Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко icon

Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко




Скачати 281.53 Kb.
НазваТексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко
Дата15.07.2012
Розмір281.53 Kb.
ТипЛекція




Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені
к. держ. упр., доц. В.О. Мартиненко



Лекція 1. НАУКОВІ ЗАСАДИ РАЦІОНАЛЬНОГО ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ


1. Екологія як комплексна міждисциплінарна наука: історія становлення, предмет, методи та основні завдання.

2. Структура науки про довкілля, місце екології в системі наук

3. Вчення В.І.Вернадського про біосферу і ноосферу.

4. Екосистеми і їх роль в організації біосфери і ноосфери.

5. Екологічні закони.

6. Екологічні поняття


1.1. Екологія як комплексна міждисциплінарна наука: історія становлення, предмет, методи та основні завдання


Природа – це місце проживання людини, джерело всіх благ, які є необхідними для життя і виробничої діяльності. Людина є невід’ємною частиною природи і може виробляти тільки тоді, коли використовує природні ресурси. Багато років людина прагнула підкорити природу, панувати над нею, і несподівано для себе опинилась на межі екологічної катастрофи. “Парниковий ефект”, “озонові діри”, недостатня кількість чистої води та продуктів харчування, сировинні та енергетичні кризи, забруднення світового океану – всі ці проблеми стали перед людством, вимагаючи негайного вирішення. Одна із глобальних проблем сьогодення це раціональне використання природних ресурсів та охорона навколишнього середовища. Вирішити всі ці проблеми можна тільки на основі екологічних знань.

^ Нині слово “екологія” стало дуже популярним. Його нерідко вживають у сполученні з такими словами, як суспільство, природа, здоров'я тощо. Найчастіше застосовують цей термін, указуючи на неблагополучний стан природи.

^ Для сучасної людини знання основ екології не менш важливе, ніж основ фізики, хімії, математики. Екологізація виробництва - один з провідних напрямів науково-технічного прогресу, покликаної не тільки забезпечити узгоджене функціонування природних і технічних систем, а й значно підвищити ефективність останніх. Таким чином, екологія все більше набуває особливостей прикладної науки.

Екологія має багато визначень. Найчастіше тлумачать її як науку про взаємозв’язок живих організмів та середовища існування. Всере­дині XIX сторіччя, стало остаточно зрозумілим, що неможливо вивчати живі організми окремо від їхнього середовища існування. Саме поняття «екологія» (“наука про баланс”) у 1866 році ввів видатний німець­кий біолог Ернст Геккель і описав екологію як “науку про відносини організму з навко­лишнім зовнішнім світом, куди ми в широкому розумінні можемо включити всі умови існування”.

Після Геккеля в поняття екологія вносились різні по змісту визначення, які розширювали предмет цієї галузі знань.

Значення екології по-справжньому стали усвідомлювати лише наприкінці XX століття, коли збільшення чисельності населення планети і вплив людини на природне середовище, призвело до його деградації, гостро поставило питання: бути чи не бути людській цивілізації? Щоб задовольнити свої потреби в чистому повітрі, воді і фізіологічно здоровій їжі, людині треба знати не тільки, як улаштоване і як функціонує природне середовище, але і як звести до мінімуму шкоду, яку вона завдає. Саме ці проблеми і вивчає екологія.

Сьогодні екологія, в широкому значенні, визначається як комплексна інтегральна наука, яка досліджує навколишнє середовище (екосферу планети), його вплив на суспільство та зворотну реакцію природи на діяльність людства.

Екологія – це міждисциплінарна наука, яка базується, крім біологічних основ, на основах географічних, технічних, економічних та соціальних наук (рис. 1).



 Рис. 1. Міждисциплінарний характер екологічної науки

  Об'єкти дослідження в екології - планетарні екосистеми всіх рівнів та їх елементи (від субелементарних части­нок типу кварків аж до Всесвіту в цілому).

^ Предметом вивчення екології є переважно системи, розміщені вище рівня організмів, - популяції і угруповання. Іншими словами, -

екологія вивчає сукупність живих організмів, які взаємодіють між собою, утворюючи із оточуючим середовищем певну єдність (тобто систему), в межах якої здійснюється процес трансформації енергії й органічної речовини.

На сучасному етапі розвитку продуктивних сил завдання екологічної науки конкретизуються за наступними напрямками:

  • розробка основних принципів взаємодії людини з природою, що засновані на засадах раціонального природокористування;

  • пошук методів господарювання, які збережуть рівновагу навколишнього середовища і покращать природний потенціал;

  • розробка і впровадження в господарську діяльність екологічного законодавства, стандартів, нормативів тощо;

  • перехід на міжнародні екологічні стандарти якості навколишнього середовища, технологічних процесів та продукції;

  • формування ефективної системи державного та регіонального управління природокористуванням.

Завданням екології для економістів є ознайомлення зі специфікою впливу економіки в цілому та окремих її галузей на навколишнє середовище; вивчення господарського механізму управління процесом природокористування та охорони довкілля; вивчення економічних методів управління процесом природокористування та вміння їх практичного застосування.

Для вирішення вище зазначених завдань екологія використовує широкий арсенал методів, як традиційних, так і нових. Серед них:

  • метод спостереження;

  • статистичний метод, який дозволяє вивчити певні об’єкти та явища у їхньому взаємозв’язку й динаміці;

  • порівняльний метод, котрий передбачає вивчення об’єктів через порівняння з іншими об’єктами, тощо;

  • метод прогнозування дозволяє розрахувати зміни, які можуть бути в майбутньому через нинішнє забруднення навколишнього середовища та нераціональне використання природних ресурсів;

  • метод кількісного та якісного аналізу;

  • метод математичного моделювання, за допомогою математичних символів дозволяє збудувати спрощену систему дослідження для отримання потрібних результатів;

  • метод екологічного районування дозволяє згрупувати області (регіони) в групи за їх екологічним станом;

  • картографічний метод, дозволяє скласти карту екологічної ситуації для аналізу і пізнання явищ;

  • балансовий метод, що дає можливість зіставити наявність природних ресурсів з їхнім використанням;

  • аерокосмічні методи дослідження, які дозволяють оцінити в динаміці всі процеси, що відбуваються на локальному, регіональному чи глобальному рівнях.

