БІОЛОГІЯ ЗНО 2018 - КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

БІОСФЕРА

Біосфера. Ноосфера

Уперше про біосферу як «область життя» писав Ж.-Б. Ламарк. Власне термін «біосфера» 1875 року запропонував австрійський вчений Е. Зюсс. Вчення про біосферу як оболонку Землі, населену живими організмами, створив академік В. І. Вернадський.

Біосфера — це особлива зовнішня оболонка Землі, склад, структура і енергетичний потенціал якої визначаються спільною діяльністю живих організмів, тобто це область поширення життя.

Ноосфера (від грецьк. vovc, у значенні «розум») — сучасна стадія розвитку біосфери, пов’язана з появою в ній людства.

Відповідно до оригінальної теорії Вернадського, ноосфера є третьою в послідовності таких основних фаз розвитку Землі, як створення геосфери (неживої природи) та біосфери (живої природи). Так само як біосфера утворюється взаємодією усіх організмів на Землі, ноосфера складається усіма розумами, що взаємодіють.

Ноосферу можна розглядати як єдність природи і культури (у широкому тлумаченні останньої — з техносферою включно), особливо починаючи з того моменту, коли культура досягає (за силою впливу на біосферу та геосферу) потужності «геологічної сили».

Серед складових частин ноосфери виділяють антропосферу (сукупність людей як організмів), техносферу (сукупність штучних об’єктів, створених людиною, та природних об’єктів, змінених у результаті діяльності людства) та соціосферу (сукупність соціальних факторів, характерних для даного етапу розвитку суспільства та його взаємодії з природою). Розглядаючи означену єдність природи та культури (у їх взаємодії), у розвитку ноосфери доцільно розрізняти дві стадії:

1. Ноосфера у стадії її становлення, у процесі стихійного розвитку, починаючи з моменту появи «людини розумної».

2. Ноосфера, яку свідомо удосконалюють спільні зусилля людей в інтересах як людства в цілому, так і кожної окремої людини.

Жива речовина біосфери

Біосфера включає такі компоненти:

живу речовину (біомасу) — сукупність всіх живих організмів (мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин);

біогенну речовину — мінеральні або органічні речовини, створені в результаті життєдіяльності живих організмів (газ, нафта, кам’яне вугілля, вапняки, трепел тощо);

косну речовину — речовини, які формуються без участі живих організмів (у результаті вулканізму, геотектонічних процесів, падіння метеоритів тощо);

біокосну речовину — створюється живими організмами разом з неживою природою (ґрунти).

Біомаса, або жива речовина, — сукупність усіх організмів Землі. Біомаса на Землі розподіляється нерівномірно: вона збільшується від полюсів до екватора, що визначається особливостями клімату; найбільшої щільності біомаса досягає в місцях контакту оболонок Землі — атмосфери, гідросфери і літосфери. Біомаса суші в 5000 разів перевищує біомасу океану.

Причина розповсюдження біомаси — розмноження організмів, завдяки якому створюються тиск життя і щільність життя.

Тиск життя визначається швидкістю розселення організмів. Наприклад, чисельність деяких бактерій збільшується удвічі кожні 22 хв. Якби на Землі склалися сприятливі умови лише для будь-якого одного виду, то його потомство за короткий проміжок часу заселило б усю планету, зокрема бактеріям холери для цього потрібно 1,25 діб, кімнатній мусі — 1 рік, щурам — 8 років.

Щільність життя визначається розмірами організмів і необхідною для них площею. Наприклад, слону для нормального існування необхідні 30 км2.

Біологічна різноманітність включає:

• генетичну — різноманітність генів усередині виду;

• видову — різноманітність видів усередині екосистеми;

• екосистемну — різноманітність місць існування природних угруповань, екологічних умов.

Біосфера включає три основні оболонки Землі: атмосферу, гідросферу і верхню частину літосфери. Межі біосфери визначають абіотичні чинники, які обмежують існування живих організмів. Верхня межа біосфери проходить на висоті близько 20 км над поверхнею Землі і залежить від озонового шару, який затримує ультрафіолетове випромінювання. У гідросфері життя знайдено на всіх глибинах Світового океану. У літосфері живі організми трапляються до глибини 3,5-7,5 км, що залежить від температури земної кори та рівня проникнення води.

