Книга: Основи екології Білявський

Г.О. Білявський, Р.С.Фурдуй, І.Ю.Костіков

ОСНОВИ ЕКОЛОГ ІЇ

Затверджено Міністерством освіти і науки України

Підручник для студентів вищих навчальних закладів

Друге видання

Київ

"Либідь"

2005

ББК. 20.1я73 Б61

Найважливіші етапи світового екологічного руху

Розповсюдження и тиражування без офіційного дозволу видавництва заборонено

Рецензенти:

д-р с.-г. наук, проф., акад. НАНУ і УААН О. О. Созінов

(Інститут агроекології та біотехнології УААН);

д-р с.-г. наук, проф. В. А. Копілевич

(Національний аграрний університет)

Сутьпроблеми, якапосталапередлюдствомнасучасній стадіїйогоеволюції, полягаєсамевтому, щолюдине встигаютьадаптуватисвоюкультурувідповіднодотих змін, котрісаміжвониівносятьуцейсвіт, іджерелацієї кризи—всередині, анепозалюдськоюістотою, котра розглядаєтьсяйякіндивідуальність, іякколектив. Вирішенняцихпроблемзалежитьнасампередвідлюди­ни, їївнутрішньоїсутності.

А. Печчеї,

італійський учений,

засновник і перший президент

Римського клубу

Редакція літератури з природничих і технічних наук Головний редактор Т. В. Ковтуненко Редактор А. С. Мнишенко

Затверджено Міністерством освіти і науки України (рішення колегії № 1/11—2883 від 10.07.2003 р.)

Білявський Г. О. та ін.

Б61 Основи екології: Підручник / Г. О. Білявський, Р. С Фур-дуй, І. Ю. Костіков. — 2-ге вид. — К.: Либідь, 2005. — 408 с ISBN 966-06-0377-0.

Підручник підготовлено з урахуванням положень Концепції еколо­гічної освіти України й вимог та рекомендацій Всесвітньої стратегії еколо-го-збалансованого розвитку людства в XXI столітті. Сутність, структура й роль сучасної екології розглядаються з позиції її бачення як нової філософії життя, нової комплексної науки про виживання людства на планеті Земля, головним завданням якої є пізнання законів розвитку й функціонування біосфери як цілісної системи під впливом природних та антропогенних факторів.

Для студентів вищих навчальних закладів.

ББК 20.ІЯ73

Г. О. Білявський, Р. С Фурдуй, І. Ю. Костіков, 2004

ISBN 966-06-0377-0

''середині XX cm. проблеми охорони навколишнього середовища й природних ресурсів привернули увагу світової спільноти. Початок руху за збереження довкілля часто пов 'язують із публікацією у 60-х роках у США книги Рейчел Карсон про забруднення навколишнього середовища «Мовчазна весна». Згодом з'явилися перші науково-аналітичні праці, які пробудили в суспільстві усвідомлення негативних екологічних

дків економічного розвитку. Відгуком міжнародного співтовариства на появу паростків екологічного руху стала Конференція ООН із навколишнього середовища в Стокгольмі в 1972 р.

Вивчення, аналіз і визнання існуючих суперечностей у відносинах між соціосферою і біосферою спричинили ті зміни в осмисленні, оцінці й визначенні форм і напрямів подальшої діяльності людства, котрі й започаткували нову течію в суспільно-політичній думці, квінтесенцією якої є концепція збалансованого (стійкого) розвитку. Певним чином причетною до виникнення цієї концепції була публікація Римського клубу • Межі зростання» (1972), в якій висунуто тезу про обмеженість економічного зростання внаслідок виснаження природних ресурсів. Зародившися на грунті полеміки між прихильниками двох концепцій поступу земної цивілізації — технологічної і біосферної, ідея збалансованого розвитку підвела людство до ревізії основ його функціонування, висунувши на передній план проблему переходу до інших форм суспільної організації, які б забезпечили насамперед його самозбереження.

«Існування й добробут людини можуть залежати від того, чи вдасться нам піднести принципи довготривалого та стійкого розвитку до рівня всесвітньої етики», — наголошується в доповіді «Наше спільне

з 0-U87

майбутнє» (1989), підготовленій Комісією ООН із довкілля під керівництвом Гру Брундландт.

У цій доповіді було дано найповніше й загальноприйняте означення збалансованого (стійкого) розвитку: «Збалансований розвиток — це розвиток, який дає змогу на довгостроковій основі забезпечити стабільне економічне зростання, що не призводить до деградаційних змін у навколишньому природному середовищі; вихід на рівень стійкого розвитку розрахований на задоволення потреб як сучасного, так і майбутніх поколінь...».

У 80-х роках XX cm. перед людством постало глобальне й болюче питання — яким шляхом іти далі? Незважаючи на політичні й економічні суперечності між державами світу, які завжди виникали при відстоюванні їхніх національних інтересів, попри загострення протиріч між багатою Північчю, або країнами «золотого мільярда» (Північна Америка, Західна Європа, Японія), та злиденним Півднем, або країнами, що тільки розвиваються, це проблемне питання заклало підґрунтя для їх майбутньої консолідації.

Нова концепція назавжди сполучила в один омріяний віртуальний тандем навколишнє середовище й розвиток і змусила соціум визнати себе відповідальним за його подальшу долю. Підтвердженнями дієвості цієї ідеї стали як власне факт організації Конференції ООН з питань довкілля й розвитку в Ріо-де-Жанейро у 1992 р., так і її назва. Накреслений нею план дій — «Порядок денний XXI століття», хоч і мав дещо концептуальний характер, проте був першим кроком міжнародного співтовариства на шляху до гармонійного розвитку й збалансованого співіснування із земною біосферою.

Певним підсумком розв 'язання глобальних проблем людства став Саміт Тисячоліття в 2000 p., який у своїй Декларації Тисячоліття спробував визначити пріоритетні цілі з розвитку людства на тривалий історичний період. Через 10 років після конференції в Ріо людство відчуло гостру потребу оцінити, наскільки його діяльність є оптимальною щодо глобальних тенденцій у еволюції системи суспільство—природа й зробити конкретні практичні кроки для переходу до збалансованого розвитку. Аби надати новий імпульс реалізації Порядку денного XXI століття, 26 серпня 2002 р. у Йоганнесбурзі (Південна Африка) зібрався Всесвітній саміт зі стійкого розвитку. Учасники цієї події планетарного значення намагалися відповісти на виклики збалансованому розвиткові та розробити механізми й плани дій і графік їх реалізації на всіх рівнях земного соціуму.

І нарешті, для гармонійного розвитку Євро-Азійського регіону визначальним став екологічний форум «Довкілля для Європи», що відбувся в травні 2003 р. в Києві.

ЛЮДСТВО

В НАВКОЛИШНЬОМУ

СЕРЕДОВИЩІ

І спустошенням стане земля на мешканців її, через плід їхніх учинків.

Старий Заповіт.

Книга

Пророка Михея 1:13

§ 1.1.^ Еволюціявзаєминлюдинийприроди

Ми одержали в спадок невимовно прекрасний і різноманітний

сад , але біда наша в тому , що ми погані садівники , які не засвоїли

найпростіших правил садівництва . Недбало ставлячися

до цього саду , ми робимо це з благодушним самовдоволенням

неповнолітнього ідіота , котрий шматує ножицями картину

Рембрандта .

Дж. Даррелл,

англійський зоолог, письменник

озвиток першої глобальної екологічної кризи. З появою на планеті Земля біологічного виду найвищої організації — людини, з її розвитком, розмноженням, міграціями, адаптацією й небаченою активізацією діяльності в біосфері почали розвиватися процеси особливого, антропогенно­го характеру. Із самого початку поведінка людини в довкіллі ста­ла відрізнятися від поведінки інших вищих істот агресивністю. Людина була не рівноправним співмешканцем у середовищі існу­вання, а підкорювачем, насильником, жадібним споживачем, не здатним до самообмеження.

У далеку давнину, коли кількість людей на Землі була порів­няно невеликою, а їхній інтелектуальний і технічний потен­ціал — дуже слабким, природа практично не відчувала на собі тиску людини: вона легко самоочищувалася й самовідновлювала-ся. Але минули тисячоліття, народонаселення почало зростати та­кими темпами, досягло таких адаптацій і поширення на планеті, яких не знала жодна інша популяція. З часом людська діяльність обернулася на могутню силу, здатну впливати на природу не лише в межах окремих районів і континентів, а й на планеті в цілому. Проте свого ставлення до природи, її ресурсів людина за тисячоліття не змінила, і це призвело до виникнення глобальних кризових екологічних ситуацій.

Сотні тисяч років тому, в епохи палеоліту, мезоліту, для людської спільноти характерним було пристосування до природи, велика повага до неї, схиляння перед її силами та явищами. Лю­ди збирали дари природи, виготовляли примітивні знаряддя праці, полювали, рибалили. Пізніше, в період неоліту (8—3-тє ти­сячоліття до н. є.), зародилися примітивне землеробство, скотар­ство, почалося виготовлення досконаліших знарядь праці та виробів із кістки, рогу, каменю, дерева, глини (гачки, сітки, паст­ки, сокири, човни, посуд), будівництво перших жител і святи­лищ. Людина використовувала лише силу своїх м'язів, її вплив на довкілля був мінімальним і практично не позначався на функ­ціонуванні екосистем суші. На екосистеми Світового океану лю­дина не впливала взагалі.

Першого удару природі люди завдали, почавши інтенсивно розвивати землеробство, особливо коли для підготовки площ під сільськогосподарські угіддя стали випалювати тисячі гектарів лісів (пізній неоліт).

За допомогою вогню люди полювали на диких звірів, завдаю­чи відчутних збитків природі. А розвиток скотарства супроводжу­вався виїданням худобою трав'янистих масивів на великих площах аж до їх повної деградації.

Ще на початку неоліту, коли людина винайшла лук, спис та інші ефективні знаряддя вбивства, дуже швидко, можливо, за кілька тисячоліть, майже на всій планеті були винищені мамон­ти, шаблезубі тигри та інші великі тварини — вичерпалося основ­не джерело харчування.

Почалася перша глобальна екологічна криза.

7

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 1

Людство в навколишньому середовищі

• Історіясвідчитьпронаявністьсумноїзакономірності: вибухичисельності
популяційвидуHomo sapiens, щовідбувалисяперіодичноузв'язкузйого
розселеннямнапланеті, якправило, супроводжувалисяцілковитимвини­
щеннямвеликихтравоїднихтвариніптахів.

• 100—40 тис. роківтомувЄвразіїзниклимамонти, лісовіслони (5 видів),
бегемоти, носороги (лісовийішерстистий), гігантськіолені, гігантськілані,
шаблезубітигри, печернілевийведмеді, гігантськінелітаючілебедіта
іншітварини.

• УXII—XI ст. дон. є. уПівнічнійАмериці, авIX—V ст. дон. є. вЦент­
ральнійтаПівденнійАмерицізниклигігантськілінивці (2 види), слони,
гігантськілами, броненосці, бізони, леви, печерніведмеді, гігантськіптахи
(таратони, лелеки, індики), гігантськічерепахи (масою 300—400 кг).

Та освоївши землеробство й приручивши тварин (розвиток скотарства), люди створили собі нову екологічну нішу. Це була неолітична революція свідомості й буття людства: населення земної кулі скоротилось у 8—10 разів, стали швидко розвиватися сільське господарство, тваринництво, а потім — почались інтен­сивне використання мінеральних та енергетичних ресурсів літо­сфери, розвиток промисловості.

11 Розвиток другої глобальної екологічної кризи. З розвитком землеробства й скотарства пов'язані перші локальні й регіональні екологічні кризи, спричинені різкою зміною мікроклімату, скла­ду й стану флори, фауни, грунтів, зменшенням природних біологічних ресурсів. Приклад цього — пустелі Північної й Цен­тральної Африки, Близького Сходу, центральної частини Північ­ної Америки, що утворилися під впливом діяльності людини лише кілька тисяч років тому.

Наступний етап збільшення тиску людини на природу пов'язаний із розвитком промисловості в XV—XVIII ст., коли кількість населення перевищила 500 млн чоловік і були досягнуті значні успіхи в будівництві, техніці, хімії, почалося вивчення й освоєння Світового океану.

Концентрування великої кількості людей у перших містах супроводжувалось активним винищенням лісів навколо них (деревина йшла на будівництво, опалення, випалювання цегли, виготовлення меблів і знарядь праці, транспортних засобів тощо), спустошенням луків, пасовиськ, виснаженням сільськогоспо­дарських угідь. Міста поступово ставали районами екологічних 8

напружень, а процес урбанізації обернувся на негативний екологічний фактор.

Від кінця XVIII і до першої половини XX ст., в період бурх­ливого розвитку фізики, хімії, техніки, винайдення парового й електричного двигунів, освоєння атомної енергії, розвитку авіації, коли кількість населення перевищила 3,5 млрд чоловік, негативні екологічні процеси почали набувати глобального харак­теру, хоча ще не досягли масштабів кризи. Особливості ставлен­ня людини до природи в цей період полягали в активному «підко<-ренні» її, в боротьбі з нею, хижацькому споживанні всіх її ресурсів з упевненістю в тому, що вони невичерпні.

Останні 35—40 років XX ст. — це був період атомної енергети­ки й комп'ютеризації, на який припадав активний розвиток другої г.юбальної екологічної кризи. Вона проявлялась у перевиснаженні природних ресурсів, часом — у вичерпанні їх, у перезабрудненні довкілля, деградації біосфери, до чого призвели суперіндустріалі-зація, суперхімізація, супермілітаризація та суперспоживання.

Важлива особливість сучасного періоду — поява спочатку ок­ремих учених і «друзів природи», потім — колективів учених і ба­гатьох громадських «зелених» організацій і рухів у всьому світі (лише в Україні в 2002 р. офіційно зареєстровано понад 450), які, усвідомивши значення природи для життя людини, необхідність зберігати її, раціонально використовувати й відновлювати, визна­чивши безпосередню залежність між добробутом людей, їхнім здоров'ям та різноманітністю природи, почали активну боротьбу за збереження й охорону довкілля. Зміцнюється міжнародне співробітництво в галузі охорони природи, укладено важливі еко­логічні угоди, більшість держав прийняли природоохоронні зако­ни, широко розвивається екологічна освіта.

Для того щоб жити в нашому спільному домі , ми повинні виробити не лише деякі загальні правила поведінки —правила співжиття , а й стратегію свого розвитку ... Правила співжиття мають здебільшого локальний характер , де все вирішується культурою населення , технологічною й , головне , екологічною грамотністю й дисципліною місцевих чиновників ( зобов ' язаних дотримуватися сформованої новою наукою екологією нової системи заборон у сфері взаємовідносин людини п природи , нових законів про охорону природи й людини )... Аби виробити загальнолюдську , планетарну стратегію —мало самої тільки культури та екологічної освіченості , мало й дій грамотного ( що буває надзвичайно рідко ) уряду . Постає необхідність створення загальнолюдської стратегії , що охоплює буквально всі грані

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г л ава1

Людство в навколишньому середовищі

життєдіяльності людей ( нові системи промислових ресурсозберігаючих і безвідходних технологій , сільськогосподарських , що вдосконалюють обробіток Грунтів , застосування добрив , культивування рослин із великим ко­ефіцієнтом корисного використання сонячної енергії )... Необхідно , нарівні з регламентацією , створювати нові біогеохімічні цикли , тобто новий кругообіг речовин ... Вирішення подібних проблем посильне лише людству в цілому . А це вимагатиме змін усієї організації планетарного суспільства , формування нової цивілізації , перебудови найголовнішого —тих систем цінностей , які встановлювалися віками !

М. М. Моисеев

Незважаючи на певні досягнення в природоохоронній діяль­ності в окремих країнах (Німеччина, США, Велика Британія, Ки­тай, Японія, Нідерланди), на зростання занепокоєності людей станом природи своїх регіонів та біосфери в цілому, сьогодення характеризується поглибленням глобальної екологічної кризи, надзвичайно низьким рівнем екологічної освіти й свідомості більшості населення, дальшим нарощуванням промислових та сільськогосподарських потужностей, нещадною експлуатацією всіх видів природних ресурсів, збільшенням забруднень геосфер і накопиченням шкідливих відходів.

Екологічна криза другої половини XX ст. в історії людства бу­ла найбільш глибокою й трагічною, і подолати її надзвичайно важко. Відбувається процес її активізації, що призводить до знач­них міграцій народів, провокує війни, інші соціальні потрясіння локального, регіонального й навіть глобального масштабу, пере­дусім через дефіцит прісної питної води й енергоресурсів.

§ 1.2. Основніфакторидеградаціїдовкілля

Кінець XX століття поставив людство п біосферу в зовсім нові умови існування , для яких традиційні стандарти життя навряд чи стануть придатними .

М. М. Моисеев

[очаток XXI ст. — теж надзвичайно складний, .вирішальний період в історії людства — період небаченого досі, загрозливого для існування цивілізації посилен­ня низки негативних факторів, до яких передовсім належать:

10

занепад людської моралі; зростання бідності, злочинності; підвищен­ ня агресивності; поширення хвороб (особливо СНІДу й злоякісних пухлин); деградація природи; загострення до критичного рівня кон­флікту між техносферою та біосферою.

Занепокоєні ситуацією, що склалася на планеті останніми де­сятиліттями, провідні вчені, мислителі й політичні діячі більшості країн світу докладають величезних зусиль, аби знайти вихід із неї:

• вивчаються причини, динаміка й особливості розвитку зазна­
чених негативних факторів та виявляються закономірності
формування складних взаємозв'язків між ними;

• моделюються численні сценарії різноманітних природних і ан­
тропогенних процесів;

• складаються прогнози й розробляються рекомендації щодо по­
дальшого збалансованого еколого-економічного розвитку
суспільства й біосфери в цілому;

• детальніше досліджуються особливості функціонування еко­
систем усіх рівнів в умовах зростання забруднень;

• виявляються нові закономірності у взаємовідносинах людини й
природи;

• укладаються нові міжнародні угоди в галузі охорони біосфери
та її складових.

Безперечно, вирішальна роль у розвитку суспільства майбут­нього й гармонізації відносин між людиною й природою нале­жить сучасній молоді. Тому вкрай необхідним для неї є підви­щення рівня екологічної освіти, осмислення можливих шляхів розвитку суспільства й природи у XXI ст., засвоєння складних, але надзвичайно важливих екологічних законів, принципів функціонування екосистем і біосфери, життєствердних зв'язків людства зі світом, що оточує його.

Спеціалісти Організації Об'єднаних Націй (ООН), учені-екологи відомих міжнародних і національних природоохоронних організацій, члени славнозвісного Римського клубу на підставі наукового аналізу матеріалів про особливості й тенденції демо­графічного, соціально-економічного розвитку суспільства й наслідків науково-технічної революції, даних про стан і перспек­тиви використання природних ресурсів, а також про стан і динаміку забруднень геосфер і стан біосфери зробили дуже невтішні висновки.

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г п ав а 7

Людство в навколишньому середовищі

Погіршення стану більшості екосистем біосфери, істотне зменшення біопродуктивності й біорізноманітності, катаст­рофічне виснаження грунтів і мінеральних ресурсів, небачена за­брудненість поверхні Землі, гідросфери й атмосфери пов'язані з інтенсивним зростанням чисельності населення планети та роз­витком науково-технічного прогресу протягом останніх 50 років. Саме необхідність задоволення дедалі більших потреб людського суспільства призвела до гігантського розширення масштабів гос­подарської діяльності, змін у пропорціях світового господарства, у виробничих потужностях, техніці й технологіях, асортименті продукції, виробничому й особистому споживанні. Моделі вироб­ництва й споживання, що склалися в світі, перестали відповідати умовам нормального співіснування людини й природи.

До розвитку глобальної екологічної й тісно пов'язаної з нею соціально-економічної кризи, які сьогодні загрожують існуванню нашої цивілізації, призвели, образно кажучи, два «вибухи» — демографічний, тобто різке зростання чисельності населення Землі за останнє століття, й промислово-енергетичний, а також спричинені ними катастрофічні ресурсопоглинання й продукування відходів.

Розгляньмо ці та інші фактори докладніше, а також спробуй­мо визначити зв'язки між ними, бо це допоможе зрозуміти, як взаємозалежать людина й природа, яким має бути ставлення людської спільноти до довкілля, як слід відрегулювати вироб­ництво й споживання енергії та речовин.

■ Демографічний фактор. За даними американського експерта Р. Макнамари, протягом багатьох тисячоліть кількість населення на планеті збільшувалася зі швидкістю руху равлика: понад мільйон років знадобилося, щоб до 1800 р. вона досягла 1 млрд чоловік. Однак далі темп почав різко зростати: наступний мільярд додався вже за 130 років, третій — за 30, четвертий — за 15 і п'ятий — усього за 12 років!

За висновками експертів, некероване зростання населення плане­ ти — головна причина розвитку глобальної екологічної кризи, яка спричинила решту криз (виснаження ресурсів, забруднення геосфер, негативні кліматичні зміни тощо).

У 1750 р. чисельність населення Землі становила близько 500 млн чоловік; протягом наступних 200 років вона збільшила-

12

ся вдвоє, ще раз удвоє зросла вже за 80 наступних років, у 1975 р. досягла 4 млрд чоловік, а в 2002 р. перевищила 6 млрд.

ЧисельністьнаселенняЗемлінинівжетака, щоякбилюдейрівномірно розподілитинаповерхніпланети, товідстаньміжнимидорівнювалаб лише 300 м.

Щохвилининаселеннянашоїпланетизбільшуєтьсяна 172 людини. Це означає: щотижнядонаселенняЗемлідодається 1,7 млнчоловік— стільки, скількизаразпроживаєвтакихмістахУкраїни, якЗапоріжжя, ЖитомиріВінницяразомузятих.

За прогнозами, в найближчому майбутньому чисельність на­селення зростатиме приблизно на три особи щосекунди, тобто на 90—100 млн на рік, а в першій половині XXI ст. досягне 7— 8 млрд. При цьому приріст населення відбуватиметься за рахунок країн, що розвиваються (88 %). Учені-демографи вважають, що до 2100 р. чисельність населення Землі має стабілізуватися десь на рівні 9—13 млрд чоловік (рис. 1.1).

Спеціальні дослідження показують, що для підтримання нор­ мального існування такої кількості людей природних ресурсів Землі й можливостей біосфери буде абсолютно недостатньо. Навіть як­що кількість населення становитиме 7—8 млрд чоловік, на планеті відбуватимуться масові вимирання людей від голоду, поширювати­ муться епідемії, хвороби, спалахуватимуть війни через нестачу прісної води.

Окрім того, зростання чисельності населення супровод­жується аномальним територіальним розподілом його за рахунок гіперурбанізації й формування мегаполісів із 15—25 млн меш­канців. За прогнозами експертів ООН, на початку третього тися­чоліття з 60 світових міст-гігантів 50 будуть розташовані в країнах, що розвиваються. На думку фахівців, найбільшими містами стануть Мехіко, Токіо, Сан-Паулу, Калькутта й Бомбей. Близько третини людства сьогодні проживає в містах із населен­ням 1 млн чоловік і більше. В країнах, які розвиваються, щороку в міста переселяються близько 80 млн чоловік. Саме міста-гіган-ти стали найбільшими та найнебезпечнішими забруднювачами довкілля й згубниками природи, її «раковими пухлинами». Для них характерним є перезабруднення й активізація деградації при­роди на великих прилеглих площах; крім того, ускладнюється контроль над соціальною й економічною сферами, станом

13

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

' лава 1

Людство в навколишньому середовищі

2050 2100 Роки

90 h

80

70

60

50

40

ЗО

20

10

1850

б

Країни, щорозвиваються Промисловорозвиненікраїни

Рис. 1.1

Абсолютне зростання населення Землі (e) та приріст його за десятиліттями (б)

ловкілля, транспортом, водопостачанням, забезпеченням жит­лом, безпекою й т. д., а також управління ними.

Демографи передбачають, що до 2050 р. близько 50 % насе­лення планети мешкатиме в містах.

Добробут суспільства безпосередньо залежить від кількості на-веяення, рівня розвитку господарства й стану довкілля. Всі ці фактори тісно пов'язані між собою, і зміна одного з них не може не вплинути на інші. Важко точно визначити, що таке добробут людини, однак найважливішими його складовими прийнято вва-

и здоров'я та матеріальну забезпеченість. Неспростовним фактом для всіх є те, що наш добробут (а відтак, і здоров'я)

ком залежить від стану природного середовища, в якому ми живемо, від якості повітря, води та їжі, котрі ми споживаємо, від здатності природи самоочищуватися й самовідновлюватися. Тому гарантія нашого добробуту й добробуту наших нащадків — збере­ження чистого довкілля, біосфери, що нормально функціонує.

Промислово-енергетичний фактор. Учені підрахували, що ілсна біосфера Землі здатна підтримувати нормальне існування лозвиток не більш як 4—5 млрд чоловік, до того ж за умов оптимального розподілу національних доходів, взаємодопомоги, гримки та взаєморозуміння всіх націй, їхньої високої еко­логічної культури, ефективного використання загальнолюдського інтелекту для забезпечення добробуту всіх людей планети, гло­бального миру, раціонального природокористування й охорони природи. Навіть за стабілізації енерговиробництва на рівні тепло­вого бар'єру (100 млрд кВт) чисельність населення має не пере­вищувати 10 млрд чоловік (необхідна для життя кількість енергії на душу населення становить близько 10 кВт • год).

Останніми ж десятиліттями цих умов не дотримують, що спричинює розвиток глобальної енергетичної й екологічної кри-іи. появу нових страшних захворювань (СНІД, пропасниця Ебо-ла. нові різновиди грипу, «коров'ячий сказ» тощо), почастішання епідемій різних захворювань, спалахування воєн, виникнення лашних аварій, природних і техногенних катастроф. Дедалі більше регіонів планети стають зонами екологічного лиха: Україна, Приазов'я, Чорне, Балтійське та Японське моря, Урал, Арат і Приаралля, Чечня, Перська й Мексиканська затоки, Куз­бас, Тюменські нафтопромислові райони, Нова Земля, Сахель, Ефіопія, Афганістан, Югославія, райони всіх міст-гігантів та ін.

15

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г л а в а 1

Людство в навколишньому середовищі

Нерегульований приріст населення, котрий призвів до розши­рення енерговиробництва й як наслідок — до активного забруд­нення природи, випадання кислотних дощів, утворення озонових «дір», парникового ефекту, появи й поширення хвороб, зубо­жіння більшості населення планети, став причиною також того, що сьогодні у світі близько 10 млн дітей приречені до напівголодно­ го існування, майже 200 млн — харчуються неповноцінно, спожива­ ючи при цьому недоброякісні продукти й воду.

Мільярд найбідніших на планеті мають найбільшу кількість дітей і поповнюють легіони жебраків та хворих. У боротьбі за ви­живання вони змушені вирубувати залишки лісів, винищувати диких тварин, рибу, птахів, вибирати до решти цінні природні ре­сурси, не дбаючи про їх збереження чи відтворення. А водночас мільярд найбагатших у світі споживає більшу частину природних ресурсів, грішить небаченим марнотратством і виробляє левову частку відходів. Так, європейські екологи підрахували, що США випалили над собою практично весь кисень і підтримують енер­гетичні процеси за рахунок «підсмоктування» його із суміжних регіонів. При 6 % світового населення ця країна споживає близь­ко 40 % природних ресурсів Землі й дає приблизно 60 % усіх забруднень на планеті.

Сьогодні енергетичні об'єкти, промисловість і транспорт спо­ живають стільки кисню, скільки його вистачило б для дихання 43 млрд людей.

Якщо людство витрачатиме воду такими самими прискорюва­ ними темпами, як і до цього часу, то до 2100 р. запаси прісної води остаточно вичерпаються.

Вивчення динаміки споживання людством мінеральних ре­сурсів показало, що десь через 200—250 років на Землі скінчаться запаси нафти, вугілля, горючих сланців і торфу. В разі збереження сучасних промислових та енергетичних технологій приблизно за цей самий період буде вичерпано до 2/3 запасів кисню в атмо­сфері планети за одночасного неухильного зниження темпів його відтворення зеленими рослинами (внаслідок деградації біосфери, зменшення площі лісів, біорізноманітності, біомаси й біопродук-тивності взагалі).

Нині середня тривалість життя в США, Канаді, Японії, Західній Європі становить 73—75 років, і лише 9 дітей із 1000 по­мирають у віці до 5 років. Водночас середня тривалість життя в Латинській Америці, Південній Азії та Африці становить відповідно

16

65, 57, 52 роки, а у віці до 5 років помирають 80—95 дітей на 1000 чоловік, у зонах екологічного лиха (Приаралля, Ефіопія) — 150 і биьше дітей на 1000 чоловік.

За матеріалами ООН, близько 250 млн чоловік уживають пит-юду низької якості. При цьому середиьостатистичний мешка­нець Північної Америки споживає води в 70—75 разів більше, ніж житель Центральної Америки чи Аравійського півострова, а 70 % усієї прісної води, шо споживається у світі, йде на зрошення, хо­ча майже половина її іпрачається, не досягаючи кореневої систе­ми рослин.

а Ресурсопоглинання й продукування відходів. За останні 100 років людство в 100 разів збільшило швидкість свого пе­реміщення в просторі, в 1000 разів — використання енергетичних ресурсів, у 7 млн разів — військову могутність, у сотні мільйонів разів — швидкості зв'язку, обміну інформацією й розв'язання різних наукових і практичних задач за допомогою електронно-обчислювальної техніки. Водночас людство виробляє відходів у 2000 разів більше, ніж решта біосфери.

Світова промисловість нині виробляє в 7—100 разів більше товарів і видобуває в 3—4 рази (за масою) більше корисних копалин, ніж 25—30 років тому. Для задоволення своїх потреб, що дедалі зростають, і підвищення комфортності існування людина до над­звичайно високого рівня розвинула енергетику, хімічну, нафтопе­реробну, гірничу, металургійну й легку промисловість, машино­будування, транспорт, засоби зв'язку. Щороку людство видобуває з надр Землі понад 3,5 млрд т вугілля, щодня^використовує при­близно 10 млн т нафти та її продуктів. Його вплив сягнув найвіддаленіших куточків земної кулі й навіть поширився на ближній Космос і планети Сонячної системи.

Сьогодні на всі живі істоти біосфери негативно діють понад 50 тис. хімічних речовин, які використовує людина. Щороку в світі синтезується близько 250 тис. нових хімічних сполук, 1,5 тис. шкідливих речовин отруюють атмосферу, приблизно 10 тис. — воду й грунти. Більшість із цих синтетичних речовин (особливо нові), як і деякі відходи, що продукуються людиною, не переробляють­ся природою, оскільки є «чужими» в процесі життєдіяльності екосистем, а нагромаджуються, отруюючи довкілля.

Понад 500 млн автомобілів щороку викидають в атмосферу Землі майже 400 млн т оксидів вуглецю, 100 млн т вуглеводнів,

Q-U87

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

- 5 € З 1

Людство в навколишньому середовищі

сотні тисяч тонн свинцю. Промислові підприємства, теплові елек­ тростанції, авто- й авіатранспорт щорічно спалюють більш як 5 млрд т нафти, вугілля й приблизно трильйон кубометрів газу. А у водойми світу щороку скидається близько 500 млрд т промислових і побутових стоків, у тому числі кілька мільйонів тонн нафти. Адже ж одного літра нафти достатньо, щоб зробити непридатною (для пиття, зрошення, технічних потреб) 1 млн л води.

Щорічно світова промисловість виробляє близько 2100 млн т твердих відходів, із них 340 млн т — потенційно небезпечні. Спеціалісти підрахували, що на початок XXI cm. буде нагромадже­ но принаймні 1 млн м^г найнебезпечніших відходів — високорадіоак­ тивних. Однією з найгостріших екологічних проблем людства в найближчі десятиліття залишається необхідність демонтажу сотень блоків АЕС, які відпрацювали свій ресурс, транспортуван­ня й безпечне поховання твердих і рідких радіоактивних відходів.

■ Зменшення біорізноманітності. Вчені стверджують, що про­ тягом найближчих 20—ЗО років через техногенні зміни в навколиш­ньому середовищі світ може втратити більш як 1 млн видів рослин і тварин. Швидкість вимирання видів сьогодні в 1000 разів пере­вищує природну. Близько 10 % видів рослин зони помірного клімату та 11 % видів птахів світу опинилися під загрозою зник­нення. Така сама доля в найближчому майбутньому чигає на 130 тис. видів тропічної зони.

Адже добре відомо, що одна з умов ефективного існування, виживання, пристосування до змін будь-якої екосистеми — наявність певної кількості видів живих організмів у ній, котрі еволюційно добре пристосувалися до існування й активно функціонують, взаємодіючи один з одним у процесах обміну речовиною, енергією, інформацією. Інакше кажучи, біологічна різноманітність — це запорука стійкості, витривалості як окремих екосистем, так і біосфери в цілому. Екологічні взаємодії різних видів живих істот із довкіллям формують екосистеми, від стану яких залежить життя людей. Зменшення біорізноманітності — це серйозна втрата біосфери, одна з головних екологічних проблем сьогодення.

Ж Спустелювання. За даними ООН, понад 900 млн чоловік проживають у посушливих зонах нашої планети, землі яких потерпають від спустелювання. Щорічні збитки через спустелю-

18

вокня становлять щонайменше 42 млрд доларів, у тому числі для Аза — 21 млрд, Африки — 9, для Північної Америки й Австралії — -: 3 .\ирд, для Європи — 1 млрд доларів. Близько 100 держав, землі ких схильні до цього згубного явища, належать до найнеблаго-■ояучніших з погляду й інших екологічних проблем, найсер-•озніші з яких мають глобальний характер. Із цих країн 81 нале-хить до тих, що розвиваються, тобто мають іще слабкий еконо­мічний потенціал, потерпають від голоду, злиднів, хвороб, де рівень науки й освіти дуже низький. Тут екологічні проблеми о пов'язані з соціально-економічними й призводять до полі­тичних збурень, революцій, воєн, що, знову ж таки, закінчується гкологічними катастрофами.

• Щорічнийприрістнаселенняпланетинаближаєтьсядо 100 млнчоловік.

• Загальначисельністьнаселенняміст-гігантів (Мехіко, Токіо, Нью-Йорк,
Сеул, Сан-Паулу, Москва) перевищила 100 млнчоловікінеконтрольова-
нозбільшується.

»Кількістьлюдей, якімаютьпотребувчистійводі, досягла 1,5 млрді продовжуєзростати.

• Середньостатистичнийєвропеєцьвитрачає 500 лпрісноїводизадобу, а
мешканецьЦентральноїАфрики— 8 л; дефіцитпрісноїводистаєдедалі
гострішимувсьомусвіті.

«Кількістьлюдей, щоголодують, напланетів 1970 р. становила 460 млн, у 1990 р. — 550 млн, анапочаткуXXI ст. — 650 млнчоловік.

• Традиційнеземлеробствониніможепрогодуватилишеблизько 3 млрд
чоловік.

• Масштабизнищеннялюдиноютропічнихлісів, уякихживе 50 % усіхтва­
риннапланетійросте 50 % усіхрослин, стализагрозливими (особливов
БразиліїтаІндії), акількістьлюдей, існуванняякихзалежитьвідтропічних
лісів, становить 200 млн.

• СьогоднінаЗемліпідзагрозоюзнищенняопинилосяблизько 25 тис. видів
рослин, 72 млнгатропічнихлісів.

• Щоднянапланетізникаєвідодногододесятивидівтварин, щотижня—
мінімумодинвидрослин.

• СьогоднівАфрицікількістьвеликихссавцівстановитьлише 10 % тієї, що
булатам 100 роківтому. ЩеЗОроківтомунацьомуконтинентіжили
100 тис. носорогів, анині—меншеніж 4 тис.

• Щорокупонад 6 млнгаземельперетворюютьсянапустелі.

19

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

- ава1

Людство в навколишньому середовищі

II Урбанізація. Як бачимо, глобальні негативні біологічні й кліматичні зміни (спустелювання, деградація ґрунтів, біосфери, зменшення біорізноманітності, почастішання кислотних дощів, розвиток парникового ефекту й збільшення розмірів озонових «дір» в атмосфері) відбуваються через неконтрольовану, не узго­джену із Законами Життя й Природи діяльність людини. І чим активніша ця діяльність, тим сильніша зворотна реакція Приро­ди, яка помщається на людях, відповідаючи ударом на удар, за їхнє бездушне, безжалісне втручання у віками налагоджені ритми й режими життя. Яскравий приклад цього — регіони великих міст, промислових та енергетичних центрів практично в усьому світі, де за комфорт люди розплачуються хворобами, стресами, неповноцінними дітьми, скороченням тривалості життя, вирод­женням.

Взяти хоча б Москву та Київ — сучасні міста-гіганти, одні з найбільших у світі. їхні мешканці користуються такими благами, як комфортабельні квартири, театри, музеї, наукові центри, пре­стижні вищі навчальні заклади, школи, розкішні магазини, мет­ро, автобуси, аеропорти тощо. Життя тут насичене, різноманітне, цікаве, є великі можливості для самореалізації. Однак за тепло й затишок, за світло й газ, за зручний транспорт і зв'язок, за роз­ваги й задоволення люди платять своїм здоров'ям.

У цих містах, що розрослися вшир і ввись, поглинувши зелені передмістя, околишні ліси й паркові зони, повітря сьогодні в де­сятки й сотні разів брудніше, ніж у віддалених селах. Навіть у «найчистіших» районах Москви й Києва вміст у повітрі газів, пилу, парів бензину, а також шумове й електромагнітне забруд­нення в 1,5—2,5 раза перевищують гранично допустимі, а в еко­логічно напружених районах, де зосереджено об'єкти енергетики й промисловості, розташовано великі транспортні артерії та вузли, аеропорти й вокзали, концентрація шкідливих речовин у 10—15, іноді в 20—30 разів перевищує гранично допустиму (ГДК). Як у Москві-ріці, так і в Дніпрі, перевищення ГДК всіля­ких забруднювальних речовин (передусім — важких металів) дво-—шестикратне, в річці Либідь — набагато більше. Далека від іде­альної й часто не відповідає нормам питна вода у водопровідних мережах. Останні рекреаційні території і в містах, і на їхніх око­лицях зараз незаконно захоплюються під будівництво розкішних приватних котеджів, вирубуються дерева, засмічується будівель-

20

■ши відходами місцевість. У водосховищні зони й безпосередньо в Москву-ріку та в Дніпро потрапляють каналізаційні стоки.

Сьогодні десятимільйонна Москва стала одним із найзасе-леніших міст світу, вулицями якого щодня мчать понад 2 млн аігтомобілів (у Києві — близько 500 тис.) — більше, ніж у Лондоні ни в Парижі.

Через негативний вплив комплексу техногенних факторів (у тюму числі шумових і фізичних полів) на мешканців Москви та Києва тривалість їхнього життя за останні ЗО років скоротилася в середньому на 5—6 років, смертність збільшилася в 1,5—2 рази, захворюваність (особливо дітей) підвищилася в кілька разів. Порів­ няно з Європою смертність дітей у цих містах на сьогодні вища в З рази, а середня тривалість життя чоловіків (57—58 років) — менша на 15—16 років. Окрім того, в дітей шкільного віку спос­ терігають зниження коефіцієнта інтелектуальності.

Загибель водних екосистем. Величезна кількість отруйних речовин, що накопичуються навколо міст, промислових центрів і

енасичених хімічними добривами й пестицидами сільськогос-

арських угідь, виноситься поверхневими та ґрунтовими вода­ми в річки, а звідти — в моря й океани. До них додаються забруд­нювачі, що переносяться вітром, нафтопродукти від аварій

керів та від роботи нафтопромислів, побутові стоки міст і ^елиш, розташованих на узбережжях.

Підприємства хімічної промисловості, а також ті, що виробля­ ють добрива, щороку скидають у річки й водойми України близько 50 млн т агресивних речовин, у яких містяться, зокрема, фенол, фтор, пестициди, формальдегід.

Природа довго «терпіла», але всьому є межа: в більшості узбе­режних зон Європи, Америки, Африки, Азії, навіть Австралії, де не так давно в чистих водах вирувало життя, водилося багато видів риб, буяли різноманітні водорості, жили мідії, корали, бен-тосні організми й планктон, сьогодні кількість їх зменшилася в декілька разів, почастішали явища Ель Ніньє («червоні припли­ви»), «цвітіння» та «гниття» води, формуються «мертві зони» від нестачі кисню й нагромадження решток, що гниють. Підвищила­ся захворюваність мешканців узбереж, збільшилася кількість епідемій. Почастішали смертельні випадки, пов'язані з уживан­ням отруєної шкідливими речовинами риби (хвороба Мінамата в Японії, загибель норвезьких і шведських рибалок).

