Біосфера

Гипероглавление:
Поняття про біосферу.
Загальні властивості біосфери
Роль В.І.Вернадського у вивченні І біосфери та ноосфери
Кругообіг речовин і хімічних елементів.
Кругообіг води
Кругообіг вуглецю
Кількість вуглекислого газу в біосфері, кг
За Ю.Саксом
СО2 + Н2О+ СН2О+ О2
Кругообіг азоту
Кругообіг сірки
Швидкість надходження сірки в атмосферу Землі
Джерело
Сірка, 106т/рік
Морські
Р а з о м
Надходження диметилсульфіду в атмосферу Землі із природних джерел
Кругообіг фосфору
Рівні організації органічного світу
Рівні організації органічного світу
Екосистеми
Ланцюги живлення та піраміди мас, чисел і енергії
Класифікація екосистем
Вплив діяльності людини на довкілля
Демографічні проблеми і можливості біосфери
--PAGE_BREAK--
Курсова робота

Біосфера


П Л А Н

І. Біосфера.

Вступ.

Загальні властивості біосфери.

Роль В.І.Вернадського у вивченні біосфери.

Кругообіг речовин і хімічних елементів.

кругообіг води;

кругообіг вуглецю;

кругообіг азоту;

кругообіг сірки;

кругообіг фосфору.

Енергетичний баланс у біосфері.

Рівні організації живої речовини.

Екосистеми.

класифікація екосистеми;

основні екосистеми Землі.

Ланцюги живлення та піраміди мас, чисел та енергії.

Демографічні проблеми і можливості біосфери.

Антропогенний вплив на біосферу Землі.

Поняття про біосферу.
До поняття «біосфера» (від грец. bios— життя + sphairo— сфера, куля) близько підійшов французький біолог Ж.Б.Ламарк (1802). Але сам термін «біосфера» вперше застосував австрійський геолог Е.Зюсс (1875). Він же виділив біосферу як окрему оболонку Землі, охоплену життям, яка включає частини атмосфери, гігросфери і літосфери. Живі істоти (рослини, тварини, мікроорганізми) існують на поверхні Землі, в її атмосфері, гідросфері та верхній частині літосфери, в цілому складаючи плівку життя (сферу)на нашій планеті. Верхня межа біосфери сягає 85 км над поверхнею Землі. На таких висотах ( у стратосфері) під час запусків геофізичних ракет у пробах повітря виявлено спори мікроорганізмів. Нижня межа біосфери сягає глибини літосфери, де температура становить 100 град. С (у молодих складчастих областях — це приблизно 1,5 — 2 км і на кристалічних щитах — 7.— 8 км).

Область існування живих організмів на Землі називають біосферою (сферою життя).
Загальні властивості біосфери
Bce живе в біосфері утворює живу речовину. Живі організми відіграють дуже важливу роль у геологічних процесах, які формують обличчя Землі. Хімічний склад сучасних атмосфери та гідросфери зумовлений життєдіяльністю організмів. Велике значення мають організми також для формування літосфери — більшість порід, і не лише осадових, а й таких, як граніти, так чи інакше пов'язані своїм походженням з біосферою.

Мінеральна інертна речовина переробляється життям, перетворюється на нову якість. Живі організми не лише пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють. Таким чином, жива та нежива речовини на Землі становлять гармонійне ціле.

Суть вчення В.І.Вернадського полягає в тому, що вища форма розвитку матерії на Землі — життя — усереднює інші планетарні процеси.

«Можна без перебільшення твердити, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, біосфери, цілком перебуває під впливом життя, тобто визначається живими організмами. Незаперечно енергія, що надає біосфері її звичайного вигляду, має космічне походження. Її випромінює Сонце у формі променистої енергії. Але саме живі організми, тобто совокупність життя, перетворюють цю космічну променисту енергію у земну, хімічну і створюють нескінченну різноманітність нашого світу. Це живі організми, які своїм диханням, своїм живленням, своїм метаболізмом, своєю смертю і своїм розмноженням, постійним використанням своєїречовини, а головне — триваючою сотні мільйонів років безперервною зміною поколінь, своїм походженням розмноженням породжують одне з найграндіозніших планетарних явищ, що не існують ніде, крім біосфери».

Одним з проявів біологічної активності організмів швидкість їх розмноження. Одноклітинна водорость діатоме теоретично здатна за вісім днів утворити масу живої матерії що дорівнює земній, протягом наступного дня подвоїти її.

Згідно з сучасними оцінками, суха маса живої речовини на Землі становить 2 — 3 трильйони тон. Це порівняно з основними сферами Землі дуже мала величина. Жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю зокрема, дуже швидким кругообігом речовин. Вся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за вісім років Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між організмами та середовищем, внаслідок чого всі хімічні елементи земної кори, атмосфери й гідросфери багаторазово входили до складу тих чи інших організмів.

Живі організми відіграють величезну роль в акумуляції сонячної енергії. Наприклад, поклади кам'яного вугілля — це не що інше, як сонячна енергія, накопичена зеленим рослинами минулих геологічних епох. Так само можна визначити й природу багатьох мінералів, зокрема вуглекислота кальцію, який утворює величезні маси вапняків і майже на 10 % має біогенне походження. Важливу роль живі організми відіграють у накопиченні багатьох металів, таких, як залізо мідь, марганець. Велике значення для біосфери господарської діяльності людини має кругообіг азоту, сірки фосфору та інших елементів.

Жива речовина значно прискорила й змінила кругообіги біосфері різних речовин — води, кисню, азоту, вуглекислот газу тощо.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Роль В.І.Вернадського у вивченні І біосфери та ноосфери
Наш геніальний співвітчизник — перший президент Академії Наук України Володимир Іванович Вернадський був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому, на перший погляд, зовсім різні процеси у трьох зовнішніх сферах Землі — літосфері, гідросфері і атмосфері — тісно пов'язані між собою.

В.І.Вернадський також один з перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на усі три зовнішні оболонки Землі в планетарному масштабі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Це дало йому поштовх до створення всеохоплюючої теорії біосфери, тобто тієї частини зовнішніх оболонок нашої планети, яка безпосередньопов'язана з існуванням життя на Землі. Вернадський В.І. (1934) дав таке визначення біосфери: «біосфера являє собою оболонку життя — область існування живої речовини».

Вернадський особливо виділяє перетворюючий вплив на Землю однієї з форм життя — людини через її розумну діяльність і передбачає швидке зростання глибини і масштабів цього впливу. Природні об'єкти, які вже зазнали впливу людської діяльності він відносить до «ноосфери» тобто до «сфери розуму» і передбачає, що ноосфера буде швидко розширюватись, охоплюючи все більшу частину Землі — від глибоких її надр до найвищих шарів атмосфери.

В золотий фонд світової науки увійшла робота В.І.Вернад­ського «Декілька слів про ноосферу», яка з'явилася у 1944 році. Тут у концентрованому вигляді викладено його бачення еволюційно — історичного процесу, перспектив майбуття людства як космічного феномена. Головна ідея: під впливом розвитку науки і пізнання біосфера має стати ноосферою, тобто цариною розуму, де панують закони мудрості і гармонії.