Атмосфера, або газова оболонка Землі, складається із суміші азоту, кисню, вуглекислого газу, озону та інертних газів. Вона впливає на фізико-хімічні та біологічні процеси на поверхні Землі та у водному середовищі: кисень необхідний усім живим організмам для дихання; вуглекислий газ — джерело Карбону для фотосинтезу й хемосинтезу; азот у результаті діяльності азотофіксуючих бактерій переходить у форму нітратів, придатних для засвоювання рослинами.

Гідросфера, або водна оболонка Землі, займає близько 70 % її поверхні. Найбільші запаси води зосереджені у Світовому океані (до 95 %), інші 5 % — це прісні водойми (озера, річки тощо). У воді живе величезна кількість живих організмів, причому їх типова різноманітність є значно більшою, ніж на суші. Стан гідросфери — найважливіший чинник, котрий визначає кліматичні умови різних географічних областей.

Літосфера — тверда оболонка Землі — включає земну кору і верхню частину мантії. Життя в літосфері здебільшого зосереджене в її верхньому родючому шарі — ґрунті, глибина якого не перевищує кількох метрів.

Жива речовина, за визначенням В. I. Вернадського, — головна речовина біосфери.

У межах біосфери жива речовина розподілена нерівномірно. У високих шарах атмосфери, у глибині гідросфери і літосфери живі організми трапляються зрідка. Життя переважно зосереджене на межі цих трьох середовищ. Біомаса мешканців суші на 99,2 % представлена рослинами, лише 0,8 % складають гриби, тварини і мікроорганізми. У Світовому океані це співвідношення змінюється: частка рослин становить 6,3 % біомаси, тварин і мікроорганізмів — 93,7 %.

Маса живої речовини становить близько 0,01-0,02 % косної речовини біосфери, проте живі істоти відіграють провідну роль у геохімічних процесах. Діяльність живих організмів є основою, що забезпечує кругообіг речовин у природі. Щорічна продукція живої речовини в біосфері становить близько 232 млрд т сухої органічної речовини. Вона постійно перетворюється і розкладається, забезпечуючи у такий спосіб усі живі організми необхідними для обміну речовинами.

У біосфері жива речовина виконує ряд важливих функцій: газову, окисно-відновну та концентраційну.

Газова функція полягає у виділенні та поглинанні газів живими організмами. Завдяки їй в атмосфері Землі відбувається накопичення кисню та формування озонового екрану. Сучасний газовий склад атмосфери підтримують зелені рослини шляхом дихання та фотосинтезу. Під час гниття органічних речовин в атмосферу виділяються амоніак і сірководень. Певні групи бактерій утилізують ці шкідливі для інших організмів гази, зв’язуючи їх у сполуки, які засвоюють рослини.

З газовою функцією живого тісно пов’язана окисно-відновна. Перетворення речовин і енергії в живих організмах є ланцюгом окисно-відновних реакцій: це процеси фотосинтезу, хемосинтезу і дихання. Утворення органічних речовин при автотрофному живленні та їх розкладання у процесі дихання безпосередньо замикаються на газообміні між організмами і навколишнім середовищем.

Концентраційна функція живого полягає в здатності живих організмів накопичувати різноманітні хімічні елементи у вигляді органічних і неорганічних сполук. Наприклад, залізобактерії акумулюють із середовища Ферум; форамініфери, кишковопорожнинні, молюски — Кальцій; радіолярії, хвощі — Силіцій; губки — Йод тощо. Вміст деяких елементів у живих організмах у багато разів перевищує їх концентрацію в земній корі. Так, у рослинах міститься у 200 разів більше Карбону, у 30 разів — Нітрогену, ніж у земній корі. Живі організми забезпечують інтенсивну міграцію елементів (Феруму, Мангану, Сульфуру, Фосфору та ін.). У результаті діяльності живої речовини на Землі утворились поклади органо-мінерального палива і ґрунт.

Кругообіг речовин та енергії в біосфері

Біологічний кругообіг — циркуляція речовин між ґрунтом та живими організмами.

Ланками біологічного кругообігу є:

• створення в процесі фотосинтезу органічних речовин рослинами (первинна продукція);

• перетворення первинної продукції у вторинну (тваринну);

• руйнування первинної і вторинної продукції бактеріями і грибами.

Біогенна міграція атомів — циркуляція хімічних елементів між організмами і середовищем. На поверхні суші і моря переважає процес накопичення органічних речовин, а в ґрунті і глибинах гідросфери — процес мінералізації.