21

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

- - ава 1

Людство в навколишньому середовищі

Почала різко знижуватися біопродуктивність колись най­більших рибних районів, зменшився промисел, настали тяжкі часи для риболовецького флоту. Нещодавно в Мексиканській затоці біля гирла річки Міссісіпі, яка виносить великий об'єм дуже забруднених вод, утворилася величезна «мертва зона» (пло­щею понад 4 тис. км² ). Дедалі частіше такі зони утворюються в гирлах Дунаю, Дніпра, Дністра, Південного Бугу. Вже багато років «цвітуть» наші Дніпровські водосховища, в яких триває накопичення забруднювачів, а біомаса стає дедалі меншою, життєстійкість і продуктивність водяних організмів знижуються.

Хижацький промисел риби у Світовому океані та внутрішніх морях (без урахування можливостей самовідтворення) протягом останніх 25—30 років призвів до катастрофічного зменшення рибних запасів у всьому світі, до повного зникнення деяких найцінніших видів риб. А в озерах Північної Америки й Сканди­навії риба періодично гине через підвищення кислотності води (випадають кислотні дощі, принесені з промислових районів Великої Британії та Північної Європи). Бувало, що кислотність у 10 разів і більше перевищувала норму, і тоді гинули не лише риба, а й ліс. Ця проблема вже постала в Бразилії, Китаї, Індії, Венесуелі, Замбії, у Росії і в нас в Україні.

Я Деградація ґрунтів. Останнім часом багато проблем у люд­ства виникло також у зв'язку з безжалісною експлуатацією земельних угідь. У всьому світі швидкими темпами відбуваються деградація й ерозія грунтів. Як відомо, для утворення шару ро­дючого ґрунту потрібні тисячі, навіть мільйони (залежно від клімату й складу материнської породи) років. А сучасна людина здатна зруйнувати грунт за 1—2 роки. Підраховано: щорічно з оброблюваних земель виноситься понад 25 млрд т корисних речо­вин. За оцінкою Міжнародного ґрунтового центру (Нідерланди), в результаті діяльності людини вже деградувало більш як 15 % усієї площі світової суші, причому близько 6 % земель знищено водною ерозією, 28 % — вітровою, 12 % — засолено через неправильне зро­ шення, близько 5 % виведено з обороту внаслідок перехімізації та фізичної деструкції (витоптування худобою, розробка кар'єрів, ек­стенсивне переорювання та ін.). Таким чином людина сама себе позбавила багатьох мільйонів гектарів землі-годувальниці.

# ЩорокуземліУкраїнивтрачають 24 млнтгумусу (перегною), щовизначає родючістьґрунтів.

22

Через те що ґрунти стали неродючими, активізувалося спусте-

• --іння й триває вирубування лісів, лише в 21 державі Африки
■ 1984—1985 pp. потерпіло близько 30 млн чоловік, 10 млн людей
іч\шєні були змінити місце свого проживання, ставши «еколо­
гічними» біженцями.

■ Забруднення атмосфери. Величезну тривогу в світі викликає псрезабруднення атмосфери шкідливими газами, що призводить зо збільшення площ озонових «дір» та активізації розвитку пар­никового ефекту на планеті. Перше явище спричинило знижен­ня захисної дії озонового шару від сонячного ультрафіолетового випромінювання й, як наслідок, — масові захворювання людей к шкіри, опіки, втрата зору) і тварин — дельфінів, китів, які проживають під озоновими «дірами» (Австралія, Південна Арген­тина, Ірландія, Скандинавія). Парниковий ефект призводить до епління клімату, танення льодовиків, значного глобального □ищення рівня Світового океану, до змін режиму утворення оонів і буревіїв, порушення функціонування, навіть деградації екосистем окремих районів суші.

Знищення лісів. Вирубування лісів у Бразилії, США, Пів­денній Азії, Альпах, Карпатах призвело до почастішання повеней, у тому числі катастрофічних, на річках цих регіонів, а отже, й до значного збільшення економічних втрат. Якщо раніше сильні повені й селі траплялися один раз на 50—80 років, то тепер — через кожні 4—6 років, а паводки — практично після кожного сильного дощу (в гірських районах з голими схилами).

Щогодининанашійпланеті:

• 6—8 гапродуктивноїземлістаєпустелею;

• 2 тис. дітейпомираютьізголоду;

• 55 чоловікгинутьвідотруєнняпестицидамитаіншимихімічнимиречови­
нами;

• 1 тис. людейпомираєвідотруєнняводою;

• 2 тис. ткислотнихдощіввипадаєуПівнічнійпівкулі.

Щохвилини:

•знищуєтьсяпонад 20 гатропічнихлісів;
- використовуєтьсяблизько 159 лнафти;

знищується 50 тродючихґрунтів;

•викидаєтьсяватмосферупонад 12 тис. твуглекислогогазу.

23

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

' ~ ава 1

Людство в навколишньому середовищі

І

Ставлячися так до природи і її багатств, люди начебто забули, що для підтримання існування життя на Землі іншого джерела, крім біосфери та її ресурсів, немає. А за сучасних енерго­озброєності й передових технологій швидкість використання ресурсів набагато перевищує можливості їх відтворення. Такий спосіб життя сьогодні стає згубним для людства. Вихід із критич­ної ситуації, що склалася, може бути знайдений лише за умови екологічно грамотного господарювання, розумних взаємин з Природою, реалізації в глобальному масштабі стратегії розумно­го самообмеження, ресурсозбереження, впровадження нових тех­нологій природокористування, які не суперечать законам функціонування й розвитку біосфери.

Людству залишається одне: почавши з підвищення рівня освіченості народів, їхньої загальної культури, формування в них екологічної свідомості, із забезпечення технологічної дисципліни на виробництві, підвищення екологічної ефективності науки, поступово, але якомога швидше, створити нову спільноту — високоінформаційну, з могутнім колективним інтелектом, здатну організувати свій збалансований розвиток у злагоді з Природою.

§ 1.3. J Екологічнікатастрофи

... Ніхто , власне , не знає , котра саме з безлічі небезпек

і проблем —далеко не всі з яких ми вже встигли відчути

й усвідомити —розпочне ту ланцюгову реакцію , що поставить

людство на коліна ...

А. Печчеі

історії Землі екологічні кризи неодноразово були наслідком виникнення різних природних ситуацій, раптових істотних змін умов існування, різких змін фізичних, хімічних чи біологічних факторів, як окремих, так і разом узятих, що спричиняло погіршення стану або загибель окремих живих істот, популяцій і навіть цілих екосистем. Такі надзвичайні кризові екологічні ситуації називаються катастрофами. Залежно від причин виникнення катастрофи бувають природні й антропогенні, а залежно від розмірів заподіяної

24

■коли й кількості негативних наслідків, тобто від масштабів скоєного лиха, — локальні, регіональні чи глобальні.

~ ~хю чергою, як природні, так і антропогенні катастрофи залежно від фактора-збудника поділяються на космічні, ендогенні, тектонічні, екзогенні, метеорологічні, хімічні, фізичні та ін.

Раніше переважали природні катастрофи. За нашого часу кількість таких катастроф практично не змінилась, одначе внаслідок людської діяльності зросла їхня потужність, що дедалі

стотніше позначається на стані екосистем, окремих ландшафтів, регіонів, континентів і біосфери в цілому.

Природні катастрофи спричиняються екзогенними й ендо­генними факторами, тобто зовнішніми навколоземними або космічними та внутрішніми силами Землі, зумовленими процеса­ми в її надрах. Зовнішні та внутрішні сили тісно пов'язані між собою, розвиток одних часто стимулює появу інших.

До зовнішніх сил природи, здатних призвести до ка­тастрофічних наслідків для екосистем, належать: зміни магнітно­го, електричного, гравітаційного полів і радіаційного поясу, спричи-

і явищами, що відбуваються в космічному просторі (спалахи наднових зірок, проходження поблизу Землі великих космічних тіл); падіння на Землю великих метеоритів; урагани; повені; цунамі; ciLibHi посухи; страшні зливи; зсуви; осипи; селі; обвали. Внут­рішнімисилами Землі викликаються надзвичайні екологіч­ні ситуації: виверження вулканів; землетруси; переміщення ве.іетенських мас гірських порід через утворення в земній корі вели­ких розломів тощо.

У літературі є багато описів грізних явищ природи: вивержень вулканів Везувію, Кракатау й Мон-Пеле; землетрусів у Сан-Франциско, Мехіко, пустелі Гобі, Спітаку; ураганів і тайфунів у Японії та Центральній Америці; торнадо в США та ін.

Наслідками найбільших катастроф були регіональні або гло-

ьні кліматичні зміни, загибель багатьох живих істот, зміни розвитку різних видів, популяцій і родів, мутації організмів. Па­леонтологам і палеогеографам добре відомі такі «критичні епохи» в розвитку біосфери — на початку й наприкінці палеозойської ери, на межі мезозою й кайнозою та ін.

Різкі кліматичні зміни, а також катастрофічні зміни геофізич­них полів Землі можуть бути наслідком таких грізних космічних явиш, як спалахи наднових зірок: деякі зірки, що зовні майже не

25

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

' пава 1

Людство в навколишньому середовищі

відрізняються від інших, раптово спалахують і починають ви­промінювати світла в мільйони разів більше, ніж до спалаху. ♦ Останню подібну подію в нашій Галактиці було зафіксовано стародавніми китайськими астрономами, які описали появу в 1054 р. «зірки-гості». Вона була такою яскравою, що її можна було спостерігати навіть удень, яскравіша від Венери, й поступа­лася потужністю світіння лише Місяцю. Через кілька місяців зірка поступово згасла, а на місці її появи сучасні астрономи спо­стерігають крабоподібну туманність — світну газову оболонку наднової зірки, що продовжує розширюватися після спалаху зі швидкістю десятків тисяч кілометрів за секунду.

Визначено, що вибух наднової зірки супроводжується дуже потужними потоками ультрафіолетового й рентгенівського вип­ромінювання, згубного для всього живого, а також космічних променів високої енергії. На щастя, спалах наднової зірки в 1054 р. стався дуже далеко від Землі — на відстані понад 1 тис. пк*, і це могутнє космічне явише не вплинуло на земне життя.

Учені встановили, що вибухи наднових зірок у нашій Галак­тиці відбуваються один раз на 100 років, а в околицях Сонячної системи (на відстані близько 10 пк) — один раз на 750 чи навіть на 200 млн років. Отже, за час існування на Землі біосфери подібне катастрофічне явище могло вплинути на неї принаймні кілька разів. У результаті таких спалахів різко підвищувався радіаційний фон на Землі на багато сотень і навіть тисячі років. Це не могло не мати серйозних біологічних, особливо генетичних наслідків для екосистем планети й, можливо, було причиною вимирання багатьох вищих живих організмів, тобто екологічних катастроф.

Як вважають астрономи, аналогічні явища меншого масштабу відбуваються в разі періодичних наближень Землі разом із Соняч­ною системою до центра нашої Галактики. Сонячна система ру­хається навколо центра Галактики не по колу, а по еліпсу зі знач­ною різницею в довжині його осей. Максимальні наближення до центра Галактики, що спостерігаються приблизно один раз на 250 млн років, зміни сил гравітаційних, магнітних і електро­магнітних полів у Космосі під час обертання Сонячної системи навколо центра Галактики викликають на Землі збурення її гео­фізичних полів, стимулюють розвиток вулканізму й землетрусів,

* Парсек — одиниця довжини в астрономії; 1 пк = 3,086 • 10" м.

26

рух тектонічних плит і деформацію земної кори, а також спричи­няють періодичні зміни клімату (зледеніння й потепління), що супроводжуються екологічними катастрофами.

Великий вплив на біосферу Землі справляють також збурення геофізичних полів унаслідок періодичних вибухів на Сонці, спа­їв у його хромосфері, які є причиною появи на Землі поляр­них сяйв, магнітних бур та ін.

З давніх часів до наших днів на Землі періодично відбувають-грандіозні катастрофи, спричинені падінням космічних тіл і великих метеоритів, астероїдів, комет). Учені виявили на по­верхні Землі багато слідів таких катастроф у вигляді велетенських метеоритних кратерів — лійкоподібних заглиблень діаметром у нтки й навіть сотні кілометрів. ♦> Наприклад, в Україні, біля ;ела Болтишка Кіровоградської області, знайдено заповнений осадовими породами кратер діаметром 25 км — слід падіння ме-рита, що сталося близько 100 млн років тому. ♦> Ще більший кратер — діаметром близько 100 км — знайдено в Сибіру, в басейні річки Хатанга. Підраховано: енергія цього колосального ру, внаслідок якого уламки скель діаметром до 20 м було роз-ано на відстань понад 40 км від кратера, дорівнювала енергії вибуху 120 млн атомних бомб, що за потужністю відповідають скинутим на Хіросиму й Нагасакі.

Учені вважають, що більшість космічних тіл падала у Світовий

океан, і це також призводило до значних катастроф (утворення

велетенських хвиль — цунамі, небачені за силою й тривалістю

пиви, грози, запилення атмосфери й пов'язані з цим кліматичні

чи ).

♦ Останній досить великий метеорит упав на Землю в районі
Арнзони (США) 50 тис. років тому. Тут утворився кратер діамет­
ром 1200 м і завглибшки 180 м.

♦ Тунгуське явище в Сибіру 1908 р. (деякі вчені вважають, що
ие було не падіння метеорита, а вибух в атмосфері ядра невели­
кої комети) спричинило величезну пожежу й виламування лісу в
тайзі на площі в кілька сотень квадратних кілометрів. Лише без­
людність сибірської тайги врятувала від трагічних наслідків.

Такі катастрофічні події природного характеру, як землетруси, виверження вулканів, тайфуни та інші, мають локальний харак­тер і вплинути на еволюцію біосфери в цілому не можуть. Урага­ни (тайфуни, тропічні циклони) утворюються над теплими водами Світового океану, в його тропічній зоні, й найбільшої

27

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

'пава 1

Людство в навколишньому середовищі

шкоди завдають країнам басейну Карибського моря, Бангладеш, Індонезії, Філіппінам. За даними світової статистики, лише за 1960—1980 pp. 20 ураганів у різних районах світу позбавили життя 350 тис. чоловік і завдали матеріальних збитків на суму понад 5 млрд доларів.

У наш час завдяки супутникам з'явилася можливість попере­джати про наближення ураганів і пом'якшувати їхню дію. Але перед падінням космічних тіл — людина безсила.

Практично ми не захищені й від таких грізних явищ природи, як землетруси та виверження вулканів. Передбачити точний час їх виникнення за допомогою сучасних науково-технічних засобів поки що не вдається. Ці явища супроводжуються виділенням колосальної кількості енергії. ♦ Так, сейсмічна енергія, що виді­лилася за кілька секунд унаслідок катастрофічного землетрусу в Перу 1970 p., дорівнювала приблизно добовому споживанню електроенергії в США.

За повідомленням агентства «Рейтер», у 2001 р. в усьому світі від стихійних природних катастроф загинуло близько 25 тис. жи­ телів планети, а загальні економічні збитки становили 36 млрд доларів США. Із 700 великих природних катастроф 2/3 супроводжу­ валися бурями й повенями. Екстремальні погодні умови спричинені постійними негативними змінами клімату під впливом техногенної діяльності, яка провокує також і землетруси.

В Україні до сейсмічно небезпечних районів належать гір­ський Крим і Карпати. Як свідчать геологічні дані, протягом останніх 20 млн років тут неодноразово відбувалися землетруси й виверження вулканів. Останніми десятиліттями також трапляли­ся землетруси силою до 6—9 балів. Центральні райони України — сейсмічно спокійні, хоч інколи й сюди від Карпат або гір Вранча (Румунія) докочуються хвилі землетрусів, сила яких не перевищує 3—4 балів.

■ Антропогенні катастрофи. У XX ст., як і нині, виникнення більшості надзвичайних екологічних ситуацій — катастроф — пов'язане з людською діяльністю й, на жаль, вони дедалі частіша­ють. Умовно їх поділяють на катастрофи хімічного, фізичного, ін­ женерно-геологічного, мілітаристичного та комплексного характеру.

Перше місце серед них належить катастрофам, пов'язаним із військовою діяльністю, війнами, масштабними випробуваннями ядерної зброї та військовими навчаннями, випробуваннями

28

чної й бактеріологічної зброї. Війни за всіх часів завдавали величезної шкоди довкіллю, сучасні ж війни — це справжні екологічні катастрофи. На відміну від будь-яких звірів, людина зоатна з неймовірною жорстокістю вбивати подібних до себе. Світова термоядерна війна може в лічені секунди знищити все

їство й більшість живих істот планети. Підраховано: накопиче­ них ядерними державами боєголовок, кількість яких перевищує 60 тис. штук, а їхня сумарна потужність становить 20 000 Mm, достатньо для того, щоб 70 разів поспіль знищити всі великі й малі міста планети!

Війни — це не лише геноцид, а й екоцид, прикладів чого в історії людства дуже багато, й ось деякі з них:

♦ войовничі походи хетів і гунів, які жорстоко знищували не
тільки людей, а й досягнення їхньої цивілізації та природу
Близького Сходу й Римської імперії;

♦ грабіжницькі походи жорстокої орди Чингісхана, яка пла­
номірно знищувала все на своєму шляху: спалювала врожаї,
засипала колодязі, винищувала худобу, вирубувала сади, ви­
топтувала поля. В Месопотамії було зруйновано зрошувальну
систему, яка будувалася й діяла там протягом тисячоліть і бу­
ла життєдайною для цілого регіону. Після цього родючі землі
перетворилися на пустелю, і землеробство в долині річок Тиг­
ру та Євфрату відтоді так і не відновилося;

♦ «освоєння» європейцями Америки, яке супроводжувалося не
лише винищенням місцевого населення, а й безглуздим
відстрілом мільйонних стад бізонів, іншої звірини, випалюван­
ням тисяч гектарів лісів, спустошенням земель;

♦ Перша та Друга світові війни, що принесли незліченні людські
жертви й завдали величезної шкоди природі;

♦ війни у В'єтнамі, Кореї, Афганістані, Кувейті, Чечні, Юго­
славії, в яких загинули й покалічені сотні тисяч людей, а збит­
ки від них обчислюються трильйонами доларів.

Війни — це ще й абсолютно безглузді економічні витрати й розтринькування природних ресурсів, деструкція екосистем. Ве­личезних збитків людству й природі завдають не лише самі воєнні дії, а й підготовка до них: утримання армій, техніки, полігонів, військових об'єктів і заводів, проведення регулярних навчань, маневрів, поховання відходів військової діяльності, в тому числі небезпечних — хімічних.

29

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 1

Людство в навколишньому середовищі

♦ Наприклад, у Балтійському морі після закінчення Другої світової війни союзники затопили тисячі тонн німецьких хімічних снарядів та авіабомб. На дно Атлантичного й Тихого океанів, Карського й Охотського морів було скинуто багато відпрацьованих ядерних реакторів із підводних човнів і контей­нерів із радіоактивними відходами. Через десятиліття вони знову почали загрожувати природі та людству: корозія матеріалу упако­вок спричинила «розповзання» шкідливих речовин у довкіллі й отруєння всього живого.

Зросла кількість катастроф, пов'язаних із розвитком нафтови­добувної, нафтопереробної промисловості та атомної енергетики. Райони інтенсивного видобування нафти й газу (Перська та Мек­сиканська затоки, Північне море, Тюменський край, Каспійське море, інші регіони) сьогодні стали зонами екологічного лиха.

Про наслідки аварії на Чорнобильській АЕС ітиметься далі.

Не можна не нагадати й про тяжкі екологічні наслідки, пов'язані з випробуванням ядерної зброї та похованнями радіоак­тивних відходів. Випробування атомних боєзарядів на Новій Землі, в Казахстані, в пустелі Гобі, в штаті Аризона, на Тихооке­анських островах Муруроа, Бікіні, Еніветок, поховання залишків відпрацьованих атомних реакторів в Охотському морі — все це не лише спричинило значне підвищення загального радіоактивного фону на планеті, в атмосфері та водах Світового океану, а й та­кож призвело до масових отруєнь риби, тюленів, захворювань та загибелі людей і тварин у цих районах.

Потенційну загрозу виникнення надзвичайних екологічних ситуацій становлять усі великі нафто- й газосховища, трубопро­води, склади всіляких хімічних речовин, особливо — отруйних (пестициди, кислоти, аміак тощо). Людство вже відчуло на собі наслідки аварій на таких об'єктах.

• У 1976 р. віталійськомумістіСевесохмарадіоксину, щоутвориласяпісля
вибухунахімічномузаводі, накрилатериторіюплощеюпонад 10 км² , на
якіймешкалобільшеніжтисячалюдейібулорозташованобагатотварин­
ницькихферм. Урезультатізагинулоблизько 100 тис. голівхудоби,
захворілисотнілюдей, двоєдітейпомерло, азагальнийпервиннийзбиток
становивпонад 10 млндоларів. Завдякипогоднимумовамхмаране
пошириласядалі. Черездеякийчаспідрахували: концентраціяцієїотру­
тибулатакою, щомоглибзагинути 100 млнчоловік!

# 3 грудня 1984 p., уночі, колилюдиспали, смертоноснахмараме-
тилізотіоціанату, якийвикористовуєтьсядлявиготовленняпестицидів,

зо

просочиласязвелетенськоїцистернизаводукомпанії«ЮніонКарбайд»і накриламістоБхопалвІндії. Цесталооднієюзнайбільшихвісторії індустріальнихкатастроф: 2,5 тис. чоловікпомерлизразу, близько 100 тис. тяжкозахворілийсталиінвалідами (ушкодженнямозку, сліпота, стерильність).

Будь-які широкомасштабні втручання в природні екосистеми також мають катастрофічні наслідки. Наприклад, унаслідок будівництва на великих річках гребель і водосховищ відбувається ось що:

• кардинально змінюється режим річкового стоку (в багато разів
уповільнюється);

• змінюється тепловий режим;

• змінюється характер випадання опадів, розчинення солей, їх
відкладення, біохімічних та інженерно-геологічних процесів;

• різко змінюються умови взаємозв'язку річкових і підземних вод
у даному басейні, рівневий режим, фізичні й хімічні власти­
вості поверхневих і зв'язаних з ними підземних вод;

• розвиваються процеси стагнації (гниття) й «цвітіння», застою,
нагромадження всіх видів забруднювачів, що змиваються з
водозборів і приносяться вітрами;

• вимирають ті види водяних організмів, зокрема риба, які
потребують чистої води й міграції вздовж русла;

• гинуть заплави — найцінніші природні об'єкти.

Живі ресурси планети вичерпуються зі швидкістю , що перевищує швидкість їх відновлення ... Нині на Землі немає жодного біогеоценозу , якого б так чи інакше не зачепила діяльність людини .

З матеріалів UN ЕР — Програми ООН з охорони довкілля

Велике гідрологічне будівництво в будь-якому річковому басейні — це практично екологічна катастрофа для нього.

Те саме можна сказати й про широкомасштабні іригаційні ро­боти (осушування боліт на Поліссі, зрошення на півдні України), які призводять до деградації болотних екосистем, загибелі малих річок, зміни шляхів міграції перелітних птахів, зміни режимів та обсягів підземних вод, засолення ґрунтів.

Наслідкиосушуванняполіськихболіт:

• ЗОроківтомунаПоліссізаготовляли 220 цвалеріановогокоренянарік, а
сьогодні—лише 4—5 ц.

31

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава1

Людство в навколишньому середовищі

»Із 47 видівлікарськихрослин, якимиславилосяПолісся, теперзбирають 6—7 видів.

• 20 роківтомунаПоліссіцілющажуравлинаросланаплощі 80 тис. га, а нині цяплощазменшиласядо 20 га.

Катастрофічно впливає на природні ландшафти будівництво великих шахт, відкритих кар'єрів, автомагістралей, летовищ, потужних ліній електропередач, каналів, тунелів, великих сміттєзвалищ і шламосховищ.

Зазначені вище екологічні катастрофи, пов'язані з широко­масштабною людською діяльністю, мають локальний, іноді — регіональний характер.

Ураховуючи гіркий досвід недбалого природокористування, люди повинні у своїй майбутній діяльності зважати на Закони Природи, чітко уявляти наслідки свого втручання в життя біосфе­ри, що проявляться як найближчим часом, так і пізніше, через 50—100 років. Використовуючи весь загальнолюдський інтелект і набуті знання в галузі охорони природи та раціонального спожи­вання її ресурсів, розвиваючи міжнародне співробітництво, обмінюючись Інформацією, надаючи наукову, матеріальну й технічну допомогу, необхідно домогтись ефективного вирішення головної проблеми — зберегти сферу життя на Землі.

§ 1 A^J Духов накриза

... Що ж робити ? ... Мені здається , що відповідь криється не стільки у ставленні людини до середовища свого природного проживання ( це наслідок ), скільки у сфері духовного , морального її світу . Тут насамперед важливо , яким богам молишся , —ось це все й визначає .

С. Г. Островой,

російськийпоет

рім головних причин деградації довкілля —

___ ^демографічний вибух, виснаження природних

ресурсів і дедалі активніше забруднення повітря, води й ґрунтів — є й інші серйозні причини поглиблення екологічної кризи:

32

• занепад духовності;

• надзвичайно низька екологічна культура цілих народів і націй;

• низький рівень екологічної освіти більшості керівних
працівників та урядових чиновників практично в усіх країнах
світу;

• загальне зниження морального рівня людей за останні деся­
тиліття.

Дослідження сучасних соціологів і психологів переконливо дчать про те, що одна з причин розвитку глобальної

екологічної кризи — це криза людського духу. До її проявів на-

іежать:

• сплеск антисуспільних настроїв, егоїзму, нігілізму, локальних і
регіональних збурень у суспільстві;

• планетарна епідемія аморальності, злочинності, наркоманії,
проституції, тотальної легковажності, бездумності й жадоби
швидкої наживи;

• деградація особистості в різних її проявах;

• зниження культурного й духовного рівня;

• зростання корупції, проявів некомпетентності й непрофе-
сіоналізму у вирішенні національних і міжнаціональних
питань.

За цих обставин, як гриби після дощу, з'являються (й, на жаль, знаходять численних прихильників і наслідувачів) усіляко­го гатунку «пророки», ясновидці, екстрасенси, сатаністи типу керівників сумнозвісного Білого Братства, японської секти Аум синрікьо та ін.

Про страшний занепад моралі, людського духу попереджали видатні релігійні діячі сучасності — Папа Римський Іоан Павло II,Далай-лама, священик Олександр Мень та інші, спра-^епиво вважаючи однією з причин кризи людського духу — занурення в матеріальне, поклоніння не Богові, а Мамоні, відрив їл Матері-Природи, нехтування її правилами й законами.

Стає дедалі зрозумілішим, що ступінь розвитку цивілізації визначається не кількістю кіловат, які виробляються енергетич­ними об'єктами, а низкою моральних і духовних критеріїв, мудрістю людей, особливо тих із них, котрі рухають уперед цю _ивілізацію. Подальший прогрес людського суспільства немож­ливий без розвитку культури й етики, підвищення духовності й моралі. Тому найкращі представники науки й культури всіх країн

33

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

'лава 1

Людство в навколишньому середовищі

світу сьогодні закликають звернутися до тих життєвих цінностей, які людство виробило протягом тисячоліть, цінностей, закріпле­них у біблійних заповідях і настановах усіх релігій. Людство му­сить переглянути свої життєві позиції й принципи, знову відчути себе невід'ємною частиною Природи й зрозуміти, що духовне здоров'я людини невіддільне від здоров'я Природи. Інакше, як застерігав німецький письменник 3. Ленц, може трапитися так, що на надгробному пам'ятнику нашій цивілізації буде написано: «Кожен хотів кращого — для себе». Наше покоління повинне за­лишити по собі, для своїх онуків і правнуків, не мертві пустелі й отруєні поля, моря, річки й підземні води, а квітучу Землю, кон­тиненти й океани, що вирують життям.

Аби виконати цю місію, молоді належить оволодіти Законами Природи, які, власне, і є законами нашого виживання. І пере­дусім слід усвідомити істину, котру сформулював 400 років тому великий англійський філософ Ф. Бекон: «Ми не можемо управ­ляти природою інакше, ніж підкоряючись їй».

Необхідні подальші величезні зусилля , аби діУ людини стали мудрими , неупередженими й завбачливими . Якщо ж у її поведінці , як і досі , переважатимуть роз ' єднаність , антагонізм , пожадливість , то зруйнуються найтонші механізми , котрі підтримують рівновагу сил природи , що оточує нас . І тоді навряд чи в людини залишаться шанси вижити .

Б. Уорд,

англійський економіст, політолог

Уявлення про те, що ресурси природи невичерпні, що все в ній призначене тільки для людини, яка має право панувати над царством живого й неживого, сформувалося в глибокій давнині. Ідея домінування над природою тисячоліттями вкорінювалася в свідомості людей, тому змінити хід їхнього мислення сьогодні — завдання надзвичайно складне. Та якщо людство хоче вижити, його неодмінно треба вирішити в найближчі десятиліття.

Адже ж у давнину на Землі були регіони, де не існувало воро­жого ставлення людини до природи, навпаки, все робилося для того, щоб гармонізувати стосунки з нею.

Мешканці Півночі — чукчі-оленярі й нині дбайливо ставлять­ся до природи. Основним кормом для їхнього годувальника — північного оленя — є лишайник ягель. Випасені, витоптані копи­тами оленів ягельники відновлюються дуже повільно — приблиз-34

-to через 10 років. Знаючи про це, оленярі кочують тундрою зі своїми стадами, суворо дотримуючися певних маршрутів, і повер-"іються на використані пасовиська лише тоді, коли вони віднов­люються. Кормові ресурси тундри слугували багатьом поколінням ленярів і не втрачали своєї цінності.

Зовсім інакше поводяться сучасні «підкорювачі природи», які "рийшли в північні краї, — геологи, нафтовики, військові. їх не хвилює, що буде з цими землями завтра. Важкі трактори та всю­диходи безжалісно шматують тундру, розтоптують ягельники,

ішаючи в них глибокі колії. З часом ці колії розширюються, бо в місцях знищеного рослинного покриву починає танути вічна мерзлота, утворюються термокарстові болота, а отже, руйнуються

ірові екосистеми.

Мисливські племена чукчів, ескімосів, північноамериканських

лнців та інші ніколи не забивали дичини більше, ніж це було необхідно для їхнього прогодування. Ніколи рука мисливця не могла піднятися на самку звіра з дитинчам. Етнографи описали іивовижно зворушливі обряди, що виконувалися над тушею збитого ведмедя чи лося: люди просили вибачення в духа звіра за вбивство й пояснювали йому, чому вони змушені були так

учинити.

Та ось у північноамериканських преріях (у канадських і росій­ських тундрі й тайзі...) з'явилися «цивілізовані» колонізатори.

У 1806 р. в преріях від Канади до Південної Дакоти паслося 30 млн бізонів, і коли ці численні стада рухалися прерією, вона

іеку здавалася чорною. Чужинці розпочали масову безглузду бійню. В бізонів стріляли заради шкури, заради язика (делікатес!), і часто — просто заради спортивного інтересу. З'явилися ••чемпіони» зі знищення цих мирних тварин, на кшталт якогось Буффало Білла, котрий застрелив кілька десятків тисяч бізонів. За короткий час Велика Прерія перетворилася на кладовище "зонових скелетів, і вже в 1889 р. від 30-мільйонної популяції

ишилося лише близько 1 тис. особин (рис. 1.2). З'явився новий бізнес — збирання кісток і переробка їх на добриво. Сьогодні бізони мешкають в окремих ізольованих резерваціях і заповідниках індіанців. Зусиллями біологів і товариств охорони "варин їхню чисельність удалося довести до 100 тис. (вважається, _ю вид урятовано від остаточної загибелі).

Нині наука екологія має набути статусу нової релігії. Лише та­кий глибокий переворот у свідомості людей допоможе вберегти

35

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г пава 1

Людство в навколишньому середовищі

цивілізацію від деградації й загибелі! Сьогодні людина не впи­сується у знівечене власними руками довкілля. Протягом усього періоду формування людини як біологічного виду її організм і психіка перебували під потужним впливом космічних сил. Коли ж вогні Всесвіту, шерех прибережних хвиль, шелестіння листя й

Рис. 1.2

Скорочення популяції бізонів на території Північної Америки з 1500 до 1906 р.

пахощі квітучих трав уже не сприймаються як невід'ємна части­на буття людини, почали стиратися головні риси людської індивідуальності... Більшості людей, які ще не остаточно скам'я­ніли серед бетону, скла й асфальту, тісноти й грюкоту міст, при­таманний потяг до морських берегів, до річки й лісу — до Матері-Природи. Лише зрозумівши природу, людина зрозуміє саму себе. Екологічна етика, що бере до уваги все наше довкілля, стала необхідністю.

Відомий російський учений-еколог, академік М. М. Моисеев наголошує, що сучасні стереотипи поведінки й мислення людей

36

неодмінно призведуть до катастрофи. Один із таких стереотипів рмульований у відомому гаслі: «Ми не можемо чекати мило­ві від природи, взяти їх у неї — наше завдання!» І брали, бра­ли силоміць, не замислюючися про наслідки, будували «світле майбутнє», а тих, хто був незгодний із такими методами вництва, «перевиховували» або знищували. Глибокі роздуми великих філософів-космістів М. Ф. Федоро-ьа, В. І. Вернадського, П. О. Флоренського про важливість ■ірмонійного розвитку неподільної системи Космос—Земля— Людина підтверджуються в наші дні.

Людина тисячі років боролася за своє існування, виживала в

іеміях, голодоморах, у п'ятнадцяти тисячах воєн, які сама ж і

розв'язувала, виживала й вірила в краще майбутнє. Заради цього

вона розвивала науку, культуру, медицину, формувала нові

іальні системи. І ось через свої хибні моральні принципи,

овне зубожіння, деградацію екологічної свідомості й совісті

м знову опинилися на порозі нового, можливо, найжахливі-

шого етапу напруженої боротьби за своє виживання.

Сучасна людина фактично обожнила саму себе. Та вона — фальшиве божество . Створене нею на Землі —нерай , а кошмар , до якого вона сама адаптується дедалі меншою мірою й який уже не може задовольнити її соціальних , психологічних , духовних і естетичних запитів .

Е. Голдсміт, американський публіцист

Знову історія нагадала про нерозривні зв'язки між мораллю й соціальним розвитком, про те, що неможливо навіть найкращі ьні ідеї втілити в життя за допомогою насильства, не звер­таючися до розуму, совісті й мудрих порад Природи, що духовна роз'єднаність, аморальність навіть за найвищих досягнень науки і техніки все одно призведуть до кризи, що сьогоднішній комфорт створюється за рахунок майбутнього планети. Нині суть понять «екологічна мораль» та «екологічна етика» змінилася: аби передбачити наслідки нашої поведінки для довкілля, недостатньо лише інтуїції — потрібна висока компетентність.

Одна з найнебезпечніших помилок людини — віддання пере­валі одномоментній вигоді на шкоду довкіллю. Тому до найваж­чих завдань сучасності належить необхідність зміни пріори-

37

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гп ава1

Людство в навколишньому середовищі

І І

тетів серед загальнолюдських цінностей. Майбутні покоління не мають права на аморальні рішення та дії стосовно природи. Доцільно запам'ятати девіз усесвітньо відомої екологічної органі­зації «Грінліс»: «Ми не отримали Землю в спадок від батьків, ми взяли її в борг у наших дітей!»

§ 1.5.^1 Нова філософія життя

Моральність , моральні принципи покликані стати тим могутнім засобом , що дасть нам змогу подолати людську роз ' єднаність , духовну відчуженість і тим самим згуртує нас як братів і сестер для побудови щасливого майбутнього для нас і наших нащадків ... Зневажливе , хижацьке ставлення до природи —прямий наслідок егоїзму , нездорового стану людської душі .

Патріарх Московський і всія Русі Алексій

чевидно, що стиль сучасного людського буття хибний, і його неодмінно треба змінити, якщо ми хочемо зберегти біосферу й вижити. А оскільки стиль життя визначається мораллю, якої дотримується суспільство, то настав час установити нові моральні принципи й критерії, що відповіда­ють сучасним вимогам до взаємовідносин Природи й світового співтовариства людей, і керуватися ними в своїх діях у XXI ст.

Люди повинні зрозуміти, що хоч би яким був варіант стратегії виживання, вони мусять узяти на себе надскладні зобов'язання перед собою, перед своїми близькими, розробити й поступово ре­алізовувати цілий ланцюжок самообмежень. Ці потрібні обме­ження, що мають утверджуватися в нашому житті, вплинуть на формування нового характеру майбутньої цивілізації, на структу­ру відносин між окремими людьми, цілими народами й країнами. Ця нова — назвемо її екологічною — філософія так глибоко відрізнятиметься від нашої сучасної філософії, як мораль первісних племен від моралі суспільства XX ст.

Підвалинами нової моралі, нової — екологічної — філософії

мають бути:

• ідея розумного співіснування біосфери й техносфери; 38

• планетарний, загальнолюдський підхід до вирішення земних
соціально-економічних (передусім енергетичних) та екологіч­
них проблем;

• ідея універсалізму — глобальної і космічної взаємозалежності
всіх процесів;

• ілея необхідності самообмежень, підказаних екологічними
законами й досвідом попереднього розвитку;

• ідея оптимального використання всіх ресурсів Землі на основі
впровадження нових ресурсозберігаючих і маловідходних техно­
логій та міжнародної глобальної експертної оцінки цих ресурсів;

• ідея збереження й примноження біорізноманітності;

• консолідація людства під прапором об'єктивного знання, пере­
творення науки, особливо екології, на керівний інструмент;

• тотальна екологізація життя людей, перехід від сервотехнології
(небезпечної для довкілля) до екотехнології.

Спеціалісти підрахували: серед усіх джерел енергії відновлю­вані становлять лише 10 %. Отже, для того щоб за сучасного рівня розвитку технологій людство «вписалося» в природний кругообіг речовин та енергії, воно мусить зменшити свої потреби мінімум у 10 разів. Учені вважають, що зменшити в 10 разів загальне енер­госпоживання за рахунок будь-яких нових науково-технічних рішень у найближчі десятиліття — мета нереальна. Тому на поряд­ку денному залишається вирішення демографічної проблеми, .відоме регулювання росту чисельності населення з урахуванням можливостей біосфери. Саме з проблемою перенаселення нашої планети пов'язані решта екологічних проблем — перевиснаження ресурсів, перевиробництво, перезабруднення довкілля.

Оптимальною вважається така кількість населення Землі, яку можна без шкоди для біосфери забезпечити енергією, достатньою хтя подальшого прогресу й нормального співіснування з Природою.

Важливими факторами для суспільства майбутнього мають ггати: зміцнення демократичних основ, самоуправління; залучен­ня широких мас населення для прийняття рішень; загальна глибока екологічна освіта суспільства. Нова — екологічна — гпософія має згуртувати, об'єднати не лише «зелених» у різних куточках планети, а й усіх людей Землі для подолання нашого спільного лиха — глобальної екологічної кризи. Ця філософія має допомогти формуванню нового планетарного братства, здатного jo самообмежень, самодисципліни, співробітництва, взаєморо­зуміння та взаємодопомоги.

39

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 1

Людство в навколишньомусередовищі

І

Стрижнем програми дій людства може стати програма, яка ви­кладена в документах міжнародної екологічної конференції, що відбулася 1992 р. в Ріо-де-Жанейро (Бразилія), відкоригована й доповнена останніми роками. Реалізовувати її доведеться в епоху, коли перед людським суспільством виникла ціла низка більш складних і масштабних, ніж раніше, проблем, здатних поставити його на межу загибелі, якщо ці проблеми вирішуватимуться не­достатньо оперативно й ефективно. Склалася ситуація, за якої лише об'єднання всіх націй і народів на гранично демократичній основі дасть змогу досягти глобальної екологічної безпеки.

Після міжнародного екологічного форуму в Ріо-де-Жанейро широкого розголосу набув термін «стійкий розвиток суспільства». Очевидно, його варто уточнити — «екостійкий розвиток», тобто така еволюція якої-небудь екосистеми (або системи взагалі), коли вона може розвиватися й функціонувати тривалий час за рахунок внутрішніх ресурсів, не деградуючи (самоочищуватися, еамороз-виватися, самовідновлюватися). Екостійкий розвиток суспіль­ства— розвиток на основі раціонального природокористування та однакових можливостей для кожного мешканця планети (нації, держави), коли зберігаються відновлювальні можливості біосфери та нормальні екологічні умови для життя й діяльності багатьох поколінь людей.

Глобальна програма соціально-екологічних змін, яку було започатковано в Ріо-де-Жанейро, отримала потужний імпульс на Всесвітньому саміті з питань еколого-збалансованого розвитку, що відбувся в 2002 р. у Йоганнесбурзі (Південно-Африканська Республіка). Як з'ясувалось, і через 10 років після Ріо новий стра­тегічний підхід до розв'язання життєво важливих проблем людст­ва ще не знайшов широкого розуміння у світі, не дістав адекват­ного відображення в національній політиці переважної більшості країн. Людство продовжує нещадно експлуатувати природу і її ресурси, водночас дедалі сильніше забруднюючи й руйнуючи довкілля. Країни, що розвиваються, в гонитві за економічними прибутками повторюють той самий шлях, який свого часу про­йшли розвинені держави — шлях руйнування Природи, дисба­лансу й дисгармонії. Триває послуговування старою методологією життєдіяльності, що зводиться до спроб суто технічного й фінан­сового вирішення соціально-екологічних проблем. Залишаються

40

неподоланими п'ять основних суперечностей, усунути які перед­бачалося за допомогою глобального Плану дій на XXI століття, прийнятого в 1992 р. у Ріо-де-Жанейро:

• між реальним життям та існуванням у гармонії з природою;

• між реальним розвитком і навколишнім середовищем;

• між інтересами сучасного й майбутнього поколінь;

• між багатими і бідними країнами та людьми;

• внутрішньоекономічні.

Одними з головних причин існування зазначених суперечнос­тей залишаються невміння чи небажання поєднати духовність, саме життя людства й існування Природи у визначенні майбут­ньої долі цивілізації, а також низькі екологічна культура й еко­логічна свідомість людей.

Всесвітній саміт у Йоганнесбурзі був покликаний знайти відповіді на виклики гармонійному розвиткові, розробити ме­ханізми й плани дій, графік їх реалізації на всіх рівнях земного соціуму. Вивчення й аналіз рішень Саміту необхідні для створен­ня й коригування національних стратегій збалансованого розвит­ку з урахуванням таких нових процесів, як глобалізація, транс­формація економік, інформаційна інтервенція, тероризм та ін.

Об'єднанню народів для вирішення основної проблеми — екологічної — мають допомогти й усі релігії світу за умови їхньої коректної трансформації відповідно до змін життя на Землі. Як зазначає видатний еколог XX ст. М. Ф. Реймерс, десять біблійних заповідей у сучасній інтерпретації мусить знати кожен, і кожен зобов'язаний дотримуватися їх. У випадку ігнорування цих заповідей слід уводити жорсткі санкції. Розбещеності, свавіллю, егоцентризму, волюнтаризму й консерватизму треба негайно покласти край, бо світ надто слабкий, аби вистояти за таких проявів у суспільстві.

На лиці природи не буває написана ницість ... У присутності природи людиною оволодіває одвічна насолода , хоч би які прикрощі випадали їй у повсякденному житті .

Р. Емерсон,

американський філософ, поет, публіцист

Нова — екологічна — філософія, на відміну від старої — анти-екологічної, має навчити нас поважати Природу, Землю, все живе

41

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г л ав a 1

Людство в навколишньому середовищі

Стара — антиекологічна — філософія

Людина — особливий вид у царстві біорізноманітності на Землі, вона відокремилася від Природи, вона піднеслася над Природою, вона може панувати над Природою й управляти її процесами. Природу треба перемогти.

Природа багата, її ресурси без­межні, тому, вичерпавши потріб­ не нам в одному місці, можемо переміститися в інше й продовжу­вати брати стільки, скільки хо­чеш (чи можеш), при цьому зі 100 % природної речовини, що ви­добувається, споживаючи близько 2 %, а викидаючи — 98 %.

Життя людей можна поліпшити, постійно накопичуючи матеріаль­ні блага й нарощуючи прибутки завдяки технічному прогресові.

Нова — екологічна — філософія

Природа була й завжди буде силь­ нішою за людину, бо вона її поро­ дила. Людина — невід'ємна части­на, «деталь» Природи, Всесвіту, й у своєму житті вона повинна керуватись їхніми Законами, зва­жати на всі елементи довкілля. Всі живі істоти біосфери — рівно­ правні мешканці нашої спільної домівки — Землі. Ми маємо розум­но співпрацювати з Природою, поважати її Закони.

Природні ресурси обмежені й ви­ черпні. Потрібно провести їх інвентаризацію в усьому світі й перейти до глобальної політики збереження та оптимального ви­ користання. Слід увести компен­сацію витрат на відтворення або відшкодування природних ресурсів, розробити наддовгочасну стра­ тегію природокористування, за­ провадити квоти використання ресурсів для кожної держави, регіону й світу в цілому, а також: відповідний міжнародний конт­ роль за цим. Ми живемо на Землі, маленькому космічному тілі, й ніщо в ньому не може бути не­скінченним.

Життєва цінність — не в сумі на­ших спільних банківських рахунків. Мільйон магнітофонів не замінять шматка хліба голодному, мільярд телевізорів не врятують від спра-

У жорсткій конкуренції й жор­ стокій боротьбі за життєві блага виживає найсильніший. У боротьбі всі засоби прийнятні. І люди, і країни поділяються на бідних і багатих, а між ними — прірва від­ чуженості. Конфронтація — ос­ новний метод вирішення політич­ них проблем і спосіб збагачення одних за рахунок інших.

Дотримуватися в нашому житті правил поведінки й найкращих традицій, що їх виробило людство, йти за біблійними заповідями — не обов 'язково. Висока мораль — не головне, мета виправдовує за­ соби.

Нові технології допоможуть нам вирішити всі проблеми. Еко-логізація техніки допоможе подо­лати екологічні проблеми.

ги, тисяча автомобілів не дадуть ковтка повітря тому, хто зади­ хається; померти під купою досяг­ нень технічного прогресу — доля убогих духом, жадібних і дурних.

Не протиборство, а взаємодопо­ мога — основа існування життя на Землі. Тільки спільними зусил­ лями можна досягти благополуччя. Голодний світ — небезпечний і нестійкий. Лише задоволення основних потреб кожної людини може бути гарантією благополуч­ чя всіх людей на планеті.

Норма життя кожної людини — дотримання десяти біблійних за­повідей у сучасній інтерпретації; норма поведінки — доброзич­ ливість, співчутливість, співпере­ живання; достойності, до яких слід прагнути, — душевна краса, гармонія, чесність, честь, висока моральність. Соціальний розвиток має базуватися на свободі й гу­манізмі.

Тільки розумно поєднуючи нові технології із зусиллями кожної лю­ дини у вирішенні природоохоронних проблем можна вийти з кризи. За­стосовувані нині основні способи екологізації техніки (спорудження очисних об'єктів, які нейтралізу­ють забруднення, тощо) — еко­логічно неефективні й економічно недоцільні. Виробництва мають будуватися згідно із законами са­морегульованих систем та із зако­нами системної цілісності за ана­логією з природними біогеоцено-зами й біосферою (різноманітність

42

43

:

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гпав а1

Людство в навколишньому середовищі

І

видів — важлива передумова за­ безпечення замкненості техноло­гічних процесів використання ре­ човини; суспільне виробництво має підпорядковуватися принципові кругообігу речовини). Виробничі процеси мають розвива­тися за біологічними принципами; слід переходити до промислового фотосинтезу.

Відходів, які не можна утилізува­ ти, не повинно бути взагалі, як у Природі, де відходи одних організ­мів слугують ресурсами для інших. Слід розвивати безмашинне вироб­ництво, що не дає шкідливих відходів. Необхідно переходити до використання нових видів енергії, безпечних для довкілля.

.

Сучаснаекологія

Перед людством на весь зріст постає проблема виживання — центральна проблема сучасної науки . Дисципліна , яка її вивчає , і має назву «екологія людини» .

М. М. Моисеев

ьтже, можемо зробити висновок, що всім нам, 'мешканцям невеликої, прекрасної, але вкрай переобтяженої «плодами» людської діяльності планети, біосфера якої вже опинилася на останній межі, необхідно почати діяти. Мусимо активно рятувати природне середовище, зберігати й «ремонтувати» свій дім, що колись був чудовий, а нині почав роз­валюватися з нашої вини. Але це — надзвичайно складне, важке й важливе завдання. І ефект може бути досягнутий лише в тому разі, якщо підходити до його вирішення старанно, з душею й сер­цем, а головне — професійно, грамотно, з урахуванням правил і законів, згідно з якими живе й розвивається Природа: народ-

44

жується, набирає сили, квітне, старіє й умирає, передаючи протя­гом тисячоліть гени від покоління до покоління, від виду до виду у вічному кругообізі речовин, енергії та інформації, в тісному взаємозв'язку всього живого й неживого, земного й космічного.

Людина своєю діяльністю порушила еволюційно встановле­ний ритм і відпрацьовані напрями процесів біосфери — над­складної природної системи. Озброївшися новою — екологіч­ною — філософією, ми повинні в XXI ст. спрямувати всю силу свого інтелекту на глибоке, всебічне вивчення біосфери, всіх складових природного середовища, обстежити завдані їй рани й віднайти засоби її лікування та відновлення.

Поставлене завдання може бути вирішене лише за однієї умови — всі люди зобов'язані глибоко оволодіти комплексною інтегральною наукою про довкілля — новою філософією нашого виживання й подальшого збалансованого розвитку цивілізації.

XXI століття — доба перетворення Homo technocraticus на Homo ecologicus.

Ш Структура, предмет, завдання й методи сучасної екології.

Вперше термін «екологія» (від грец. ойкос — житло, місцеперебу­вання та логос — наука) запропонував у 1866 р. німецький дослідник природи Е. Геккель, однак формування екології як науки почалося в XX ст. й триває досі. Сучасна екологія — це системна наука, що має багатоярусну конструкцію, в якій кожен із поверхів спирається на безліч традиційних дисциплін (М. М. Моисеев). Специфіка сучасної екології полягає в тому, що вона із суто біологічної науки перетворилася на цілий цикл знань, увібравши в себе розділи географії, геології, хімії, фізи­ки, соціології, теорії культури, економіки й навіть теології (М. Ф. Реймерс). На думку інших учених, екологія — це соціально-природнича наука; її однаково можна віднести і до біологічної, і до географічної галузей знань і її слід розглядати як цілком самостійну науку, що набула фундаментальності й глобальності.

Екологія в широкому розумінні об ' єднує в собі десятки наукових напрямів , хоча , на жаль , у наш час іще немає таких необхідних екологів - професіоналів широкого профілю . Ця ситуація вкрай небезпечна : вона веде до серйозних економічних втрат і соціальних збитків . Екологи найвищої кваліфікації все ще роз ' єднані .

О. В. Яблоков,

російський зоолог, еколог

45

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г л ава1

Людство в навколишньому середовищі

Сучасна екологія з традиційної біоекології виросла в ком­плексну, складну, багатогранну інтегральну науку-лідера, стала філософією виживання людства — екологічною філософією. Вона, як і раніше, базується на біогеографічних знаннях, але для вивчення й осмислення всіх складових сучасних екологічних про­блем, установлення прямих і зворотних зв'язків між процесами, які формують екологічні умови, визначення шляхів виходу з еко­логічної кризи, розроблення для цього конкретних локальних, регіональних і глобальних планів та програм сучасна наука про довкілля залучає знання практично з усіх інших наук.

Сучасна екологія — це одна з головних фундаментальних наук про взаємовідносини живої й неживої природи, нова філософія людства, що перебуває в стадії формування. Це наука про середови­ ще нашого проживання, його живі й неживі компоненти, їхній взаємозв 'язок, що формує умови життя та розвитку всіх екосис­ тем. Це наука про узгодження Стратегії Природи й Стратегії Людини, що має базуватися на ідеях самообмеження й самозбере­ ження, розумної коеволюції техносфери й біосфери.

Коротше можна сформулювати так: сучасна екологія — це нова комплексна наука про виживання в довкіллі, завдання якої — пізнан­ня законів розвитку й функціонування біосфери як цілісної системи під впливом природних і, головне, антропогенних факторів, а також визначення шляхів ефективного співіснування техносфери й біо­ сфери.

Екологічна діяльність нині — обов'язкова, а здебільшого — одна з основних складових будь-якої сфери людської діяльності: промислового виробництва, енергетики, сільського й лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, військової спра­ви, культури, релігії та ін. Усі рішення, пов'язані з використан­ням природних чи людських ресурсів, із втручанням у процеси життєдіяльності біосфери, слід приймати з урахуванням най­ближчих і віддалених наслідків.

Об'єкти досліджень науки про довкілля або її галу­зевих підрозділів — це екосистеми планети та їхні елементи (залежно від рівня досліджень).

Головний предмет досліджень нової екології — взаємозв'язки (їхні особливості й розвиток) живих організмів, їхніх груп різних рангів, живих і неживих компонентів екосистем,

46

а також характер впливу природних і антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.

Основні завдання екології XXI століття:

• вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його
формування та причин змін під впливом природних і антропо­
генних факторів;

• прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;

• розробка з урахуванням основних екологічних законів шляхів
гармонізації взаємовідносин людського суспільства й Природи,
збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулю­
вання й самовідновлення.

Сучасні екологічні дослідження мають стати науковою базою для розробки стратегії й тактики поведінки людства у XXI ст.

Оскільки для ефективного вирішення сучасних екологічних проблем необхідно мати фактичний і науковий матеріал гео­хімічного, геофізичного, біохімічного, біологічного, медичного, фізичного, хімічного, геологічного, соціального, економічного та іншого характеру, а також можливість статистичної обробки, про­грамування, моделювання різних процесів, синтезування й про­гнозування, сучасна екологія використовує всі ефективні, в тому числі найновіші, методи й апаратуру цих наук — і природничих, і технічних, і соціальних.

Останніми десятиліттями в усьому світі почали розвиватися найрізноманітніші напрями екологічних досліджень, мета яких — забезпечити спеціалістів необхідною для прийняття рішень еко­логічною інформацією в усіх сферах людської діяльності. На сьо­годні вже сформувалося близько 90 напрямів екологічних досліджень, які можна умовно об'єднати за принципом галузевої належності (з подальшим поділом у кожній галузі), пріоритет­ності, належності до геосфер та їхніх компонентів, взаємопідпо-рядкованості, соціально-економічної значущості з урахуванням прямих і зворотних зв'язків (рис. 1.3).

Деякі фахівці (Т. Акимова, В. Хаскін та інші) серед розділів сучасної екології виокремлюють загальну екологію (більшість біологів ототожнюють її з біоекологією) як таку, що об'єднує різні екологічні знання на ще й досі єдиному науковому фунда­менті. Головною складовою загальної екології вважають теоре­тичну екологію, яка визначає загальні закони функціонування екосистем. Цьому допомагають експериментальна та математич-

47

ЕКОЛОГІЯ XXI СТОЛІТТЯ

ШГМЬНАЕКОЛОГІЯ

СОЦІАЛЬНАЙ ПРИКЛАДНАЕКОЛОГІЯ

БІОЕКОЛОГІЯ

ГЕОЕКОЛОГІЯ

ТЕХНОЕКОЛОГІЯ

СОЦІОЕКОЛОГІЯ

Екологія систематичних групорганізмів

Аутекологія, демекологія, синекологія

людини

(біолого-медичні аспекти)

ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ

ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ

тварин

атмосфери (4 галузевих підрозділи)

військово; діяльності

За типами

діяльності

(6-8 галузевих

підрозділів )

Екологічна освіта

рослин

гідросфери (5 галузевих підрозділів)

енергетики

За типами джерел енергетики (7 галузевих підрозділів )

Екологічна культура

грибів

літосфери (5 галузевих підрозділів)

транспорту

За видами транспорту ( б галузевих підрозділів )

Екологічне право

Національнайглобальнаекополітика ( політика еколого - безпечного розвитку )

і

г

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г па в а 1

Людство в навколишньому середовищі

І

на екологія (моделювання екологічних процесів, обробка ін­формації та кількісний аналіз), що входять до складу загальної екології.

Ми також дотримуємося думки, що загальну екологію слід відділити від низки прикладних екологічних наук як теоретичну, але з умовою, що основу її становить біоекологія з усім колом сучасних проблем.

Біоекологія вивчає найзагальніші закономірності взаємо­відносин організмів та їх угруповань із зовнішнім середовищем у природних умовах, формує уявлення про екологію як економіку природи на основі вивчення потоків речовини, енергії та інфор­мації в життєдіяльності організмів, їх груп та біологічних систем. Вона є материнським субстратом і головною складовою сучасної екології.

У зв'язку з розширенням людської діяльності й посиленням її негативних впливів на природу останніми десятиліттями активно розвиваються різні напрями в сфері прикладної екології. Цих напрямів набагато більше, ніж у блоці класичних біоеко-логічних наук. Прикладна екологія вивчає механізми руйнування біосфери, розробляє методи запобігання йому й способи раціонального природокористування.

Прикладна екологія складається з трьох основних блоків — геоекологічного, техноекологічного й соціоекологічного — кожен з яких, відповідно до диференціації галузевих напрямів, має де­сятки відгалужень.

Геоекологія вивчає специфіку взаємовідносин організмів і середовища їх існування в різних географічних зонах, на суходолі й в океані, в тундрі, тайзі й тропіках, у горах і пустелях тощо, дає екологічну характеристику різних географічних регіонів, облас­тей, районів, ландшафтів, розглядає екологічні наслідки ендо- й екзогенних геологічних процесів, видобування корисних копа­лин, здійснює екологічне картографування. [Нині є ще кілька означень геоекології (В. Боков, І. Черваньов, І. Дедю, В. Некое), які не збігаються, але за суттю близькі до наведеного тут.]

Техноекологія — найбільший блок прикладних еколо­гічних напрямів (відповідно дисциплін), пов'язаних із такими об'єктами людської діяльності, як енергетика, промисловість, сільське господарство, транспорт, військова справа, наука, кос­мос. Вона визначає обсяги, механізми й наслідки впливів на довкілля та здоров'я людини різних галузей і об'єктів, особли-

50

вості використання ними природних ресурсів, розробляє регла­ментації природокористування й технічні засоби охорони при­роди, опікується проблемами утилізації відходів виробництва та відтворення зруйнованих екосистем, екологізацією виробництв.

Соціальна екологія досліджує специфічну роль людини в довкіллі не як біологічного виду, а як соціальної істоти, відмінності цієї ролі від функції інших живих істот, вивчає шляхи оптимізації взаємовідносин людського суспільства з природою, формує екологічну свідомість, екологічну культуру за допомогою нових методів і підходів екологічної освіти та виховання, форму­лює закони про екологічне природокористування, принципи й критерії екологічного менеджменту, контролю й бізнесу, здій­снює соціально-екологічний моніторинг, закладає основи ло­кальної, регіональної та глобальної екологічної політики. Соціо-екологія тісно пов'язана з етнографією і соціологією.

Кожен із напрямів екологічних наук має свою специфіку, своє коло питань, що їх слід вирішувати, свої особливості екологічно­го моніторингу, свої методи й масштаби досліджень, контролю та менеджменту, але завдання в них одне: визначити характер за­бруднень довкілля, пов'язаних із тим чи іншим видом діяльності людини, обсяги цих забруднень, ступінь їхньої небезпечності, можливості нейтралізації завданої природі шкоди, а також шляхи оптимальної екологізації технологій, підвищення ефективності охорони природи, збереження й відновлення природних ресурсів.

Спеціалісти різних напрямів використовують матеріали до­сліджень один одного під час розробки своїх моделей і прогнозів стосовно природного середовища, природних ресурсів, урбаніза­ції, демографічних проблем.

Завершуються різнопланові екологічні дослідження узагаль­ненням усієї добутої інформації для розробки й реалізації планів та програм раціонального природокористування на локальному, регіональному й глобальному рівнях, створення наукових засад економіки природокористування, а також для формування регіональної і національної екологічної політики, укладання міжнародних угод, договорів у сфері природокористування, охо­рони довкілля та екологічної освіти, тобто визначення тактики й стратегії збалансованого розвитку людства, збереження біосфери й життя на Землі.

51

Контрольні запитання й завдання

1. Коли людина завдала першого удару
по природі й у чому він полягав ?

2. До яких наслідків для довкілля
призвів активний розвиток земле­
робства й скотарства ?

3. У чому полягали особливості роз­
витку глобальної екологічної кризи
другої половини XX cm. ?

4. Назвіть головні причини розвитку
глобальної екологічної кризи .

5. Які два «вибухи» стали причиною
різкого погіршення екологічної та
соціально - економічної ситуації на
нашій планеті ?

6. Яка роль урбанізації в розвитку
цивілізації і біосфери ?

7. Наведіть кілька прикладів на під­
твердження факту наростання гло­
бальної екологічної кризи .

8. Наведіть приклади спустелювання ,
деградаци ґрунтів і зникнення лісів
на континентах , укажіть причини
цього .

9. Що таке надзвичайні екологічні си­
туації ?

10. Як класифікують природні та ан­
тропогенні катастрофи ?

11. Які райони України належать до
сейсмічно небезпечних ?

12. Укажіть екологічні наслідки військо­
вої діяльності та воєн .

13. Які промислові об ' єкти належать до
екологічно небезпечних ?

14. Які наслідки іригаційних робіт для
довкілля ?

15. До чого призводить будівництво на
великих річках гребель і водосховищ ?

16. У чому проявляється криза людсько­
го духу в наш час ?

17. Якою має бути поведінка людини в
довкіллі , аби не деградувала біо­
сфера ?

18. Розтлумачте поняття «екологічна
культура» .

19. Які основні принципи нової —еко­
логічної —філософи ?

20. Що означає термін «екостійкий роз­
виток» ?

21. Які основні відмінності старої й
нової філософи життя ?

22. Які предмет і завдання сучасної
екологи ?

23. Опишіть структуру сучасної еко­
логії .

24. У чому полягає мета соціально -
екологічних досліджень ?

БІОЕКОЛОГІЯ

Біосфера та людина, а не людина та біосфера.

М. В. Тимофєєв- Ресовський,

видатний

російський

генетик

§ 2.1. ІЗагальнеуявленняпробіосферу

На земній поверхні немає хімічної сили , могутнішої за своїми кінцевими наслідками , ніж живі організми , взяті в цілому .

В . І . Вернадський ,

основоположник біогеохімії, радіогеології, творець учень про біосферу та ноосферу, перший президент Академії наук України

речовина. Що принципово відрізняє нашу планету від будь-якої іншої планети Сонячної системи? Наявність життя. «Якби на Землі не було життя, — писав академік В. І. Вернадський, — обличчя її було б так само незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил». Життя на Землі реалізується у формі живої речовини, яку часто називають також біотою. Поняття «жива речовина» ввів у науку В. І. Вернадський і розумів під ним сукупність усіх живих організмів планети. Образно кажучи, всі організми — від бактерій, що потрапили на цю сторінку, до останнього дерева й тварини, до автора й читача цих рядків — становлять живу речовину. Вона виконує над-

53

Розділ

Сучасніпідходивнауціпродовкілля

Глав а 2

Біоекологія

звичайно важливу роль у процесах, що відбуваються в усіх сферах Землі.

Функції живої речовини. Жива речовина протидіє хаосові та ентропії. Використовуючи прямо й непрямо сонячну енергію, жива речовина створює з простих, бідних на енергію молекул, передусім води й вуглекислого газу, складніші й енергетично впорядкованіші сполуки — вуглеводи, білки, жири, нуклеїнові кислоти та інші — або переробляє їх. Жива речовина концентрує хімічні елементи, перерозподіляє їх у земній корі, руйнує й агрегує неживу матерію, окиснює, відновлює й перерозподіляє хімічні сполуки. «Можна без перебільшення стверджувати, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, біосфери, цілком перебуває під впливом життя, визначається живими організ­мами», — писав В. І. Вернадський.

♦ Наприклад, бактерії однієї з груп — залізобактерії — дістають необхідну для життя енергію за рахунок окиснення двовалентного заліза до тривалентного. При цьому в процесі утворення 1 г біомаси цих бактерій відбувається окиснення до 500 г солей двовалентного заліза. Кінцеві продукти — солі тривалентного заліза — відкладаються навколо бактеріальної клітини й утворюють так звану болотну руду. Саме з болотної руди за часів Київської Русі виплавляли чавун.

На прикладі залізобактерій ми простежуємо кілька функцій живої речовини: • окиснення; • концентрація; • перерозподіл хімічних елементів.

Кількість живої речовини. Суха маса живої речовини оціню­ється в 2—3 трлн т — приблизно в мільярд разів менше за масу Землі. Проте жива речовина відрізняється від неживої надзвичай­но високою активністю, зокрема дуже швидким кругообігом речовин. Уся жива маса біосфери оновлюється за 33 дні, а фітомаса, тобто маса рослин, — щодня. Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між біотою та зовнішнім середовищем, унаслідок чого всі атоми земної кори, атмосфери й гідросфери протягом історії Землі багаторазово входили до складу живих організмів. Образно кажучи, ми п'ємо воду, що колись входила до складу тканин юрських папоротей і кембрійських трилобітів, і дихаємо по­вітрям, яким дихали не лише наші далекі предки, а й динозаври.

Основні властивості живої речовини: • високоорганізована внутрішня структура;

54

• здатність уловлювати із зовнішнього середовища й трансфор­
мувати речовини та енергію, забезпечуючи ними процеси своєї
життєдіяльності;

• здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середо­
вища, незважаючи на коливання умов середовища зовнішнього,
якщо ці коливання сумісні з життям;

• здатність до самовідтворення шляхом розмноження.

Жива речовина існує у формі конкретних живих одиниць — організмів (індивідів), які, своєю чергою, групуються в більш або менш дискретні одиниці існування матерії — види.

Кожен організм має свою програму розвитку й діяльності, записану у вигляді певної сукупності генів, — генотип. Ця про­грама реалізується в характерних, притаманних лише даному організмові зовнішньому вигляді, фізіологічних і біохімічних властивостях, у поведінці. Сукупність усіх ознак та властивостей, шо визначаються генотипом, називається фенотипом. За рахунок фенотипу організм оптимальною мірою пристосовується до зовнішнього середовища, перебуває з ним у найбільш гармоній­них відносинах. Організми одного виду мають досить схожі, хоча й не ідентичні генотипи й фенотипи. Сукупність генотипів усіх видів нашої планети становить її генофонд (це майже синонім терміна «видова різноманітність»). Отже, втрата будь-якого виду призводить до зменшення видової різноманітності й порушує гармонію у взаємовідносинах живої та неживої речовин.

Ш Біосфера та її межі. Простір нашої планети, в якому існує й «працює» жива речовина, називають біосферою (від грец. біос — життя та сфера — куля). Перші уявлення про біосферу як «зону життя» дав відомий французький природознавець Ж.-Б. Ламарк, а термін «біосфера» ввів у науку австрійський геолог Е. Зюсс (1875 p.). Проте цілісне вчення про біосферу створив наш видатний співвітчизник, засновник і перший президент Академії наук України В. І. Вернадський.

Біосфера охоплює три геологічні сфери — частини атмосфери й літосфери та всю гідросферу. Межі біосфери визначаються межами поширення й активної роботи живої речовини.

Верхня межа біосфери в атмосфері, надумку одних учених, проходить на висоті вершин Гімалаїв (10 км над рівнем моря), на думку інших, — досягає нижніх шарів стратосфери (30 км), де ще трапляються в досить великій кількості спори й

55

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г пава 2

Біоекологія

навіть клітини бактерій, грибів і деяких водоростей, що активно вегетують. Іноді верхньою межею біосфери вважають озоновий шар (25—30 км над поверхнею планети), вище від якого живе зазвичай гине під дією космічних випромінювань.

Межа біосфери в літосфері також чітко не окреслена. Починаючи з глибин 0,5—2 м від земної поверхні кількість живої речовини зменшується в логарифмічній послідовності. На глибинах понад 10 м породи, як правило, вже стерильні. Та навіть у товщі стерильної породи іноді трапляються острівці життя. Найбільші глибини, де знайдено живу речовину, — 2—3 км. У нафтових родовищах на цих глибинах виявлено свою, «нафтову», мікрофлору. Нафта залягає також і на значно більших глибинах — до 5—7 км. Припускають, що й у таких глибинних родовищах можна знайти «нафтові» бактерії. Деякі дослідники нижньою межею біосфери вважають глибини, на яких темпе­ратура літосфери починає перевищувати 100 °С: близько 10 км на рівнинах і 7—8 км у горах.

Межі біосфери в гідросфері окреслені чітко: біосфера охоплює всю гідросферу, в тому числі найбільші океанічні западини до 11 км, де існує значна кількість глибоководних видів.

У цілому екологічний діапазон поширення живої речовини досить великий.

♦ У 1977 р. в океані на глибині кількох кілометрів було
знайдено гарячі вулканічні зони, в яких за температури 350 °С
існують численні термофільні бактерії (вода там не кипить через
високий тиск і велику концентрацію солей).

♦ В експериментах американського дослідника Р. Камерона
синьозелені водорості протягом кількох місяців не втрачали
життєздатності в умовах, що відповідали марсіанським.

♦ Жива речовина не гине в рідкому азоті (на цій властивості
грунтуються методи кріоконсервації всіляких живих організмів).

♦ Деякі види, наприклад ті ж таки синьозелені водорості, не
гинуть під дією потужного іонізуючого випромінювання й
оселяються в епіцентрі ядерного вибуху вже через кілька днів
після його здійснення.

♦ Жива речовина здатна зберігатися навіть в умовах відкри­
того Космосу. Так, третя експедиція американських астронавтів
забула на Місяці телекамеру. Коли через півроку її повернули на
Землю, на внутрішньому боці кришки було виявлено земні

56

бактерії, котрі без будь-яких шкідливих наслідків пережили тривале перебування за межами рідної планети.

Проте слід пам'ятати, що, незважаючи на свої великі потенційні можливості, «працює» жива речовина лише в межах біосфери.

§ 2.2. j Походження й еволюція біосфери _________

Довго - довго , весну й літо , творила Земля . Коли вона втомилася від цього пекучого щастя , тихими безмовними піснями підступила до неї осінь . У розкішний холодний танок сплела вона останні барви Землі , й безживно , алеяскраво й смалко палали вони кілька тижнів ... Адже життя на Землі почалося лише в найостанніший період її буття , коли достатньо знизилася температура , згустилися пари води й утворилися моря .

О. С. Серебровський,

російський біолог,

один з основоположників генетики

іосфера має довгу й багато в чому драматичну історію, тісно пов'язану з еволюцією Землі. Еволюцію Землі можна умовно поділити на кілька фаз.

її Перша фаза. Формування ранньої земної кори, атмосфери та гідросфери. Виникнення геологічного кругообігу речовин. Згідно з найпоширенішою серед астрономів і астрофізиків гіпотезою, Всесвіт виник близько 20 млрд років тому внаслідок Великого вибуху. Потім утворилася наша Галактика (8 млрд років тому).

Близько 6 млрд років тому у віддаленій частині одного з рукавів Галактики розтягнута на трильйони кілометрів газо­пилова хмара під дією гравітаційних сил поступово ущільнилася й перетворилася на водневий диск, що повільно обертався. З його центральної частини утворилося Сонце, де за надзвичайно високих температури й тиску почалися реакції ядерного синтезу, в ході яких водень перетворювався на гелій і виділялася величезна кількість енергії. Периферичні залишки диска також

57

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоєкологія

І І

зближувалися під дією сил взаємного притягання, поступово ущільнювалися, доки не перетворилися на суцільні сфери — планети Сонця. Потім поверхні таких сфер тверднули, утво­рюючи первинну планетарну кору.

Первинна кора нашої планети — Землі — утворилася при­близно 4,6 млрд років тому. Відтоді на її поверхні осідали метеорити й космічний пил. Завдяки ізотопному аналізові таких метеоритних залишків (метеоритного свинцю) вдалося визначити час виникнення земної кори, тобто дату народження нашої планети. З тріщин тонкої кори неперервно вивергалася розжа­рена лава, а разом із нею — гази. Втримувані гравітаційними силами, ці гази утворили первинну атмосферу планети. Вона складалася з метану, аміаку, водяної пари, вуглекислого газу, сірководню, ціанистого водню й практично не містила кисню та озону.

Коли поверхня планети охолола, водяна пара почала конден­суватися в атмосфері й випадати першими дощами, розчинюючи численні мінерали земної кори. Поступово вода накопичувалася, утворюючи океани. На планеті сформувалася гідросфера. Цирку­ляція атмосферних мас, води й розчинених у ній мінералів, переміщення магматичних продуктів на поверхню планети й знову в її надра породили великий, або геологічний, кругообіг речовин. Закінчувалася перша фаза еволюції нашої планети.

Ш Друга фаза. Передбіологічна (хімічна) еволюція. Протя­гом цієї фази (4,6—3,8 млрд років тому) на Землі відбувалися процеси синтезу й накопичення простих органічних сполук, необхідних для існування життя: амінокислот і простих пептидів, азотистих основ, простих вуглеводів. 'Ці сполуки, «цеглинки життя», виникли внаслідок процесів абіотичного синтезу.

Гіпотезу про можливість виникнення таких сполук абіотич­ним шляхом, тобто без участі живої речовини, висловив у 1923 р. російський біохімік, академік О. І. Опарін, а вперше експери­ментально перевірив у 1953 р. американський аспірант С. Міллер. У своїх дослідах С Міллер зімітував умови давньої Землі: в стерильний реактор він помістив водень, метан, аміак та воду, і крізь цю суміш пропускав електричні розряди, імітуючи блискав­ки в первинній атмосфері. За тиждень у реакторі було виявлено кілька амінокислот, деякі прості вуглеводи, інші органічні сполуки, які входять до складу живої речовини. Експерименти

58

С. Міллера, повторені й підтверджені в багатьох інших лабора­торіях, довели: майже всі мономери біополімерів могли синтезу­ватись абіотичним шляхом. Цікаво, що в зразках місячного реголіту (поверхневої породи, яка не має аналогів на Землі) також знайдено «цеглинки життя»: деякі амінокислоти й прості вуглеводи, пурини й піримідини — одні з основних компонентів нуклеїнових кислот. Органічні речовини нагромаджувалися в океані, утворюючи так званий «первинний бульйон».

Одні вірять у біблійну історію створення , інші — в доводи сучасного природознавства , але всі згодні , що життя зародилося в океані . Ні Бог , ні природа не могли б створити людину з безживної вулканічної породи . Довгий і складний розвиток , вінцем якого стала людина , починався в товщі океану , коли енергія Сонця вперше перетворила гази й продукти вивітрювання гірських порід на протоплазму п живі клітини .

Т. Хейсрдал,

норвезький етнограф, географ, археолог, мандрівник

Релігія розглядає виникнення життя на Землі як акт творіння Господа, даючи часом досить витончені тлумачення опису цього акту Книгою Буття й різко критикуючи наукові гіпотези природного походження життя.

Деякі вчені (в тому числі видатні — В. І. Вернадський, Ф. Крик) вважають, що живі організми були занесені на Землю з Космосу або з метеоритами й космічним пилом (гіпотеза панспермії), або «зародки життя» розсилалися на зорі геологічної історії Землі якоюсь космічною надцивілізацією для запліднення безживних, але потенційно придатних для життя планет (спря­мована панспермія).

Проте більшість біологів та еволюціоністів вважають, що життя на Землі виникло природним шляхом, у результаті проце­сів абіогенного синтезу. Сьогодні на основі цього припущення висунуто цілу низку наукових гіпотез, які, конкуруючи між собою, все ж мають спільні принципові позиції: а) виникненню життя передувало нагромадження в Світовому океані органічних речовин, синтезованих абіогенним шляхом; б) у зонах концент­рації цих речовин виникли молекули, здатні до самокопіювання (стосовно живого цей процес називають реплікацією, отже Р. Докінз запропонував називати такі молекули реплікаторами); в) на основі реплікаторів сформувалися реакції й механізми

59

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

матричного синтезу (в тому числі біосинтез білків), генетичний код, що й зумовило виникнення на планеті клітин живої речовини. Перше твердження вже доведено експериментально, а для другого й третього — фізиками, математиками, біологами й хіміками запропоновано низку моделей, кілька з яких мають непрямі експериментальні підтвердження*.

Незалежно від того, яким шляхом з'явилося життя на нашій планеті, жива речовина докорінно змінила її зовнішній вигляд: на Землі виникла біосфера.

Третя фаза. Давня біосфера. Еволюція прокаріотичного світу. Виникнення біологічного кругообігу речовин. Формування кисневої атмосфери. Ця фаза еволюції нашої планети почалася приблизно 3,8—4 млрд років тому. Рештки перших живих організмів (їхній вік становить 3,8 млрд років) дійшли до нас у вигляді так званих строматолітів — вапнякових решток синьо-зелених водоростей і актиноміцетів, а також у вигляді осадових порід, у котрих шари двовалентного заліза чергуються з шарами окисненого тривалентного, подібно до того, як це нині спосте­рігається в «мікробних матах» на узбережжях багатьох суб­тропічних морів.

Перші живі організми мали примітивну — прокаріотичну — будову, були анаеробами, тобто організмами, які існують у безкисневому середовищі. Вони жили в морях, «ховаючися» на глибині від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця, оскільки на планеті ще не існувало захисного озонового шару. Необхідні для життя енергію й речовини перші мешканці Землі діставали, використовуючи готові органічні сполуки первинного бульйону, тобто були гетеротрофами. Така «споживацька» стратегія життя, шо Грунтувалася на використанні обмежених запасів органічних речовин, нагромаджених протягом тривалої передбіологічної історії, могла б призвести до цілковитої

* Слід зазначити, що жодну з гіпотез (ні створення, ні панспермії, ні абіогенного походження) прямими експериментами не доведено, хоч апріорі деякі з них здаються переконливими. Яку з гіпотез прийняти — це питання свободи совісті, ерудиції й навіть (за висловом американської вченої-еволюціоністки Л. Маргеліс) — справа смаку. Обговорення цих гіпотез виходить за рамки курсу екології. Охочим можна пореко­мендувати з доступної літератури прочитати: Опарин А. И. Проблема происхождения жизни. — М.: Знание, 1976; Життя — як воно виникло? Шляхом еволюції чи шляхом створення? — New York: Watch Tower Bible and Tract Society of Pennsylvania, 1992; Докинз P. Эгоистичный ген. — M.: Мир, 1993, або звернутися до спеціальної наукової літератури.

60

Біоєкологія

переробки всього низькоентропійного й енергетично цінного матеріалу у відходи й урешті-решт — до загибелі всього живого. Проте криза не настала, бо серед величезної різноманітності способів добування енергії й поживних речовин, які «випробову­валися» в давньому світі прокаріот, швидко з'явився принципово новий тип живлення — автотрофний. Організми-автотрофи для побудови своїх клітин не використовували готові органічні речо­вини, а самі синтезували їх з неорганічних — вуглекислого газу, води, азотовмісних і фосфоровмісних сполук. Такі процеси потребували значних енергетичних затрат. Необхідну енергію автотрофи діставали або за рахунок окисних реакцій — у процесі хемосинтезу, або в результаті прямого вловлювання й перетво­рення променистої енергії Сонця — фотосинтезу.

Перші автотрофні організми, мабуть, були хемосинтезуючими й діставали потрібну енергію, окиснюючи або сірку в сірководні до молекулярної сірки, або двовалентне залізо до тривалентного й т. п. Але справжня революція в юній біосфері почалася з появою фотосинтезуючих бактерій — ціанобактерій (синьозелених водоростей), які «навчилися» використовувати найпотужніше й найстабільніше в планетарному масштабі джерело енергії —

сонячне світло.

З появою автотрофів на планеті замкнувся цикл біологічного кругообігу речовин, і на мільярди років відступила загроза енер­гетичного й харчового голоду. Автотрофи, що здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, дістали загальну назву — про­ дуценти, а гетеротрофи, які розкладають органічні сполуки до неорганічних, — редуценти. Водночас виникла ще одна група організмів, котрі використовували готові органічні речовини, не розкладаючи їх до мінеральних, а трансформуючи в інші органіч­ні речовини. Цю групу споживачів — трансформаторів готової органіки — називають консументами. Першими консументами були бактерії, що живились органікою загиблих продуцентів (так званий сапротрофний тип живлення) або вели паразитичний спосіб життя всередині клітин продуцентів чи консументів-

сапротрофів.

Відтоді естафету життя розпочинали автотрофи-продуценти, які з вуглекислого газу й води за допомогою сонячного світла чи то енергії окисно-відновних реакцій створювали молекули про­стих цукрів. Далі цукри полімеризувалися в полісахариди або трансформувалися в амінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти,

61

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г па в а 2

Біоекологія

гліцерин тощо, з яких утворювалися білки, нуклеїнові кислоти, жири та інші необхідні для клітини компоненти. З погляду другого закону термодинаміки, продуценти створювали низько-ентропійні сполуки, використовуючи для цього поглинуту проме­нисту енергію.

Ці низькоентропійні, а отже, високоенергетичні сполуки — органічні речовини — в подальшому споживалися консументами. Зазвичай консументи спочатку поглинали складні органічні речо­вини, а потім частково розкладали їх на простіші, наприклад, полісахариди — на прості цукри, звільняючи енергію, потрібну для підтримання своєї життєдіяльності. Добута енергія витрачала­ся на трансформацію залишків використаних складних органіч­них речовин в інші необхідні речовини й на підтримання процесів метаболізму організмів-споживачів.

І нарешті, органічна речовина відмерлих продуцентів і консу-ментів споживалася редуцентами. Давні редуценти, на відміну від консументів, виділяли в зовнішнє середовище ферменти (так звані екзоферменти), що розкладали складні органічні сполуки на простіші, а потім поглинали ці прості сполуки. Всередині клітин більшу частину поглинутих простих органічних сполук редуценти окиснювали до мінеральних речовин, одержуючи необхідну енергію, а із залишків створювали потрібні для себе складніші органічні речовини.

Отже, жива речовина (біота) — продуценти, консументи й редуценти — утворила ланцюг живлення (трофічний ланцюг), який через неживу речовину — мінеральні сполуки — замкнувся в коло. Відтоді продуценти синтезували органічні речовини з неор­ганічних, консументи їх трансформували, а редуценти розклада­ли до мінеральних сполук, які потім знову споживалися проду­центами для процесів синтезу. З потоку речовин у цьому колі утворився біологічний кругообіг речовин (рис. 2.1).

Геологічний і біологічний кругообіги речовин разом склали біогеохімічний кругообіг, з'єднавши в ньому водночас величезну потужність першого й надзвичайні швидкість та активність друго­го. Біогеохімічний кругообіг «налагоджувався» приблизно 1,5— 2 млрд років, потім стабілізувався, суттєво не змінюючися про­тягом більш як 2 млрд років — дотепер.

Поява фотосинтезуючих продуцентів, окрім усього іншого, мала один важливий наслідок — на Землі сформувалася киснева

62

атмосфера, яка визначила подальші етапи еволюції планети й біосфери.

Майже всі первинні прокаріотичні організми були анаероба­ми. Кисень, життєво необхідний переважній більшості видів, що існують нині, для давніх організмів був однією з найсильніших

Рис. 2.1 Біологічний кругообіг речовин

отрут. Надзвичайно активний окиснювач, вільний кисень, руйну­вав, дезактивував, «спалював» більшість ферментів давніх бак-терій-анаеробів, тому вони діставали енергію лише за рахунок безкисневих і низькоефективних процесів бродіння й розщеплен­ня простих цукрів — шляхом гліколізу. Однак саме кисень виділяли в процесі фотосинтезу первинні продуценти-фотоавто-трофи — синьозелені водорості. Оскільки через високу вул­канічну активність планети давні моря були дуже теплими, то ли­ше незначна кількість цього кисню розчинялась у воді Світового океану. Основна маса кисню нагромаджувалася в атмосфері, де зрештою окиснювала метан і аміак у вуглекислий газ, вільний азот та його оксиди. З дощами вуглекислий азот і азотні сполуки потрапляли в океан і там споживалися продуцентами. Поступово кисень замістив у атмосфері метан і аміак. Частина кисню під впливом сонячного світла й електричних розрядів у атмосфері

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекопогія

перетворювалася на озон. Молекули озону, концентруючись у верхніх шарах атмосфери, прикрили поверхню планети від згуб­ної дії ультрафіолетового випромінювання, що йшло від Сонця. У цей час у Світовому океані серед бактерій виникли види, здатні спочатку тільки захищатися від розчиненого у воді кисню, а в подальшому «навчилися» використовувати його для окиснен-ня глюкози й одержання додаткової енергії. На зміну низько-ефективним процесам бродіння й гліколізу прийшов енергетично набагато вигідніший процес кисневого розщеплення простих цукрів. Організми, що діставали енергію цим шляхом, не лише не отруювалися киснем, а навпаки, мали від нього користь. Такі ор­ганізми названо аеробними. Оскільки шар озону захищав тепер клітини від ультрафіолетового випромінювання, аероби почали колонізацію багатих на кисень поверхневих шарів Світового океану та його мілководь — шельфу. Жива речовина заселила всю гідросферу.

■і Четверта фаза. Виникнення еукаріот. Заселення суші. Сучасна біорізноманітність органічного світу. Ця важлива фаза в розвитку нашої планети та її біосфери ознаменувалася виникнен­ням істот принципово нового типу — побудованих з еукаріотич-них клітин. Еукаріотичні клітини значно складніші за про-каріотичні. Вони диференційовані на системи певних органоїдів (ядро, мітохондрії, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, хлоропласти тощо), здатні до мітозу, мейозу й статево­го процесу, можуть живитися шляхом фагоцитозу й пінозитозу і т. д. Завдяки здатності до статевого процесу еукаріоти ево­люціонують набагато швидше за прокаріот і мають більший адап­тивний потенціал, а отже, краще пристосовуються до змін умов існування. Вважають, що еукаріотична клітина виникла приблиз­но 1,2 млрд років тому в результаті серії симбіозів різних прокаріотичних клітин, одні з яких дали початок клітині-хазяїну, інші — трансформувалися в мітохондрії та хлоропласти. Перші еукаріоти були гетеротрофними одноклітинними організмами. Вони, шляхом залучення до своєї клітини прокаріотичних фото-автотрофів, поклали початок еукаріотичним одноклітинним водоростям. У подальшому від автотрофних і гетеротрофних еукаріот відокремилося кілька груп грибів. Окрім того, одноклі­тинні гетеротрофні прокаріоти є родоначальниками багато­клітинних безхребетних тварин.

64

За порівняно короткий час — кілька десятків мільйонів років — еукаріоти «перевідкрили» багатоклітинність, «відкрили» тканинну будову, і близько 430—415 млн років тому перші росли­ни — нащадки водоростей, а слідом за ними й різноманітні тварини та гриби вийшли на сушу, завершуючи колонізацію всієї поверхні нашої планети.

З виходом живої речовини на сушу прискорилися процеси вивітрювання гірських порід. Відтоді не лише коливання темпе­ратури, дощі та вітри руйнували гірські масиви, а й величезна армія рослин, бактерій, грибів і лишайників подрібнювала, роз­пушувала, розчиняла мінерали. Консументи-тварини, споживаю­чи продуцентів, швидко переносили вміщені в органічній речо­вині елементи на значні відстані, редуценти вивільняли, розкла­дали, перевідкладали органіку консументів. Частина вивільнених мінеральних і напівперероблених органічних речовин трансфор­мувалася в гумус, утворюючи родючі біокосні системи — ґрунти. Те, що не поверталося в біологічний кругообіг або не запасалося в ґрунті, змивалося дощами в річки й виносилося в Світовий океан, де споживалося, концентрувалось або перевідкладалось у вигляді осадових порід мешканцями гідросфери. Тектонічні пере­міщення земної кори повільно виносили осадові породи на поверхню, роблячи нагромаджені в них речовини знову доступ­ними для живої речовини літосфери.

. .... ^ ....

За орієнтовними оцінками, протягом усієї історії існування біосфери в біогеохімічному кругообізі брало участь не менше ніж 1,5 млрд видів живих істот, переважна більшість яких виникла протягом четвертої фази історії Землі. При цьому одні види поступово, а іноді й раптово, вимирали внаслідок локальних чи глобальних катаклізмів або поступово витіснялися новими, більш пристосованими до даних умов існування. Через мутації, різно­манітні процеси, пов'язані з перенесенням генів і симбіозами, під дією природного добору види змінювалися, породжуючи нові. Сьогодні людині відомо понад 1,7 млн видів, які існують нині на нашій планеті*: близько 30 тис. видів прокаріот, 450 тис. видів

* За оцінками різних спеціалістів, ця цифра коливається в межах 1,4—2,0 млн видів. Точну кількість складно визначити, бо, з одного боку, щороку описується до 10 тис. нових, раніше не відомих науці видів, з іншого — багато з видів після критич­них перевірок закриваються як помилково або необгрунтовано описані або переводять­ся в розряд синонімів уже відомих видів.

65

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глав а 2

Біоекологія

рослин, 100 тис. видів грибів і 1 млн 200 тис. видів тварин (із них понад 1 млн видів — комахи). Проте навіть за дуже обережними оцінками, це становить менш як 10 % числа видів, котрі справді живуть разом із нами на Землі. Частка нашого виду — Homo sapi­ens — у загальному генофонді планети не перевищує 0,00006 %.

§2.3. j Функціонуваннябіосфери

Довгий шлях життя на Землі —цеурок для всіх . І вже коли людина вважає себе улюбленим дитям Природи , вона повинна знати цей урок і пам ' ятати , що давні істоти , які не змогли пристосуватися й не відповідали мінливим факторам довкілля , заповнюють нині своїми скелетами палеонтологічні музеї .

Т. Ніколов,

болгарський палеонтолог, еколог

[жерела й кількість енергії в біосфері. Біосфера — це відкрита термодинамічна система, що одер­жує енергію' у вигляді променистої енергії Сонця й теплової енергії процесів радіоактивного розпаду речовин у земній корі та ядрі планети. Радіоактивна енергія, частка якої в енергетичному балансі планети була значною на абіотичних фазах, нині не відіграє помітної ролі в житті біосфери, й основне джерело енергії сьогодні — це сонячне випромінювання. Щороку Земля одержує від Сонця енергію, яка становить близько 10,5 ■ 10²⁰ кДж. Більша частина цієї енергії відбивається від хмар, пилу й земної поверхні (близько 34 %), нагріває атмосферу, літосферу й Світовий океан, після чого розсіюється в космічному просторі у вигляді інфрачер­воного випромінювання (42 %), витрачається на випаровування води й утворення хмар (23 %), на переміщення повітряних мас — утворення вітру (близько 1 %). І лише 0,023 % сонячної енергії, що потрапляє на Землю, вловлюється продуцентами — вищими рослинами, водоростями та фототрофними бактеріями — й запа­сається в процесі фотосинтезу у вигляді енергії хімічних зв'язків органічних сполук. За рік у результаті фотосинтезу утворюється близько 100 млрд т органічних речовин, в яких запасається не менш як 1,8 • 10¹⁷ кДж енергії.

Ця зв'язана енергія далі використовується консументами й редуцентами в ланцюгах живлення, і за її рахунок жива речовина виконує роботу — концентрує, трансформує, акумулює й пере­розподіляє хімічні елементи в земній корі, роздрібнює та агрегує неживу речовину. Робота живої речовини супроводжується розсіянням у вигляді тепла майже всієї запасеної в процесі фотосинтезу сонячної енергії. Лише частки процента цієї «фото­синтетичної» енергії не потрапляють у ланцюги живлення й консервуються в осадових породах у вигляді органічної речовини торфу, вугілля, нафти та природного газу.

Отже, в процесі роботи, яку здійснює біосфера, вловлена сонячна енергія трансформується, тобто йде на виконання так званої корисної роботи, й розсіюється. Ці два процеси підпоряд­ковуються двом фундаментальним природним законам — першо­му та другому законам термодинаміки.

Перший закон термодинаміки часто називають зако­ ном збереження енергії. Це означає, що енергія не може бути ні народжена, ні знищена, вона може бути лише трансформо­ вана з однієї форми в іншу. Кількість енергії при цьому не змінюється.

В екологічних системах відбувається багато перетворень енергії: промениста енергія Сонця завдяки фотосинтезу перетво­рюється на енергію хімічних зв'язків органічної речовини проду­центів, енергія, запасена продуцентами, — на енергію, акумульо­вану в органічній речовині консументів різних рівнів, і т. д. Сучасне людське суспільство також перетворює величезні кіль­кості однієї енергії на іншу.

Другий закон термодинаміки визначає напрям якісних змін енергії в процесі її трансформації з однієї форми в іншу. Закон описує співвідношення корисної та марної роботи під час пере­ходу енергії з однієї форми в іншу й дає уявлення про якість самої енергії.

Другий закон термодинаміки , я вважаю , панує серед законів Природи . І якщо ваша гіпотеза суперечить цьому законові , я нічим не можу вам допомогти .

А. Еддінгтон,

англійський астроном

Згадаймо, що під енергією розуміють здатність системи здійснювати роботу. Але за будь-якої трансформації енергії лише частина її витрачається на виконання корисної роботи. Решта ж

67

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекологія

безповоротно розсіюється у вигляді тепла, тобто здійснюється марна робота, пов'язана зі збільшенням швидкості безладного руху частинок. Чим більший процент енергії витрачається на виконання корисної роботи й, відповідно, чим менший процент при цьому розсіюється у вигляді тепла, тим вищою вважається якість початкової енергії. Високоякісна енергія може бути без додаткових енергетичних затрат трансформована в більшу кількість інших видів енергії, ніж низькоякісна.

Енергією найнижчої якості є енергія невпорядкованого броунівського руху, тобто теплова. її не можна використати для виконання корисної роботи. Кількість енергії найнижчої якості, непридатної для здійснення корисної роботи, називають ент- ропісю. Спрощено ентропія — це міра дезорганізації, безладу, випадковості систем та процесів.

Отже, за другим законом термодинаміки, будь-яка робота супро­воджується трансформацією високоякісної енергії в енергію нижчої та найнижчої якості — тепло — й призводить до зростання ентропії.

Знизити ентропію в термодинамічно закритій системі, яка не отримує енергії ззовні, неможливо — адже вся якісна енергія такої системи врешті-решт перетворюється на низькоякісну, деградує до тепла. Проте у відкритій термодинамічній системі можливо протидіяти зростанню ентропії, використовуючи для цього високоякісну енергію, що надходить іззовні, й відводячи низькоякісну енергію за межі системи.

Всесвіт є закритою системою, й у ньому ентропія постійно зростає. Натомість біосфера є відкритою системою, яка підтримує власний низький рівень ентропії, використовуючи для цього зовнішнє джерело якісної променистої енергії — Сонце — й розсіюючи в космічний простір низькоякісну теплову енергію. Тому, крім ентропії фізичної (ентропії замкненої системи), в екології використовують поняття «ентропія екологічна» — кіль­кість необоротно розсіяної в просторі теплової енергії, яка, проте, компенсується трансформованою енергією зовнішнього джере­ла — Сонця.

Ж Ентропія екологічна. В Космосі ентропія зростає з плином часу, але всередині хаосу існують острівці порядку. Один із найважливіших серед них — життя.

Живі системи за рахунок високовпорядкованої енергії Сонця з низьковпорядкованих компонентів довкілля створюють свій,

вищий, ніж у довкіллі, порядок. За популярним серед фізиків висловом, живе живиться не енергією, воно живиться чужим по­рядком (наприклад, порядком сонячного світла, хімічних зв'язків органічної речовини). В процесі самовпорядковування жива речовина необоротно розсіює енергію, яка плине крізь екосисте­ми, тобто створює ентропію екологічну.

Теплове розсіяння енергії екосистемами відбувається двома основними шляхами: 1) звичайних утрат тепла через різницю в температурах біоти й довкілля; 2) втрат тепла організмами та їх угрупованнями в процесах метаболізму (зокрема дихання) у зв'яз­ку з вивільненням енергії в ході екзотермічних реакцій.

З погляду другого закону термодинаміки біосфера не є «безвідходним виробництвом»: відходи її діяльності — це не речо­вина, а це низькоякісна теплова енергія, що випромінюється за межі планети, тобто ентропія.

Вважають, що еволюція біосфери відбувалася в напрямі зменшен­ ня екологічної ентропії. Адже за постійної кількості енергії, що надходить, чим менше тепла випромінюється, тим більше вико­нується корисної роботи, тим упорядкованішою стає система. Наприклад, у системі продуцент—редуцент корисна робота поля­гає в протидії розпаду тіл лише двох ланок — продуцентів і реду-центів, а в системі продуцент—консумент—редуцент — уже в підтриманні організації трьох компонентів. За однакової кількості зовнішньої енергії в обох випадках друга система, котра здійснює більше корисної роботи, випромінюватиме менше тепла, тобто матиме нижчу екологічну ентропію. З цього випливає, що чим довшими є ланцюги живлення, тим вони енергетично доско­наліші.

Рослини поглинають енергію Сонця . Ця енергія циркулює

в системі , яку ми називаємо біотою й можемо зобразити

у вигляді багатосхідчастої піраміди . Нижня сходинка —ґрунт .

Сходинка , на якій розташовуються рослини , спирається

на ґрунт ; сходинка , на якій розміщуються комахи , —на рослини ;

птахи й гризуни —на комах , і так далі , через різні групи тварин ,

до вершини , на якій перебувають великі хижаки .

Види , що становлять одну сходинку , об ' єднуються

не походженням чи зовнішньою схожістю , а типом їжі ... Піт

залежності , які відображають передавання енергії , що міститься

в їжі , від її первинного джерела ( рослини ) через низку організмів ,

кожен з яких поїдає попереднього й з ' їдається наступним ,

називаються ланцюгами живлення ... Земля , таким чином , —

цене просто ґрунт , а джерело енергп , що циркулює в системі ,

69

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г п а є а 2

Біоекологія

яка складається з ґрунту , рослин і тварин . Ланцюги живлення — цеживі канали , що подають енергію вгору , а смерть і тління повертають її в ґрунт . Система не замкнена —частина енергії втрачається в процесі тління , частина додається поглинанням із повітря , частина накопичується в ґрунті , торфі й лісах - довгожителях , але це система , яка діє постійно , своєрідний фонд життя , що повільно нагромаджується й перебуває в постійному обізі .

Л. Олдо,

найвидатніший

американський еколог,

лісівник, мисливствознавець

Велика кількість біомаси та енергії під час переходу з одного трофічного рівня на інший розсіюється, витрачається на підтри­мання температури тіла організмів, на перетворення в СО₂ ; не вся біомаса нижчого рівня використовується як їжа організмами ви­щого рівня й не вся засвоюється організмами. Інакше кажучи, за другим законом термодинаміки, енергія перетворюється на тепло, що розсіюється в довкіллі й втрачається в просторі. Як зазначало­ся вище, за підрахунками екологів, лише 10 % біомаси одного трофічного рівня перетворюється на біомасу другого рівня (так зване правило десяти процентів).

■ Потік енергії в ланцюгах живлення залежить від довжини конкретного ланцюга, яка визначається кількістю трофічних рівнів. Продуценти, що синтезують органічну речовину, належать до першого трофічного рівня. Консументи, які поїдають органічну речовину продуцентів, наприклад травоїдні тварини (фітофа­ги), — до другого рівня; консументи, котрі поїдають фітофагів (наприклад, хижаки, що полюють на травоїдних), перебувають на третьому рівні й т. д. Редуценти, які розкладають органічні речо­вини на мінеральні компоненти, перебувають на останньому трофічному рівні й завершують ланцюг живлення. Вони остаточ­но вивільняють енергію, зв'язану раніше продуцентами.

Поїдаючи або розкладаючи органічну речовину представників попереднього трофічного рівня, консументи чи редуценти діста­ють речовину й енергію, необхідні для процесів метаболізму, побудови й підтримання власного тіла. При цьому близько 90 % енергії, запасеної в спожитій органіці, розсіюється у вигляді теп­ла й лише в середньому 10 % використовується на побудову та підтримання тіла того, хто цю органічну речовину спожив. На-

70

приклад, консументи першого порядку (фітофаги), які поїдають продуцентів, зберігають у вигляді органічної речовини свого тіла лише 10 % енергії, зв'язаної рослинами в процесі фотосинтезу; в тілі консумента другого порядку (зоофага, що живиться фітофа­гами) запасається тільки 1 % поглинутої сонячної енергії, а хижак, який живиться цим зоофагом (консумент третього поряд­ку), в своїх клітинах містить лише 0,1 % сонячної енергії, зв'яза­ної рослинами.

Продукти життєдіяльності й відмерлі тіла як продуцентів, так і консументів стають джерелом енергії для редуцентів — бактерій і грибів, що розкладають (мінералізують) цю органічну речовину й одержують від 0,01 до 10 % запасеної енергії Сонця залежно від того, до якого трофічного рівня належав об'єкт живлення. Через такі великі втрати енергії під час переходу її з одного трофічного рівня на наступний ланцюги живлення не можуть бути довгими й зазвичай налічують не більше ніж п'ять ланок: ланку проду­центів, одну-три ланки консументів, ланку редуцентів.

Кругообіг речовин у біосфері. Існування життя на Землі за­лежить не лише від потоку енергії, а й від кругообігу речовин у біосфері. Будь-які живі організми дістають із довкілля хімічні еле­менти, котрі потім використовують на побудову чи підтримання своїх тіл і на забезпечення процесів розмноження. Всього відомо близько 80 елементів, необхідних біоті. З продуктами життєдіяль­ності або після смерті ці елементи знову потрапляють у довкілля — атмосферу, гідросферу чи літосферу, й у подальшому використовуються іншими організмами. Отже, в біосфері постій­но відбувається кругообіг речовин. Прямо чи опосередковано цей кругообіг здійснюється за рахунок сонячної енергії та сил гравітації.

Хімічні елементи, які використовуються живою речовиною у великих кількостях і зазвичай становлять не менш як 0,1 % за­гальної маси організму, називають макроелементами. До макро­елементів належать вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, сірка, калій, магній і кальцій. Усі ці елементи, за винятком кисню й водню, називають також біогенними елементами, оскільки жива речовина вибірково й у значній кількості поглинає їх із неживо­го середовища й концентрує в клітинах. Елементи, необхідні організмам у менших кількостях (до 0,1 %), належать до мікроеле­ ментів. Це мідь, цинк, молібден, бор, йод, силіцій та ін.

71

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекопогія

Макро- й мікроелементи використовуються живими істотами в складі певних молекул. Елемент, що входить до складу молеку­ли, з якої він може бути засвоєний організмом, називають до­ ступним, або елементом у доступній формі. Часто для різних груп організмів доступні форми одного й того самого елемента різні.

Кругообіги кисню й водню. Кисень і водень входять до складу всіх органічних сполук. Вони поглинаються продуцентами в складі води й вуглекислого газу в процесі фотосинтезу, всіма іншими організмами — з органічною речовиною, створеною про­дуцентами, під час дихання (з атмосфери чи з водного розчину) й уживання питної води. Як кінцеві продукти біологічного круго­обігу, водень і частина кисню повертаються в неживе середови­ще також у вигляді води, а кисень, окрім того, виділяється в молекулярній формі в атмосферу рослинами-продуцентами як один із кінцевих продуктів фотосинтезу.

Кругообіг вуглецю. Вуглець — це основа органічних речовин. Він входить до складу білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кис­лот та інших речовин, необхідних для існування живої речовини. До первинних джерел вуглецю в біосфері належать атмосферний вуглекислий газ, що становить 0,036 % загального об'єму тропо­сфери, й вуглекислий газ, розчинений у воді Світового океану, де його кількість у 50 разів виша, ніж в атмосфері.

Неорганічний вуглець доступний лише для продуцентів — рослин і невеликої групи хемотрофних бактерій. Унаслідок про­цесів фото- й хемосинтезу вуглець зв'язується в молекули цукрів, які потому використовуються для створення інших органічних сполук. У такому вигляді вуглець стає доступним для консументів і редуцентів. У результаті процесів дихання й бродіння органічні речовини в клітинах окиснюються з виділенням енергії й вугле­кислого газу, який знову або потрапляє в атмосферу, або розчи­няється у воді, а також утворює йони карбонатів. Органічна речовина загиблих особин також розпадається з утворенням вуглекислого газу. Цей процес здійснюється редуцентами. Якщо з якихось причин відмерлі рештки не були використані редуцен­тами, вони нагромаджуються в літосфері і з часом трансформу­ються у вуглецевмісні копалини — торф, вугілля, нафту.

Кругообіг азоту (рис. 2.2). Атмосферний азот, що перебуває в молекулярній формі, доступний тільки для нечисленної групи азотфіксувальних бактерій і синьозелених водоростей. Азотфікса-тори, засвоюючи молекулярний азот, залучають його до складу

72

органічної речовини свого тіла, тобто переводять в органічну форму. Після відмирання органічний азот трансформується в мінеральну форму (амоній, нітрати або нітрити) амоніфікуючими й нітрифікуючими бактеріями. Мінеральний азот доступний ли­ше для рослин, які засвоюють його й переводять в органічну фор-

Органічнийазот (амінокислоти, Знуклеотиди, АТФтаін.)

(NHJ, NOi, NO2)

Рис. 2.2 Кругообіг азоту

му (зокрема в білки й нуклеїнові кислоти), і в такому вигляді азот стає доступним для консументів — тварин і грибів. Після їх відмирання азот знову використовується бактеріями амоніфікато-рами й нітрифікаторами. Мінеральний азот використовують та­кож бактерії денітрифікатори, які, врешті-решт, переводять його в молекулярну форму й повертають в атмосферу. Цикл зами­кається.

Кругообіг фосфору. На відміну від азоту, джерелом фосфору є не атмосфера, а земна кора. В процесі вивітрювання гірських порід фосфор переходить у ґрунтовий розчин і стає доступним для рослин. Він входить передусім до складу нуклеїнових кислот, аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), фосфоліпідів. Із цими органічними речовинами фосфор передається ланцюгами жив-

73

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекологія

лення від продуцентів до консументів і повертається в грунт у вигляді органічних решток і продуктів життєдіяльності. В резуль­таті процесів мінералізації, які здійснюються бактеріями-редуцентами, фосфор знову переходить у неорганічні форми й стає доступним для рослин.

Проте в природі найчастіше саме нестача фосфору стримує розвиток біоти. З одного боку, фосфорні сполуки швидко вими­ваються в Світовий океан. Цьому сприяють процеси ерозії грун­ту. Багато фосфору виноситься в океан і з неочищеними стічни­ми водами. В океані цей фосфор частково використовується мікро- й макроскопічними водоростями, а потім споживається морськими консументами та редуцентами. Деяка частина фосфо­ру може перевідкладатися на суші. Наприклад, послід морських рибоїдних птахів, який містить багато фосфору, нагромаджується в пташиних колоніях і на пташиних базарах, утворюючи так зване гуано — корисну копалину, що інтенсивно добувається в деяких країнах і використовується для виробництва фосфатних міне­ральних добрив (наприклад, у Чилі). Але більша частина фосфо­ру нагромаджується на дні з відмерлими рештками морської біоти. Цей фосфор може знову стати доступним для біоти тільки з часом у геологічному вимірі, наприклад після підняття певних ділянок морського дна (щоправда, сьогодні людина вже почала розробляти й морські родовища фосфоритів). З іншого боку, на суші значна частина мінерального фосфору утворює нерозчинні комплекси з ґрунтовими частинками й стає недоступною для продуцентів, отже, й для інших ланок трофічних ланцюгів. Лише деякі ґрунтові гриби здатні вилучати фосфорні сполуки з цих комплексів.

Кругообіг сірки. Сірка — це необхідний компонент багатьох органічних речовин, серед яких передусім слід зазначити аміно­кислоту цистеїн.

Головним джерелом сірки є розчинені у воді продукти вивітрювання гірських порід (найчастіше сульфіди заліза — основний компонент колчеданів) або сірководень і сірчистий газ, які виділяються в атмосферу вулканами, гейзерами, гарячими джерелами. Сірководень, окиснений атмосферним киснем до сірчистого газу, розчиняється у водяній парі атмосфери й випа­дає з дощем на поверхню планети. До складу живої речовини сірка потрапляє шляхом поглинання розчинених у воді йонів сульфатів рослинами-продуцентами. Потім сірка в складі рослин-

них білків ланцюгами живлення потрапляє до консументів і реду-центів. У анаеробних умовах (наприклад, у болотах) редуценти розкладають білки з виділенням сірки у вигляді сірководню, який може бути окиснений до молекулярної сірки або до розчинних сульфатів і сульфідів. У такій формі сірка знову стає доступною для продуцентів.

Сьогодні кругообіг сірки під впливом людини зазнає суттєвих змін: майже третина сірки, що циркулює в біосфері, потрапляє в атмосферу з димогазовими викидами заводів, фабрик і теплових електростанцій. Ця «зайва» сірка, розчиняючися в атмосфері з утворенням сірчаної й сірчистої кислот, випадає у вигляді кислотних дощів, які призводять до швидкої деградації багатьох екосистем.

Кругообіги калію, магнію та кальцію. Ці елементи у вигляді йонів потрапляють у живу речовину в процесі поглинання води рослинами, а також під час уживання питної води. Вони викону­ють різноманітні функції. Наприклад, калій необхідний для робо­ти калій-натрієвого насоса клітин, магній — обов'язкова складо­ва хлорофілу, кальцій потрібний для підтримання постійного рН цитоплазми, є головним компонентом панцирів, будиночків, ске­летів багатьох тварин. Подібно до азоту, фосфору й сірки, ці елементи мігрують трофічними ланцюгами від продуцентів через консументи до редуцентів. Після загибелі організму вони швидко переходять у водні розчини й знову стають придатними для подальшого використання.

У морях кальцій і магній частково вилучаються з біологічного кругообігу й консервуються в осадових породах. Наприклад, мікроскопічні морські водорості кокколітофориди перевідклада-ють кальцій у вигляді карбонатів на поверхні клітин, утворюючи так звані кокколіти. Після відмирання клітин кокколіти не всти­гають цілком розчинитись у воді й осідають на дно, формуючи крейдяні осадові породи. Лише в геологічному вимірі часу, після підняття певних ділянок дна, кальцій, нагромаджений у крейді, вивільнюється в процесі вивітрювання й знову стає доступним для біоти.

II Великий кругообіг речовин і вплив на нього антропогенного фактора. Енергія Сонця й сили гравітації рухають два кругообіги речовин: біологічний та геологічний (рис. 2.3). Біологічний кругообіг швидкий і розімкнений: початкова й кінцева ланки

75

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гл а в а 2

Біоекологія

І І

замикаються через доступні неорганічні речовини. Геологічний кругообіг повільний і замкнений. Частина речовин із біологічно­го кругообігу надходить у геологічний у вигляді відмерлих реш­ток, утворюючи осадові породи, які з часом під впливом тиску, температури та інших факторів трансформуються в граніти. Тек­тонічні підняття спричинюють винесення частини гранітних порід на поверхню. Граніти вивітрюються, й, як наслідок, утво­рюється фонд доступних речовин, що в подальшому знову залучаються до біологічного кругообігу.

Процеси кругообігу речовин у біосфері здійснюються збалан­совано. Переважна більшість речовин, залучених до біологічного кругообігу, повертається в мінеральний стан і стає доступною для повторного використання живою речовиною. Лише невелика частина відкладається в осадових породах, але ці втрати компен­суються речовинами, які вивільнюються з гірських порід у результаті процесів вивітрювання.

Баланс та узгодженість біологічного й геологічного циклів досягаються завдяки живій речовині: за рахунок тривалих про­цесів видоутворення в разі появи нових ресурсів чи нових умов середовища й за рахунок формування численних прямих, зворот­них і непрямих зв'язків між різними організмами та факторами середовища.

Зазвичай прискорення вивітрювання гірських порід спричи­няє зростання кількості біогенних речовин, що, своєю чергою, стимулює збільшення кількості живої речовини й урешті-решт підвищує інтенсивність процесів винесення речовин у Світовий океан. Це призводить до інтенсивнішого нагромадження донних осадів. Кількість доступних речовин у біосфері починає швидко зменшуватися. Біосфера переходить на «голодний» режим, що супроводжується масовими вимираннями видів, посиленням конкурентної боротьби за ресурси й прискоренням процесів утворення нових, більш конкурентоспроможних та «економних» видів. Проте вимирання відбувається набагато швидше, ніж видо­утворення. За приклад можуть правити кам'яновугільний і крей­довий періоди, коли надзвичайно швидко нагромаджувались оса­дові породи внаслідок катастрофічного вимирання багатьох видів палеозойської та ранньомезозойської флори й фауни. Вимирання завершувалося появою на планеті нових класів і типів (відділів) тварин і рослин. Іще тривають дискусії про причини порушення балансу між біологічним і геологічним кругообігами, однак ката­строфічні наслідки цього й повільні темпи їх усунення очевидні.

77

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

І І

Сьогодні ситуація аналогічна, але, на відміну від попередніх епох, причина її відома: це діяльність людини — так званий антропогенний фактор (рис. 2.4).

Розглянемо головні причини порушення кругообі­гу речовин у біосфері.

• По-перше, це досить сильне штучне прискорення процесів
вивітрювання осадових і гранітних порід, пов'язане з видобуван­
ням і переробкою корисних копалин, спалюванням вугілля, наф­
ти, торфу, природного газу. В результаті в атмосфері збільшується
вміст вуглекислого газу, оксидів сірки, через кислотні дощі
зменшується рН грунту, що призводить до переходу багатьох еле­
ментів у розчинений стан. Деякі з них у великих концентраціях
токсичні й небезпечні для живого (наприклад, важкі метали —
мідь, цинк, свинець). Процеси кругообігу речовин у біологічному
циклі вповільнюються — адже гинуть носії живої речовини. Та
чим більше елементів переходить у розчин, тим більше їх вими­
вається у Світовий океан. Прискорені темпи загибелі біоти,
вповільнені темпи повторного використання доступних мінераль­
них речовин, зростання швидкості їх вимивання спричиняють
перезбагачення Світового океану біогенними елементами.
Внаслідок цього частішають спалахи «цвітіння» океану мікро­
скопічними водоростями, які нерідко бувають токсичними й
пригнічують розвиток консументів, котрі їх споживають. Так,
порівняно з минулими століттями частота спалахів «цвітіння» в
Світовому океані зросла в 50—130 разів! Усе це прискорює проце­
си вилучення з біосфери доступних біогенних речовин і їх
консервації в донних відкладах.

• По-друге, людина в процесі своєї господарської діяльності
створює численні речовини (наприклад, пластмаси), які надалі не
можуть бути ні використані продуцентами, ні розкладені до до­
ступних мінеральних речовин редуцентами. Вони утворюють особ­
ливу групу антропогенних «осадових» порід — відходи нашої
цивілізації, які археологи чомусь назвали «культурним шаром». Ці
відходи зрештою будуть трансформовані в літосфері в граніти й
потім у процесі вивітрювання знову стануть доступними для живої
речовини, але відбудеться це в геологічних вимірах часу — через
мільйони років. Тому є реальна загроза того, що доступні ресурси
біосфери можуть бути перероблені на відходи швидше, ніж завер­
шиться цикл геологічного кругообігу- Що в цьому разі станеться з
біосферою (в тому числі й з людиною), передбачити нескладно.

78

І

о І

ш

І

в

І

X

я ю

S

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекологія

І

Біогеоценози—елементарніодиниці § 2.4. j біосфери

... Ми , біологи , добре знаємо , що найстійкіше біологічне угруповання —цеугруповання , яке складається з максимуму різноманітних видів . Наприклад , це тропічний ліс , який складається з багатьох десятків тисяч видів . А найнестійкіше угруповання —тундра : тут мало видів і звідси її страшенна вразливість , ранимість . Стійкою є лука , що складається з багатьох видів . А тільки - но ми застосовуємо монокультуру , то її вже треба постійно підживлювати добривами , захищати отрутохімікатами .., інакше вона існувати не може . Вона нестійка , бо «моно» .

М. М. Воронцов,

російський біолог

•Загальне уявлення про екосистему. Процеси зв'язу-Овання сонячної енергії, її трансформації й нако­пичення в живій речовині, поглинання поживних речовин та їх перетворення, нагромадження осадових відкладів і вивітрювання гірських порід відбуваються в конкретних екосистемах. Термін «екосистема» запропонував англійський еколог А. Тенслі в 1935 р. Під екосистемою розуміють функціональну систему, яка вбирає в себе угруповання живих організмів разом із середовищем, в якому вони мешкають. Елементи цієї системи пов'язані між собою обміном речовин та енергії. Екосистемами є й біосфера в цілому, й окремий ліс, і окрема калюжа, й поодиноке дерево, тобто як за розмірами, так і за складом екосистеми дуже різноманітні. Голов­на спільна риса всіх екосистем — це те, що в певних ланках трофічного ланцюга екосистеми засвоюється, передається й пере­творюється енергія. В екосистемах також відбуваються міграція й трансформація речовини. Залежно від характеру циркуляції речо­вини екосистеми поділяються на закриті й відкриті.

Закритою називають таку екосистему, в якій речовина цирку­лює від продуцентів до редуцентів по колу й саме в межах цієї екосистеми. Наприклад, у ставку біогенні елементи багаторазово проходять по тому самому колу: водорості—зоопланктон—риба— бактерії—мінеральні біогенні речовини—знову водорості.

У відкритих екосистемах речовина по колу не обертається. Наприклад, в екосистемі окремого дерева гусінь з'їдає листя про-

80

дуцента; саму ж гусінь ловлять птахи й відносять у свої гнізда на інші дерева. Отже, речовина з даної екосистеми вилучається й переноситься в іншу.

Розрізняють також екосистеми, здатні або не здатні до само­регуляції. Механізм саморегуляції в екосистемах першого типу здійснюється за принципом негативного зворотного зв'язку. Цей принцип у спрощеному варіанті можна уявити собі у вигляді ланцюга, кожна ланка якого виступає щодо двох сусідніх або хижаком, або жертвою. Якщо з якихось причин зменшується чисельність жертви, то через нестачу їжі з часом зменшується й чисельність хижака. Зниження чисельності хижака відповідно приводить до зменшення тиску на жертву, чисельність якої збільшується. Це знову створює умови для збільшення чисель­ності хижака. Отже, система «хижак—жертва» саморегулюється, тобто утримується в рівноважному стані. При цьому чисельність жертви й хижака постійно коливається навколо якогось серед­нього значення. Ці коливання дістали назву «хвиль життя».

Ш Біогеоценоз як елементарна екосистема біосфери. Елемен­тарними екосистемами, з яких складається біосфера, є біогеоце­нози — замкнені екосистеми, здатні до саморегуляції.

Біогеоценозом називають однорідну ділянку земної поверхні з пев­ ним складом організмів, що населяють її (бактерій, рослин, тварин, грибів), і комплексом абіотичних компонентів (грунтом, повітрям, сонячною енергією та іншими), які пов 'язуються обміном речовини й енергії в єдину природну систему. Складові біогеоценозу — це біотоп — однорідний за абіотичними факторами середовища простір — і біоценоз — сукупність усіх представлених у межах даного біотопу організмів. Функціональні складові біоценозу: сукупність усіх продуцентів даного біотопу (вищі рослини, водо­рості, автотрофні бактерії) — так званий фітоценоз; сукупність тварин-консументів — зооценоз; сукупність редуцентів (бактерій і грибів-сапротрофів) — мікробоценоз. Межі біогеоценозу визнача­ються межами фітоценозу, тобто контуру однорідної рослинності, оскільки саме рослини-продуценти є першою ланкою трофічних ланцюгів біогеоценозу. Біогеоценози водойм називають також біогідроценозами.

Розміри конкретних біогеоценозів коливаються в досить широких межах: у пустелях площа біогеоценозу становить сотні тисяч квадратних метрів (наприклад, такири й барханні піски);

81

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекологія

площа одного лісового біогеоценозу — зазвичай від кількох сотень до кількох десятків тисяч квадратних метрів (наприклад, березовий гай у дубовому лісі); лугові й степові біогеоценози ще менші — до кількох десятків, зрідка — сотень квадратних метрів. Як правило, виразних, різких меж між біогеоценозами не існує, а один поступово переходить в інший.

Будь-який біогеоценоз являє собою систему елементів, що взаємодіють, — популяцій живих організмів.

Кожний біогеоценоз характеризується біомасою та продук­тивністю, має свою певну просторову й видову структури, певну сукупність ланцюгів живлення, які пов'язуються потоками речо­вини й енергії в специфічну для даного біогеоценозу трофічну мережу й визначають його інформативність.

Сукупність біогеоценозів із відносно схожими характеристи­ками (передусім — рослинністю), які займають значну територію й розвиваються в схожих кліматичних умовах, називають біома-ми. Сьогодні на нашій планеті виділяють близько ЗО основних біомів.

■ Біомаса й продуктивність біогеоценозу. Біомасою називають кількість живої речовини на одиниці площі в момент спостережен­ ня. Це один із найважливіших статичних показників біогеоцено­зу. Загальна біомаса визначається сумою біомас усіх популяцій, які населяють даний біогеоценоз. Найчастіше за одиницю біома­си беруть 1 г сухої (рідше — сирої) органічної речовини на 1 м² . Біомаса біогеоценозів різних типів коливається в широких межах (табл. 2.1).

Продуктивністю називають здатність живої речовини створю­ вати, трансформувати й нагромаджувати органічну речовину