Він писав: «людство, взяте в цілому, стає могутньою геологічною силою. Й перед ним, перед його думкою та працею, постає питання про перебудову біосфери в інтересах вільно мислячого людства як єдиного цілого».

В.І.Вернадський вважав, що ноосфера — це такий стан біосфери, в якому повинні проявитися розум і спрямована ним праця людини, як нова, небувала на планеті геологічна сила.

Очевидно, що ноосфера в просторі значною мірою перекривається з біосферою, але не тотожня їй. Темпи розвитку ноосфери незрівнянно вищі від темпів змін біосфери. Але життя на Землі безпосередньо залежить також від низки космічних факторів, найголовнішим (але далеко не єдиним) з яких завжди вважалось випромінювання Сонця. Усвідомлення перетворюючого впливу життя на одне з космічних тіл — планету Землю і безпосередній зв'язок земного життя з космічними факторами дозволили В.І.Вернадському висловити свою всесвітньовідому тезу: життя на Землі — явище космічне. На його думку, зародки життя заносяться з космосу на всі планети, які виникають у Всесвіті, а далі за сприятливих умов різні форми життя можуть еволюціонувати,урізноманітнюватись і вдосконалюватись — залежно від конкретних умов даної планети, посилаючи в свою чергу зародки життя у космос на усі інші планети Всесвіту.

Зародки теорії біосфери і усвідомлення взаємозв'язку багатьох процесів у зовнішніх оболонках Землі були вже в роботах посередників. Але таку цілісну й завершену систему уявлень про «космізм життя» В.Є.Вернадський сформулював у своїх творах уперше в історії людства.

Кругообіг речовин і хімічних елементів.
Кругообіг речовин — це їх багаторазова участь у процесах, які відбуваються в біосферних шарах атмосфери, гідросфери і літосфери. Тобто повний кругообіг здійснюють не речовини, а певні елементи, а тому слід розглянути їх кругообіг.

Як відомо, атоми різних елементів нерівномірно представлені у вулканічних породах, морській воді, органічній матерії. Перші з них — вулканічні породи — виступають як джерело атомів, з яких органічний світ творить свою матерію. Материнська порода, гідросфера, атмосфера і світ організмів пов'язані між собою міграцією атомів, яка може відбуватися циклічно або ациклічно.

Згідно з В. Енгельгардтом (1959), міграцію можна називати цикліч­ною, якщо середній вміст хімічних елементів у вулканічних породах lх), з одного боку, і в осадочних породах (tx) та морській воді (mх) — з іншого, є однаковими. Якщо ще додати сюди кларк елементів із живих організмів, одержимо рівняння

lхЕ — txT — mxM + bхВ = 0,

де Е, Т — кількість зрушеної породи; М — об'єм морської води; В — маса живих організмів на планеті.

З цього рівняння випливає, що процес буде циклічним, якщо

lхЕ = txT + mxM + bхВ,

і водночас буде ациклічним, якщо

lхЕ

Елементи, які мігрують циклічно, обертаються в біохімічних проце­сах двох рівнів: біогеоценозу і біосфери. Кругообіг елементів у біогео­ценозі (малий кругообіг) розглянутий у попередньому розділі. Зупини­мося на «великому» головному кругообізі, який відбувається в біосфері.

Як відомо, основою динамічної рівноваги і стійкості біосфери є кругообіг речовин і перетворення енергії, які складаються з багатьох процесів. Причому окремі циклічні процеси являють собою послідовний ряд змін речовини, що відповідає тимчасовому стану рівноваги. Добре відомі глобальні процеси кругообігу води, кисню, вуглецю, азоту, фосфо­ру, мікроелементів. Процеси руху хімічних елементів, які відбуваються за участю живої речовини, називаються біохімічними циклами.

Цілорічно біохімічні цикли приводять у рух близько 480 млрд т речовини, виключно біофільних елементів — вуглецю, азоту, кисню, вод­ню та ін. Внаслідок фотосинтезу біосфера має величезний енергетичний потенціал. У масштабі біосфери біохімічні цикли замкнуті, крім циклу О2, який відсутній після області розсіювання.

Характерна особливість «великого» геологічного кругообігу речови­ни — це його переважно горизонтальний напрям. Він відбувається між сушею і морем. Біологічний кругообіг має переважно вертикальний на­прям міграції і відбувається між рослинами і грунтом.

Міграція речовин у хімічному кругообізі визначається двома тісно пов'язаними і взаємозумовленими процесами, які протистоять один одному. Це синтез живої речовини зеленими рослинами з елементів неживого середовища за допомогою сонячної енергії та мінералізація органічних решток рослин і тварин, у процесі якої виділяється енергія. Такий кругообіг відбувається в кожному ландшафті як на суші, так і на морі. Речовини, які рослини добувають з грунту, повітря і води, йдуть на побудову їхніх організмів, потім, мінералізуючись, знову надходять у навколишнє середовище. Однак цей процес не замкнутий. Частина речо­вин з кожного циклу кругообігу, що надходить у геологічний кругообіг речовин, потрапляє в море, а там, відклавшись на дні, може бути на дов­гий час вилученою з біологічного кругообігу. Кожний наступний цикл включає нові речовини, тому він не подібний до попереднього.

Кругообіг води

Кругообіг води, або гідрологічний цикл, має основні риси кругообігу хімічних елементів, він також збалансований у масштабах усієї земної кулі і приводиться в рух енергією.

На малюнку наведено обсяг окремих частин гідросфери Землі та зв'язаної води земної кори. Слід відзначити, що понад 90% наявної на Землі води перебуває в гірських породах, які утворюють земну кору, і у відкладах на поверхні Землі. Ця вода вступає в гідрологічний цикл, який відбувається в біогеоценозах дуже рідко: лише в момент вулканічних викидів. Тому цю воду можна не брати до уваги, коли мова йде про переміщення води поблизу поверхні Землі.

Переміщення води з місця на місце в масштабах планети від­бувається головним чином між океаном і сушею. При цьому змінюється її агрегатний стан (перетворення рідкої фази в тверду, пароподібну, і на­впаки), що дає змогу підтримувати рівновагу між сумарним випарову­ванням і випаданням опадів на планеті. Підраховано, що з поверхні Землі лише за 1 хв випаровується близько 1 млрд т води і стільки ж випадає назад у вигляді опадів. Відзначимо, що понад 86% вологи надходить в атмосферу за рахунок випаровування із поверхні Світового океану і менше 14% — за рахунок випаровування із суші.

Опади, які випадають на поверхню суші, перевищують випаровування і транспірацію в наземних місцезростаннях. Відповідно кількість опадів, які випадають на поверхню океанів, менша тієї кількості води, яка випаровується з їхньої поверхні. Більша частина водяних парів, перенесених вітрами із океанів на сушу, конденсується над гірськими районами і в тих місцях, де швидке нагрівання і охолодження суші створює вертикальні потоки повітря. Чистий потік атмосферних водяних парів від океанів до суші утворюється водою, яка стікає із суші у басейн океанів.

Виходячи з екологічних позицій, слід звернути особливу увагу на роль транспірації в гідрологічному циклі. Відомо, що первинна продукціяназемних місцезростань становить приблизно 1.1-1017г сухої речовини на рік, а на кожний грам продукції транспірується приблизно 500 г води. Отже, наземна рослинність транспірує щорічно 55-1018г води, що майже відповідає загальній евапотранспірації із суші. На малюнку зображена структура водного режиму екосистеми хвойної тайги.

