Біологія 11 клас

РОЗДІЛ ІІ НАДОРГАНІЗМОВІ РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ


ТЕМА 1. ПОПУЛЯЦІЯ. ЕКОСИСТЕМА. БІОСФЕРА

 

§ 36. ЛЮДИНА І БІОСФЕРА


Терміни і поняття: природні ресурси; парниковий ефект; смог; ерозія ґрунту; біологічна різноманітність; реакліматизація; охорона природи.

Людина і зміни біосфери. Сучасна людина сформувалася за еволюційними мірками зовсім недавно, не більш ніж 50 тис. років тому. Проте лише біологічному виду людина розумна за такий короткий період вдалося здобути владу над процесами, що відбуваються на Землі. У наш час діяльність людини стала силою планетарного масштабу, одним з вирішальних факторів еволюції біосфери. У результаті людина так зуміла змінити довкілля, що поставила під загрозу факт свого існування як біологічного виду й функціонування біосфери в її нинішньому вигляді. Особливо негативні зміни відбулися в останні 100 років — у період науково-технічної революції. Вони призвели до зміни клімату, забруднення середовища життя, порушення складу атмосфери, вимирання численних видів організмів.

Вимирання організмів, які жили на Землі, досить часто траплялося в минулому. Найбільшою катастрофою біосфери вважається Велике пермське вимирання, яке відбулося близько 251,4 млн років тому. За даними палеонтологів, тоді вимерло 96 % усіх морських видів тварин, 70 % наземних видів хребетних і 83 % комах. Причинами катастрофи, найімовірніше були: зміна газового складу атмосфери, різке збільшення сухості клімату, піднімання рівня моря, а також зміни океанічних течій. Симптоматично, що схожі порушення спостерігаються й у сучасній біосфері. І виникли вони зокрема і внаслідок діяльності людини.

Існує кілька найбільш проблемних точок взаємин людини і біосфери. Кожна з них може стати причиною серйозних катаклізмів біосферного характеру.

Проблема обмеженості природних ресурсів і дедалі зростаючі потреби людини. Як і будь-який біологічний вид, людина не може жити без джерел речовини та енергії, що забезпечують її життєдіяльність, а також джерел постачання необхідних матеріалів для виробництва. Основою людського існування є природні ресурси. Природні ресурси можна поділити на дві групи: абіотичні — ресурси неживої природи і біотичні — ресурси живої природи.

Найважливішими для людини абіотичними ресурсами є випромінювання Сонця, що нагріває Землю і дає енергію, необхідну для фотосинтезу; прісна вода; чисте повітря; ґрунт; корисні копалини, що використовуються для виробництва енергії. З кожним роком людина потребує дедалі більше мінеральних ресурсів (корисних копалин), освоює усе більшу частину планети. Це досягається завдяки новим технологіям, які відкривають нові царини застосування чорних і кольорових металів, різної неметалічної сировини. У результаті розширюється розробка руд, збільшується видобування нафти і газу, в тому числі й з дна моря.

Одні абіотичні ресурси є поновлюваними, наприклад, сонячна радіація, енергія вітру й морських припливів. Інші можна вичерпати тільки теоретично. До них варто віднести кисень в атмосфері й прісну воду на суходолі. Третя категорія ресурсів однозначно відноситься до таких, що вичерпуються: ґрунт, мінеральні ресурси й корисні копалини. Якщо втрату багатьох мінеральних ресурсів можна компенсувати (залізо можна замінити деревом або полімерними речовинами), то кисень і прісна вода — незамінні. Очевидно, людству слід створювати таке виробництво, яке не поглинало б безповоротно абіотичні ресурси, перетворюючи якусь їх частину на відходи виробництва, а знову включати їх у виробничий цикл, подібно тому, як це відбувається в кругообігу речовини у біосфері.

Біотичні ресурси (тваринний і рослинний світ), які є харчовими ресурсами людини, варто вважати такими, що поновлюються. Справді, рослини і тварини розмножуються, а тому, якщо якоюсь частиною їх розумно користуватися, то через певний період часу вони зможуть повністю відновитися. Але не все так просто. Насамперед, слід чітко визначити, скільки й чого можна взяти, виключити браконьєрство — недозволені законом видобування, рибальство, полювання. І найголовніше, потрібно пам’ятати: усяке вилучення — це руйнування природного середовища життя, у результаті якого змінюються умови існування. Відновлення популяцій тварин і рослин може виявитися дуже тривалим і не завжди успішним процесом.

Особливу проблему становить суперечність між необхідністю розширювати виробництво, з кожним роком збільшуючи матеріальні блага (пригадайте: дотепер істотна частина населення Землі зазнає голоду) і тим, що ресурсів на Землі меншає. Вочевидь, необхідні принципово нові рішення, пов’язані з впровадженням екологічно чистого виробництва. Крім того, щоб уникнути безповоротних втрат природних ресурсів, необхідні нові дослідження з біології, насамперед екології, зоології та ботаніки. А урядам країн, їх органам, що ухвалюють рішення, слід більше прислухатися до рекомендацій учених.

Які впливи людини на біосферу є найбільш негативними. Забруднення повітря. Основною причиною забруднення атмосфери є спалювання палива і викиди важкої промисловості. У XIX ст. усі продукти згоряння вугілля, що надходили в навколишнє середовище, повністю засвоювала рослинність. Нині вона із цим завданням впоратися не може. Більше того, з кожним роком через вирубування лісів, насамперед тропічних,



Мал. 147. Смог у мегаполісі.


через те, що біомаса продуцентів з кожним роком зменшується, рослинність не в змозі переробити величезну кількість вуглекислого газу, який постійно накопичується в атмосфері. Океан і зелені рослини нині поглинають лише близько половини діоксиду Карбону, що утворюється під час згоряння палива, решта залишається в атмосфері.

За підрахунками вчених, за останні 100 років вміст С02 в атмосфері збільшився більш ніж на 10 %. У результаті того, що накопичений в атмосфері діоксид Карбону заважає тепловому випромінюванню Землі, виникає парниковий ефект, за якого рік у рік зростає середня температура на поверхні Землі. Це призводить до танення льодовиків і висушування клімату.

Рідкі й тверді частки (пил), зважені у повітрі, розсіюючи світлові промені, зменшують кількість сонячної радіації, що досягає поверхні Землі. Нині характерним явищем усіх мегаполісів став смог (від англ. smoky fog — димовий туман) — суміш туману, пилу й диму (мал. 147). У результаті тільки у містах сонячна радіація зменшується на 15 %, а ультрафіолетове випромінювання — на 30 %.

Забруднення прісних вод. Найбільше прісної води витрачається на зрошення. Величезну її кількість використовує промисловість. Найменше її йде безпосередньо на задоволення фізіологічних потреб населення. З кожним роком потреби у прісній воді зростають. При цьому дедалі небезпечнішим стає нерівномірний розподіл ресурсів прісної води на Землі.

Забруднення прісних вод викликане не тільки тим, що в ріки скидають відходи виробництва. Це і змиви з полів пестицидів та мінеральних добрив, що отруюють багато водних організмів, насамперед молюсків, раків, риб, підвищують концентрацію у воді макро- і мікроелементів. Останнє спричиняє « цвітіння » водойм — спалахи чисельності ціанобактерій у жаркий період, що робить воду ставків, рік і водоймищ непридатною не лише для споживання, а й навіть для мешкання тих самих тварин.

Проблема прісної води особливо актуальна для України. Прісна вода — один з найдефіцитніших природних ресурсів нашої країни. В Україні на одного жителя припадає близько 1000 м3 води на рік, тоді як згідно з розрахунками ООН достатньою вважається величина 10000—15000 кубічних метрів. Саме тому промислові й комунальні підприємства пропускають води більше, ніж її взагалі є на території України. Цей парадокс означає, що одна й та сама вода використовується у промисловості не один раз, а оскільки повного очищення води досягти неможливо, то в результаті майже 90 % підземних і річкових вод України мають санітарний стан, який оцінюється від «поганого» до «критичного».

Проблеми Світового океану. З річковим стоком, викидами морського транспорту й, особливо, через аварії танкерів, у море потрапляє величезна кількість нафтопродуктів (мал. 148), солей важких металів, пестицидів. Забруднення багатьох морів досягло загрозливих для їх біоти масштабів. Зокрема, багато в чому критичною є ситуація у північно-західній частині Чорного та Азовського морів.



Мал. 148. Забруднення нафтою океану.


Деградація ґрунту. Родючий шар ґрунту формується сторіччями, тоді як зруйнувати його можна за кілька років. Причиною деградації ґрунтів насамперед є їх виснаження. Щороку разом з урожаєм з ґрунту вилучають десятки мільйонів тонн Нітрогену, Калію, Фосфору — головних компонентів живлення рослин. Якщо ґрунт не поповнювати сполуками Нітрогену, запас родючості може бути вичерпаний за 50—100 років. Тому землеробство припускає внесення у ґрунт органічних і мінеральних добрив. Навіть у разі правильного використання тільки 40—50 % внесених у ґрунт азотних добрив використовують рослини. Інша частина звітрюється в атмосферу або вимивається з ґрунту, що призводить знову ж таки до забруднення і «цвітіння» водойм.

Ще одним фактором деградації ґрунтів є ерозія (від лат. ерозіо — роз’їдання) — руйнування й знесення ґрунтового покриву потоками води або вітром (мал. 149). Ерозія виникає й унаслідок оранки, особливо, якщо її проводять не за правилами. Разом з талими і дощовими водами з полів щороку в ріки й моря виносяться мільйони тонн ґрунту. Якщо розмиву ніщо не перешкоджає, дрібні вимоїни перетворюються у більш глибокі, а ті — у яри.

Розорана земля не до кінця реалізує свої біосферні функції, оскільки не дає повної продукції рослин і тварин. Україна має одну з найбільш розораних територій у світі. Навіть у розпал кризи сільського господарства під плугом перебувало понад 55 % и території. Порівняйте: у Франції і Німеччині ріллею зайнято трохи більше 33 %, в Англії — 18 %, а в США — 15 % території країни.