Біогенна міграція атомів відрізняється від такої у неживій природі. Для біогенної міграції характерна концентрація та акумуляція елементів у живих організмах. Біогенну міграцію атомів зумовлюють три процеси: обмін речовин, ріст і розмноження організмів.

Кругообіг у вигляді біогеохімічних циклів є необхідною умовою існування біосфери. Термін «біогеохімічні цикли» на початку XX ст. запровадив академік В. І. Вернадський.

Кругообіг хімічних елементів у біосфері являє собою процеси перетворення і переміщення речовини. За своєю природою це повторні, взаємозв’язані фізико-хімічні та біологічні процеси.

Кругообіг Карбону. В атмосфері міститься 0,03 % вуглекислого газу. Біологічний кругообіг Карбону здійснюється майже в 7 разів швидше, ніж Оксигену. Це пояснюють тим, що в атмосфері Карбону міститься значно менше, ніж Оксигену.

Карбон входить до складу всіх органічних сполук. Перша ланка його кругообігу — поглинання Карбону, що входить до складу вуглекислого газу, рослинами в ході фотосинтезу. Поглинутий карбон використовується для синтезу органічних речовин. У процесі життєдіяльності рослин під час дихання частина органічних сполук окиснюється до вуглекислого газу і води зі звільненням енергії. При цьому карбон у складі вуглекислого газу повертається в атмосферу.

Друга ланка кругообігу Карбону — використання органічних речовин тваринами, які поїдають рослини або інших тварин, і повернення частини Карбону в атмосферу в результаті їхньої життєдіяльності.

Третя ланка — розкладання мертвої органічної речовини в ґрунті мікроорганізмами, що також супроводжується виділенням вуглекислого газу. Усі мешканці ґрунту виділяють у процесі життєдіяльності вуглекислий газ — це так зване «Ґрунтове дихання». Повного розкладання органічних речовин у ґрунті звичайно не відбувається, вони накопичуються в ньому у вигляді перегною.

Кругообіг Карбону дещо ускладнює участь Світового океану. Річ у тім, що частина Карбону виключається з біологічного кругообігу і переходить в осадові породи— вапняки, а також корали. Крім того, у морській воді, особливо у глибинних шарах, містяться розчинні сполуки Карбону у вигляді вугільної кислоти й карбонатів. Океан є своєрідним «депо» вуглекислого газу. Атмосфера і Світовий океан безперервно обмінюється вуглекислим газом шляхом дифузії. Карбон гідросфери живі організми також використовують у процесі фотосинтезу і для побудови вапнякових скелетів (губки, кишковопорожнинні, молюски та ін.). Частина Карбону виключається з біологічного кругообігу в результаті його накопичення в торфі, сланцях, нафті, вугіллі.

Усі живі істоти дихають. При цьому Карбон, який міститься в органічних речовинах, у вигляді вуглекислого газу знову надходить до атмосфери. Крім того, його утворюють мікроорганізми під час мінералізації органічних речовин. У живій речовині процеси асиміляції і виділення Карбону під час дихання практично врівноважені. Лише близько 1 % Карбону відкладається у вигляді торфу, тобто вилучається з кругообігу.

До атмосфери Карбон також надходить у результаті господарської діяльності: під час спалювання органо-мінерального палива — вугілля, газу, нафти і продуктів її переробки та ін. Енергетичні ресурси, які ми зараз маємо, утворились завдяки діяльності живих організмів попередніх епох. Енергетичні ресурси поділяють на відновні (деревина) і невідновні (газ, нафта).

Величезні запаси Карбону містять гірські осадові породи — сланці, карбонати кальцію і магнію. Надходження карбону в атмосферу з цих порід залежить від геохімічних процесів (вивітрювання, геоморфізму гірських порід) і вулканічної діяльності.

Кругообіг Нітрогену. Атмосфера містить 79 % азоту, проте рослини засвоюють його в доволі обмеженій кількості. Це пояснюють тим, що рослини (за винятком бобових, вільхи, обліпихи тощо) не здатні засвоювати атмосферний азот, а поглинають його тільки у формі сполук з Гідрогеном і Оксигеном.

Нітроген органічних сполук (переважно аміносполук) у процесі їх розкладання мікроорганізмами переходить в амоній і амоніак зі звільненням енергії.

Під час розкладання мертвих рослинних і тваринних решток у результаті діяльності деяких мікроорганізмів утворюються нітрати. У ґрунті під впливом інших мікроорганізмів вони відновлюються до нітритів, оксидів нітрогену й вільного азоту. Частина нітратів потрапляє у ґрунтові води. Частина атмосферного азоту перетворюється на нітрати під впливом грозових розрядів. Ці нітрати також надходять у ґрунт.

Таким чином, у біологічний кругообіг Нітрогену включаються амоніак, нітрати, нітрити, що утворюються природним чином, а також штучно одержані речовини, які вносять у фунт, наприклад у вигляді добрив.

Фіксацію азоту і його переведення в сполуки, які здатні поглинати рослини, здійснюють ґрунтові азотофіксуючі бактерії. Прикладом можуть бути бульбочкові бактерії, що розвиваються на коренях бобових рослин. Азотофіксуючі бактерії збагачують ґрунт Нітрогеном, підвищуючи його родючість.

Під час розкладання органічних решток у процесі мінералізації під впливом мікроорганізмів виділяється амоніак. Його частково можуть засвоювати рослини, але основна кількість переводиться у форму ніфатів за участі нітрифікуючих бактерій: спочатку він окиснюється до азотної кислоти.

Кругообіг Фосфору. Фосфор необхідний живим організмам, оскільки він входить до складу багатьох органічних сполук — нуклеїнових кислот, АТФ тощо.

Сполуки Фосфору розчиняються лише в дуже кислих розчинах і безкисневих середовищах. У лужних розчинах в кисневому середовищі вони містяться переважно у вигляді нерозчинних сполук з Ферумом і Кальцієм, тому фосфору завжди не вистачає.

Джерело Фосфору в природі виключно гірські породи. Кругообіг Фосфору відбувається переважно у ґрунтовому шарі завдяки життєдіяльності наземних організмів. Частина Фосфору змивається у водоймища поверхневими та фунтовими водами, до деякої міри його сполуки входять до складу донних відкладень. З них Фосфор із часом знову входить до складу гірських порід.

Основним джерелом енергії в біосфері є сонячна енергія, яку здатні акумулювати тільки зелені рослини та деякі бактерії. У подальшому вона використовується для синтезу органічних сполук. Звільняється енергія в результаті процесів бродіння, гниття, дихання. Частково сонячна енергія консервується у вугіллі, торфі, нафті.

Міграція хімічних елементів на поверхні землі так чи інакше здійснюється за участі живої речовини. Атоми біогенних елементів багато разів проходять через тіла живих організмів. Рушійною силою біогенної міграції атомів є енергія сонячного випромінювання. Жива речовина біосфери визначає склад атмосфери, біогенних осадових порід, ґрунту, гідросфери.

Між органічною і неорганічною речовинами на Землі існує нерозривний геохімічний зв’язок. Кругообіг речовин і потік енергії через екосистеми забезпечує існування життя, тому що навіть на Землі запаси необхідних біогенних елементів були б дуже швидко вичерпані.

Одночасно з колообігом речовини відбувається й колообіг енергії. Єдиним джерелом енергії на Землі є Сонце. Головна частина тепла витрачається на нагрівання земної поверхні й випаровування води. І лише 0,2 % сонячної енергії накопичується в процесі фотосинтезу. Ця енергія перетворюється в енергію хімічних зв’язків органічних речовин, під час розщеплення яких у процесі живлення вона знову виділяється і тратиться на процеси життєдіяльності організмів: ріст, рух, розмноження, розвиток. Цей процес незамкнутий, тому існує необхідність у постійному надходженні сонячної енергії.

Сучасні екологічні проблеми

З початку своєї появи людина брала в біосфері засоби до існування і віддавала їй те, що могли використати інші організми. Тому її діяльність на цьому етапі лише незначною мірою відрізнялась від діяльності інших організмів. Однак надалі руйнівний вплив людського суспільства на біосферу ставав усе значимішим. У той період зникнення великих ссавців не призвело до незворотних наслідків, їх місце у ланцюгах живлення та у процесі біогенної міграції атомів зайняли копитні тварини та гризуни.

Приручення й одомашнення деяких видів тварин, заняття землеробством зумовили ще більш серйозні зрушення у біосфері. Природні біогеоценозі! замінювались штучними, почалося перетворення ландшафтів.

Нечуваних масштабів у руйнуванні природного середовища досягнуто з початку ери науково-технічної революції. Найбільший вплив мають сільське господарство, промисловість та енергетика:

• за останні 300 років сільське господарство та промисловість подвоїли вміст метану в атмосфері, концентрацію вуглекислоти — на чверть;

• викиди важких металів перевищують природне виділення у 2-18 разів (Pb, Zn, Cd тощо);

• промислове та сільськогосподарське виробництва зумовили появу особливого техногенного типу міграцій речовини на планеті (переміщення на значні віддалі сировини, продуктів виробництва, відходів).

Зростання населення Землі

Чисельність людства протягом більшої частини його існування обмежувалась запасами їжі. За підрахунками вчених, у VII тис. до н. е. населення Землі нараховувало не більше 10 млн осіб, на початку нашої ери, за різними даними, — від 200 до 525 млн.

Населення планети зростало поступово і досягло 1 млрд осіб у середині XIX ст. Із цього часу почалося різке збільшення кількості людей («демографічний вибух»), яка за наступні 100 років зросла втричі і 1960 р. становила близько 3 млрд. За останні 40 років населення планети подвоїлось і на початку XXI ст. становило 6,1 млрд осіб.

Зростання народонаселення загострює проблему забезпечення його харчовими ресурсами, тому що регіони найвищої густоти населення, як правило, не збігаються з місцями найрозвиненішого сільського господарства — у країнах, де виробляють до 60 % харчових ресурсів, проживає лише 30 % населення Землі.

За підрахунками експертів ООН, населення Землі до 2050 р. зросте до 9,3 млрд осіб за рахунок росту населення у слаборозвинутих країнах, у першу чергу країнах Африки, у кілька разів.

Урбанізація

Хоча міста планети займають не більше 0,5 % площі земної поверхні, у них нині проживає понад 40 % населення. У другій половині XX ст. з’явились мегаполіси (Мехіко, Ріо-де-Жанейро, Токіо тощо) з проблемами збереження природних екосистем, забруднення промисловими та побутовими відходами, водозабезпечення, каналізації, чистоти повітря тощо.

Проблеми використання енергоносіїв

У біосфері рухаються масштабні потоки енергії. Зелені рослини, які синтезують багаті на енергію органічні сполуки, використовують лише незначну частину сонячної енергії — 0,1-1 %.

Протягом еволюції біосфери деякі органічні сполуки накопичились у земній корі у вигляді викопного палива (нафти, газу, вугілля, торфу тощо). Але ці запаси обмежені. За підрахунками вчених, вугілля може вистачити ще на два-гри століття, а нафти — не більше ніж на 70-80 років.

Недоліки викопного палива — забруднення атмосфери карбон(ІІ) оксидом (чадним газом), оксидами Сульфуру і Нітрогену, вуглеводнями, твердими частками.

Щоб збільшити виробництво електроенергії, у другій половині XX ст. почали будувати атомні електростанції, які нині діють у понад 30 країнах світу.

Проблеми експлуатації атомних електростанцій: виникнення аварійних ситуацій і як наслідок — забруднення радіонуклідами довкілля; захоронення відпрацьованого палива (атомні електростанції щороку виробляють до 70 т радіоактивних відходів, але надійних способів їх зберігання немає).

Знищення лісів

Учені підрахували, що через діяльність людини площа лісів на Землі за останні 5 тис. років зменшилась приблизно на третину. А нині щорічно зменшується на 17 млн га.

Наслідки зменшення площ лісів: підвищення в атмосфері вмісту вуглекислого газу; масове зникнення рослин і тварин; посилення ерозії ґрунтів та обміління річок; порушення екологічної рівноваги на планеті.

Ерозія — зменшення товщини верхнього шару ґрунту внаслідок знесення вітром або водою. У результаті ерозії та інших явищ запаси родючих ґрунтів на планеті щорічно зменшуються.

Хижацьке ставлення до ґрунтів призвело до краху давніх цивілізацій (Єгипет, Вавилон, Хорезм тощо).

Ще одна причина зменшення площ орних земель — засолення ґрунтів унаслідок нераціонального поливу. Проявляється під час підвищення рівня ґрунтових вод і відкладання після випарування води у верхньому шарі ґрунту солей завтовшки 10 см.

