. Наступного мільярда було досягнуто всього за 130 років, третій додався за 30 років, четвертий – за 15 і п’ятий – лише за 12 років! Вчений припускає, що на початку ХХІ ст. населення планети щорічно збільшуватиметься на 100 млн., причому 90% з них – за рахунок країн, що розвиваються. Розглянемо більш детальну динаміку зростання.
Протягом хвилини населення світу збільшується на 172 чоловіки. Це означає, що кожного тижня до населення Землі додається 1,7 млн. людей – стільки, скільки мешкає сьогодні в таких містах України. як Запоріжжя, Вінниця і Житомир, разом узятих.
Вченими підраховано, що сучасна біосфера Землі здатна підтримати нормальне функціонування і розвиток людства, кількість якого не перевищуватиме 4-5 млрд. чоловік, та ще й за умов оптимального розподілу національних прибутків, взаємодопомоги, взаємопідтримки й взаєморозуміння націй, ефективного використання загальнолюдського інтелекту для забезпечення добробуту всіх людей планети, раціонального природокористування і охорони довкілля. Навіть за стабілізації енерговиробництва на рівні теплового бар’єру (100 млрд кВТ) кількість населення не повинна перевищувати 10 млрд. чоловік.
Люди забули, що іншого джерела, окрім біосфери та її ресурсів. для підтримки існування життя на Землі, в тому числі й людини, не існує. Їм лише здається, що вони існують в умовах достатньої кількості природних ресурсів. Насправді ж навіть при сучасній енергоозброєності й найпередовіших технологіях швидкість використання ресурсів набагато перевищує можливості їх відтворення.
Довкілля – природний капітал, без якого неможливий розвиток і задоволення потреб людини, створення комфортних умов для існування. Враховуючи той факт, що йде швидке скорочення всіх видів наявних ресурсів – лісів, грунтів, корисних копалин, чистої прісної води, повітря, риби, тварин тощо, вихід із критичної ситуації, що склалася, може бути лише один: реалізація в глобальному масштабі стратегії самообмеження, ресурсозбереження й запровадження нових технологій природокористування, які не суперечать законам нормального функціонування екосистем біосфери.