^ 2. Структура науки про довкілля, місце екології в системі наук

 З виходом екології на глобальний – біосферний рівень, унаслідок появи нових практичних потреб, обумовлених роз­витком технологій, йдеться про інтеграцію та диференціацію еколо­гічних знань. Унаслідок цих двох протилежних, але взаємо-обумовлених процесів ускладнюється структура екології, з’яв­ляються нові підрозділи, а сама наука поширює свої межі пі­знання за рамки біологічної науки.

До 2000р. сформувалося біля 100 напрямків екологічної діяльності, які можна об’єднати за принципами їхньої галузевої приналежності, взаємозв’язків, взаємопідпорядкованості, пріоритетності, загально людського і практичного значення. Найбільш детальною й обґрунтованою є структура екології, запропонована відомим екологом М.Ф. Реймерсом, її ми і розглянемо.

Найвищім за рангом поняттям, що використовується в класифікації, є “загальна екологія”. Вона узагальнює всю екологічну інформацію, що надходить з інших підрозділів і на підставі їх аналізу і моделювання розвитку екологічної ситуації на планеті, сприяє прийняттю науково і логічно обґрунтованих рішень по реалізації стратегічних планів розвитку цивілізації Загальній екології підпорядковані два великих блоки екологічних досліджень: теоретична екологія і прикладна екологія.

^ Теоретична екологія включає біоекологію з усіма її підрозділами.

До блока практичної екології відносять: біосферологію, геоекологію, соціоекологію, інженерну екологію з усіма їхніми підрозділами.

Біоекологія - екологія живих організмів, у тому числі людини як біологічного об’єкта. До блока біоекології належать: екологія людини, екологія мікроорганізмів, екологія тварин, екологія рослин і інші (див.рис.1.2).

^ Геоекологію і біосферологію об’єднують у єдиний блок - наука про охорону і раціональне використання природних ресурсів.

До цього блоку належать: ландшафтна екологія, екологія атмосфери, екологія гідросфери, екологія літосфери, екологія глибинних надр землі та інші (див.рис1.2).

Соціоекологія - наука про соціально-економічні чинники впливу на навколишнє середовище. Вона об’єднує: екологічну освіту, екологічне право, урбоекологію, екологію і демографію, екологічний менеджмент, екологічний маркетинг, національну екополітику і інші (див.рис.1.2).

Інженерна екологія - наука про техногенні чинники забруднення навколишнього середовища. Інженерна екологія (техноекологія) об’єднує такі підрозділи: екологія енергетики, екологія транспорту, екологія військової справи, екологія промисловості, екологія сільського господарства, екологічна експертиза, космічна екологія і інші (див.рис.1.2)

Кожний із розглянутих розділів екології закликає до вирішення свого кола проблем, але усі вони тісно пов’язані між собою, та кожний використовує матеріали іншого.



Рис. 4. Місце екології в системі наук





3. Вчення В.І.Вернадського про біосферу і ноосферу

Однією з найголовніших рис планети Земля є існування на ній життя. Цим вона відрізняється від усіх планет Сонячної системи, бо ні на знімках інших планет, ні в пробах місячного чи марсіанського ґрунту жодних ознак присутності живих істот не виявлено. Більше того, наукові дані свідчать, що та форма життя, яка є на Землі (єдина відома форма), а саме – білково-нуклеїнова, існує завдяки поєднанню кількох сприятливих астрономічних факторів. До них належать такі: сталість світності нашої зірки – Сонця (3,9 – 1020 МВт), що істотно не змінювалась протягом 4,5 млрд. років існування Землі; велика маса Землі (6-1021 т), достатня для того, щоб тримати навколо себе досить щільну атмосферу, велику кількість води тощо. Серед цих сприятливих факторів чи не найбільшим є орбіта Землі. Американський вчений М.Харт довів, що якби відстань між Землею та Сонцем була на 5% меншою або на 1% більшою життя на ній було б неможливим – у першому випадку на Землі було б занадто жарко (як на Венері), в другому – занадто холодно, і Земля постійно знаходилась би в умовах глобального льодовикового періоду (як на Марсі).

Біосфера (від грец. “bios” – життя, “sphasra” - куля) – оболонка Землі, в межах якої існує життя (сфера життя).

Термін “біосфера” був запропонований в 1875 році відомим австрійським гідробіологом Едуардом Зюссом. Перші уявлення про біосферу як “зону життя” належать французькому натуралісту Жану-Батісту Ламарку. Свої ідеї стосовно біосфери Ламарк вперше виклав в своїх лекціях у 1800 році, а згодом - у книзі “Гідрогеологія” (1802 р.). Науково обґрунтував учення про біосферу видатний вітчизняний вчений, перший президент Академії наук України Володимир Іванович Вернадський (“Біосфера” 1926), який одним із перших усвідомив величезний перетворюючий вплив живих організмів на усі процеси, що відбуваються на Землі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Він визначив, що саме життєдіяльністю живих організмів зумовлюється хімічний склад атмосфери, концентрація солей у гідросфері, утворення й руйнування гірських порід, ґрунтів тощо. “Якби на Землі не було життя, - писав учений, обличчя її було б таким же незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил”.