Для того щоб «запустити» гідрологічний кругообіг, необхідна енергія, її можна підрахувати, перемноживши енергію, яка потрібна для випаро­вування 1 г води (0,536 ккал), на сумарне річне випаровування із поверхні Землі (378- 1018г). Одержаний результат (2-1022ккал) відповідає приблизно 1/5 частині загального надходження сонячної енергії на Землю.

Важливим показником кругообігу води є водообмін. В океанах, наприклад, він відбувається під впливом течій. Вважають, що для повного водообміну у Світовому океані потрібно приблизно 60 років, Атлантич­ному — 50, Індійському — 40, а Тихому океані найбільше — 100 років.

Надзвичайно активний водообмін у ріках. Одноразовий обіг води в руслах рік Землі оцінюється приблизно в 1200 км3, а сумарний річний стік — 38800 км3/рік.

Таким чином, обмін руслових стічних вод відбувається кожні 0,031 року, тобто кожні 11 діб, або 32 рази протягом року. Якщо врахувати, що ріки сполучують багато озер і водосховищ, які сповільнюють водообмін, то загальна активність обміну поверхневих вод суші буде становити 7 років.

Життя на Землі підтримується не лише за рахунок води, що знаходиться у рідкому стані, але й тієї, що сконцентрована у вигляді атмосферної пари. Вода, яка міститься в повітрі у вигляді пари, відповідає в середньому шару завтовшки 2,5 см, рівномірно розподіленому по всій поверхні Землі. Кількість річних опадів становить в середньому 56 см, що в 25 разів більше тієї кількості вологи, яка міститься в атмосфері. Отже, водяні пари, які постійно знаходяться в атмосфері, — так званий атмос­ферний фонд, — щорічно здійснюють кругообіг 25 разів. Вміст води в ґрунті, ріках, озерах, і океанах в сотні тисяч разів більший, ніж в атмосфері. Однак вода протікає через обидва ці середовища із однаковою швидкістю, оскільки випаровування дорівнює випаданню опадів. Серед­ня тривалість переносу води у її рідкій фазі поверхнею Землі стано­вить 3650 років, тобто в 100 тис. разів більше, ніж тривалість перене­сення її в атмосфері.

Слід пам'ятати, що на основі кругообігу води із розчиненими в ній мінеральними сполуками, а також компонентів атмосфери закономірно виникла жива речовина, а з нею і біохімічний кругообіг. Тому антропо­генне вилучення води з природного кругообігу, а воно щорічно зростає, негативно впливає на функціонування живої речовини. На малюнку зображені схеми використання світових запасів води та прогнози водних ресурсів до 2000 р.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Кругообіг вуглецю
Вуглець входить до складу всіх органічних речовин, а тому його кругообіг найбільш поширений у природі. Він здійснюється за допомо­гою трьох груп організмів: продуцентів, консументів, редуцентів. Органічна речовина синтезується зеленими рослинами в процесі фотосинтезу з вуглекислого газу атмосфери, вміст якого дорівнює лише 0,03-0,04%

Якби вуглекислий газ не поповнювався за рахунок надходження із Землі, то його запаси вичерпалися б за 4-35 років. У найближ­чі 50-60 років завдяки зростанню спалювання горючих речовин вміст вуглекислого газу в атмосфері подвоїться. Такі швидкі зміни вмісту вуглекислого газу в атмосфері, внаслідок якого відбувається так званий парниковий ефект (нагрівання атмосфери інфрачервоним промінням завдяки вмісту в ній CO2), може призвести до перегрівання географічної оболонки. Частина СО2утворюється при виверженні вулканів і надхо­дить зі збагачених ним водних джерел. Головний споживач CO2, — фо­тосинтетичний апарат рослин.
Кількість вуглекислого газу в біосфері, кг
Кількість C2
За Ю.Саксом
2500-1012


За Г.Грелером 2100-1012


За Е.Рейнау

1530-1012


Засвоюється рослинами

за рік

За скільки років рослини вичерпали б запаси CO2, в

атмосфері

48- 1012
4


60- 1012
35


86,5-1012
18


Варто нагадати, що про явище фотосинтезу, яке є головним чинником руху речовини й енергії в біосфері, стало відомо лише в другій половині XVIII ст. В 1772-1782 pp. Д.Прістлі, Я.Інгенхауз і Ж.Сенсб'є, доповнюю­чи один одного, описали процес повітряного вуглецевого живлення, або фотосинтез. Через століття К.А.Тимірязєв (1843-1920) розкрив енергетичну закономірність фотосинтезу як процесу використання світла для утворення органічної речовини в рослинах. Механізм фотосинтезу був розкритий американським біохіміком Кальвіном, за що йому було присуджено Нобелівську премію. Сьогодні під фотосинтезом розуміють перетворення зеленими рослинами і фотосинтезуючими організмами променистої енергії Сонця. Процес фотосинтезу відбувається за участю поглинаючих світло пігментів (хлорофіл та ін.).

Попадаючи в клітину зеленого листя вуглекислий газ приєднується до акцептора (вуглевод рибулезодифосфат), з яким продовжує подальший рух і перетворення. Завдяки ферменту альдолази утворюється простий цукор — глюкоза, а з нього — цукроза і крохмаль. Частина синтезованої речовини в цьому процесі переходить знову в акцептор — так утворюється саморегульований циклічний процес. Далі з участю інших ферментів цукри перетворюються у білки, жири та інші органічні речовини, потрібні для життя рослини.

Основна реакція фотосинтезу має такий вигляд:

світло

6/>/>СО2+6Н2О+ С6Н12О6+6О2

хлорофіл

або в розрахунку на моль СО2:

світло
    продолжение
--PAGE_BREAK--С/>/>О2 + Н2О+ СН2О+ О2
хлорофіл
За рік рослини суші і океану засвоюють майже 5 • 1010т вуглецю (вбирають, за різними авторами, 1,7 — 2,0 • 1011СО2), розкладають 1,3 • 1011т води, виділяють 1,2 • 1011т молекулярного кисню і запаса­ють 4 • 1017ккал сонячної енергії у вигляді хімічної енергії продуктів фотосинтезу, що в 100 разів перевищує виробництво енергії всіма електростанціями світу.

Річний кругообіг маси СО2 на суші визначається як масою складових його ланок біосфери, так і кількістю, яку захоплює кожна ланка (т/рік):

Сумарне захоплення фотосинтезом 60 • 109

Повернення від дихання (розкладу) 48 • 109

Надходження в гумосферу і консервація

в багаторічних фітоценозах 10 • 109

Захоронення в осадовій товщі літосфери,

включаючи реакцію СО2 із гірськими породами 1•109 Надходження від спалення палива 4 • 109

У гідросфері кругообіг СО2 значно складніший, ніж на суші. Вирішальну роль тут відіграє Світовий океан, який акумулює винесе­ний ріками із суші вуглець у формі карбонатних і органічних сполук. Повернення вуглецю із океану чи суші відбувається з великим дефіцитом, головним чином, повітряними потоками у вигляді СО2. Наявність вуг­лекислого газу у гідросфері залежить від надходження кисню у верхні шари як із атмосфери, так із нижчих шарів води. В загальному виразі річний кругообіг маси вуглецю у Світовому океані майже удвічі мен­ший, ніж на суші:

Сумарне захоплення в процесі фотосинтезу 30 • 109

Повернення у водне середовище від дихання

і розкладу органічної речовини 26 • 109

Випадання в донний осад 1,5 • 109

Надходження із атмосфери від спалювання палива 1 • 109

Те ж із річним стоком 0,6 • 109

Перехід у розчинні органічні сполуки 10,9 • 109

Багато вуглецю вилучається з біологічного кругообігу речовин і потрапляє в океан переважно у вигляді вуглекислих солей. Ці солі, особли­во СаСО3, витрачаються на побудову панцирів тварин, дуже багато їх і в морській воді. Якщо в атмосфері підвищується вміст СО2, частина його розчиняється у воді, вступає в реакцію з карбонатом кальцію, утворюючи розчинний у воді бікарбонат кальцію. І навпаки, при зниженні вмісту вуглекислого газу в атмосфері бікарбонати, що завжди містяться у морсь­кій воді, перетворюються у карбонати кальцію, які випадають з розчину, використовуються організмами для побудови скелетів або панцирів, осідають на морське дно. Реакція має такий вигляд:

Са (НСО3)2= СаСО3+ Н2О + СО2.

Сумарна кількість вуглекислого газу на планеті становить не менше

2,3 •1012т, тоді як вміст його у Світовому океані оцінюється в 1,3•1012т. У літосфері у зв'язаному стані перебуває 2•1017т вуглекислого газу. В живій речовині біосфери міститься близько 1,5•1012т (майже стільки, скільки у всій атмосфері). Вуглекислий газ атмосфери і гідросфери обмінюється і обновлюється живими організмами за 300 років.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Кругообіг азоту
Азот, який є уособленням білкового життя у біосфері, в основному зосереджений в атмосфері, де його частина становить близько 78%. Тобто на 1 га поверхні Землі припадає товща повітря з приблизно 80 тис. т азоту. Проте в такому вигляді він недоступний рослинам. У кругообізі сполук азоту надзвичайно велике значення відводиться мікроорганізмам азотофіксаторам, нітрофіксаторам і денітрофіксаторам. Тільки завдяки їм елементарний азот з повітря надходить до ґрунту.

Найбільшу роль, як зазначалося, у цих процесах відіграють бульбашкові бактерії, які тісно співпрацюють з бобовими рослинами. При високому урожаї цих рослин можна збагатити ґрунт близько 400 кг азоту на 1 га. Якщо навіть урожай цих рослин буде вивезений із поля, значна і частина азоту залишиться з корінням у ґрунті.

Кількість азоту, зв'язаного біологічним кругообігом, є неоднаковою в різних екосистемах. Наприклад, на орних землях — 7-28 кг/га за рік, на сінокосах з участю злакових трав і бобових — 73-865, а в лісах — 58-594 кг/га за рік. Подібним чином деякі лишайники фіксують азот за допомогою симбіотичних синьо-зелених водоростей.

Відомо, що Ю.Лібіх (1843) сформулював твердження, згідно з яким рослини можуть повністю забезпечувати свої потреби азотом, що над­ходить у землю разом із атмосферними опадами (27 кг/га). Однак уже через декілька років В.І.Лавес та І.Г.Гільберт, вивчивши баланс азоту в плодоношенні, довели, що додаткове внесення азоту до ґрунту є необхідне, що визнав і сам Ю.Лібіх.

Поява в атмосфері окислів азоту пов'язана із грозовими електрич­ними розрядами. Окисли азоту утворюють з водою азотну і азотисті кислоти:

N/>/>/>2+O22NO, 2NO+O22NO2,2NO2+H2OHNO2+HNO3.

Ці кислоти разом із атмосферними опадами потрапляють у ґрунт. Кількість азоту, яку він одержує, є дуже різною і залежить передусім від кліматичних умов, зокрема, кількості і частоти опадів, пори року, температури тощо. У помірному кліматі ця кількість становить декілька кілограмів на рік, а в тропічному, де спостерігаються часті бурі, його значно більше, але в середньому не більше 10 кг.

В атмосферу азот в певних кількостях потрапляє з ґрунту. Це відбувається з участю мікроорганізмів під час мінералізації органічної матерії, коли в процесі амоніфікаці виділяється аміак. Біологічна фіксація молекулярного азоту мікроорганізмами, як тими, що вільно пересуваються, так і симбіонтами (бульбашковими), відбувається в автотрофному і гетеротрофному блоках біогеоценозів. Для кругообігу азоту необхідним є молібден, який в окремих випадках виступає як лімітуючий фактор. Незважаючи на величезні запаси цього елемента в атмосфері й осадовій оболонці літосфери, у кругообізі бере участь лише фіксований мікроорганізмами азот.

До цієї категорії азоту обмінного фонду входять: а) азот річної продукції біомаси; б) азот біологічної фіксації бактеріями й іншими організмами; в) ювенільний (вулканічний) азот; г) атмосферний (фіксо­ваний у момент грозового розряду); д) техногенний.

У великий кругообіг весь час надходить частина азоту у вигляді різних сполук, які ріки виносять у моря. Вміст сполук азоту найбільший у районах, де в океан впадають великі ріки, найменший — в централь­них частинах океанів. Азотомісткі сполуки використовуються водорос­тями для синтезу органічних речовин і надходять у кругообіг океану, частина поступово осідає на дно. Отже, винесення азоту з суші не збільшує його концентрації у морській воді.

Межа азоту, зв'язаного в біомасі суші, становить 14020 млн т, а в зольних елементах — 34062 млн т азоту і 2762 млн т зольних елементів. У біомасі Світового океану цих елементів в 1000 разів менше. Однак завдяки багаторазовому відтворенню організмів планктону через них протягом року проходить азоту і зольних елементів більше, ніж на суші: азоту — 2762 млн т, зольних елементів — 12274 млн т.

Якщо розглядати кругообіг азоту.в масштабах біосфери, то завдяки саморегулюючим механізмам і зворотному зв'язку він вважається досить досконалим. Частина азоту, який «виробляється» в густозаселених районах, у прісних водах і мілководних морях, виносить­ся у глибоководні океанічні відклади і залишається там, виключаючись на мільйони років із кругообігу. Ці втрати компенсуються надходжен­ням азоту в повітря з вулканічними газами.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Кругообіг сірки
Геохімічний цикл сірки відзначається різноманітністю процесів, передусім тих, які відбуваються в ґрунті та відкладах, де сконцентрований досить великий резервний фонд, меншою мірою — в атмосфері. Як відомо, близько 50% сірки потрапляє в атмосферу за рахунок її біологічних перетворень у ґрунті і воді, в яких провідну роль відіграють мікроорганізми. Причому кожний їх вид виконує певну реакцію — окис­лення або відновлення. Вважають, що внаслідок цих мікробіологічних процесів сірка вивітрюється у вигляді сірководню.

Фактична кількість сірководню, яку утворюють природні екосистеми, хоч традиційно і вважається значною, безпосередньо не вимірювалася і розраховувалась приблизно за балансом глобального кругообігу сірки. За розрахунками вона становить 58-110•106т сірки щорічно. Для кругообігу сірки характерним є те, що в надходженні сірчаних сполук до атмосфери природні екосистеми відіграють більш важливішу роль, ніж антропогенна діяльність.
Швидкість надходження сірки в атмосферу Землі Джерело
Сірка, 106т/рік
Морські
Наземні


Всього


Діяльність людини

Сульфати, розчинені в морській воді

Біогенний H2S
Р а з о м

50
-

90

-
43

-

50
43

90

183


Для кругообігу атмосферної сірки характерним є окислення сірководню до двоокису сірки, а останнього — до сульфатів. Двоокис сірки може бути окисленим у реакції з ОН і Н2О. В реакції з ОН утво­рюється H2SO3. Сульфати надходять безпосередньо в атмосферу і ра­зом з частинками морської солі в краплях морської води.

У.Х.Сміт пропонує альтернативну гіпотезу надходження сірки в атмосферу. Вона полягає в тому, що більша частина сірки, вивільненої із грунту, завдяки діяльності мікроорганізмів знаходиться у формі органіч­них сполук, таких, як сірчистий карбоном, диметилсульфід, диметилсуль­фід і метилмеркаптан. Виділення органічних газів із різних грунтів становить в середньому 72 г сірки/м2 •рік з коливаннями у межах 0,002-152 г сірки/м2 •рік. У таблиці наведені розрахункові дані щодо вики­ду диметилсульфіду та інших летких сполук сірки природними дже­релами, які свідчать про відносно мале надходження безпосередньо від рослин і порівняно більше з грунту. За даними автора, максимальний розрахунковий викид диметилсульфіду (5,5•1012г сірки/рік) досить скромний порівняно з антропогенним, який оцінюється приблизно в 65-1012г сірки/рік (2% — сульфат, 98% — двоокис сірки).
Надходження диметилсульфіду в атмосферу Землі із природних джерел
Джерело


Сірка. 1012г/ рік


Морські водорості


0.05


Свіже листя


0,01


Відмираюче листя


0,53


Ґрунти


1,5-4,9


Р а з о м


2,1-5,5


Водночас надходження диметилсульфіду може становити менше 10% загального біогенного викиду сірки. У північній півкулі, де тривалість надходження сірки в атмосферу становить приблизно 2 дні, антропогенна сірка переважає природні потоки. В даний час надходження субмікронних частинок сірки в тропосферу північної півкулі становить 0,17•1012г із природних джерел і 0,23•1012г внаслідок антропогенної діяльності.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Кругообіг фосфору
Первинним джерелом фосфору є фосфорні сполуки, які знаходяться в материнській породі. До найважливіших мінералів, які включають фос­фор, належать апатити. Внаслідок повільного вивітрювання цих мінералів наступає вивільнення фосфору і утворення в ґрунтах різних фосфор­них сполук, які внаслідок ерозійних процесів виносяться водотоками в моря, забезпечуючи розвиток їхнього фітопланктону. Частина фосфору, яка міститься в морській воді, може знову повернутися на сушу у вигляді гуано, наприклад, на побережжі Перу.

Ю.Одум (1975) звертає увагу на те, що перенесення фосфору птаха­ми не є таким інтенсивним як було в минулому. На жаль, — зауважує автор, — діяльність людини спричинює посилення втрат фосфору, що знижує досконалість його обігу в біосфері. Виловлення риби повертає щоразу на сушу 600 тис. т елементарного фосфору, що мало б до деякої міри компенсувати його втрати внаслідок виносів у ріки і річки.
Трансформація енергії у біосфері

Живі організми постійно споживають енергію. Джерело енергії Сонце. Живий світ Землі, її біосфера, складаються з організмів трьох основних типів. Потік енергії у біосфері має один напрямок: від Сонця через рослини (автотрофи) до тварин (гетеротрофи), або від продуцентів до консументів.

Автотрофи — це організми, які створюють органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу (використовуючи сонячну енергію). До автотрофів відносяться зелені вищі рослини, лишайники, водорості, бактерії, що мають фотосинтезуючі пігменти. В екології автотрофи називають також продуцентами (лат. producenyis — той, що виробляє.

Продуценти — це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини, яких на Землі є близько 3500 видів, їх маса за підрахунками В.І. Вернадського становить близько 2,4x10 тонн. Продуценти утворюють складні сполуки, в яких у хімічних зв'язках зосереджена енергія, що вивільняється при розкладанні й у процесі травлення у тварин та інших гетеротрофів.

Гетеротрофи (грець, heteros— різний + trophe— живлення) -організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофа чи іншими консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби.

В екології гетеротрофів поділяють на консументів та редуцентів. Консументи — це споживачі готової органічної продукції. Редуценти — організми, які розкладають органічні речовини на органічні, це мінералізатори органіки, їх часто називають деструкторами. Потік енергії рівня продуцентів супроводжується перетворенням енергії і великими витратами: від одного рівня до другого біомаса і кількість енергії змішується приблизно в 10 разів. Редуценти споживають частину поживної речовин, розкладають мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних сполук (води, вуглекислого газу та мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Всі функції живих організмів у біосфері (утворення газів, окисновідновні процеси, концентрація хімічних елементів тощо) не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх комплексами. Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене Вернадським: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система, з великою кількістю видів організмів, кожен х яких виконує свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати, тобто стійкість її існування була відразу започаткована її складністю. Отже, біосфера дуже неоднорідна. Вона складається з великої кількості різної величини угрупувань.
Рівні організації органічного світу
Повітря і вода, рослинність і грунти, звірі і птахи та інші живі організми утворюють взаємозв'язану і взаємообумовлену світову біосферу, яка підтримує все живе і яка, незважаючи на могутню життєздатність, складається з тендітних і надто уразливих систем, рівновага в яких дуже легко порушується. Природні системи досить різноманітні, вони складаються з величезної кількості різно організованих, взаємообумовлених і взаємнозамінних компонентів, які об'єднані між собою безліччю прямих і зворотних зв'язків. Не зважаючи на те, що системи досить різноманітні вони володіють рядом спільних рис:

— система — це цілісний (прийнятий єдністю) комплекс взаємозв'язаних елементів, але є щось більше, ніж просто сума елементів;

— система утворює особливу єдність з середовищем;

— будь-яка досліджувана система представляє собою елемент системи більш високого рангу;

— в свою чергу елементи будь-якої досліджуваної системи звичайно виступають як система більш низького рангу.

На думку багатьох вчених світ організований у вигляді ланцюжка, що складається з ланок зростаючої складності. Ця послідовність починається з елементарних частинок, з яких складається атом, йде до молекул, клітин і поширюється до складних індивідумів.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Рівні організації органічного світу
Основна група


Рівень


Біологічні мікросистеми


— молекулярний (молекулярно-генетичний)



— субклітинний



— клітинний


Біологічні мезосистеми


— тканинний



— органний



— організмовий


Біологічні макросистеми


— популяційно-видовий



— біоценотичний



— біосферний (глобальний)


Одиниці одного рівня організації є частинками з яких утворюється наступний вищий рівень. Молекули, об'єднуючись, утворюють клітини, клітини утворюють тканини і органи, які в свою чергу утворюють багатоклітинний організм, організми утворюють надорганізмові системи: види, популяції, біоценози, біогеоценози. Живе на нашій планеті виступає як окремі організми, особини. Кожен організм з однієї сторони складається з одиниць підпорядкованих йому рівнів організації (органів, клітин, молекул), з іншої — сам є одиницею, що входить в склад надорганізмових біологічних макросистем (популяцій, видів, біоценозів, екосистем, біосфери). На всіх рівнях життя спостерігається певна впорядкованість, обмін речовин, енергії, інформації і т.п. Завдяки обміну речовин та енергії встановлюється єдність живого з середовищем.
Екосистеми

Екосистема (біогеоценоз) — основна одиниця біосфери. Об'єктом вивчення екології є екосистеми. Цей термін увів англійський біолог А.Тенслі у 1935 році. Екосистема — це просторова система, що охоплює історично сформований комплекс живих, істот, пов'язаних між собою трофічними зв'язками та неживих компонентів середовища їх існування, які залучаються в процесі обміну речовин та енергії. В кожній екосистемі відбувається кругообіг речовин та обмінні енергетичні процеси.

Кожна екосистема складається з біоценозу та біотопу. Біотоп — це ділянка поверхні землі з більш — менш однотипними умовами існування (грунтом, мікрокліматом тощо).

Біоценоз — це історично сформована сукупність рослин, тварин та мікроорганізмів, що населяє біотоп. Відповідно до цього кожний біоценоз складається з фітоценозу (угрупування рослин), зооценозу (угрупування тварин) та мікробіоценозу (угрупування мікроорганізмів).

Екосистема може бути різних розмірів і складності. Наприклад, можна говорити про екосистему лісу в цілому і про екосистему окремого пня. Взаємодія організмів в екосистемінадзвичайно складна. Взаємодія біоценозів з біотопами відбувається через речовинно — енергетичний обмін. Для кожної екосистеми характерний свій біологічний кругообіг речовин, який здійснюється внаслідок існування в екосистемах трофічних ланцюгів (ланцюгів живлення).

Наприклад, у водоймах фітопланктон поїдається зоопланктоном, останній — дрібною рибою, що є здобиччю великих риб — хижаків, які в свою чергу споживаються людиною.

Мова йде про певні угруповання рослин, тварин і мікроорга­нізмів, які взаємодіють один з одним і з навколишнім середовищем.
Дуже великі наземні екосистеми називають біомами. Наприклад, ліси помірного поясу, пустині, хвойні ліси, савани тощо. Кожний біом включає в себе цілий ряд менших за розмірами взаємозв'язаних одна з одною екосистем. Одна з них може бути великою — площею декілька мільйонів квадратних кілометрів, можуть представляти собою невелику галявину. Важливо те, що кожну екосистему можна визначити якбільш-менш своєрідне угруповання рослин і тварин, які взаємодіють одне з одним і з довкіллям

Структура екосистем. Щоб вияснити цілісність біосфери, необхідно вияснити, як вона функціонує. Оскільки, вона складається з безлічі екосистем, необхідно знати їх структури. В кожній екосистемі два основних компоненти: організми, з однієї сторони, і фактори неживої природи — з іншої. Всю таку сукупність організмів (рослин, тварин, мікроорганізмів) називають біотою (від лат. bio — життя) екосистеми. Шляхи взаємодії різних категорій організмів — це її біотична структура; неживі (хімічні і фізичні) фактори навколишнього середовища називають абіотичними.

Не дивлячись на велику різноманітність екосистем — від пустинь до тундри, всім їм, на думку екологів, властива приблизно однакова біотична структура. Іншими словами всі вони включають одні і ті ж категорії організмів, які подібно взаємодіють у всіх екосистемах. Це категорії наступні: продуценти, консументи, редуценти. Про їх роль у біосфері ми говорили у попередньому розділі.

Іншу складову екосистем ми детально розглянули вивчаючи структуру природного середовища (абіотичне середовище від грецьк. а — не, bio — живий-нежива), яке. оточує організми. Одна з причин, що впливає різноманітність екосистем (біо­ценозів) у природі — це своєрідність абіотичних умов кожного регіону.

Таким чином, не дивлячись на різноманітність екосистем, всі вони володіють певною подібністю. В кожній із них можна виділити фотосинтезуючі рослини — продуценти, різні типи консументів і редуцентів.

Важливим елементом біотичної структури екосистем є своєрідність ланцюгів живлення в кожній з них.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Ланцюги живлення та піраміди мас, чисел і енергії
У природі не існує такого виду, який не був би пов'язаний з іншим. Живлячись за рахунок інших істот, організми дістають енергію. В результаті у природі виникають ланцюги живлення. Ряди взаємопов'язаних видів, з яких кожний попередній є об'єктом живлення наступного називають ланцюгами живлення. Розрізняють ланцюги живлення різних типів. До якого типу належить ланцюг залежить від останньої ланки. Початковою ланкою в ланцюгах живлення можуть бути рослини, мертві рослини, рештки чи послід тварин. Наприклад, рослини -попелиці — дрібні комахоїдні птахи — хижі птахи; рослини — зайці — лисиці — вовки. В даних випадках ряди починаються з рослин. До іншого типу рядів живлення належать ряди, що розпочинаються з посліду тварин з невикористаними запасами речовин: коров'ячий послід — личинки мух — комахоїдні птахи -хижаки.

Прикладом ланцюгів живлення, які починаються з рослинних решток може бути: рослинний перегній — дощові черв'яки -кроти.

Ланцюг живлення можна уявити у вигляді піраміди чисел, фундамент якої становлять численні види рослин, наступні рівні утворюють рослиноїдні та м'ясоїдні тварини, чисельність яких швидко зменшується в напрямку до вершини, яку посідають нечисленні великі хижаки. Ланцюги живлення і зв'язки змінюються з віком угрупування, порою року і короткочасними можливостями.

Є три основних типи пірамід: піраміда чисел — показує. чисельність окремих організмів; піраміда біомаси — характеризує загальну суху вагу, калорійність або іншу міру загальної кількості живої речовини; піраміда енергії — відповідає величині потоку енергії або «продуктивності» на послідовних тофічних рівнях.

Піраміди чисел і біомаси можуть бути оберненими (або частково оберненими ), тобто основа може бути меншою, ніж один або кілька верхніх поверхів. Так буває, коли середні розміри продуцентів менші ніж консументів.

Навпаки, екологічна енергетична піраміда завжди звужується догори за умови, що будуть враховані усі джерела енергії живлення в системі.
Класифікація екосистем
За масштабами екосистеми поділяються на мікроекосистеми, мезоекосистеми і глобальні екосистеми.

У мікроекосистемах невеличкі, тимчасові біоценози, що називаються синузіями, перебувають у обмеженому просторі. До таких екосистем належать трухляві пні, мертві стовбури дерев, мурашники тощо.

Найбільш поширеними серед екосистем є мезоекосистеми або біогеоценози, в яких біоценози займають однотипні ділянки земної поверхні з однаковими фізико — географічними умовами і межі яких, як правило, збігаються з межами відповідних фітоценозів.

Макроекосистеми охоплюють величезні території чи акваторії, що визначаються характерними для них макрокліматами і відповідають цілим природним зонам. Біоценози таких екосистем називаються біомами. До макроекосистем належать екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван, листяних і мішаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, а також морські екосистеми. Прикладом глобальної екосистеми є біосфера нашої планети.

За ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поділяються на природні, антропогенно-природні та антропо­генні.

У промислове розвинутих країнах екосистем на захоплених людською діяльністю майже не залишилося, хіба що в заповідниках. Лісові насадження, луки, ниви — все це антропогенне- природні екосистеми, які хоча й складаються майже виключно з природних компонентів, але створені і регулюються людьми.

До антропогенних екосистем належать екосистеми, в яких переважають штучно створені антропогенні об'єкти і крім людей можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувалися до цих специфічних умов. Прикладом таких антропогенних екосистем є міста, промислові вузли, села (в межах забудови), кораблі тощо.

У зв'язку з трансформацією значної частини природних екосистем в антропогенно — природні та антропогенні, предметна сфера екології в наш час значно розширилася. До найбільш актуальних завдань сучасної екології за Бачинським Г.О. належать:

1— розробка докладної типологічної і таксономічної класи­фікації екосистем;

2 — вивчення функціональної структури та метаболізму екосистем усіх типів і таксономічних рівнів від макроекоситеми до біосфери;

3 — визначення головних факторів, що забезпечують дина­мічну рівновагу різнотипних екосистем;

4 — встановлення основних закономірностей взаємодії суміжних та більш віддалених екосистем між собою;

5 — дослідження характеру реакції різноманітних екосистем на різні види антропогенних навантажень і вивчення закономірностей перетворення природних екосистем в антропогенно-природні та антропогенні.
Основні екосистеми світу

Загальна площа поверхні Землі 510 млн.кв.км, з них 70 % тобто 361 млн кв.км Світовий океан, Суходіл — 150 млн.кв.км, в тому числі: гори — 30%, пустелі — 20 %, савани і рідколісся — 30 %, льодовики — 10 %, і тільки 10 % території суходолу займають сільськогосподарські угіддя. Треба враховувати і цей фактор, що сонячна енергія на землю розподіляється не рівномірно, її визначає географічне положення, рівень над морем.

Лісові екосистеми: В лісових екосистемах самі поширені і найбільш цінні це лісові типи, бо це 80 % фітомаси Землі, або 1960 млрд. тон, це 4 млрд га, або 30 % площі суходолу із середнім запасом деревини — 350 млрд. куб.м.

На відміну корисних копалин — нафти, газу, кам'яного вугілля, ліс — відновний природний ресурс. В лісах планети налічується тисяча видів дерев, кущів, ліан. Під пологом лісу:трава, мох, лишайник, плауни, хвощі, папоротник, гриби, підлісок, мікроорганізми. Щорічно в процесі фотосинтезу ліс дає 100 млрд. тон органічної речовини, відтворюються кислоти, смоли, вітаміни, цукор, фітонциди, з лісової сировини отримують 200 тис найменувань різної продукції.

Ліс — це елемент географічного ландшафту, що складається із сукупності деревних, кущових, трав'яних рослин, тварин, і мікроорганізмів, біологічно взаємозв'язаних і впливаючих один на одний як і на зовнішнє середовище.

Тип лісу це ділянка лісу, або їх сукупність, що характери­зується загальними лісорослинними умовами, однаковим складом деревних порід, кількістю ярусів, аналогічною формою, що вимагає одних і тих же лісогосподарських міроприємств.

Типи лісу об'єднані в групи асоціацій, тобто групи лісу, потім в класи типів лісу, лісові формації, класи лісових формацій, типи рослинності.

Північна позатропічна рослинність: кущі кедру, березові ліси, рідколісся, шпильковий, березовий листяний сосновий ліс тайги, дубові, кленові ліси, гірські листяні і шпилькові, субтропічні шпилькові і листяні, лісостепові і степові, пустинь і напівпустинь, субальпійські чагарникові і різнолісся.

Тропічна рослинність — це вологі вічнозелені тропічні ліси, листопадні тропічні ліси, тропічне рідколісся і савани.

Південна позатропічна рослинність — евкаліптові, вологі підтропічні ліси, рідколісся, широколистяні ліси.

Існує шість зональних типів лісу: шпилькові, змішані, вологі, екваторіальні, тропічні, ліс сухих областей.

Хвойні (шпилькові) ліси холодної зони — це північний півкуля і зона тайги: ялина європейська і сибірська, сосна звичайна, модрина, кедр, ялиця.

Мішані ліси помірної зони — середня широта північної півкулі — шпильково-широколистяні, широколистяні та ліси лісостепу (бук, дуб, горіх, каштан, липа, клен, береза, сосна, кедр, ялиця, модрина, туя, дугласія). Це ліси, які найбільш інтенсивно експлуатуються.

Вологі ліси теплого помірного клімату зустрічаються в обох півкулях і границях субтропічного поясу. Це соснові ліси США, бук, ясен, горіх, тюльпанне дерево, паперове дерево,евкаліпт.

Екваторіальні дощові ліси. У тропічних районах з великими опадами — дощами ростуть ці ліси, яких 4,5 тис. видів (червона дерево, махагонь, кедр, бальса, зелене дерево, ебенове дерево, лімбо, ірокс тощо). Це ліс, який інтенсивно експлуатується для мебельного виробництва.

Тропічні вологі листопадні ліси — це мусонні тропічні ліси Індії, Південної Америки з породами тик, сал, розове дерево, диптерекарпус, червоне і чорне дерево, ангельське дерево, масляне дерево.

Ліс сухих областей — це субтропічні шпилькові і листяні дерева і чагарники в сухих субтропіках. Найхарактерніші ліси Середземномор'я.

Лісогосподарська характеристика. Характеристика лісових екосистем — це їх площа, лісистість, запаси деревини.

Лісова площа — це площа зайнята деревами та чагарниками, які використовуються для лісогосподарської мети. Це суспільні, приватні ліси, національні парки і заповідники, лісові культури і плантації (розрахункові лісосіки, площі під дорогами, лісові розсадники, крім міських парків і скверів, садів, лісових пасовищ.

Покрита лісом площа — це лісові ділянки, які використову­ються для сільськогосподарської мети, зайняті деревами, зімкнутість крон яких складає більше 20 %, це природні насадження плюс молодняки, лісові культури, захисні лісополоси.

Рідини — нелісні ділянки. Щорічно в світі заготовляють 2,5 млрд. куб м лісу, у 2000 році — 5 млрд куб.м при щорічному прирості 2,0 млрд. куб м. Лісистість світу катастрофічно знижується, в наших Карпатах по 1945 р після сумнозвісних слів Сталіна «Стране нужен лес» за 5 відсотків ліс пішов під сокиру, а потім під бензопилу.

Екологічна цінність лісу в першу чергу в тому, що ліс — регулятор водного режиму: наводнення, паводки, циклони, селі, водна ерозія пильні бурі, засуха. Зрозумілим стає, чому сток води в Світовий океан щорічно катастрофічно збільшується. Оптимальна лісистість на рівнині повинна бути — 25-30 %, в горах — 35-50 %.

Без лісу деградує земля, деградують водні ресурси. Ліс — відновлювач кисню. Він дає атмосфері 6 % кисню, це легені землі, які очищають повітря від пилу і шкідливостей антропогенного фактору. Ліс регулює інтенсивність. сніготанення і рівень води в ріках, стабілізує склад атмосфери, знижує швидкість вітру, зберігає флору і фауну, мікроорганізми, виділяє фітонциди, оздоровлює довкілля, поглинає шум, лікує нерви, це відпочинок і туризм.

Лісові екосистеми розподілені нерівномірно. Україна покрита лісом лише на 8620,6 тис.га, в т.ч. молодняків — 53 %, пристигаючих — 9,7 %, спілих і перестійних деревостанів — 7,4 %. В Україні існує три групи лісів: перша — заповідники, ґрунтозахисні ліси, полезахисні, курортні, зелені зони міста, захисні смуги полів і лісів; друга група — ліс з інтенсивним веденням лісового господарства; третя група — спілі ліси експлуатаційного призначення.

Екосистема трав'яних ландшафтів. Степ і луг. Пасовища. Сінокоси. Агробіогеоценози. Степ — планетарне фізико-географічне явище, це 6 % суходолу: злаки, багатолітники. Степ від Молдови- України тягнеться до Монголії між лісами шпильковими і листяними. Мадярські пушти — це острів степу в Європі. В Америці — Монітоба і Соскачевань до Мексіканської затоки — ідуть прерії — Велика рівнина. Степ буває субтропічним, саванновидне різнотрав'я і злакові, чагарниковий степ, луговий степ тощо. Пасовища і сінокоси це кормові угіддя, це 60 % сільськогосподарських угідь, більше пашні, щорічно можна косити 70 млн.т. сіна на природних сінокосах, на пасовищах 126 млн.тон. А фактично сіна збирають лише 20 %.

Кормові ресурси сінокосів і пасовищ це 20-30 центнерів на га. Найкращі сінокоси в заплаві рік, річні долини, на жаль у злакових сінокосах площа різко знижується за рахунок пашні, сільськогосподарських угідь під злакові.

Агробіоценози (агроекосистема) — поле, штучні пасовища, городи, сади, виноградники, плантації горіха, ягідники, квітники, лісопаркові смуги. Основа агробіогеоценозу — це штучний фітоценоз, якість якого залежить від умов середовища, від грунту, вологи, мікроорганізмів. Агробіогеоценоз — це 10 % суходолу, це 1,2 млрд. га, які дають людині 90 % харчів. Без людської праці і агротехніки вони існують лише один рік — зернові і овочі, ягідники — 3-4 роки, плодові культури — 20 років. Бо розпадаються і вмирають, хоч мають необмежені потенціальні можливості і ймовірність збільшення продуктивності. Все і завжди залежить від культури землеробства.

Водні екосистеми. Екосистема світового океану — це 70 % Земної поверхні. Глобальні розміри, безперервність існування (адже всі моря і океани зв'язані між собою), постійна циркуляція руху води, хвилі, припливи і відпливи та засоленість — ось найважніше. Океан — екосистема взаємозв'язана і взаємообумовлена геофізичними і геохімічними процесами, явище глобального масштабу, в 2,5 раз більший суходолу. Його вода покриває 3/4 поверхні Землі товщиною 4000 м. Солоний — 35 г солі на літр води, океан регулює глобальний обмін, має тепло, гази, мінеральні і органічні продукти, своє життя з накопиченими на дні корисними копалинами.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Вплив діяльності людини на довкілля
Господарська діяльність людини зумовила пошкодження і вичерпування природних ресурсів, що призводить до деформації сформованих протягом багатьох мільйонів років природного кру­гообігу речовин та енергетичних потоків на планеті. Внаслідок цього почалося прогресуюче руйнування біосфери Землі, що може набути характеру незворотних процесів і навколишнє середовище може стати непридатним для існування.

За цих умов на планеті виникла нова система «суспільство-природа». Наука, яка вивчає закономірності взаємодії суспільства з навколишнім природним середовищем і розробляє наукові прин­ципи гармонізації цієї взаємодії, називається соціоекологією (Бачинський, 1993).

Саме вона є теоретичною базою охорони природи і раціо­нального використання природних ресурсів. Основним об'єктом вивчення цієї науки є соціоекосистеми, які визначаються як тери­торіальні, соціоприродні системи, динамічна рівновага в яких за­безпечується людським суспільством.
Демографічні проблеми і можливості біосфери
В XX столітті навколишнє середовище нашої планети не­ухильно погіршується внаслідок антропогенного впливу. Люди вже не спроможні адаптуватися до цих швидких глобальних змін. Крім того, постала проблема демографічного вибуху і обмеженості природних ресурсів та життєвого простору Земної кулі.

Існує багато свідчень локальних, регіональних та глобаль­них змін в біосфері. Одним з найважливіших показників цих змін є зростання і соціалізація населення.

Протягом останніх 150 років населення Землі зростає дуже швидкими темпами. Про це свідчать факти, адже на початку нашо­го літочислення кількість населення Землі сягала 230 мли. осіб. Тільки близько 1830 року вона досягла 1 млрд. чоловік, у 1890 році вона становила 1,6 млрд. Однак вже в 1930 році на Землі було вже більше 2 млрд. чол., а через 30 років у 1960 р. досягла 3 млрд. і вже через 15 років (1975) — 4 млрд. чоловік.

Наприкінці 1991 року населення планети сягнула 6 млрд. чол., а у першій половині XXI ст., за передбаченням футурологів, наблизиться до 11 млрд. осіб.

Чисельність населення земної кулі і споживання

зв'язаного азоту згідно з приблизними підрахунками В.Н.Кудеярова

(за К.А.Ковдою 1975)

Роки


Населення,

млн. осіб


Споживання білкового азоту


5000р. до.н. с.


30


0,15


0


230


1,15


1000


305


1,50


1650


550


2.75


1800


952


4,75


1850


1247


6,23


1900


1656


8,28


1950


2485


12,42


1960


2982


14,91


1965


3289


16,44


1970


3635


18,17


П р о г н о з


1980


4456


22,3


1990


5438


27,2


2000


6493


32,5


Річна норма споживання азоту на одну особу взята за 5 кг (включаючи харчовий білок та одяг).

Отже, щорічно чисельність людей на Землі зростає, а при­родні ресурси, за допомогою яких можна забезпечити життя цього населення, підвищити його якість, катастрофічно зменшуються. Невпинно збільшується кількість бідних і знедолених у світі, незважаючи на темпи розвитку економіки, відбувається катастрофічне виснаження всіх природних ресурсів.

Нині суспільство неспроможне вирішувати не лише гло­бальні, але й регіональні екологічні і соціальні проблеми.

Провідні вчені світу вважають, що головними заходами, які допоможуть зберегти нашу цивілізацію та біосферу, є відродження та збереження розмаїття природи й біоугруповань у обсягах, які забезпечують стійкість довкілля. Ми повинні прагнути до Гармонізації взаємовідносин людського суспільства та природи. А це можливо лише за умови зміни свідомості людства, вдосконалення соціоекологічного мислення.