За розрахунками вчених, щорічні втрати ґрунту в Україні становлять 600 млн тонн, у тому числі гумусу — до 20 млн тонн. Це означає, що з території України щороку у Світовий океан змивається ґрунт, яким можна було б завантажити 100 тис. залізничних вагонів. Щоб компенсувати втрату гумусу, на поля щороку повинно вноситися 400 млн тонн мінеральних добрив. їх необхідно виробити з наявних мінеральних ресурсів.

Зниження біологічної різноманітності. Під біологічною різноманітністю зазвичай розуміють усю сукупність видів організмів, що живуть на якійсь певній території або в цілому на планеті Земля. Виробнича діяльність людини, безпосереднє винищення багатьох видів, які були харчовими об’єктами людини, однозначно призводять до зниження біологічної різноманітності. Це загрожує негативними наслідками для біосфери.

Кожний вид організмів займає певну екологічну нішу, своє місце у біосфері. Його зникнення не проходить для екосистем безслідно, оскільки спрощує трофічний ланцюг, зменшує стабільність біоценозів.

За останні два сторіччя на Землі зникло кілька сотень видів тварин. Насамперед це ссавці, яких вимерло понад 100 видів, птахи і рептилії. Під реальною загрозою існування ще 2 тис. видів тварин. Нині очевидно, що дуже багато видів, особливо цінних промислових видів, в умовах, що змінилися, ніколи не відновлять свою колишню чисельність.



Мал. 149. Ерозія ґрунту.

 


Мал. 150. Третє видання Червоної книги України.


Дуже непроста ситуація склалася в Україні.

З кожним десятиліттям зниклих видів тварин і рослин стає дедалі більше. Якщо до першого видання Червоної книги України, опублікованого в 1980 p., входило 245 видів тварин та рослин, то до наступного, що побачило світ у 1994—1995 pp., — вже 895, а до третього видання (мал. 150), здійсненого у 2009 p., — понад 1300 видів.

За останні 200 років з території України зникли такі види, як тур (дикий предок корови), тарпан (дикий предок коня), сайгак, кулан (дикий осел), росомаха, орел степовий. На межу існування поставлено такі види, як зубр, ведмідь бурий, лось, найбільшого серед літаючих птахів — дрохву і найбільшого орла беркута (мал. 151).

В Україні різко підірвані запаси риб. Якщо ще 70 років тому Азовське море й північно-західна частина Чорного моря вважалися найбагатшими рибними регіонами світу, то нині — це зона кризового стану фауни і флори. На початку XXI ст. в басейні Дніпра риби добувають утричі менше, ніж її ловили до створення системи водоймищ.

Збереженню тваринного і рослинного світу сприяє організація системи заповідників і заказників, які повинні зберігати екологічну мережу по всій території країни. Заповідники утримують у незайманому вигляді популяції й угруповання організмів, є базою для одомашнювання диких тварин з цінними господарськими властивостями. В Україні саме до цієї категорії відноситься біосферний заповідник «Асканія-Нова». Крім того, заповідники можуть бути центрами розселення тварин, які зникли у певній місцевості, або слугувати цілям збагачення фауни. Багато в чому завдяки природоохоронним заходам і реакліматизації вдалося відновити популяції бобра європейського й оленя шляхетного, які до середини XX ст. в Україні практично зникли.

Охорона природи і раціональне використання природних ресурсів. Охорона природи — це комплекс послідовно здійснюваних державних заходів, що включає пошук нових наукових рішень, розширення наявних знань.

Державні заходи це насамперед — різні закони й законодавчі акти, які повинні неухильно виконуватися урядом, адміністративними органами і місцевим самоврядуванням. В Україні прийнято багато законів у галузі охорони природи. Це «Закон про тваринний світ», «Кодекс законів про ліс», «Закон про полювання», «Закон про Червону книгу України» тощо.



Мал. 151. Одні види тварин вже зникли з території України: а — орел степовий, а інші можуть зникнути найближчим часом: б — осетер руський; в — зубр; г — лось європейський.


На практиці спочатку потрібно перейти до раціонального ставлення до природних ресурсів, до екологічно обґрунтованого використання земних надр, водних ресурсів, рослинного і тваринного світу. Необхідно зробити ряд важливих кроків для збереження в чистоті повітря і води.

Можна виділити два стратегічних напрями охорони природи. Перший — навчитися забезпечувати енергетичні потреби людства з поновлюваних джерел, не руйнуючи середовище життя. Такими джерелами можуть бути енергія вітрів, використання біологічного палива й штучний фотосинтез. Другий напрям — створити безвідхідне виробництво, оскільки відходи у будь-якій формі неминуче забруднюватимуть довкілля.

Нині людина стала потужним екологічним фактором, що має рівень біосферного впливу. Викликані нею зміни за короткий період часу (100—200 років) призвели до змін планетарного масштабу. їх наслідки через якийсь час можуть набути катастрофічного характеру, призвести до масових вимирань представників фауни і флори, руйнування існуючої цивілізації, поставити під сумнів можливість виживання людини як біологічного виду.





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