^ До складу біосфери входить:

  • верхня частина атмосфери до висоти 25-30 км (до озонового екрану), в якій існує активне життя;

  • вся гідросфера, в якій життя проникає на глибини більше 11 км (Маріанська впадина в Тихому океані – 1130 м);

  • верхня частина літосфери до температури 100 0 С.

^ Для біосфери є притаманним безперервний процес кругообігу речовин у трьох агрегатних станах (твердому, рідкому та газоподібному) і потоків енергії за участю в ньому живих організмів. Угрупування живих організмів тісно пов’язані з неорганічним середовищем за допомогою речовинно-енергетичних зв’язків.

В.І. Вернадський визначив структуру природного середовища, яке включає шість типів речовини:

1. Жива речовина, представлена організмами різних видів. Згідно з сучасними оцінками загальна маса живої речовини в біосфері становить 18 ∙1011 т. К.М. Ситник і С.П. Вассер (1992) вважають, що на Землі виявлено 1 447 609 видів живих організмів, фактично їх набагато більше, можливо 80 млн.

2. Біогенна речовина - є продуктом життєдіяльності організмів (кам’яне вугілля, торф);

3. Нежива речовина - речовина, у формуванні якої живі організми не брали участі (вода, гірські породи і мінерали);

4. Біокосна речовина - утворилась внаслідок взаємодії живої і неживої речовини (ґрунт);

5. Радіоактивна речовина (радіоактивні нукліди хімічних елементів);

6. Космічна речовина (метеорити, космічний пил тощо).

Вчений визначив суттєві ознаки біосфери, основні з них:

  • біосфера – загально планетна оболонка;

  • структура біосфери: нижні шари атмосфери, гідросфера, верхні шари літосфери;

  • склад і будова біосфери зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів;

  • біосфера є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, акумуляції і перерозподілу в ній величезної кількості енергії;

  • біосфера є термодинамічно відкритою, самоорганізованою, саморегульованою, динамічно зрівноваженою, стійкою системою.

Вернадському належить відкриття такого основного закону біосфери:Кількість живої речовини є планетною константою з часів архейської ери, тобто за весь геологічний час”. Протягом цього періоду живий світ морфологічно змінився невпізнанно, але такі зміни помітно не вплинули ні на кількість живої речовини, ні на її середній валовий склад. Справа тут у тому, як вважає Вернадський, що “в складі організованості біосфери відбувались в межах живої речовини лише перегрупування хімічних елементів, а не докорінні зміни їх складу й кількості”.

^ На думку вченого, єдиним правильним підходом до біосфери повинен бути підхід, як до цілісної глобальної екологічної системи, яка володіє певною структурою та стійкістю, властивими їй особливостями формування і розвитку. Таке поняття біосфери особливо важливе тепер, коли техногенний вплив людини на природу досягнув небувалих масштабів та може викликати планетарні зміни в середовищі існування людини.

В.І Вернадський зазначав, що можливості людини такі значні, що вона може втручатись в хід геолого-хімічних процесів Землі і навіть змінювати їх природний напрямок. Людство має усвідомити свою силу і роль у біосфері і тоді настане новий етап її розвитку. Вчений передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму – ноосферу (“noos” – давньогрецька назва людського розуму), в якій людина стане основною геологічною силою. За Вернадським зміни, перетворення в біосфері пов’язані як із свідомою, так і несвідомою діяльністю людей, а під впливом розвитку науки і техніки ноосфера розширюється швидкими темпами, охоплюючи все більшу частину природного середовища. Поступово біосфера повинна стати ноосферою, тобто центром розуму, де панують закони мудрості та гармонії.

Ноосфера – це сфера гармонійної взаємодії природи і суспільства, у межах якої розумна діяльність стає головним, вирішальним фактором розвитку біосферних процесів. Це новий етап розвитку біосфери, у якому людина, свідомо використовуючи свої знання, буде підтримувати існування біосфери та сприяти її розвитку.

Концепцію біосфери В.І. Вернадський виклав у роботі “Декілька слів про ноосферу” (1944 р.), у якій він розкрив бачення еволюційно-історичного процесу, перспективи майбуття людства як космічного феномену. Зміст його концепції такий: впливати на природу, змінювати біосферу слід особливо раціонально, думаючи не про сьогоднішні вигоди, а про майбутні наслідки. Біосфера має бути збережена на благо людей. Саме в цьому полягає сенс ноосфери – не стихійне руйнівне втручання в природу, а науково обґрунтоване збереження на Землі умов для життя людей. Володимир Іванович визначив кілька загальних умов, які необхідні для створення ноосфери:

  • людство має стати єдиним в економічному та інформаційному відношеннях;

  • ноосфера – явище всепланетне, тому людство повинне прийти до цілковитої рівності рас, народів незалежно від кольору шкіри й інших відмінностей;

  • ноосфера не може бути створена до припинення війн між народами.

Перехід до ноосфери слід вважати ідеальним варіантом майбутнього, в основі якого лежить складний процес гармонізації відносин між біосферою та господарською діяльністю людини. При переході біосфери до ноосфери перед людством постає завдання навчитися свідомо регулювати взаємовідносини суспільства та природи. Нажаль нині діяльність суспільства спрямована на зниження стійкості біосфери практично за всіма напрямками. Процес становлення ноосфери передбачає поступовий перехід за такими етапами:

  1. людство стає єдиним цілим, науково-технічна революція охоплює всю планету;

  2. здійснюється докорінна перебудова зв’язків та обміну, ноосфера стає єдиним організованим цілим, всі частини якого на різних рівнях діють взаємоузгоджено;

  3. відкриття принципово нових, екологічно чистих джерел енергії;

  4. досягнення соціальної рівноваги всіх людей та підвищення їх добробуту.

Очевидно, що ноосфера в просторі значною мірою перекривається біосферою, але не тотожна їй. ^ Темпи розвитку ноосфери незрівнянно вищі від темпів змін біосфери.

В.І. Вернадський передбачав неминучість ноосфери, яка є наслідком еволюції біосфери і наслідком історичного розвитку людства. Але в сучасних умовах екологічної кризи питання переходу до ноосфери є утопічним. Відомий еколог Ю.Одум (1986 р.) вважає, що не зважаючи на значні можливості людського розуму щодо управління природними процесами, ще рано говорити про ноосферу, оскільки людина не може передбачити всі наслідки своєї господарської діяльності, про що свідчать численні екологічні проблеми сучасності. Тому сьогодні правильно говорити лише про початкову стадію формування ноосфери (протоноосферу), що розвивається в межах техносфери.

Але все ж таки для вирішення всіх протиріч в системі “людина – біосфера” повинна застосовуватись нова ноосферна ідеологія. В основу взаємовідносин людини з природним середовищем треба покласти нові принципи гуманізму, перейти до ноосферної економіки з обов’язковою екологізацією виробничої діяльності.


  1. ^ Екосистеми і їх роль в організації біосфери і ноосфери


Біосфері властива асиметрія: нерівномірність в розподілі океанів, материків, гір та низовин, кліматичних умов, існування живих організмів. Фізико-хімічні параметри систем неживої (абіотичної) природи досить індивідуальні в кожній точці земної поверхні. Тому існує величезне різноманіття видів органічного світ і кожне співтовариство організмів розвивається в певних фізико-хімічних умовах навколишнього середовища.

Екосистема - складний природний комплекс живих істот, що взаємодіють з неорганічним середовищем та знаходяться в матеріально-енергетичній залежності від неї. По суті екосистема, це все те що ми називаємо природою. Екосистеми являють собою основні функціональні одиниці біосфери. Біосфера складається з безлічі екосистем, що взаємодіють між собою. Тому знання про екосистеми надзвичайно важливе для аналізу усього різноманіття екологічних явищ. Вперше термін “екосистема” був запропонований до вжитку у 1935 році англійським екологом А.Тенслі.

Екосистема складається з 4 елементів:

^ 1) абіотичне середовище – комплекс неживої природи, звідки біоценоз черпає засоби для існування і куди виділяє продукти обміну (вода, мінеральні речовини, гази, неживі органічні речовини);

^ 2) продуценти (кондуктори, виробники) – організми, що виробляють первинну біомасу (наземні зелені рослини, водорості і бактерії, що здатні до фотосинтезу);

  1. консументи – споживачі первинної або вторинної продукції, тобто готових органічних речовин, які трансформують їх в нові форми (організми, які вживають тільки їжу рослинного походження називають консументами першого порядку, організми які в основному споживають їжу тваринного походження, називають консументами другого порядку), консументами є тварини та безхлорофільні рослини;

  2. редуценти (деструктори) – організми, які розкладають органічні рештки до мінерального стану (мікроорганізми: бактерії, гриби, найпростіші, а також організми, які живляться мертвими органічними речовинами).

^ Між цими елементами існує закономірний зв'язок, надзвичайно складний і відбувається через речовинно-енергетичний обмін. Для кожної екосистеми характерний свій біологічний кругообіг речовин, який здійснюється завдяки існуванню в екосистемах ланцюгів живлення.

Класифікація екосистем :

  1. За масштабами:

  • мікроекосистеми – невеликі біоценози, що називаються синузіями (трухляві пеньки, мертві стовбури дерев тощо);

  • мезоекосистеми - біоценози які займають однотипні ділянки земної поверхні з однаковими фізико-географічними умовами, межі яких збігаються з межами відповідних фітоценозів (садова ділянка, ліс, озеро тощо);

  • макроекосистеми – охоплюють величезні території чи водні акваторії, що визначаються характерним для них макрокліматом і відповідають цілим природним зонам (тундра, тайга, степ, ліси, моря тощо).




  1. За ступенем трансформації людською діяльністю:

  • природні - екосистеми які сформувалися еволюційним шляхом і мають здатність до саморегуляції, самовідтворення, самопідтримки, при умові відносної стабільності зовнішнього середовища;

- антропогенні - екосистеми, в яких переважають штучно створені антропогенні об’єкти, де крім людей, можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувалися до цих специфічних умов (міста, промислові вузли, кораблі тощо) промислові екосистеми (вугільні шахти, заводи тощо), міські екосистеми;

- антропогенно-природні екосистеми - складаються виключно з природних компонентів, але створені й регулюються людьми (сади, поля, парки тощо) агроценози (сади, тваринницькі ферми тощо), .

В епоху глобального антропогенезу велике значення має стійкість екосистем, тобто стійкість живих організмів до хімічних речовин (ксенобіотиків), які в природному середовищі відсутні.

Способи захисту живих організмів :

- розумова діяльність людини дозволяє розпізнати шкідливі речовини і уникнути їх;

- наявність у тварин та людей гормональної системи, яка розпізнає ксенобітоки, що потрапили до організму;

- на рівні клітин є мембранні механізми, які запобігають проникненню шкідливих речовин до клітини;

- наявність в організмі спеціальних ферментів, здатних руйнувати ксенобіотики;

- наявність системи виведення токсичних речовин з організму.

^ 5. ОСНОВНІ ЕКОЛОГІЧНІ ЗАКОНИ


Закон біогенної міграції атомів (або закон Вернадсько-го): міграція хімічних елементів на земній поверхні та в .біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини, організмів. Так відбувалося й в геологіч-дому минулому, мільйони років тому, так відбувається й «в сучасних умовах. Жива речовина або бере участь у біо­хімічних процесах безпосередньо, або створює відповідне, збагачене киснем, вуглекислим газом, воднем, азотом, фос-'фором та іншими речовинами, середовище. Цей закон має важливе практичне й теоретичне значення. Розуміння всіх хімічних процесів, що відбуваються в геосферах, неможли­ве без урахування дії біогенних факторів, зокрема — ево­люційних. Нині люди впливають на стан біосфери, зміню­ючи її фізичний і хімічний склад, умови збалансованої віками біогенної міграції атомів. У майбутньому це спри­чинить дуже негативні зміни, які набувають здатності са-морозвиватися й стають глобальними, некерованими (опус-телювання, деградація грунтів, вимирання тисяч видів ор­ганізмів). За допомогою цього закону можна свідомо й активно запобігати розвитку таких негативних явищ, ке­рувати біогеохімічними процесами, використовуючи «м'які» екологічні методи.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енер­гія, інформація та динамічні якості окремих природних си­стем і їх ієрархії дуже тісно пов'язані між собою, так що будь-яка зміна одного з показників неминуче призводить до функціонально-структурннх змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи — речовинно-енерге­тичні, інформаційні та динамічні. Наслідки дії цього зако­ну виявляються в тому, що після будь-яких змін елементів природного середовища (речовинного складу, енергії, ін­формації, швидкості природних процесів тощо) обов'язково розвиваються ланцюгові реакції, які намагаються ней­тралізувати ці зміни. Слід зазначити, що незначна зміна одного показника може спричинити сильні відхилення в ін­ших і в усій екосистемі.

Зміни у великих екосистемах можуть мати необоротний характер, а будь-які локальні перетворення природи ви­кликають у біосфері планети (тобто в глобальному масшта­бі) та в її найбільших підрозділах реакції-відповіді, які зумовлюють відносну незмінність еколого-економічного по­тенціалу. Штучне зростання еколого-економічного потенці­алу обмежене термодинамічною стійкістю природних си­стем.

^ Закон внутрішньої динамічної рівноваги — один з най­головніших у природокористуванні. Він допомагає зрозу­міти, що у разі незначних втручань у природне середовище його екосистеми здатні саморегулюватися та відновлюва­тися, але коли ці втручання перевищують певні межі '(які людині слід добре знати) й вже не можуть «згаснути» в ланцюгу ієрархії екосистем (охоплюють цілі річкові сис­теми, ландшафти), вони призводять до значних порушень енерго- і біобалансу на значних територіях і в усій біо­сфері.

Закон генетичної різноманітності: все живе генетичне різне й має тенденцію до збільшення біологічної різнорід­ності. Закон має важливе значення в природокористуванні, особливо в сфері біотехнології (генна інженерія, біопрепа­рати), коли не завжди можна передбачити результат но­вовведень під час вирощування нових мікрокультур через виникаючі мутації або поширення дії нових біопремаратів не на ті види організмів, на які вони розраховувалися.

Закон історичної необоротності: розвиток біосфери й людства як цілого не може відбуватися від пізніших фаз до початкових, загальний процес розвитку однонапрямлений. Повторюються лише окремі елементи соціальних відносин (рабство) або типи хазяйнування.

Закон констаніності (сформульований В. Вернадсь-ким): кількість живої речовини біосфери (за певний гео­логічний час) є величина постійна. Цей закон тіспо пов'я­заний з законом внутрішньої динамічної рівноват. За за­коном константності будь-яка зміна кількості живої речовини в одному з регіонів біосфери неминуче призводить до такої ж за обсягом зміни речовини в іншому регіоні, ті­льки із зворотним знаком.

Наслідком цього закону є правило обов'язкового запов­нення екологічних ніш.

Закон кореляції (сформульований Ж. Кюв'є); в орга­нізмі як цілісній системі всі його частини відповідають од­на одній як за будовою, так і за функціями. Зміна однієї частини неминуче викликає зміни в інших.

Закон максимізації енергії (сформульований Г. і Ю. Оду-мами та доповнений М. Реймерсом): у конкуренції з інши­ми системами зберігається та з них, яка найбільше сприяє надходженню енергії та інформації й використовує макси­мальну їх кількість найефективніше. Для цього така сис­тема, здебільшого, утворює накопичувані (сховища) висо­коякісної енергії, частину якої витрачає на забезпечення надходження нової енергії, забезпечує нормальний круго­обіг речовин і створює механізми регулювання, підтримки, стійкості системи, її здатності пристосовуватися до змін, налагоджує обмін з іншими системами. Максимізація—це підвищення шансів на виживання.

Закон максимуму біогенної енергії (закон Вернадсько-го—Бауера): будь-яка біологічна та «біонедосконала» си­стема з біотою, що перебуває в стані «стійкої нерівноваги» (динамічно рухливої рівноваги з довкіллям), збільшує, розвиваючись, свій вплив на середовище.

У процесі еволюції видів, твердить Вернадський, вижи­вають ті, які збільшують біогенну геохімічну енергію. На думку Бауера, живі системи ніколи не перебувають у стані рівноваги й виконують за рахунок своєї вільної енергії ко­рисну роботу проти рівноваги, якої потребують закони фі­зики та хімії за існуючих зовнішніх умов.

Разом з іншими фундаментальними положеннями закон максимуму біогенної енергії е основою розробки стратегії природокористування.

Закон мінімуму (сформульований Ю. Лібіхом): стій­кість організму визначається найслабшою ланкою в лан­цюзі його екологічних потреб. Якщо кількість і якість еко­логічних факторів близькі до необхідного організму міні­муму, він виживає, якщо менші за цей мінімум, організм гине,екосистема руйнується.

Тому під час прогнозування екологічних умов або ви­конання експертиз дуже важливо визначити слабку ланку в житті організмів.

Закон обмеженості природних ресурсів: усі природні ре­сурси в умовах Землі вичерпні. Планета є природно обме­женим тілом, і на ній не можуть існувати безконечні скла­дові частини.

Закон однонаправленості потоку енергії: енергія, яку одержує екосистема й яка засвоюється продуцентами, роз­сіюється або разом з їх біомасою необоротно передається консументам першого, другого, третього та інших порядків, а потім редуцентам, що супроводжується втратою певної кількості енергії на кожному трофічному рівні в результаті процесів, які супроводжують дихання. Оскільки в зворотний потік (від редуцентів до продуцентів) потрапляє дуже мало початкової енергії (не більше 0,25%), термін «кругообіг енергії» є досить умовним.

Закон оптимальності: ніяка система не може звужува­тися або розширюватися до безконечності. Ніякий ціліс­ний організм не може перевищити певні критичні розміри, які забезпечують підтримку його енергетики. Ці розміри залежать від умов живлення та факторів існування.

У природокористуванні закон оптимальності допомагає знайти оптимальні з точки зору продуктивності розміри для ділянок полів, вирощуваних тварин, рослин. Ігнорування закону — створення величезних площ монокультур, вирів­нювання ландшафту масовими забудовами тощо — призве­ло до неприродного одноманіття на великих територіях і викликало порушення в функціонуванні екосистем, еколо­гічні кризи.

Закон піраміди енергій (сформульований Р. Ліндеманом): з одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10 % енергії.

За цим законом можна виконувати розрахунки земель­них площ, лісових угідь з метою забезпечення населення продовольством й іншими ресурсами.

Закон рівнозначності умов життя: всі природні умови середовища, необхідні для життя, відіграють рівнозначні . ролі. З нього випливає інший закон — сукупної дії еколо­гічних факторів. Цей закон часто ігнорується, хоча має ве­лике значення.

Закон розвитку довкілля: будь-яка природна система розвивається лише за рахунок використання матеріально-енергетичних й інформаційних можливостей навколишньо­го середовища. Абсолютно ізольований саморозвиток не­можливий—це висновок з законів термодинаміки.

Дуже важливими е наслідки закону.

1. Абсолютно безвідхідне виробництво неможливе.

2. Будь-яка більш високоорганізована біотична систе­ма в своєму розвитку є потенційною загрозою для менш організованих систем. Тому в біосфері Землі неможливе повторне зародження життя — воно буде знищене вже іс­нуючими організмами.

3. Біосфера Землі як система розвивається за рахунок внутрішніх і космічних ресурсів.

Закон зменшення енерговіддачі в природокористуванні:у процесі одержання з природних систем корисної продук­ції з часом (у історичному аспекті) на її виготовлення в середньому витрачається дедалі більше енергії (зростають енергетичні витрати на одну людину). Так, нині витрати енергії иа одну людину за добу майже в 60 разів більші, ніж у часи наших далеких предків (кілька тисяч років то­му). Збільшення енергетичних витрат не може відбуватися безконечно. Його можна й слід розраховувати, плануючи свої стосунки з природою з метою їх гармонізації.

Закон сукупної дії природних факторів (закон Мітчер-ліха—Тінемана—Баулє): обсяг урожаю залежить не від окремого, нехай навіть лімітуючого фактора, а від усієї сукупності екологічних факторів одночасно. Частку кож­ного фактора в сукупній дії нині можна підрахувати. Закон має силу за певних умов—коли вплив монотонний і мак­симально виявляється кожний фактор за незмінності інших у тій сукупності, що розглядається.

Закон толерантності (закон Шелфорда): лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до данного фактора. Відповідно до закону будь-який над­лишок речовини чи енергії в екосистемі стає її ворогом, забруднювачем.

Закон грунтостомлення (зменшення родючості): посту­пове зниження природної родючості грунтів відбувається через тривале їх використання й порушення природних процесів ґрунтоутворення, а також внаслідок тривалого ви­рощування монокультур (в результаті накопичення токсич­них речовин, що виділяються рослинами, залишків пести­цидів й мінеральних добрив).

Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (сфор­мульований В. Вернадським): уся жива речовина Землі має єдину фізико-хімічну природу. З цього випливає, що шкідливе для однієї частини живої речовини шкодить й іншій її частині, тільки, звичайно, різною мірою. Різниця полягає лише в стійкості видів до дії того чи іншого аген­та. Крім того, через наявність у будь-якій популяції більш чи менш стійких до фізико-хімічного впливу видів швид­кість відбору за витривалістю популяцій до шкідливого агента прямо пропорційна швидкості розмноження орга­нізмів і чергування поколінь Через це тривале вживання пестицидів екологічно неприпустиме, бо ;шкідники, які роз­множуються значно швидше, швидке Пристосовуються й виживають, а обсяги хімічних забруднень доводиться де­далі збільшувати.

Закон екологічної кореляції: в екосистемі, як і в будь-якій іншій, всі види живої речовини й абіотичні екологічні компоненти функціонально відповідають одне одному. Ви­падіння однієї частини системи (виду) неминуче призводить до вимикання пов'язаних з нею інших частин екосистеми й функціональних змін.

Науковій громадськості широко відомі також чотири закони екології американського вченого Б. Коммонера:

1) все пов'язане з усім;

2) все мусить кудись діватися;

3) природа «знає» краще;

4) ніщо не минається даремно (за все треба платити).

Як зазначає М. Реймерс, перший закон Б. Коммонера близький за

змістом до закону внутрішньої динамічної рів­новаги, другий — до цього ж закону та закону розвитку при­родної системи за рахунок довкілля, третій — застерігає нас від самовпевненості, четвертий — знову торкається про­блем, які узагальнюють закон внутрішньої динамічної рів­новаги, закони константності й розвитку природної систе­ми. За четвертим законом Б. Коммонера ми повинні по­вертати природі те, що беремо в неї, інакше катастрофа з часом неминуча.

Слід згадати також важливі екологічні закони, сфор­мульовані у працях відомого американського еколога Д Чіраса у 1991—1993 рр Він підкреслює, що Природа існує вічно (з точки зору людини) і опирається деградації завдяки дії чотирьох екологічних законів: 1) рециклічності або повторного багаторазового використання найважливі­ших речовин; 2) постійного відновлення ресурсів; 3) кон­сервативного споживання (коли живі істоти споживають лише те (й у такій кількості), що їм необхідно, не більше й не менше); 4) популяційного контролю (природа не до­пускає «вибухового» росту популяцій, регулюючи кількіс­ний склад того чи іншого виду шляхом створення відповід­них умов для його існування й розмноження). Найваж­ливішим завданням екології Д. Чірас вважає вивчення структури та функцій екосистем, їх врівноваженості, або не­врівноваженості, тобто причин стабільності й розбалансу-вання екосистем.

Таким чином, коло завдань сучасної екології дуже шиІроке й охоплює практично всі питання, що торкаються взаємовідносин людського суспільства та природного се­редовища, а також проблеми гармонізації цих відносин. З суто біологічної науки, якою була екологія всього яки­хось ЗО—40 років тому, сьогодні вона стала багатогранною комплексною наукою, головною метою якої є розробка на­укових основ порятунку людства й середовища його існування – біосфери планети, раціонального природокористування та охорони природи. Нині екологічним вихованням охоплюються всі верстви населення на планеті. Пізнання законів гармонізації, краси й раціональності природи допоможе людству знайти рівні шляхи виходу з екологічної кризи. Змінюючи й надалі природні умови (суспільство не може жити інакше), люди будуть змушені робити не обдумано, виважено, передбачаючи далеку перспективу й спираючись на знання основних екологічних законів.



^ 6. ОСНОВНІ ЕКОЛОГІЧНІ ПОНЯТТЯ Й ТЕРМІНИ


Основною (елементарною) функціональною одиницею біосфери є екосистема. Екосистема — єдиний природний комплекс, утворений за довгий період живими організмами й середовищем, в якому вони існують, і де всі компоненти тісно пов'язані обміном речовин і енергії. Але, згідно з уяв­ленням Ю. Одума, не всяка комбінація життя — середови­ще — може бути екосистемою. Нею може стати лише се­редовище, де має місце стабільність і чітко функціонує внутрішній кругообіг речовин. Виділяють мікроекосистеми (пеньок з грибами, болітце), мезоекосистеми (ділянка лі­су, озеро, водосховище) і макроекосистеми (континент, оке­ан). Глобальною екосистемою є біосфера нашої планети.

Біотоп — однорідний за абіотичними факторами середови­ща простір, зайнятий біоценозом (тобто місце життя виду, організму), а біоценоз—спільнота організмів (продуцен­тів, консумєнтів і редуцентів), що мешкають у межах одного біотопу. Поняття «біоценоз»—умовне, оскільки поза се­редовищем існування організми жити не можуть, але ним зручно користуватися у процесі вивчення екологічних зв'яз­ків між організмами.

Залежно від місцевості, відношення до людської діяль­ності, ступеня насичення, повноцінності тощо розрізняють біоценози суші, води, природні та антропогенні, насичені й ненасичені, повночленні та неповночленні.

Біотоп і біоценоз є Компоненти біогеоценозу.

Одним з важливих екологічних понять є гомеостаз. Го­меостаз — стан внутрішньої динамічної рівноваги природної системи (екосистеми), що підтримується регулярним від­новленням її основних елементів і речовинно-енергетичного складу, а також постійним функціональним саморегулю­ванням компонентів. Гомеостаз є характерним і необхідним для всіх природних систем— від атома й організму до кос­мічних утворень

Усі популяції маюіь властивості, завдяки яким вони підтримують свою чисельність на оптимальному рівні в умовах середовища, що постійно змінюються. Ці властивості й є гомеостазом

Природне середовище — це все живе й неживе, що ото­чує організми і з чим вони взаємодіють. Розрізняють повіт­ряне, водне та ґрунтове середовище, останнім може бути й тіло іншого організму (для паразитуючих організмів).

Екологічні фактори — всі складові (елементи) природ­ного середовища, які впливають на існування й розвиток організмів і на які живі істоти реагують реакціями присто­сування (за межами здатності пристосуванню настає смерть) Раніше виділяли три групи екологічних факто­рів—абіотичні (неорганічні умови: хімічні й фізичні, такі, як склад повітря, води, грунтів, температура, світло, воло­гість, радіація, тиск тощо), біотичні (форми взаємодії між організмами—хазяїн—паразит) та антропогенні (форми діяльності людини).

Екологічна валентніст - діапазон зони отимуму й песимуму в межах яких живі ор­ганізми мають здатності пристосовуватися до змін умов середовища. Кіль­кісно вона виражається діапазоном середовища, в межах якого вид нормально існує. Екологічна валентність різних видів може бути дуже різною (північний олень витримує коливання температури повітря від —55 до +25—30°С, а тропічні корали гинуть вже прн зміні температури на 5— 6 °С).

Важливим є також поняття лімітуючі фактори, тобто такі, рівень (доза) яких наближається до межі витривалості організму, концентрація якого нижча або вища оптималь­ної. Найчастіше лімітуючими факторами є температура, світло, біогенні ре­човини, течії, тиск у середовищі, пожежі тощо.

Наступним важливим поняттям є ланцюг живлення (тро­фічний ланцюг) — взаємовідносини між організмами під час переносу енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд організмів (шляхом поїдання) на більш високі трофічні рівні. На цьому шляху переносу енергії діють ав­тотрофи—представники рослинного світу і а гетеротрофи різного ступеня.

Біомаса — це загальна маса особин одного виду, груп видів чи спільноти в цілому (рослини, тварини, мікроорга­нізми), яка припадає на одиницю поверхні (об'єму), місця. проживання (в сирому чи сухому вигляді). Виражають біо­масу в кілограмах на гектар, грамах на квадратний або ку­бічний метр чи в джоулях (одиницях енергії). Найбільшу біомасу на суші серед гетеротрофів мають безхребетні та грунтові мікроорганізми (біомаса дощових червів може ся­гати 1000—1200 кг/га), близько 90 % біомаси біосфери припадає на біомасу наземних рослин, які за допомогою фотосинтезу — біосферного процесу — засвоюють вільну енергію та забезпечують існування всього живого.

Протягом останніх десятиріч дедалі частіше вживається термін «агроценоз» Агроценози — молоді біоценози, що сформуються в наш час, характеризуються видовою бідніс­тю та одноманітністю й піді римуються людиною завдяки розробленій нею системі агротехнічних і агрохімічних за­ходів. Це вторинні, видозмінені .подітою бюгеоценози (по­ля, городи, сади, підводні плантації мідій тощо).

У агроценозах регуляторні зв'язки дуже ослаблені, що призводить до різкою збільшення чисельності шкідників і збудників різних хвороб Але агроценози дають людству до 90 % продуктів харчування

Агроценозн — результат екстенсивного розорювання зе­мель, суперірнгащй і неграмотних меліорацій, активного ви­пасу худоби, вирубки лісів, суперхімізації земель, а також тривалого вирощування тих самих культур на одних і тих .же полях Вони існуюгь порівняно з природними дуже не­тривалий час (зернові агроценози—рік, садові—ЗО—40 років)

Гомеостаз стан внутрішньої динамічної рівновап: природної системи, який підтримується шляхом регуляр­ною відновлення основних її сірукгур, речовинно-енерге­тичного складу та постійної функціональної саморегуляції її компонентів Цей стан характерний для всіх природних систем — від атома та організму до Галактики.

Ієрархія екосистем функціональна підпорядкованість. (належність дрібних і простих систем до більших і склад­ніших) екосистем різного рівня організації Ієрархічний ряд має такий вигляд: біогеоценоз— біогеоцснотичний ком­плекс—ландшафт (ландшафтна провінція)—природний пояс — біогеографічна область (підсфера біосфери, або екосистеми суші, океану, атмосфери, глибин Землі) — біо­сфера. Екосистеми кожного рівня мають свій кругообіг ре­човин.

Катаценоз—завершальна стадія вимирання біотичної спільності, деградація біотичного середовища.

Клімаксзавершальна фаза біогеоценотичної сукце-сії; завершальний етан розвитку біогеоценозів у даних умо­вах існування; завершальна досить стійка фаза (не зміню­ється протягом десятиліть) природної біогеоценотичної су~ кцесії, що найбільше відповідає екологічним умовам даної місцевості в певний період геологічного часу.

Негентропіявеличина, зворотна ентропії; міра відда­леності від стану енергетичної рівноваги, прагнення до нерівномірності. Негентропія збільшується із зростанням ор­ганізованості системи. Організми та екосистеми мають значну негентропію.

Принцип Реді—живе походить від живого, а між жи­вою та неживою речовиною існує неперехідна межа.

Сукцесіяпослідовна зміна біоценозів, що виникає на одній і тій же території (біотопі) під впливом природних або антропогенних факторів.

Схожі:

Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconТексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко
Екологія як комплексна міждисциплінарна наука: історія становлення, предмет, методи та основні завдання
Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconТексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко тема екологічні проблеми україни: національний та регіональний аспект
Україна в планетарній екосистемі. Розташування України по відношенню до водних І повітряних потоків забруднення
Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconТексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко тема види І наслідки антропогенного впливу на природу
Класифікація процесів антропогенного впливу на природу. Характеристика різних видів негативного антропогенного впливу на навколишнє...
Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconТексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко тема види І наслідки антропогенного впливу на природу
Класифікація процесів антропогенного впливу на природу. Характеристика різних видів негативного антропогенного впливу на навколишнє...
Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconУкладач: к держ упр., доц. В. О. Мартиненко завдання для самостійної роботи з дисципліни «екологія» Завдання
move to 0-22133046
Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconК н. з держ упр., доц. Мартиненко Володимир Олександрович

Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconК н. з держ упр., доц. Мартиненко Володимир Олександрович

Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconУкладач: к держ упр., доц. В. О. Мартиненко завдання для самостійної роботи з дисципліни «екологія» Завдання
Теоретичні відомості. Виробниче І рекреаційне навантаження на природні екосистеми та рівень негативного впливу на довкілля повинні...
Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconА. Ф. Бондаренко
А. Ф. Бондаренко, канд техн наук, доц. В. О. Мартиненко, к держ упр., доц., В. Г. Шестопалов
Тексти лекцій з дисципліни «Екологія» розроблені к держ упр., доц. В. О. Мартиненко iconУкладач: к держ упр., доц. В. О. Мартиненко Питання на пмк
Роль, місце і завдання цивільного захисту в структурі заходів щодо забезпечення життєдіяльності населення України
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи