Зміст
1. Поняття та визначення науки екології. Етапи формуваннянауки
2. Керування чисельністю окремих популяцій твариннихорганізмів. Які заходи проводять державні та громадські організації длязбереження видового складу фауни України?
3. Перечислити основні компоненти біосфери та вказати, якийсаме компонент визначає межі біосфери?
4. Кліматорегулююче значення рослин
5. Ресурсно-сировинне, харчове та кормове призначеннятварин
6. Як людство порушує динамічну рівновагу складу атмосфери
1. Поняття та визначення наукиекології. Етапи формування науки
Термін “екологія" був вперше вжитийнімецьким біологом Е. Геккелем у 1866 р. в двотомній праці, присвяченійморфології організмів. У буквальному розумінні екологія — наука промісцезростання. Часто вживане таке визначення: екологія — наука про взаємодію вживій природі, а детальніше — це наука про взаємодію живих істот між собою і знавколишньою неорганічною природою; про зв’язки в надорганізмових системах,структуру і функціонування цих систем.
Екологія розглядає закономірності процесів таявищ на таких рівнях організації живого в природі, як організмовий,популяційний та угруповань організмів. Велика увага приділяється процесамбіологічних кругообігів речовин і енергії, що становлять матеріальну основубіосфери. Екологія вивчає взаємозв’язки організмів і надорганізмових систем ізнавколишнім середовищем і між собою, узагальнює впливи екологічних факторів наживі організми та їх угруповання, а також вплив останніх на окремі факторинавколишнього середовища.
Предметом вивчення екології є переважносистеми, розміщені вище рівня організмів, — популяції й угруповання. Іншимисловами, екологія вивчає сукупність живих організмів, які взаємодіють міжсобою, утворюючи із оточуючим середовищем певну єдність (тобто систему), вмежах якої здійснюється процес трансформації енергії й органічної речовини.
Екологія як фундаментальна дисципліна вивчаєцілісні комплекси (екосистеми), утворені угрупованнями різної складності разоміз взаємодіючим з ними біотопом (місцем зростання). Як функціональна дисциплінаекологія вивчає популяції (утворення однорідних і різноякісних особин) і їхсукупності (утворення простих і складних угруповань), внаслідок чого вартообмежити сферу цієї науки популяційним і біоценотичним рівнями організаціїжиття. Вищі рівні організації (ландшафт, біом, біосфера), як вважають більшістьвчених, лише частково належать до біологічної галузі, а тому їх не можнавідривати від географічних дисциплін.
Специфіка сучасної екології полягає в тому, щовона із суто біологічної науки перетворилася на цілий цикл знань, увібравши всебе розділи географії, геології, хімії, фізики, соціології, теорії культури,економіки й навіть теології (М.Ф. Реймерс). На думку інших вчених, екологія — цесоціально-природнича наука; її однаково можна віднести й до біологічної, й догеографічної галузей знань і її слід розглядати як цілком самостійну науку, щонабула фундаментальності й глобальності.
Об’єкти досліджень науки про довкілля або їїгалузевих підрозділів — це екосистеми планети та їхні елементи (залежно відрівня досліджень).
Головний предмет досліджень нової екології — взаємозв’язки(їхні особливості і розвиток) живих організмів, їхніх груп різних рангів, живихі неживих компонентів екосистем, а також характер впливу природних іантропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.
Основні завдання науки:
Вивчення загального стану сучасної біосфери,умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогеннихфакторів;
Прогнозування динаміки стану біосфери в часі йпросторі;
Розробка з урахуванням основних екологічнихзаконів шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства і природи,збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання і самооновлення.
Перші ботаніко-географічні повідомленняекологічного характеру пов’язані з такими осередками давньої культури, якКитай, Єгипет, Індія. Вже в працях Геракліта (530-470 рр. до н. е), Гіппократа(460-365 рр. до н. е), Аристотеля (384-322 рр. до н. е), Плінія Старшого (23-79рр. до н. е) та інших філософів містилися повідомлення екологічного характеру. Наприклад,Арістотель описав понад 500 відомих йому видів тварин, розповів про їхповедінку: міграції та зимову сплячку, будівничу діяльність, паразитизм зозулі,способи самозахисту у каракатиці тощо.
У добу Відродження тривало нагромадження данихпро рослинний і тваринний світ. Перші систематики Д. Цезалпін (1519-1603), Д. Рей(1627-1705), Ж. Турнефор (1656-1708) у своїх працях подають відомостіекологічного характеру, зокрема, описують залежність поширення рослин від умовїх зростання.
Другий етап розвитку екологічної наукипов’язаний із великомасштабними ботаніко-географічними дослідженнями в природі.Початковий вклад у розвиток цього напряму досліджень залишили систематик рослині тварин видатний шведський природознавець К. Лінней (1707-1778), російськівчені М. Лепьохін (1740-1802), К.Ф. Рульє (1814-1858), англійськийвчений-еволюціоніст Ч. Дарвін (1809-1882).
Третій етап системних екологічних дослідженьохоплює кінець ХІХ — першу половину ХХ ст. і пов’язаний з іменами російськихвчених В.В. Докучаєва (1846-1903), Г.Ф. Морозова (1867-1920), українських — Г.М.Висоцького (1865-1940), П.С. Погребняка (1900-1970) та ін. розвитокекосистемного аналізу сприяв виникненню вчення про біосферу та ноосферу В.І. Вернадського.2. Керування чисельністю окремихпопуляцій тваринних організмів. Які заходи проводять державні та громадськіорганізації для збереження видового складу фауни України?
Під популяцією розуміють сукупність особинодного виду з єдиним генофондом, яка формується в результаті взаємодії потокугенів (схрещування, міграції, запилення, запліднення, поширення зачатків — спор,клітин, насіння, личинок, яєць) та умов довкілля. Популяція — це елементарнаодиниця існування виду й та одиниця, з якою «працює» природний добір.Популяції, як і біогеоценози, характеризуються багатьма показниками. З поглядуекології, найсуттєвішим є показник мінімальної чисельності популяції, тобтотакої чисельності, за якої в популяції ще підтримується необхідний рівеньгенетичної неоднорідності, завдяки чому вона не вироджується.
Будь-яка популяція залежить не лише відгенетичної різноманітності та пов’язаного з нею потоку генів, а й від факторівдовкілля.
Основні екологічні фактори, як правило,класифікують за їхньою природою, поділяючи на абіотичні, біотичні та антропогенні.
До абіотичних факторів, тобто безпосередньо непов’язаних із діяльністю живої речовини, належать: космічні, геліофізичні тагеофізичні; кліматичні й метеорологічні, а також катастрофічні природні явища — повені, посухи, пожежі; едафічні (ґрунтові) та гідрологічні.
До біотичних належать фактори, безпосередньозумовлені різноманітними аспектами діяльності живої речовини, наприкладконкуренція рослин за світло, еміграція та еміграція видів, пристосувальні таеволюційні процеси.
До антропогенних належать фактори, зумовленідіяльністю людини: вирубування лісів, меліорація, зарегулювання річок,хімізація, і т.д. сьогодні розроблено досить складні класифікації антропогеннихфакторів. Це свідчить, що діяльність людини стала глобальним, планетарнимфактором, який надзвичайно потужно впливає на довкілля.
Кількість особин конкретної популяції залежитьпередусім від стану народжуваності й смертності. Чисельність популяціїзалишається постійною тоді, коли народжуваність дорівнює смертності. Збільшеннянароджуваності й зменшення смертності призводить до збільшення популяції, інавпаки.
Для аналізу причин, які зумовлюютьспіввідношення смертності й народжуваності, в екології часто використовуютьаналіз кривих виживання популяцій.
За допомогою кривих виживання можна визначатисмертність особин різних видів залежно від віку й з’ясовувати, коли такапопуляція найуразливіша.
Кількісний розвиток популяції контролюєтьсямеханізмами взаємодії з іншими популяціями (передусім — за принципом зворотногозв’язку) та обмеженістю ресурсів конкретних біотопів.
Є два основних механізми запобіганнянадмірному розвиткові конкретних популяцій: за принципом зворотного зв’язку«популяція — ресурси середовища»; за моделями біотичних зв’язків — «жертва — хижак», «хазяїн — паразит».
У цілому кількісний розвиток популяційрегулюється взаємодією комплексу як сприятливих, так і несприятливих факторів,що спричиняють коливання чисельності популяції навколо певного середньогозначення. Фактори, котрі сприяють зростанню популяції, зумовлені біологічнимпотенціалом даного виду. Фактори, які протидіють цьому процесові, зумовленітиском середовища й біологічним тиском із боку інших популяцій.
Чисельність популяції — загальна кількістьособин на даній території або в даному об’ємі (води, ґрунту, повітря), якіналежать до однієї популяції. Розрізняють неперіодичні (такі, що рідкоспостерігаються) і періодичні (постійні) коливання чисельності популяцій.
Механізми регулювання відносної стабільностіпопуляцій, передусім це дотримання визначеної щільності популяції шляхом певнихвпливів:
1) знищують більшу частку особин (абозменшують народжуваність у розрахунку на кожну особину при рості популяцій), іпопуляція таким чином досягає верхньої межі;
2) знищують меншу частку особин (абозбільшують народжуваність на кожну особину) в умовах спаду щільності і такимчином встановлюють нижню межу її коливання.
Видова біорізноманітність — це сукупність усіхвидів, що населяють нашу планету, тобто загальний генофонд Землі. Зникненнябудь-якого виду — необоротна втрата видової біорізноманітності. протягом усієїісторії розвитку біосфери нашої планети простежується тенденція збільшеннякількості видів на Землі. Проте в цілому вимирання видів — такий самийприродний процес, як і їх утворення.
Стрімкий розвиток цивілізації не прискоривпроцесів видоутворення, але інтенсифікував процеси вимирання видів. Цевідбувається через руйнування місць проживання видів, надмірну економічнуексплуатацію окремих видів (масовий відстріл тварин, вирубування комерційноцінних видів дерев тощо) конкуренцію з екзотичними видами «чужих» фауні флор, екстенсивне нарощування масштабів сільськогосподарської діяльності (передусімвирубування лісів і розорювання під сільськогосподарські угіддя цілинних земель),глобальне техногенне забруднення біосфери.
В Україні першу червону книгу випущено в 1980р., а через два роки ухвалено
Закон про Червону книгу України, який закріпивїї в статуті державного документа. В 1994 р. і 1996 р. Червону книгу Українибуло перевидано вже у двох томах. Кількість видів, які в нашій країні опинилисяперед загрозою зникнення, стрімко зростає.
Збереження біорізноманітності — це складна,комплексна проблема. Вона пов’язана з цілою системою юридичних, наукових,організаційних, фінансових, етичних, виховних заходів, охоплює біорізноманітністьна всіх її рівнях. Проте є й система специфічних заходів захисту. Це,передусім, заповідна справа та біоконсервація.
В Україні 15 таких заповідних територій. Протенавіть розвинена мережа заповідних територій не зможе забезпечити збереженнябіорізноманітності, якщо не припиниться глобальний вплив на біотуантропогенного забруднення.
Наприклад у Карпатському біосферномузаповіднику через кислотні дощі дедалі скорочується популяції лишайників,занесених до Червоної книги.
Біоконсервація належить до галузі новітніхнапрямів біоекології. Це система заходів, спрямованих на збереження генетичноїй видової різноманітності шляхом збереження популяційних і видових генотипівокремих особин поза природними місцями проживання — в зоопарках.3. Перечислити основні компонентибіосфери та вказати, який саме компонент визначає межі біосфери?
Біосфера — це оболонка Землі, яка включаєчастини атмосфери, гідросфери і літосфери, населені живими організмами. Верхнямежа біосфери має озоновий екран, що затримує більшу частину згубних для живихістот ультрафіолетових променів, а нижня — тепловий бар’єр.
Біосфера — сфера існування живих організмів,які заселяють води, повітря літосфери і нижні шари атмосфери. Біосфера поділенана дві частини: фітосферу і ноосферу.
Простір нашої планети, в якому існує й «працює»жива речовина, називають біосферою.
Біосфера охоплює три геологічні сфери — частиниатмосфери й літосфери та всю гідросферу. Межі біосфери визначаються межамипоширення й активної роботи живої речовини.
Верхня межа біосфери в атмосфері, на думкуодних учених, проходить на висоті вершин Гімалаїв (10 км над рівнем моря), надумку інших, — досягає нижніх шарів стратосфери (30 км), де ще трапляються вдосить великій кількості спори й навіть клітини бактерій, грибів і деякихводоростей, що активно вегетують. Іноді верхньою межею біосфери вважаютьозоновий шар (25-30 км над поверхнею планети), вище від якого живе зазвичайгине під дією космічних випромінювань.
Межа біосфери в літосфері також чітко неокреслена. Починаючи з глибини 0,5-5 м від земної поверхні кількість живоїречовини зменшується в логарифмічній послідовності. На глибинах понад 10 мпороди, як правило, вже стерильні. Та навіть у товщі стерильної породи інодітрапляються острівці життя. Найбільші глибини, де знайдено живу речовину, −2-3 км. У нафтових родовищах на цих глибинах виявлено свою, «нафтову»,мікрофлору. Нафта залягає також і на значно більших глибинах — до 5-7 км. Припускають,що й у таких глибинних родовищах можна знайти «нафтові» бактерії. Деякідослідники нижньою межею біосфери вважають глибини, на яких температуралітосфери починає перевищувати 100 0 С: близько 10 км на рівнинах і7-8 км у горах.
Межі біосфери у гідросфері окреслені чітко: біосфераохоплює всю гідросферу, в тому числі найбільші океанічні западини до 11 км, де існуєзначна кількість глибоководних видів.
Таким чином, потужність біосфери за вертикаллюв океанах охоплює всю товщу води і незначну донну плівку життя, а наконтинентах — тонкий надземний і потужний підземний шар. Уся земна поверхнянашої планети належить до біосфери, виключаючи, можливо, окремі високогірніділянки, вкриті льодовиками, та безводні пустелі.4. Кліматорегулююче значення рослин
Як зазначено вище, клімат є головним фактором,який визначає характер рослинності — автографного блоку екологічних систем. Водночасросини також певною мірою впливають на клімат. Як клімат, так і рослинністьвизначають процеси ґрунтоутворення і склад тваринного світу, який населяє дану місцевість.Про це свідчать дані таких наук, як біогеографія чи зоогеографія.
Життєві форми наземних рослин, пристосованихдо конкретного кліматичного режиму, часто мають подібну морфологію і характерросту. Наприклад, для тропічного дощового лісу типовими є ліани, епіфіти і видиз широкою листовою пластинкою. Вічнозелені хвойні домінують у дуже холоднихрайонах північних широтах або високогір’їв, а дрібні морозостійкі тундрові видизаймають ще вищі широти і висоти.
Райони середніх широт з помірною кількістюопадів звичайно вкриті лісами із широколистяних листопадних порід, тоді якжорстоко листяні (склерофітні) вічнозелені чагарники або, як їх часто називають,чапараль, трапляються в районах із зимовими дощами і відчутним дефіцитом вологипротягом весни, літа і осені (Іспанія, Італія, США (Каліфорнія), Австралія).
В областях зі сталим кліматом, як правило,трапляється менше життєвих форм рослин, ніж в районах, де він менш сталий. Уцілому клімат і рослинність добре відповідають одне одному, недарма кліматологидеколи використовують характер рослинності як найкращий показник клімату. Наприклад,дощові ліси відомі в тропіках і субтропіках. Листопадні ліси ростуть в умовахпомірного і більш сухого клімату. Рослинність саван і прерій характеризуєнапівпосушливі області, а рослинність пустель — надто сухі.
Рослинні організми регулюють мікроклімат. Розміщуючисьпаралельно або перпендикулярно сонячному промінню, організми (або окремі їхчастини, наприклад, листки) можуть зменшувати ту загальну кількість сонячної енергії,яка на них в дійсності потрапляє. В полудень листя яскраво освітлених крондерев часто опускається, тоді як листя затіненого підліску звичайно підставляєсонячному промінню всю свою поверхню.5. Ресурсно-сировинне, харчове такормове призначення тварин
Рослини поглинають енергію Сонця. Ця енергіяциркулює в системі, яку ми називаємо біотою й можемо зобразити у виглядібагатосхідчастої піраміди. Нижня сходинка — грунт. Сходинка, на якійрозташовуються рослини, спирається на грунт; сходинка, на якій розміщуютьсякомахи, — на рослини; птахи й гризуни — на комах, і так далі, через різні групитварин, до вершини, на якій перебувають великі хижаки.
Види, що становлять одну сходину, об’єднуютьсяне походженням чи зовнішньою схожістю, а типом їжі… Лінії залежності, яківідображають передавання енергії, що міститься в їжі, від її первинного джерела(рослини) через низку організмів, кожен з яких поїдає попереднього й з’їдаєтьсянаступним, називається ланцюгом живлення… Земля, таким чином, — це не простогрунт, а джерело енергії, що циркулює в системі, яка складається з грунту,рослин і тварин. Ланцюги живлення — це живі канали, що подають енергію вгору, асмерть і тління повертають її в грунт. Система не замкнена — частина енергіївтрачається в процесі тління, частина додається поглинанням із повітря, частинанакопичується в ґрунті, торфі і лісах-довгожителях, але це система, яка дієпостійно, своєрідний фонд життя, що повільно нагромаджується й перебуває впостійному обізі.
Живлення (споживання, корм) — важливийекологічний фактор, від якості і кількості якого залежить плодючість,тривалість життя, розвиток і смертність організмів.
Якщо розглядати організми як кормовий ресурс,то можна виділити три шляхи формування ланцюгів живлення:
Перший — деструкція, внаслідок якої тіла абочастини тіл організмів відмирають і разом з рештками життєдіяльності ісекреторними продуктами стають кормовим ресурсом для " деструкторів "(бактерій, грибів і тварин — детритофогів). Деструктори — це групи живихорганізмів, які не в змозі використовувати інші організми, поки вони живі. Детрит- це органічний мул і напівзруйновані рештки організмів, які перебувають уверхніх шарах грунту, а також у водному середовищі.
Другий — паразитизм, коли організм використовуєв якості кормового ресурсу інший організм ще при житті. Приклад паразитів — тля,яка висмоктує сік із флоеми листя дерев, і гриби — облігатні паразити рослин.
Третій — органофагія, хижацтво. При цьомукормовий організм (або його частина) поїдається (кролик, якого з’їла лисиця; жолудь,що з‘їла білка, тощо).
У тварин розрізняють не вибіркове і вибірковеспоживання їжі. Не вибіркове споживання властиве багатьом безхребетнимтваринам, китам і деяким рибам. Вибіркове споживання є основним способомживлення для частини безхребетних і більшості хребетних тварин.
Для підтримання життєдіяльності, росту,розвитку і розмноження тварин необхідний певний калорійний режим зізбалансованим якісним складом, тобто визначені кількість білків, жирів,вуглеводів, а також мінеральних солей, вітамінів і мікроелементів. Вимоги докорму змінюються залежно від стану організму, пори року і погодних умов. Враховуючина улюблений, замінний і випадковий, а за іншою класифікацією — на незамінний івзаємозамінний.
Будь-яке угруповання можна представити увигляді кормової мережі, яка являє собою схему всіх трофічних зв’язків міжвидами, що входять до складу цього угруповання. Кормова мережа звичайноскладається із декількох ланцюгів живлення, кожний з яких є окремим її каналом.
Завдяки кормовим взаємостосункам у біоценозахздійснюється трансформація біогенних речовин, акумуляція енергії і розподіл їїміж видами (популяціями). Чим багатіший видовий склад біоценозу, тимрізноманітніші напрями і швидкість потоку речовин і енергії. Ланцюги живлення,якими постійно перебігає енергія, прямо чи опосередковано об’єднують всіорганізми в єдиний комплекс.
Перший трофічний рівень представленийпервинними продуцентами, або автотрофами. До них належать зелені рослини, якіздатні використовувати сонячне проміння для утворення хімічних сполук, багатихна енергію.
Крім первинних продуцентів до складу біоценозувходять гетеротрофи (від грецьк. гетеро — інший, трофе — корм) — організми, яківикористовують для споживання (корму) готові органічні речовини, представленіконсументами і деструкторами.
Другий трофічний рівень утворюють травоїднітварини, яких називають первинними консументами. М’ясоїдних, які живлятьсятравоїдними, називають вторинними консументами, або первинними хижаками; вониперебувають на третьому трофічному рівні.
Хижаки, які живляться первинними хижаками, всвою чергу, становлять четвертий трофічний рівень і називаються третиннимиконсументами. Тварин, що споживають вторинних хижаків, називають третиннимихижаками, або ж четвертинними консументами. Оскільки чимало тварин всеїдні (живлятьсяяк рослинами, так і тваринами), тобто одночасно одержують енергію з декількохрізних трофічних рівнів, їх неможливо віднести до відповідного рівня. Звичайновважають, що такі організми входять відразу до декількох трофічних рівнів, аїхня участь в кожному рівні пропорційна складу вживаної ними їжі.
Вивчення трофічних зв’язків свідчить, що вприроді жодний живий організм не може існувати ізольовано. Більше того, живіорганізми в межах біогеоценозів або ж біогеоценотичних комплексів створюютьспеціалізовані об’єднання — консорції. Характерною особливістю цих об’єднань єте, що вони звичайно формуються на базі популяцій автотрофних рослин (сосна,смерека, береза, пшеничне чи картопляне поле тощо). Такі популяції називаютьдетермінантами, а види, які об’єднуються довкола них, — консортами.6. Як людство порушує динамічнурівновагу складу атмосфери
Атмосфера — це газова оболонка, що оточуєЗемлю. Наявність атмосфери — одна з найголовніших умов життя на планеті. Безїжі людина може обходитися місяць, без води — тиждень, а без повітря не проживей кількох хвилин.
Атмосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконуєкілька основних функцій:
захищає живі організми від згубного впливукосмічних випромінювань та ударів метеоритів;
регулює сезонні й добові коливання температури(якби на Землі не існувало атмосфери, то добові коливання температури досягалиб ± 200 °С);
є носієм тепла й вологи;
є депо газів, які беруть участь у фотосинтезій забезпечують дихання;
зумовлює низку складних екзогенних процесів (вивітрюваннягірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти льодовиків тощо).
Основні компоненти атмосфери: азот (78,084%) кисень(20,946%) та аргон (0,934%). Важливу роль відіграють і так звані малі домішки: вуглекислийгаз, метан тощо. Крім того, атмосфера містить водяну пару: від 0,2% уприполярних районах до 3% поблизу екватора. Такий хімічний склад атмосфераЗемлі мала не завжди. Первісна атмосфера Землі була схожа з атмосфера ми деякихінших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася з вуглекислогогазу, метану, аміаку тощо. Нинішня киснево-азотна атмосфера — результатжиттєдіяльності живих організмів.
Маса атмосфери становить приблизно однумільйонну маси Землі 5,15*1015т. Та атмосферне повітря лише умовноможна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що людині необхіднеповітря певної якості, а під впливом її ж діяльності хімічний склад і фізичнівластивості повітря дедалі погіршуються. На на Землі вже практично не залишилосямісць, де повітря зберегло свої первозданні чистоту та якість, а в деяких промисловихцентрах стан атмосфери промислових центрах стан атмосфери вже простозагрозливий для людського здоров’я.
Щонайменше в 60 містах США десятки мільйонівлюдей! дихають повітрям, яке не відповідає сучасним нормам і є шкідливим дляїхнього здоров'я.
На кожного жителя цих міст щорічно випадаєблизько тонни небезпечних для здоров'я речовин.
Атмосфера складається з таких шарів (знизувгору): тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50), мезосфера (до 80),термосфера (1000), екзосфера (1900), геокорона (умовно до 20 тис. км); даліатмосфера поступово переходить у міжпланетний космічний вакуум. Основна масаповітря (90%) зосереджена в нижньому шарі — тропосфері. Тут же відбуваютьсянайінтенсивніші теплові процеси, причому атмосфера нагрівається знизу, відповерхні океанів і суходолу. Надзвичайно важливе екологічне значення длябіосфери має озоновий шар у стратосфері, повітря якого збагачене триатомнимкиснем (О3). Він розташований на висоті 20-50 км і захищає все живена Землі від згубної Дії «жорсткого» ультрафіолетового випромінюванняСонця.
Крім газів, у повітрі атмосфери містяться ще йдомішки так званих аерозолів, тобто дуже дрібних крапель рідин і твердихчастинок як природного, так і штучного походження: сірчистих (краплі H2SO4),
Парниковий ефект. Клімат Землі, що залежить восновному від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодичнозмінювався: чергувалися епохи істотного похолодання, коли значні території сушівкривалися льодовиками, й епохи потепління (до речі, ми живемо саме в епохупотепління, коли розтанули великі льодовикові щити в Євразії та в Північній Америці).Та останнім часом учені-метеорологи б'ють на сполох: сьогодні атмосфери Землірозігрівається набагато швидше, ніж будь-коли в минулому. І це зумовленодіяльністю людини:
по-перше, підігріває атмосферу, спалюючивелику кількість вугілля, нафти, а також уводячи в дію атомні електростанції;
по-друге, і це головне, в результатіспалювання органічного палива, а також унаслідок знищення лісів у атмосферінагромаджується вуглекислий газ. За останні 120 років уміст СО2 вповітрі збільшився на 17%. У земній атмосфері вуглекислий газ діє, як скло втеплиці чи парнику: він вільно пропускає сонячні промені до поверхні Землі, алевтримує її тепло. Це спричинює розігрівання атмосфери, відоме як парниковийефект. За розрахунками вчених, найближчими десятиліттями через парниковий ефектсередньорічна температура на Землі може підвищитися на 1,5-2 °С.
Якщо людство не зменшить обсягу забрудненьатмосфери й глобальна температура зростатиме й надалі, як це відбуваєтьсяпротягом останніх 20 років, то дуже швидко клімат на Землі стане теплішим, ніжбудь-коли впродовж 100 тис. років. Це прискорить глобальну екологічну кризу.
У чому ж полягає небезпека парникового ефекту?Розрахунки й моделювання на ЕОМ свідчать: підвищення середньорічної температуриспричинить зміни таких найважливіших кліматичних параметрів, як кількістьопадів, хмарний покрив, океанічні течії, розміри полярних крижаних шапок. Внутрішнірайони континентів стануть сухішими, а узбережжя — вологішими, зима будекоротшою й теплішою, а літо — тривалішим і спекотнішим. Основні кліматичні зонив північній півкулі змістяться на північ приблизно на 400 км. Це зумовитьпотепління в зоні тундри, танення шару вічної мерзлоти й полярних крижанихшапок. У середніх широтах, тобто в головних «хлібних» районах (Україна,Чорнозем'я Росії, Кубань, «зернові штати» США), клімат станенапівпустельним, і врожаї зерна різко скоротяться.
Глобальне потепління призведе до таненняльодовиків Гренландії, Антарктиди й гір, рівень Світового океану підвищиться на6-10 м, при цьому буде затоплено близько 20% площі суходолу, де сьогодні живутьсотні мільйонів людей, розташовані міста, ферми, сади і поля.
Руйнування озонового шару атмосфери. Життя наЗемлі залежить від енергії Сонця. Надходить ця енергія на Землю у виглядісвітла видимого випромінювання, а також інфрачервоного, або теплового, йультрафіолетового (УФ) випромінювань. УФ-випромінювання несе найбільшу енергіюі є фізіологічне активним, тобто інтенсивно діє на живу речовину. Весь потікУФ-випромінювання Сонця, що доходить до земної атмосфери, умовно поділяють натри діапазони: УФ (А) (довжина хвилі 400-315 нм), УФ (В) (315-280 нм) і УФ (С)(280-100 нм). УФ (В) — і УФ (С) — випромінювання, так званий «жорсткийультрафіолет», надзвичайно шкідливі для всього живого: вони призводять допорушення структури білків та нуклеїнових кислот і врешті-решт до загибеліклітин.
Останнім часом учені надзвичайно занепокоєнізниженням умісту озону в озоновому шарі атмосфери.
Над Антарктидою в цьому шарі виявлено «діру»,в якій уміст озону менший від звичайного на 40-50%. Площа «діри» зроку в рік збільшується й сьогодні вже перевищує площу материка Антарктиди. Урезультаті підвищився УФ-фон у країнах, розташованих у південній півкулі,ближче до Антарктиди, передусім у Новій Зеландії. Медики цієї країни охопленітривогою, констатуючи значне зростання захворювань, пов'язаних із підвищеннямУФ-фону (рак шкіри й катаракта). Жителі Веллінгтона, столиці Нової Зеландії,які раніше намагалися використати кожний погожий день (їх там буває не так ужей багато) для відпочинку на повітрі, сьогодні побоюються з'являтися на пляжах.
Тривожні повідомлення надходять також і зпівнічної півкулі: і тут виявлено озонову «діру» (над Шпіцбергеном),щоправда, не таку велику, як антарктична.
Зменшення вмісту озону в атмосфері загрожуєзниженням урожаїв сільськогосподарських культур, захворюваннями тварин і людей,збільшенням кількості шкідливих мутацій і т.п. Якщо ж озоновий шар зникнезовсім, то це призведе до загибелі принаймні наземної біоти.
Установлено, що руйнуванню озонового шарусприяють також деякі хімічні речовини (зокрема оксиди азоту): потрапляючи встратосферу з східними повітряними течіями, вони вступають у реакцію з озоном ірозкладають його на кисень. Проте вміст оксидів азоту в повітрі невеликий, вонинестійкі й суттєво не впливають на кількість озону в стратосфері.
З’явилося також інше джерело озоноруйнівнихречовин — діяльність людини. Сучасна промисловість широко використовує такзвані фреони (хлорфторметани) — CFC13, CF2ClBr тощо — якхолодоагенти в рефрежераторах і побутових холодильниках, як аерозольнірозбризкувачі в балончиках із Фарбою, лаком, парфумами, для очищення напівниковихсхем і т.п. Щорічно в світі випускається кілька мільйонів фреонів. Для людинипари фреонів не шкідливі. Та вони надзвичайно стійкі й можуть зберігатися ватмосфері до 80 років. Пари фреонів із висхідними повітряними течіямипотрапляють у стратосферу, де під впливом УФ-випромінювання Сонця розпадаються,вивільняючи атоми хлору. Ця речовина діє на озон як дуже сильний каталізатор, розкладаючийого молекули до кисню. Один атом хлору здатен розкласти 100 тис. молекул озону!
Занепокоєні загрозою руйнування озонового шарукерівники трьох країн світу вживають заходів для його збереження, й у 1985 р. ВМонреалі було підписано Протокол про охорону атмосферного озону. Вирішено до2000 р. скоротити на 50% споживання фреонів, а згодом і зовсім відмовитися відних, замінивши їх безпечними сполуками.
Призводить до руйнування озонового шару йвійськова діяльність, зокрема запуск балістичних ракет. Їхні двигуни викидаютьв атмосферу дуже багато оксидів азоту. Під час кожного запуску ракети в Космосв зоновому шарі «пропалюється» величезна «діра», яка «затягується»лише за кілька годин. Світова громадськість дізналася про злочинні досліди мілітаристівщодо дії на озоновий шар планети (розробка «озонової»зброї).
У 70-ті роки американські військові розсіяли встратосфері над одним із безлюдних атолів у Тихому океані спеціальні хімічніречовини, внаслідок чого в озоновому шарі над цим острівцем утворилася «діра»,яка затягнулася тільки через багато годин. У результаті на атолі загинула майжевся наземна біота: пальми та інші рослини, тварини, мікроорганізми; з хребетнихтварин залишилося кілька великих черепах (їх урятував товстий кістяний панцир),але вони осліпли — сітківка їхніх очей була спалена ультрафіолетом.
Смог. У грудні 1952 р. світові інформаційніагентства передавав тривожні повідомлення про біду, що спіткала Лондон. Черезбезвітряну й дуже холодну погоду над цим величезним містом утворився так званийчорний смог(«смог» у перекладі з англійської означає «дим»)- скупчення шкідливих газів, причиною якого була посилена робота котелень, щовикористовували вугілля, мазут і солярову оливу. В приземному шаріповітрярізко зріс (до 10 мг/м3, а подекуди й більше) вміст отруйного оксидуазоту та інших шкідливих сполук. Це призвело до загибелі близько 4 тис. чоловік,а десятки тисяч потрапили до лікарень із захворюваннями легень.
Сьогодні 400 суперміст світу щороку викидаютьв атмосферу близько 3 млрд т відходів (газів, аерозолів, пилу та ін.). Це на500 млн. т відходів більше, ніж дають 578 активних вулканів нашої планети.
Дослідження вчених свідчать, що смог виникаєвнаслідок складних фотохімічних реакцій (тому його ще називають фотохімічнимсмогом) у повітрі, забрудненому вуглеводнями, пилом, сажею та оксидами азотупід дією сонячного світла, підвищеної температури нижніх шарів повітря й великоїкількості озону, який утворюється в результаті розпаду діоксиду азоту підвпливом олефінів у парах несповна згорілого автомобільного палива. В сухому,загазованому, теплому повітрі з'являється синюватий прозорий туман, який маєнеприємний запах, викликає подразнення очей горла, задишку, спричинює розвитокбронхіальної астми, емфіземи легень тощо. Листя на деревах в'яне, стаєплямистим, жовкне. Набагато прискорюються корозія металів, руйнування мармуру,фарб, гуми, швидко псуються одяг, взуття, порушується робота транспорту.
Кислотні дощі. Оксиди сірки й азоту, щовикидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій (ТЕС) таавтомобільних двигунів, сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапелькисірчаної та азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотноготуману й випадають на землю кислотними дощами. Ці дощі вкрай шкідливовпливають на довкілля:
1. знижується врожайність більшостісільськогосподарських культур через ушкодження листя кислотами;
2. з ґрунту вимиваються кальцій, калій імагній, що призводить до деградації рослинності й, як наслідок, — збідненнятваринного світу;
3. гинуть ліси (найчутливіші до кислотнихдощів кедр, бук і тис);
4. отруюється вода озер і ставків, у них гинериба, зникають комахи;
5. щезають водоплавні птахи й тварини, щоживляться комахами;
6. загибель лісів спричинює в гірських районах(таких як Карпати) зсуви та селі;
7. прискорюється руйнування пам'ятокархітектури, споруд, особливо тих, що побудовані з вапняку, оздоблені мармуром;
8. збільшується захворюваність людей (найчастішехворобами очей, органів дихання тощо).
Ядерна ніч і ядерна зима. Сьогодні людство, нажаль, здатне спричинити не лише повільні зміни клімату, а й різкі катастрофічні,результаті чого може бути знищена не тільки сама людини як біологічні вид, а йзагалом усе живе на планеті Такою катастрофою була б світова ядерна війна НаЗемлі нагромаджено колосальний ядерний потенціал (за приблизними оцінками, лишев США и Роси сьогодні зберігаєте 60 тис ядерних боєголовок, потужність вибухукожної з яких набагато перевищує потужність вибуху бомби, скинутої в 1945 р наХіросиму). Як свідчить моделювання на ЕОМ, виконане американськими й, незалежноросійськими вченими, катастрофічні наслідки для людства мав би ядерний конфліктіз використанням «лише» 1000 Мт тротилу. Цей конфлікт, хоч би де вінстався, неминуче спричинить метеорологічну катастрофу глобального масштабу, якаматиме такі наслідки:
теплове нагрівання атмосфери на 1 °С, щопідніме ураганні вітри;
забруднення атмосфери радіоактивнимиречовинами, які за короткий час поширяться по всій земній кулі (конфлікт,скажімо, в Європі призведе до випадання радіонуклідів і в Африці, і в Америці);
виділення горючих газів унаслідок пожеж і руйнуванняпромислових свердловин і газопроводів, що викличе підвищення глобальної температуриатмосфери Землі на 4-5 °С у перші ж дні після конфлікту;
утворення під час ядерних вибухів великоїкількості оксидів азоту, надходження в стратосферу призведе до руйнування від40 до 60% озонового шару, а отже,до збільшення УФ-опромінювання поверхні Землі, забруднення атмосфери величезноюкількістю пилу и сажі після ядерних вибухів і пожеж.
Найстрашнішим наслідком ядерного конфліктубуде саме цей останній Спостереження під час випробувальних наземних вибухівпоказали, що в результаті кожного вибуху ядерного заряду потужністю 1 Мттротилу в повітря піднімається 5 Мт пилу. Величезна кількість гірських порідвипаровується й перетворюється на аерозоль Із розмірами частинок 1 мкм Такийнайдрібніший пил надовго зависає в повітрі й надходить у стратосферу. Отже,вибухи потужністю 1000 Мт тротилу піднімуть у повітря 5 млрд. т найдрібнішогопилу! Крім того, повітря забрудниться ще й мільярдами тонн сажі та попелу Вмістах, де зосереджено багато займистих матеріалів (деревини, пластмас, фарбтощо), все горітиме, причому пожежі набудуть характеру вогняних смерчівколосальних розмірів.
Подібні явища спостерігалися під час другоїсвітової війни в дні масових бомбардувань Гамбурга й Дрездена літакамисоюзників, коли полум'я від будинків, які горіли, зливалося в одну вогняну«форсунку» діаметром у кілометр і заввишки в багато сотень метрівУцілілі свідки розповідали висхідні течи повітря в палаючому Дрездені булитакими потужними, що піднімали вгору й усмоктували в ревуче полум'я людей, якіметалися на вулицях…
Після такого локального ядерного конфлікту пил,попіл і сажа сильними горизонтальними течіями, що є в стратосфері, за один-дватижні затягнуть небо над усією Землею. В результаті прозорість атмосферизменшиться в 200 разів! На Землі настане «ядерна ніч», що триватиме кількамісяців, упродовж яких загине врожай і зникне практично весь рослинний покривпланети.