Безграмотне використання хімічних добрив і пестицидів (хімічних препаратів для боротьби з бур’янами, шкідниками та хворобами) призводить до забруднення ґрунтів, води, повітря і продуктів харчування.

Вплив людини на атмосферу

Атмосферне повітря використовують для дихання всі живі організми (крім анаеробів), і життя на Землі можливе доти, поки існує земна атмосфера. Але за рахунок господарської діяльності людини в останні десятиліття в атмосфері відбувається зміна балансу газів.

Основні забруднювачі атмосфери: промисловість, сільське господарство, транспорт і побутові відходи.

Джерела промислових забруднювачів — спалювання енергоносіїв і викиди промислових підприємств: чорної та кольорової металургії, нафтодобувної, нафтопереробної і хімічної промисловості.

Серед безлічі забруднювачів під час спалювання енергоносіїв особливо розповсюджені 5 (перераховані у послідовності зменшення ступеня отруйності): карбон(ІІ) оксид, сульфур(ІV) оксид, вуглеводні, оксиди Нітрогену, тверді частки.

У вугільній промисловості джерелом забруднення атмосфери є відвали пустої породи, пил (у результаті виробництва цементу і будівельних матеріалів).

З кожним роком зростає роль автомобільного транспорту, у викидах якого міститься близько 200 різних речовин, серед яких більшість — шкідливі. Кожний автомобіль у середньому на 1 км пробігу викидає 20 мг Плюмбуму, 30 г карбон(ІІ) оксиду, 1 г оксиду Нітрогену, 2 г вуглеводнів.

Негативний вплив забруднювачів атмосфери на навколишнє середовище: сполуки Сульфуру руйнують хлорофіл у листках рослин, через що погіршуються процеси фотосинтезу та дихання, знижується врожайність і рослина може навіть загинути; згубно впливає на рослини і смог — скупчення шкідливих газів у нижніх шарах атмосфери; оксиди Сульфуру спричиняють корозію металів; вводять у міграцію шкідливі сполуки.

Наслідки глобального забруднення атмосфери:

1. Потепління клімату («тепличний ефект»).

2. Кислотні дощі. Кислотними називають будь-які види опадів — дощ, сніг, туман — тоді, коли їх pH нижча за 7,0, тобто вони мають кислу реакцію. Точна реєстрація динаміки кислотності води показує, що ще близько 190 років тому pH дощової води була на рівні 7,0.

Уперше кислотні дощі зареєстровано 1972 р. в англійському місті Манчестері. Основною причиною їх випадання було надходження до атмосфери оксидів Нітрогену та Сульфуру. У наш час кислотні опади випадають всюди.

3. Руйнування озонового екрана. Причини: широке застосування хлор- та бромпохідних (фреону) у другій половині XX ст.; використання карбон тетрахлориду та метилхлороформу; викиди продуктів згорання палива космічно-ракетної техніки.

Зменшення товщі озонового екрана та розриви в ньому («озонова дірка» в Антарктиді) ведуть до посилення ультрафіолетового випромінювання, яке за останні 10 років зросло на 10 %, а в Антарктиді — на 40 %.

Заходи боротьби із забрудненням атмосфери:

• озеленення міст і селищ, промислових зон;

• правильно планувати розташування житлових і промислових районів у містах;

• обладнання всіх підприємств очисними спорудами;

• створення безвідходних виробництв;

• зменшення кількості теплоелектростанцій та їх переоснащення новітніми системами очищення викидів;

• заміна вугілля та мазуту на теплоелектростанціях екологічно чистішим газовим паливом;

• будівництво вітрових електростанцій;

• обладнання двигунів внутрішнього згорання спеціальними каталізаторами для нейтратізації чадного газу, заміна етильованого бензину на неетильований.

Види забруднення води:

• фізичне — збільшення у воді вмісту нерозчинних домішок (піску, глини, мулу);

• хімічне — забруднення різними шкідливими домішками неорганічного (мінеральні солі, кислоти, луги) та органічного (рештки організмів, нафта і нафтопродукти) походження, мийними засобами, пестицидами, добривами. Основними джерелами хімічного забруднення є металургійні, хімічні, нафтопереробні, целюлозно-паперові заводи, комунально-побутові стоки, сільське господарство;

• бактеріальне і біологічне — потрапляння зі стічними водами різних хвороботворних мікроорганізмів, яєць глистів тощо. Основними джерелами такого забруднення є підприємства мікробіологічної і легкої промисловості, м’ясо-комбінати, цукрові заводи, комунально-побутові стоки (житлових масивів, підприємств харчування, лікарень тощо);

• теплове — спричиняють підігріті води тепло- й атомних електростанцій, машинобудування, металообробки, коксохімії;

• радіаційне — надмірний вміст у воді радіонуклідів (особливо після аварії на ЧАЕС у 1986 р.).

Забруднення поверхневих вод суходолу

Із промисловими стоками у поверхневі води суходолу надходять солі металічних елементів (Меркурію, Плюмбуму, Купруму), кислоти, луги, органічні речовини та радіоактивні відходи. З полів вимиваються органіка, пестициди, мінеральні добрива, відходи тваринницьких комплексів. Комунально-побутові стічні води сильно забруднені синтетичними поверхнево-активними речовинами (у складі мийних засобів), бактеріально-біологічним и забруднювачами.

Негативні наслідки забруднення поверхневих вод:

• зниження прозорості води і зменшення в ній кисню;

• підвищення вмісту шкідливих і отруйних речовин;

• бурхливий розвиток ціанобактерій і зростання кількості нітратів та фосфатів;

• підвищення вмісту хвороботворних мікроорганізмів, які є джерелом багатьох інфекційних хвороб;

• теплове забруднення змінює термічний і біологічний режими води — гине зоопланктон, порушуються умови нересту риб, їх вражають хвороби;

• йони важких металів через водні рослини харчовими ланцюгами надходять до рослиноїдних тварин, а від них — до хижих;

• будівництво водосховищ змінює гідрологічний режим водойм.

Джерела забруднення підземних вод:

• місця збереження і транспортування промислової продукції;

• місця акумуляції комунальних і побутових відходів;

• речовини зі звалищ хімічних відходів, пестициди і мінеральні добрива;

• під час використання ґрунтових методів очищення поверхневих вод (поверхнево-активними речовинами);

• через забруднення поверхневих вод, які живлять підземні.

Джерела забруднення морських вод:

• річки виносять у моря і океани стоки промислових підприємств, комунально-побутові відходи та воду з полів;

• аварії танкерів та морських нафтодобувних установок.

Запустелювання — це виснаження екосистем у посушливих зонах під впливом діяльності людини та посух. Воно виявляється в сильній деградації природних біоценозів і втраті родючості ґрунтів. Цього вже зазнали у світі більше 4,5 млрд га землі, і площі їх зростають. За останні 20 років площа пустель збільшилася на ] 00 мли га. У 1958-1973 рр. запустелювання південного району Сахари (так званий Сахель) відбулося на великих територіях, що спричинило голод серед місцевого населення. Прикладом «рукотворної» регіональної катастрофи є проблема Аральського моря.

Вчення В. І. Вернадського про біосферу

Поява й розвиток життя на Землі призвели до утворення якісно нової земної оболонки — біосфери. Уявлення про те, що живі істоти нашої планети взаємодіють з навколишнім середовищем і змінюють його, виникли давно на основі спостережень природних явищ.

Уперше ідеї про біосферу виклав у своїх працях французький учений-еволюціоніст Ж.-Б. Ламарк.

Термін «біосфера» запропонував австрійський геолог Е. Зюсс (1875 р.), але він не розвинув учення про біосферу і не дав точного її визначення.

Основоположниками вчення про біосферу є В. І. Вернадський і Т. де Шарден. Вони обґрунтували високу хімічну та геологічну активність живої речовини біосфери, наголосивши, що розвиток життя на планеті забезпечують особливі фізичні властивості біосфери.

Першу працю, у якій було викладено основи вчення про біосферу, академік В. І. Вернадський опублікував 1926 р., останню — 1944 р.

За В. І. Вернадським, виділяють 6 основних типів речовин біосфери:

• жива речовина, представлена організмами різних видів, — сукупність усіх живих організмів планети в певний момент, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, масі, енергії;

• біогенна речовина, що є продуктом життєдіяльності організмів (кам’яне вугілля, торф);

• нежива (косна) речовина, в утворенні якої живі організми участі не брали (гірські породи та мінерали);

• біокосна речовина, що сформувалась за рахунок взаємодії живої та косної речовин (ґрунт);

• радіоактивна речовина;

• космічна речовина (метеорити тощо).

Біосфера (від грецьк. bios — життя, spheres — куля) — територія існування й функціонування організмів, що нині існують; поверхня, яка охоплює нижню частину атмосфери, усю гідросферу, поверхню суходолу та верхні шари літосфери.

Біосфера — термодинамічна оболонка земної кулі з температурою від +50 °С до -50 °С і тиском близько однієї атмосфери; склад, структура й енергетика якої визначаються сукупною діяльністю живих організмів.

Більшість сучасних екологів розуміє біосферу як об’єднання всіх живих організмів, що перебувають у взаємозв’язку з фізичним середовищем Землі; із цього погляду біосфера становить собою сукупність екосистем нашої планети.

Біосферу розділяють на біогеосферу (суходіл) і біогідросферу (усі види водойм), у яких зосереджена основна маса живої речовини.

На думку В. І. Вернадського людина перебере на себе управління всіма процесами в біосфері, спрямовує її розвиток у потрібному для себе напрямі. На зміну «дикій» біосфері прийшла нова оболонка - ноосфера, тобто якісно новий стан біосфери, переробленої, перебудованої розумом людини та її працею. Основоположники вчення про ноосферу вірили, що її становлення веде до впорядкування природної і соціальної дійсності, до досконаліших форм буття. Цей процес В. 1. Вернадський і навіть П. Тейяр де Шарден пов’язували із соціалістичною організацією життя людей. У деяких випадках ноосфера розглядалася як повне усунення зла, як загальна гармонія, що особливо типово для її космічних варіантів.

Екологічні тенденції сучасності, однак, настільки тривожні, що вимагають мислити і діяти, незважаючи на теоретичні стереотипи. Потрібна докорінна зміна уявлень про ноогенез — вчення про ноосферу із самого початку мало елементи утопії. Але нині є загроза існуванню природи як самостійної цілісності. Тим часом ставлення до ноосфери продовжує залишатися переважно захопленим, ніби її розвиток жодним чином не пов’язаний з кризою сучасної цивілізації. За В. І. Вернадським, «ноосфера — це гармонійне поєднання природи і суспільства, торжество розуму і гуманізму, де зіллються воєдино наука, суспільний розвиток і державна політика на благо людини, це світ без зброї, війн і екологічних проблем, це мрія, мета, що стоїть перед людьми доброї волі, це віра у велику місію науки і людства, озброєного наукою». Подібне некритичне ставлення до ноосфери, на жаль, й досі панує у нашій повсякденній свідомості.

Перш, ніж приступати до вироблення нових етичних імперативів і норм взаємовідносин людини з природою, необхідно, образно кажучи, «розчистити їм місце», критично переглянувши і проаналізувавши колишні (тобто сучасні) догми екологічної свідомості. Не претендуючи на вичерпну характеристику, можна виділити наступні найважливіші постулати сучасної масової екологічної свідомості.

1. Першочерговим завданням є збереження природи. Своєю матеріально-виробничою діяльністю людина перетворює природу, тобто змінює її, не заради цікавості, а внаслідок суті свого буття. Зміна, а не збереження, є способом життєдіяльності людини. Інша справа, що людина для підтримки нормальних умов існування повинна постійно компенсувати свій дестабілізуючий вплив на природу іншими перетвореннями. Першочергове завдання людства — це забезпечення стабільності свого розвитку, динамічної рівноваги системи. «природа — суспільство». Причому, по мірі свого розвитку людина вимушена все більше брати на себе управління станом природи, оскільки її власні сили вже не можуть компенсувати антропогенний вплив.

2. Екологічні проблеми — породження сучасного світу: ще в недавньому минулому відносини з природою були гармонійними. Це розуміння породжує ідеалізацію минулого життєвого укладу, лежить в основі гасла «Назад до природи!». Людство протягом всього свого існування стикалося і більш або менш успішно вирішувало екологічні проблеми. Відмінність нашого періоду в тому, що ці проблеми набули глобального характеру.

3. У майбутньому можна повністю вирішити екологічні проблеми. При цьому випускається з уваги, що всяке досягнення техніки нарівні з корисним ефектом дає і побічний, екологічний вплив якого спочатку непередбачуваний. Наприклад, навіть найбільш чиста енергетика (сонячна) дає побічний продукт у вигляді теплового забруднення, тому також має екологічні межі свого розвитку.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити