Тема 1. Визначення, предмет та завдання екології. Організм та середовище, екологічні фактори

1.1. Визначення поняття «екологія». Предмет, завдання і методи екології

1.2. Історичний нарис розвитку екології

1.3. Структура сучасної екології та взаємозв’язок з іншими науками

1.4. Екологічні фактори, що впливають на живі організми у середовищі існування

 

 

1.1. Визначення поняття «екологія». Предмет, завдання і методи екології

         Екологія – відносно молода наука, ще не так давно нею цікавилося невелике коло спеціалістів. Останніми десятиріччями вона почала швидко розвиватись. Цьому сприяла необхідність вирішення таких важливих проблем сучасності, як раціональне використання природних ресурсів, профілактика забруднення середовища промисловими відходами та транспортом, запобігання знищенню природних угруповань, збереження генофонду рослинного і тваринного світу. Екологія дає уявлення про те, яким чином досягти симбіозу техніки, виробництва і природи.

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

 

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

         Після Геккеля в поняття екологія вносились різні по змісту визначення, які розширювали предмет цієї галузі знань. Сьогодні екологія, в широкому значенні, визначається як комплексна інтегральна наука, яка досліджує навколишнє середовище (екосферу планети), його вплив на суспільство та зворотну реакцію природи на діяльність людства.

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

    Ернст Геккель

Головні завдання екології:

- встановлення закономірностей взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупованнями та умовами довкілля;

- дослідження структури та функціонування угруповань організмів;

- розробка методів визначення екологічного стану природних і штучних угруповань;

- спостереження за змінами в окремих екосистемах та біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;

- створення бази даних та розроблення рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської і соціальної діяльності людини;

- застосування екологічних знань у справі охорони навколишнього середовища та раціонального використання природних ресурсів.

         Екологія досліджує явища, які займають рівні організації живої природи: організму, виду, популяції, біоценозу, біогеоценозу, біосфери.

 

 

Таблиця 1.1.1. Рівні організації живої природи

          Предметом вивчення екології є переважно системи, розміщені вище рівня організмів, – популяції й угруповання. Іншими словами, – екологія вивчає сукупність живих організмів, які взаємодіють між собою, утворюючи із оточуючим середовищем певну єдність (тобто систему), в межах якої здійснюється процес трансформації енергії й органічної речовини.

         Основні завдання екології ХХІ століття:

- вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних 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, саморегулювання й самовідновлення.

Методи екологічних досліджень

         Екологія нині є тією точкою у якій перетинаються інтереси вчених різних природничих наук: систематиків, морфологів, генетиків, біохіміків, фізіологів, фізиків, хіміків, математиків, географів тощо. Тому вона вбирає в себе концепції та методики, притаманні різним дисциплінам. Учені-екологи застосовують різноманітні засоби і методи досліджень.

         Методи екологічної індикації дають можливість визначити стан і властивості екосистем за видовим складом та співвідношенням між собою певних (еталонних) груп видів. Зокрема, для проведення постійних спостережень широко застосовують метод екологічного моніторингу. Він буває локальним, регіональним чи глобальним (відповідно спостерігають за змінами у певній місцевості, регіоні або у біосфері в цілому). Особливо важливий моніторинг еталонних заповідних ділянок ландшафтів. Він дає змогу спостерігати за функціональними (продуктивність, колообіг речовин, потік енергії) та структурними (видове різноманїття, чисельність видів тощо) змінами у певних екосистемах. Моніторинг здійснюють за допомогою автоматичних та дистанційних пристроїв. Це дає змогу діставати інформацію з ділянок, на яких проводити безпосередні спостереження складно або неможливо.

         За допомогою математичного моделювання можна встановити взаємозв'язки організмів в екосистемах (кормові, конкурентні тощо), залежність змін чисельності популяцій та їхньої продуктивності від дії екологічних факторів та інші математичні моделі дають змогу прогнозувати можливі варіанти перебігу подій, виділяти окремі зв'язки, комбінувати їх (наприклад, яку кількість особин промислових тварин можна вилучати з природних популяцій, щоб не знизити їхньої густоти, передбачати спалахи чисельності шкідників, наслідки антропогенного впливу на окремі екосистеми та біосферу в цілому).

 

1.2. Історичний нарис розвитку екології

Основні етапи розвитку екології

         Перший етап (стародавній) – до 1866 року. Не буде перебільшенням стверджувати, що екологія «існувала завжди». Первісна людина померла б з голоду без необхідних їй знань про поведінку й особливості дичини, якби не мала отриманого від предків і набутого самостійно досвіду «взаємовідносин з довкіллям». У наукових працях учених минулого (Теофраст, Аристотель та ін.) є чимало цікавих даних про вплив на рослини і тварин кліматичних змін, про особливості відомих їм живих істот, ознаки пристосування до умов середовища проживання тощо. Екологія дуже довго розвивалася як частина біології – загального вчення про світ живого. Це період «наївної екології», коли окремі її елементи з’являлися в працях ботаніків, зоологів, період накопичення екологічних фактів. Не виділяючись істотно з неї, за сотню років вона тричі змінила парадигму (вихідний принцип, основа міркувань та досліджень).

         Другий етап (до 30-х років XX ст., аутекологічний). Період аутекології (екології особини), виявлення закономірностей у відношеннях тварин і рослин до різноманітних абіотичних факторів, внутрішніх екологічних досліджень та визначення «екосистем». Екологія спиралася на визначні праці вчених Ч. Дарвіна, О. Гумбольдта, К.Ф. Рульє, Е. Геккеля, І.Ж. Сент-Іллера й концентрувалася на дослідженні впливу фізичних (температура, освітлення тощо) та хімічних (склад води та ін.) чинників довкілля на життєдіяльність окремої особини чи цілого виду. Екологія тимчасово звузилася до аутоекології, що тоді було перевагою, а не вадою. Вчені сперлися на всю могутність наукового методу досліджень, додавши до загального ознайомлення і спостережень обмірковані наперед порівняно точні досліди з вартими довіри результатами (наприклад, про вплив мінеральних добрив на ріст рослин і кінцевий урожай). Ці праці послужили поштовхом до синтезу даних геології, геоботаніки, гідрології, ґрунтознавства, кліматології багатьма наступними вченими. Протягом XIX та початку XX століття розвиток спеціальних аналітичних наук сприяв накопиченню фактичних даних, без яких було б неможливим формування екології як сучасної синтетичної науки. Було встановлено, що живі організми своїм існуванням та розвитком найтіснішим чином залежні від природного середовища. Аутекологія тварин та рослин в першій половині XX століття стала повноправною науковою дисципліною. Екологи тих часів були малопомітними представниками «чистої» науки. Громадськість мало цікавилася їхніми дослідами. Екологи привернули загальну увагу під час своїх перших спроб «захистити природу», створити заповідники і національні парки для порятунку тих рослин і тварин, яким загрожувало зникнення, їм таки дещо вдалося, адже з’явилися не лише перші заповідники, а й закони чи правила щодо рибальства і полювання.

         Третій етап (1930-1970 рр., синекологічний). Цей етап був порівняно короткочасним і стосувався дослідження великих груп організмів (популяцій та їх об’єднань) під кутом аналізу взаємодії окремих особин і популяцій різних видів істот між собою – популяційна екологія (синекологія) – вчення про взаємодію популяцій між собою і найближчим довкіллям. Панують уявлення про переважання рівноваги у природі, пріоритет конкурентних відносин. Прикладом є проблема взаємовпливу хижаків та їхньої здобичі, видів-продуцентів (трави, водоростей тощо) і видів-споживачів (комах, тварин, риб тощо). Великою заслугою цього етапу екології є залучення такого могутнього інструменту, як вища математика (насамперед диференціальних рівнянь). Вперше екологи дістали змогу виконувати теоретичне моделювання розвитку подій у живому довкіллі, робити передбачення (на жаль, надто спрощені й не досить точні). Саме в цей період вводяться поняття «екосистема», «біогеоценоз», формулюються основні екологічні закони. До найвизначніших екологів цього періоду належать такі зарубіжні вчені, як Г. Бердон-Сандерсон, У. Елтон, А. Тенслі (Англія); С. Форбс, В. Шелфорд (США); Д. Кашкаров, А. Парамонов, В. Вернадський, С. Сєверцев, В. Сукачов (вітчизняні).

         Четвертий етап (1970 рр. – дотепер, мегаекологічний) Домінуючим стало уявлення (сучасна парадигма) про «пов’язаність усього з усім», необхідність одночасного і якнайточнішого врахування взаємодії між собою та з речовинним довкіллям усіх видів і варіантів живого довкілля, як і змін природного середовища. Стає зрозумілим постійність порушення природної рівноваги, екосистеми вивчаються у їх розвитку; відмова від конкуренції, як основного фактору формування угрупувань; становлення істинного системного підходу до вивчення екологічних об’єктів. Синекологія поступилася першістю глобальній екології (мегаекологія) – вченню про всіх і про все. Одночасно виникли й стали стрімко розвиватися десятки галузей, розділів, підрозділів сучасної екології. Не лише становлення, а й поділ та найменування цих вужчих чи вузеньких частин екології йдуть безперервно. Фахівці стверджують, що їх нараховується близько 50, інші обґрунтовано доводять, що набагато більше.

Українська екологічна школа

         Перші спроби екологічного підходу до природоохоронної справи в Україні відомі ще з часів Ярослава Мудрого. В його «Руській правді» – правничому кодексі Київської Русі (початок XI ст.) – вже існувала чітка система правової оцінки використання ресурсів і передбачувалася кара за збитки, заподіяні довкіллю. За шкоду, заподіяну диким звірам і птахам, каралося так суворо, як і за негідні вчинки щодо людини. Тому було багато в княжих лісах і степах дикого звіра, птахів та бджіл.

         В часи Гетьманщини (ХVІ-ХVІІІ ст.) ці природоохоронні традиції зберігалися і розширювалися. Як і в княжі часи, регламентуються охорона лісів і байраків, полювання, рибальство, бджільництво та садівництво. У зібранні прав (1807 р.) дослівно сказано: «Хто соколине гніздо пошкодить, підрубає чи навмисно його скине, чи з собою молодих соколів забере... і за лебедине гніздо, якщо б його хтось розкидав, чи яйця забрав, повинен заплатити...». А ось як оберігалася екологічна ніша бобра: «Якби князівські, панські і шляхетські гони боброві давні спадкові були в іншого сусіда в маєтку, то цей власник, у чиїй землі вони будуть, не повинен сам і люди його старовинного поля доорювати до лігва так далеко, наскільки палицею можна кинути, так само сіножаті підкошувати і лози прочищати... Чи хтось силою бобра поб’є, чи забере, той за наругу, і скільки б їх забив, має платити. За чорного бобра чотири копи, а за карого дві копи просить».

         Цікаво, що опис природи України, в якому викладено багато міркувань екологічного характеру, залишили після себе і француз Де Боплан (1600-1673) у праці «Опис України».

         Велика заслуга в дослідженні українських чорноземів В.В. Докучаєва (1846-1903), результати цих досліджень викладені в головній книзі вченого – «Руський чорнозем». Створений і очолюваний ним Ново-Александріївський інститут сільського господарства та лісівництва (нині Кіровоградська обл.) став осередком інтенсивного розвитку ґрунтознавства. Ґрунт з того часу стає не просто пилом чи набором мінеральних елементів, а самостійним тілом природи.

         Перший науковий центр екологічних досліджень в Україні був створений у 1930 році. Це був сектор екології при Інституті зоології та ботаніки Харківського державного університету. Дослідження в галузі екології, виконані в цьому центрі В.В. Станчинським (1930-1940), були з багатьох поглядів передовими й оригінальними. Його праця «До розуміння біоценозу» (1933) є класичною в області вивчення зв’язків між організмами в ценотичних системах; ще за 10 років до В.Н. Сукачова вчений підійшов до ідеї біогеоценозу як функціональної єдності біоценозу та абіотичних факторів.

         Відкриття нашого земляка В.І. Вернадського, який був першим президентом Академії наук України і засновником кількох сучасних наук, посідають особливе місце в історії екології. Він довів наявність широкомасштабного впливу живих організмів на абіотичне середовище. У той період, коли наукова громадськість вже була підготовлена до цілісного бачення природи, він своєчасно запропонував вчення про біосферу як про одну з оболонок Землі, що визначається присутністю живої речовини. В.І. Вернадський вперше ввів у вивчення біосфери кількісний підхід, що дозволило об’єктивно оцінити масштаби біогеохімічного кругообігу речовин. Вчення В.І. Вернадського про ноосферу додатково узагальнило численні дані про нерозривність зв’язку людини з природним середовищем.

         Виходячи з вчення Г.Ф. Морозова про ліс як «географічне середовище» та В.В. Докучаєва про землю як «історичне тіло», в Україні успішно розвивалися на екологічній основі:

- лісова типологія (Алексєєв, Погребняк, Воробйов, Остапенко, М’якушко, Герушинський, Молотков, Пастернак, Парпан, Гаврусевич);

- лісова фітоценологія (Травлєєв, Шеляг-Сосонко, Гончар);

- фітоценологія альпійських лук (Малиновський);

- міська фітоценологія (Соломаха);

- криптоіндикація (Кондратюк);

- біогеоценологія (Голубець);

- созологія (Стойко);

- степове лісорозведення (Висоцький, Бельгардт, Травлєєв);

- фітомеліорація (Б’яллович, Лаптєв, Кучерявий);

- раціональне лісокористування (Генсірук);

- дослідження штучних лісів України (Белгардт);

- екологія залізобактерій, алелопатія (Холодний);

- дендрохронологія (Коліщук) та ін.

         В повоєнний період велика увага українських екологів була спрямована на вивчення техногенних і урбогенних впливів на природні екосистеми (Ількун, Тарабрін, Кондратюк, Кучерявий).

         Екологи України зробили вагомий внесок у розробку методів оцінки рівня радіоактивного забруднення великих територій та обґрунтування заходів зниження екологічних збитків від наслідків аварії на Чорнобильській АЕС.

         Враховуючи розмаїття в Україні ландшафтних зон і екосистем – морських, гірських, степових, лісових, болотних і одночасний вплив на них сучасного антропогенного середовища, техногенного й урбогенного, виникає потреба розробки науково обґрунтованих засад соціально-екологічної політики, залучення широкого кола науковців, практиків і громадськості до її реалізації.

 

1.3. Структура екології

         З виходом екології на глобальний – біосферний рівень, унаслідок появи нових практичних потреб, обумовлених розвитком технологій, йдеться про інтеграцію та диференціацію екологічних знань. Унаслідок цих двох протилежних, але взаємообумовлених процесів ускладнюється структура екології, з’являються нові підрозділи, а сама наука поширює свої межі пізнання за рамки біологічної науки. Оскільки екологія сформувалася в принципово нову інтегровану дисципліну, то не дивно, що існує кілька класифікацій основних складових частин екології. Одні автори приділяють більше уваги загально-філософським і культурним аспектам, другі – соціальним, треті – еколого-економічним, четверті – біоекологічній деталізації. Як міждисциплінарна наука екологія взяла на озброєння всі методи теорії систем та на цій основі опинилася на перехресті біологічних та гуманітарних наук. При цьому екологія залишилася точною біологічною наукою в тому розумінні, що вона досліджує живі об’єкти та їх сукупність, але вона стала й гуманітарною наукою, тому що визначає місце людини в природі, формує її світогляд та сприяє оптимізації розвитку соціальних та виробничих процесів.

         До цього часу не вироблена єдина класифікація розділів, які входять в екологічну науку. Сучасна екологія, по суті, розчленована на чотири взаємопов'язаних, але до певної міри самостійних, розділи, що логічно виходять один з одного, і поділяють екологію за розмірами об’єктів вивчення:

         1. Аутекологія (екологію організмів) вивчає взаємозв’язки представників виду з оточуючим їх середовищем. Цей розділ екології займається, головним чином, визначенням меж стійкості виду і його ставленням до різних екологічних факторів. Аутекологія вивчає також вплив середовища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів.

         2. Демекологія (екологію популяцій) описує коливання чисельності різних видів і встановлює їх причини. Цей розділ ще називають динамікою популяцій, або популяційною екологією.

         3. Синекологія (екологію угруповань) аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також між ними і оточуючим середовищем.

         4. Біосферологія (глобальна екологія) вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з’ясовує закономірності еволюції біосфери.

         Існують й інші способи розділу екології. К.М. Ситник та М.І. Будико (1990-1992) розділяють екологію на три частини:

- загальна екологія, що вивчає основні закономірності функціонування екологічних систем;

- глобальна екологія, що вивчає біосферу в цілому;

- прикладна екологія, об’єктом вивчення якої є взаємовідносини живих організмів із середовищем.

         Г. Білявський та М. Падун (1991) виділяють в екології п’ять основних блоків:

- біоекологія;

- геоекологія;

- техноекологія;

- соціоекологія;

- космічна екологія.

 

1.4. Екологічні фактори, що впливають на живі організми у середовищі існування

         Екологічний фактор – будь-який фактор середовища, що здатен тою чи іншою мірою, прямим або непрямим способом впливати на живі організми, в період хоча б однієї фази індивідуального розвитку.

         Саме у визначенні екологічного фактора і знаходимо системний, комплексний підхід до вивчення закономірності функціонування як організму, так і їх сукупності. Так, відсутність якогось фактора у визначений період існування може гальмувати процес відтворення (відомо, що відсутність належних умов може призупинити розвиток понад і, отже, організм не розмножується) або ріст (рослини проростають тільки при визначеній сукупності факторів). Опосередкованість впливу екологічного фактора визначається залежністю одного організму від іншого. На перший погляд, важко уявити залежність хижака від екологічного фактора Сонця, але вивчення трофічних взаємовідносин засвідчило, що хижак непрямим чином залежить від даного екологічного фактора, позаяк кількість їжі, яку він споживає, залежить від кількості та якості організмів, що споживає його жертва.

         Екологічні фактори середовища, що ними зв’язаний будь-який живий організм, поділяють на декілька категорій. Існує певна умовність поділу і взаємовпливу абіотичних та біотичних факторів, оскільки живі організми здатні призвести до змін, які ведуть за собою і зміни абіотичних факторів (ліс знищений шкідниками, активна риюча діяльність норників на схилах може призвести до початку процесу ерозії). Отже, сучасна екологічна наука розглядає наступні фактори навколишнього середовища, які впливають на функціонування як живих організмів, так і систем в цілому. Екологія синтезує аналітичні дані багатьох галузей біологічної науки і розглядає життя організмів в їх взаємозв’язку з навколишнім середовищем і між собою. В екології під навколишнім середовищем розуміють сукупність усіх умов, в яких існують організми. Екологічні фактори, що діють у навколишньому середовищі можна поділити на три типи:

         1. Фактори неживої природи (абіотичні) – хімічні (газовий склад повітря, сольовий склад води, кислотність і склад ґрунтових розчинів); фізичні, або кліматичні (сонячна енергія, температура, вологість, освітленість, атмосферний тиск, аерація, фізичні поля, радіаційний режим); топографічні (характер рельєфу, висота над рівнем моря, експозиція схилу) та едафічні (механічний склад ґрунту, вологоємність, щільність альбедо) фактори впливу зовнішнього неорганічного середовища на живі організми.

         2. Фактори живої природи (біотичні) – сукупність живих організмів, які своєю життєдіяльністю впливають на інші організми. Взаємозв’язки між живими організмами можуть бути представлені у вигляді таких форм: мутуалізм, коменсалізм, хижацтво, паразитизм, антибіоз, конкуренція, нейтралізм.

         3. Антропогенні (антропічні) фактори – внесені в природу людською діяльністю зміни, що впливають на органічний світ. Вплив людини на об’єкти живої природи може бути прямий або опосередкований.

         Дію екологічних факторів на живі організми вивчає факторіальна екологія.

 

                                

 

 

 

 

 

 

Тема 2. Популяції: їх структура, динамічні показники, взаємозв’язки

 

          2.1. Екологія популяцій – демекологія

          2.2. Структура популяцій

          2.3. Динаміка популяцій

          2.4. Взаємодія популяцій всередині і за її межами

 

 

2.1. Екологія популяцій – демекологія

         Демекологія (від др. грец. – народ), екологія популяцій – розділ загальної екології, що вивчає динаміку чисельності популяцій, внутрішньопопуляційні угруповання та їх взаємини. У рамках демекології з’ясовуються умови, за яких формуються популяції. Демекологія описує коливання чисельності різних видів під впливом екологічних факторів і встановлює їх причини, розглядає особин не ізольовано, а в складі групи таких самих особин, що займають певну територію і відносяться до одного виду.

         Демекологія дає уявлення про поняття виду, а популяція – форма існування виду. До її характеристик входять: структура (статева, вікова) і її властивості; поняття про народжуваність і смертність, динаміка чисельності, криві виживання, зростання, коливання і регуляція чисельності та залежність її від народжуваності, смертності, виживаності, умов середовища, відносини між особинами і популяціями; залежність щільності від трофічного рівня; територіальна та пристосувальна поведінка. У деяких видів у межах їхнього ареалу можна виділити території, де спостерігається концентрація організмів, групи яких до певної міри відокремлені одна від одної. При достатній ізоляції цих груп та деяких інших характеристиках саме вони можуть бути названі популяціями.

         Популяцією називають сукупність особин одного виду, які здатні до вільного схрещування, протягом тривалого часу (великої кількості поколінь) населяють певний простір (територію), а також вона відділена від сусідніх подібних сукупностей особин тими чи іншими формами ізоляції. Популяція характеризується багатьма ознаками. Вона має «біологічні особливості», що властиві кожному організму, який входить до її складу, та «групові особливості», які є унікальними характеристиками, що виникають тільки за умов утворення сукупності організмів. Для популяцій як еколого-біологічного явища характерні певні ознаки (показники): чисельність, щільність, народжуваність, смертність, виживання та ряд структур (просторова, вікова, статева, генетична, ієрархічната ін.).

         Популяційна екологія як окремий розділ екології виникла в надрах популяційної біології – науки, яка вивчає роль популяцій в організації та еволюції видів. Термін «популяція», який означає народонаселення, вперше використано у XVI-XVII ст. під час перепису населення Лондона. Інтенсивне вивчення популяцій рослин і тварин розпочинається в 1920-х роках як подальший розвиток теорії еволюції Ч. Дарвіна (1859). Особлива увага популяціям приділена генетиками (Добжанський, Хакслі, Шмальгаузен, Четвериков, Вавилов, Кольцов, Філіпченко, Тимофєєв-Ресовський та інші), які переконливо довели, що елементарною еволюційною одиницею є популяція, яка забезпечує розвиток, відтворення особин та мінливість виду. Початок екологічним дослідженням популяцій поклав Р. Чепман (1928), який вивчав вплив трофічних ресурсів на чисельність особин мучного хруща (Tribolium). Значним внеском у розвиток популяційної екології стали математичні праці А. Лотки (1925) та В. Вольтерра (1926), в яких за допомогою диференційних рівнянь проаналізовано міжвидову конкуренцію, хижацтво та паразитизм (відоме рівняння Лотки-Вольтерра). Не менш важливий вплив на розвиток популяційної екології мали експерименти Г. Гаузе (1934-1935) щодо конкурентного виключення особин різних видів, які мають подібні екологічні ніші. Значним стимулом для розвитку популяційної екології стала потреба у науковому обґрунтуванні раціонального використання груп тварин (риб, ссавців) і охорони природи. Власне, прикладні аспекти зумовили розвиток еколого-демографічного напрямку досліджень популяцій (популяційної екології).

         Існують різні тлумачення терміна «популяційна екологія». Ц. Кребс (1985) розглядав популяційну екологію як науку про взаємодію організмів одного виду. Я. Дідух (1998) – як науковий напрямок, що досліджує закономірності взаємозв’язків організмів певного виду (або видів) між собою та з довкіллям, у результаті чого відбувається формування біосистем (популяцій), здатних до самовідновлення та розвитку. Таке розуміння популяційної екології є коректним. Згідно з цим визначенням, предметом дослідження популяційної екології є онтогенез особин, структура популяцій (вікова, статева, просторова етологічна), їх динаміка (народжуваність, смертність), здатність протистояти впливу різних чинників (стійкість), стабільність (здатність існувати в мінливих умовах природного середовища), стратегія, життєздатність, механізми самовідновлення. Вивчення цих ознак і властивостей популяцій дозволяє отримати низку нових фундаментальних даних щодо їхнього функціонування в мінливих умовах середовища, вказати на майбутнє видів, які їх формують, та індикувати стан екосистем, компонентами яких вони є.

         Об’єктом дослідження популяційної екології повинна стати група особин, яка:

- складається з особин одного виду і займає певну територію;

- має специфічну генетичну структуру;

- неоднорідна генетично;

- здатна до еволюції внаслідок перебудови генетичної структури;

- здатна до самостійного існування та підтримання чисельності протягом більш-менш тривалого періоду завдяки чергуванню поколінь, які замінюють одне одного; 

- має зв’язки ймовірнісно-статистичного типу.

         Найповніше визначення популяції, яке дали О.В. Яблоков та О.Г. Юсуфов (1989). За цими авторами, популяція – мінімальна, здатна до самовідновлення група особин одного виду, яка протягом еволюційно тривалого періоду заселяє певний простір, утворює самостійну генетичну систему і формує власну екологічну нішу. Наведене визначення популяції передбачає, що вона є екологічною системою, в ній відбуваються мікроеволюційні процеси. Із визначення О.В. Яблокова та О.Г. Юсуфова можна зробити висновок, що популяція – елементарна група особин, яким властивий еволюційний процес. Ні «сім’ї», ні «прайди», ні «стада», ні «зграї», а тим більше поодинокі особини не мають власної «еволюційної долі», оскільки вони відмирають, не встигнувши еволюційно змінитися.

         Популяцію, як і будь-яку біологічну систему, характеризують набором елементів, будовою та функціями, визначеними такими поняттями, як структура та функціональна організація. Склад і будова популяції – структура, а особливості функціонування елементів – функція. Обидві ці фундаментальні ознаки взаємопов’язані між собою.

 

2.2. Структура популяцій

         Як вказувалось вище, структура популяції є однією із ознак популяції. Виявлення структурних елементів популяції, дало змогу більш чітко сформувати сучасні уявлення про популяцію. Крім того, виділення структурних елементів популяції дає змогу проводити більш ефективний аналіз стану популяції того чи іншого виду. Особливо це стосується видів, які перебувають у стані волі але експлуатуються людиною.

         Генетична структура властива популяціям, які мають дві або більше генетичних форм, що обумовлює генетичний поліморфізм популяції і збільшує її стійкість.

         Просторова структура – закономірне розміщення особин даної популяції в просторі в певний період часу існування популяції. Аналіз будь-якої популяції показує, що особини розміщуються по різному. У рослинних угрупованнях просторова структура популяцій виявляється через характерне розміщення особин даного виду: вони можуть виступати поодинці, парами, групами або ж скупченнями. Їх розміщення залежить від біологічних особливостей виду, стадії розвитку популяції, умов місцезростання. Відносно ж тварин, то тут важливим фактором є пора року (лялечка зимує в лісовій підстилці, гусениця живе в кроні дерева). В багатьох випадках трапляється скупчення особин одного виду у біогрупи або парцели. В грабово-буковому лісі таку горизонтальну структуру творять береза, граб, липа, жостір, а з трав’яних рослин – яглиця, печіночниця, копитень, плющ, осока волосиста. Таке скупчення особин дає їм можливість витримати дію несприятливих умов середовища, а також міжвидову конкуренцію.

         Розподіл особин популяції може бути: 

- рівномірним;

- груповим;

- випадковим.

         Випадковий розподіл в природі зустрічається дуже рідко тільки в тих випадках, коли середовище однорідне, а організми не намагаються об’єднатися в групи. Рівномірний розподіл може зустрічатись там, де між: особинами дуже сильна конкуренція або існує антагонізм, який сприяє рівномірному розподілу в просторі. Груповий – якщо особини в популяції намагаються утворити групи певного розміру. Деколи така структура нагадує випадковий розподіл. Такий розподіл зустрічається досить часто при утворенні пар, скупчень. Такі скупчення виникають: як наслідок змін умов середовища (передміграційні скупчення, міграційні скупчення); як реакція на добові та сезонні зміни погоди; у зв’язку з процесом розмноження. Будь-яке із таких скупчень має велике біологічне значення. У особин, які об’єднуються у певну групу, у порівнянні із одинокими особинами, спостерігається зниження смертності завдяки здатності групи протидіяти (певним чином) несприятливим умовам середовища.

         Важливою ознакою територіальної структури популяції є здадність особини займати певну ділянку, яка є індивідуальною ознакою і для кожного виду різна. Підтримання меж ділянки досягається завдяки територіальності. Вважається (Ю. Одум), що територіальність це будь-який метод підтримання меж ділянки, яка необхідна для повноцінного функціонування особини. Існують різні механізми підтримання територіальних меж. У нижчих рослин і тварин це переважно

алелопатія, у вищих тварин – захист території. Яскравим прикладом територіальності є спів птахів, мічення території ссавцями і т.п. Явище територіальності сприяє регуляції чисельності популяції на рівні, який є нижчим від рівня насичення. При збільшенні щільності включаються регулюючі механізми – зниження репродуктивної активності, агресивність, безпліддя тощо. Цікавим фактом є те, що навіть штучне підтримання харчового ресурсу (в лабораторних умовах це можливо) не може компенсувати явище територіальності.

         Вікова структура –  закономірне співвідношення різних вікових груп популяції. При аналізі вікових категорій виявляється, дане явище має певну закономірність і стосується переважно організмів, яким властиве статеве розмноження. Разом з тим, реально існуючими є і одновікові популяції штучних систем – агроекосистем, де людина висіваючи певні культури створює одновікові популяції. В природі (при врахуванні віку насіння) такого не існує. Порушення вікової структури веде до зниження репродуктивних властивостей популяції як наслідок зниження чисельності. Нехтування віковою структурою популяції веде до деструктивних змін системи (вітровали, ерозії, зсуви, міграції тощо).

         Статева структура - закономірний розподіл особин даної групи по статі. Теоретично співвідношення статі однакове 1:1, але в природі рідко зустрічається таке співвідношення. Загалом вік особини популяції можна розділити на три періоди: дорепродуктивний, репродуктивний, пострепродуктивний. Показники співвідношення статі є індивідуальною характеристикою популяцій різних видів. Помічено, що статева структура знаходиться у взаємозв’язку із віковою структурою. Тобто, якщо ми розмежуємо популяцію по віку, то різні вікові групи будуть представлені різним співвідношенням статі.

         Теорія ієрархічної структури багатьма дослідниками відкидається. Але, разом з тим, будь-яку популяцію можна розмежувати за ієрархічною ознакою, так як кожна особина в популяції виконує свою, тільки їй властиву функцію. Як відмічав К. Лоренц, батько етології (науки про поведінку), ієрархія популяції побудована на принципі домінантності та підпорядкованості. Всі особини популяції підпорядковані цьому принципу, а при вибуванні особини якоїсь ланки іде швидка перебудова ієрархічної структури популяції. Багато організмів мають дуже складну ієрархічну структуру (бджоли, мурашки і т.д.).

        

         В залежності від способу життя особин розрізняють форми організації популяцій:

1. Поодинокий спосіб життя (особини живуть окремо, утворюючи пари тільки на репродуктивний період – тетеруки).

2. Зграйний спосіб життя (об’єднання тварин в угрупування – птахи).

3. Сімейний спосіб життя (особини утворюють пари на тривалий період – лебеді).

4. Стадо (найбільш стійка форма угруповання організмів – копитні).

5. Колонії (бджоли, терміти).

6. Прайди (окремий прайд включає одного самця, 2-3 самок та декілька особин молодняку – леви).

 

         Особини у складі популяції виконують різні функції. Між ними постійно відбувається обмін інформацією. Інформаційні процеси представляють собою специфічний механізм формування та підтримання цілісності популяції у просторі і в часі.

         Знання про структуру популяцій є основою для раціонального природокористування. Контроль за віковими, статевими, ієрархічними показниками популяцій в природі дозволяє експлуатувати природній ресурс без істотних змін чисельності особин. Нажаль, слід відмітити, що в багатьох випадках аналіз структури популяції виду є поверховим і, як наслідок, іде перевикористання і послідуюче пригнічення популяції та реконструкція системи, складовим елементом якого і є популяція.
         Презентація «Популяція живих організмів та її основні характеристики».

 

 

2.3. Динаміка популяцій

         Розглянемо, які фактори впливають на чисельність популяції – загальну кількість особин, які належать до однієї популяції на певній території або в певному обсягу. Повінь, пожежа, град, раптові морози, посуха, бурелом, надмірне застосування хімпрепаратів, реконструкція ландшафту, вселення нових видів хижаків, паразитів, епідемії – все це може призвести до багаторазового скорочення чисельності популяції; навіть до цілковитої її загибелі. Загибель або різке скорочення чисельності популяції, як правило, викликає ланцюгову реакцію в біоценозі і може спричинити коливання чисельності популяцій інших видів. Аналіз причин загибелі окремих видів свідчить про те, що зникнення одного виду рослин викликає загибель від 3-4 до 20-З0 і навіть більше видів тварин. При зменшенні чисельності популяції зменшуються і можливості обміну генетичною інформацією, що призводить до зниження життєздатності. Тому пізнання закономірностей динаміки чисельності популяцій має першочергове значення.

         У кожний конкретний момент будь-яка популяція складається з певної кількості особин, але ця величина досить динамічна. Часто вона залежить від народжуваності і смертності у популяції.

         Народжуваність – кількість нових особин, які з’явилися за одиницю часу у процесі розмноження.

         Смертність – кількість особин, які загинули за одиницю часу.

         Відтворення особин – головне джерело поповнення популяції. У рослин – це кількість насіння, у риб – ікринок, у птахів – яєць тощо. Швидкість зростання популяції визначається біотичним потенціалом. Біотичний потенціал – це кількість нащадків, яку здатна дати одна материнська особина. В одних видів біотичний потенціал може перевищувати мільярд, в інших – обмежуватись кількома десятками. Види, що живуть у сприятливих умовах і добре пристосовані до виживання, мають низький біотичний потенціал; і навпаки, висока смертність зумовлює надзвичайну плодовитість. Наприклад, риби, які не турбуються про потомство, відкладають тисячі і навіть мільйони ікринок. Біотичний потенціал деяких видів риб сягає у місяць до 3 млрд., а в акул, для яких характерне яйцеживородіння, він обмежений десятками. Більшість шкідливих комах здатні плодити від кількасот до тисячі особин. Для стабілізації чисельності популяцій достатньо, щоб до розмноження доживало стільки нащадків, скільки було батьків. Якщо відсоток виживання вищий за відсоток рівноваги, популяція зростає, якщо нижчий – зменшується. Це необхідно враховувати як при боротьбі зі шкідниками, так і при охороні зникаючих видів.

         Чисельність будь-якої популяції коливається під впливом дії біотичних і абіотичних факторів. Існує поняття мінімальної чисельності популяції, нижче якої популяція перестає існувати. В деяких випадках (рослинні угруповання) доцільно використовувати не показники кількості особин у популяції, а їх біомасу.

         При характеристиці популяції часто використовують поняття щільності, тобто кількості особин певного виду на одиницю площі (території або об’єму). Особливо активно цей аспект використовується в лісовому господарстві, де показник щільності кормових рослин застосовують для визначення параметрів ємності мисливських угідь стосовно до мисливської фауни.

         Якщо народжуваність у популяції буде перевищувати смертність, то дана популяція буде зростати. Яскравим прикладом такого явища є ріст народонаселення Землі. Було підраховано, що тільки за період XX ст. відбувся зріст народонаселення більш ніж удвічі. Тобто, внаслідок якісного стрибка людства, науково-технічного прогресу людство створило певні умови, які і призвели до такого різкого зросту.

         Загальний хід зміни чисельності особин в популяції визначається рівнянням:
Nt+1 = Nt + B-D + I - Е,

де N – чисельність особин в популяції, В – народжуваність, D – смертність, І –  імміграція, Е - еміграція, t – час.

         Розміри популяції можуть зростати або за рахунок великої народжуваності, або за рахунок високої імміграції, або за рахунок поєднання обох цих факторів. Знижує розмір популяції смертність та еміграція особин за її межі.

         Популяційними хвилями або хвилями життя (С.С. Четвериков) називають періодичні чи аперіодичні коливання чисельності організмів у природних популяціях. Це явище поширюється на всі види тварин і рослин, а також на мікроорганізми. Причини коливань часто мають екологічну природу. Так, розміри популяцій «жертви» (зайця) ростуть при зниженні тиску на них з боку популяцій «хижака» (рисі, лисиці, вовка). Вказане в цьому випадку збільшення кормових ресурсів сприяє зростанню чисельності хижаків, що, в свою чергу, інтенсифікує винищення жертви.

         Спалахи чисельності деяких видів, що спостерігалися в ряді регіонів світу, були обумовлені діяльністю людини. У XIX-XX ст. це відноситься до популяцій кроликів в Австралії, хатніх горобців у Північній Америці. В даний час суттєво зросли розміри популяцій хатньої мухи, що знаходить прекрасну кормову базу у вигляді харчових відходів, що розкладаються,  поблизу поселень людини. Навпаки, чисельність популяцій хатніх горобців у містах впала внаслідок припинення широкого використання коней. Масштаби коливань чисельності організмів різних видів варіюють. Для однієї з зауральських популяцій хрущів відзначені зміни кількості особин в 106 разів.

         Зміна генофондів популяцій відбувається як на підйомі, так і на спаді популяційної хвилі. При зростанні чисельності організмів спостерігається злиття раніше роз’єднаних популяцій і об’єднання їх генофондів. Зростання чисельності зазвичай супроводжується розширенням займаної території. На гребені популяційної хвилі деякі групи особин виселяються за межі ареалу виду і опиняються в незвичайних умовах існування. У такому випадку вони відчувають дію нових факторів природного відбору. Підвищення концентрації особин у зв’язку із зростанням їх чисельності підсилює внутрішньовидову боротьбу за існування. При спаді чисельності спостерігається розпад великих популяцій.

         Завершуючи розгляд питань динаміки чисельності популяції, слід відмітити, що процес коливання чисельності неперервний і може змінюватись в часі, як наслідок адаптаційних змін. Зникнення цього явища можливе тільки у зв’язку із зникненням виду. Питання динаміки популяцій є основою для розуміння більш широких питань, таких як динаміка угруповання, екосистеми, біосфери в цілому.

 

2.4. Взаємодія популяцій всередині і за її межами

         Дуже рідко біолог, еколог вивчає тільки динаміку однієї популяції. Практично вивчення однієї популяції веде до вивчення популяцій вищих і нижчих трофічних рівнів. Існує цілий ряд добре вивчених типів відносин між популяціями різних видів (міжвидові взаємовідносини). На певному трофічному рівні це може бути міжвидова конкуренція, тобто конкуренція між особинами різних видів за доступні ресурси їжі і простір. Візьмемо, наприклад, систему водно-болотних територій. Міжвидова конкуренція між птахами тут проходить за трофічні можливості досить непомітно. Кулики, які добувають їжу по береговій лінії, не створюють конкуренції качиним, які добувають їжу іншим способом (цідять воду). Але, разом з тим ми можемо помітити конкуренцію серед самих качиних. Вид, кількість якого буде досить великою, і буде більш пластичним, тобто, він здатний використовувати широкий спектр їжі і буде конкурентом менш пластичному виду, який має більш вузький діапазон використання. Для водно-болотних угідь Паннонської (Середньодунайської) низовини цим видом є качка крижень, чисельність якого найбільша. Популяції інших видів знаходяться ніби в пригніченому стані і, порівняно з популяцією крижня, менш чисельні. Популяції, які знаходяться на різних трофічних рівнях, також взаємодіють одна на одну. В даному випадку ми маємо справу з трофічною залежністю популяцій окремих видів. Як було сказано вище, в екосистемі між популяціями можуть виникнути конкурентні відносини за будь-який із широкого спектру ресурсів (їжу, простір, світло, і т.п.). Якщо два види будуть знаходитись на одному трофічному рівні, то між ними обов’язково буде присутня конкуренція за їжу. В процесі еволюції організми навіть одного трофічного рівня адаптуються, а точніше відбувається більш вузька спеціалізація кожного виду, за рахунок чого конкуренція зводиться до мінімуму.

         Ю. Одум, аналізуючи взаємодії двох популяцій, наводить такі типи зв’язків:

- нейтралізм – популяції не діють одна на одну;

- конкуренція взаємного подавлення – обидві популяції чинять тиск одна на одну;

- конкуренція за ресурси – популяції негативно впливають одна на одну, борючись за їжу;

- аменсалізм – одна популяція чинить тиск на іншу, при цьому сама не зазнає негативних змін;

- паразитизм, хижацтво – одна популяція негативно діє на іншу шляхом активного або пасивного нападу, при цьому залежить від стану іншої;

- коменсалізм – одна популяція, приєднуючись, бере з цього користь (Риба-лоцман-акула);

- протокооперація – обидві популяції мають користь;

- мутуалізм, симбіоз – зв’язок двох популяцій, необхідний для існування (Рак-самітник-актинія, бобові рослини й азотофіксуючі бактерії, дерева й гриби (мікориза), лишайники (водорості + гриби), терміти й найпростіші у їх шлунку, запилення квіток комахами, птахами, кажанами). Презентація «Взаємозв’язки між організмами».

        

         Більш докладно розглянемо, наприклад, взаємовідносини «хижак – жертва». Хижацтво – це спосіб добування їжі. Екологічна група хижаки мають цілий ряд морфо-анатомічних пристосувань для нападу, умертвіння та поїдання жертви. Взаємовідносини хижак-жертва найбільш доступна для спостереження і дослідження модель взаємовідносин. Знаходячись на вершині трофічного ланцюга, чисельність хижака знаходиться в певній залежності від чисельності жертви. Якщо прослідкувати криві росту чисельності хижака і його жертви, то помітним є зміщення вершини фаз максимальної чисельності хижака і його жертви. Таке зміщення максимальних точок легко пояснити: зростання кількості жертви веде до збільшення кількості хижака, так як є основою його харчового раціону. Через деякий час кількість жертви зменшується, що в свою чергу веде за загибелі хижака у зв’язку з відсутністю достатньої кількості харчового ресурсу. Важливо відмітити, що роль хижака в даному випадку не треба переоцінювати, але і не відкидати.

 

         В окремих випадках чисельність популяції залежить від іншого типу взаємовідносин: «хазяїн – паразит». Паразитизм специфічний тип взаємовідносин між організмами. Стратегія паразита спрямована на якомога довше використання свого хазяїна, але при надмірному зараженні особини паразитами знижуються імунні властивості організму і особина гине. Отже, паразит сприяє загибелі особини, але не є причиною смерті. Якщо прослідкувати закономірності коливання чисельності хазяїна і паразита, то, як і у випадку з взаємовідносинами хижак-жертва, відмічається зміщення точок максимальних чисельностей паразита і хазяїна.

 

        

         Розміри популяції можуть зростати в результаті імміграції (додаються особини ззовні) або за рахунок розмноження особин. На коливання чисельності суттєвий вплив мають кліматичні умови (факторіальна екологія – температура, вологість тощо). Нерідко лімітуючим фактором виступають вороги, їжа і т.п. Коливання чисельності проходить циклічно і їх можна назвати циклами. Але дослідження таких циклів вимагає довгого періоду часу і залежить від того коливання, популяції якого виду ми намагаємось встановити. Якщо врахувати період настання статевої зрілості, вагітність то ми побачимо, що у кожного виду вона різна. У маленької тваринки, такої як бурозубка, ці періоди будуть набагато коротшими від таких, як у копитних, слонів. Тобто, щоб прослідкувати цей процес, екологу необхідно володіти інформацією за той відрізок часу, за який проходить багаточисельна зміна генерацій (поколінь) і знати умови існування даної популяції. Набагато простіше цю інформацію можна здобути в лабораторних умовах, де в процесі постановки експерименту дослідник інколи штучно, а деколи і підсвідомо створює сприятливі умови існування (пацюк, дрозофіла і т.д.).    

 

         Слід відмітити, що коливання чисельності особин популяції можливе в певних межах, тобто, існує поняття мінімальної чисельності популяції. Якщо чисельність особин сягає показників нижчих від мінімальної чисельності, то вона зникає. Розміри популяції можуть бути непостійними в результаті зміни плодючості, смертності, а нерідко і того і другого. При вивченні розмірів популяцій і їх змін завжди намагаються встановити ключовий фактор – фактор, який відповідає за найбільшу частину змін, які відбуваються при зміні поколінь. Як правило, цей ключовий фактор впливає на смертність. Слід розуміти, що коливання розмірів популяції проходить не хаотично. Насправді є ряд факторів, які втримують стан популяції в певних межах. Цими факторами є ті фактори, які знижують чисельність і сприяють смертності і найкраще діють при збільшенні щільності. Такими факторами можуть бути недостатня кількість їжі, збільшення кількості ворогів тощо.

 

 

 

 

 

Тема 3.  Угрупування та екосистеми. Ланцюги живлення.

 

 

          3.1. Угрупування та екосистеми. Біоценоз. Біогеоценоз

          3.2. Середовища існування живих організмів

          3.3. Поняття про ланцюги живлення та трофічні зв’язки

          3.4. Екологічні піраміди

 

3.1. Угрупування та екосистеми. Біоценоз. Біогеоценоз

         Екосистема – об’єкт, утворений біотичними і абіотичними елементами, речовинно-енергетичні й інформаційні зв’язки між якими формують певну структуру. Цілісність екосистеми забезпечує колообіг речовин з використанням зовнішнього джерела енергії, що й створює певну структуру (енергетичну, речовинну й інформаційну). Відразу варто підкреслити відмінність між біологічними й екологічними системами. Екологічні системи завжди включають в себе як біотичні, так і абіотичні компоненти, в той час як біосистеми утворені лише біотичними компонентами (абіотичні ж елементи розглядаються як елементи зовнішнього середовища).

         Прикладом екосистеми може бути озеро. Це відносно замкнена екосистема з досить чіткими (на перший погляд) межами. Вода, завислі й розчинені в ній речовини (гази, мінеральні та органічні сполуки), а також усі його мешканці утворюють екосистему, до якої також входить ґрунт і приповерхневий шар повітря. Живі й абіотичні компоненти екосистеми взаємодіють між собою: фотоавтотрофи поглинають фотони світла і біогени (незамінні елементи – вуглець, водень, азот та фосфор), синтезуючи органічну речовину, а гетеротрофні організми трансформують зв’язану в органічних речовинах енергію, синтезуючи собі подібну речовину та виділяючи у навколишнє середовище продукти метаболізму, які, в свою чергу, використовуються фотосинтетиками та іншими компонентами екосистеми. Між ґрунтом і водною товщею також постійно відбуваються процеси, які істотно впливають на функціонування екосистеми в цілому (обмін біогенами, газами, забруднюючими речовинами тощо). Між приповерхневим шаром повітря та водною товщею постійно відбуваються процеси інвазії (переходу газу з повітря у воду) та евазії (виходу газу з води в атмосферу) газів, теплообміну тощо. Відомо, що ще в 1887 р. Стефан Форбс назвав озеро з усіма його мешканцями «мікрокосмом», вкладаючи в це поняття зміст, практично тотожний сучасному розумінню терміну «екосистема».

         Уперше термін «екосистема» запропонував Артур Тенслі в 1935 р.

Артур Тенслі

 

         У 1940 р. Володимир Миколайович Сукачов запропонував термін «біогеоценоз».

В.М. Сукачов

 

         Багато хто з авторів екологічних підручників та посібників розглядають ці терміни як синоніми (зокрема, Ю. Одум). Проте між ними існують суттєві відмінності. Екосистема – досить лабільне поняття, яке можна використовувати як для експериментальних мікрокосмів, так і для біосфери в цілому. Біогеоценоз – досить конкретне поняття, яке включає лише природні екосистеми значних розмірів, чітко відмежовані від аналогічних утворів кліматичними, геологічними, едафічними, гідрологічними, біоценотичними, геохімічними та енергетичними границями (сосновий ліс, гірська долина тощо).

         Біоценоз – це сукупність усіх живих організмів (чи всіх біосистем) у рамках даної екосистеми. Зараз поряд з цим терміном широко використовують поняття «угруповання». Угруповання – сукупність взаємозалежних та взаємопов’язаних видів в межах деякого природно обмеженого об’єму життєвопридатного простору. Прийнято окремо розглядати угруповання рослин (фітоценоз), тварин (зооценоз) і мікроорганізмів (мікробоценоз). Границі угруповання визначаються абіотичними і біотичними факторами, а також його здатністю до створення власного біосередовища.

         Термін «біотоп» запропонував відомий данський біогеограф Карл Фрідріх Даль. Тоді біотопом називали безпосереднє абіотичне оточення біоценозу. Пізніше популярним став вираз: екосистема = біотоп + біоценоз. Для біоценозу в цілому біотоп – його безпосереднє зовнішнє середовище (абіотичне). Проте для організму зовнішнє середовище – це всі організми цього ж виду (чи популяції), що безпосередньо контактують з ним, представники всіх інших популяцій, які безпосередньо вступають з ним у певні взаємовідносини та сукупність усіх факторів абіотичного оточення, що безпосередньо впливають на нього. Для біоценозу зовнішнє середовище – його безпосереднє абіотичне оточення. По суті, ці поняття (біотоп і зовнішнє середовище) у низці випадків можна використовувати як синоніми. 

         Регіональний клімат, взаємодіючи з регіональною біотою і субстратом, утворює великі, чітко окреслені угруповання, які називаються біомами. Біом – сукупність екосистем однієї природно-кліматичної зони. Біом – більш велика, ніж біоценоз, біосистема, що включає в себе цілий ряд тісно пов’язаних біоценозів. Це велика регіональна або субконтинентальна біосистема, що характеризується певним типом рослинності або іншою характерною особливістю ландшафту. Приклад: вологі субтропіки, тундра, широколистяні ліси.

 

         Угруповання й неживе середовище функціонують разом як екологічна система (екосистема). Угрупованню відповідає термін біоценоз, а екосистемі – біогеоценоз. Таким чином накладаються не тільки два терміни – екосистема (запропонований А. Тенслі) і біогеоценоз (запропонований В.М. Сукачовим), а й два дещо різні підходи. Екосистемою, наприклад, може бути, за широким трактуванням західних учених, і океан, і крапля води.

 

 

Положення, що притаманні екосистемі

 

 

Положення, що характеризують екосистеми

 

         В уявленні В.М. Сукачова, біогеоценоз – це екосистема в межах конкретного фітоценозу. З екологічної точки зору, критеріями виділення біоценозів і біогеоценозів є видовий склад флори й фауни, часова тривалість системи та просторових меж.

Схема будови біогеоценозу (за В.М.Сукачовим)

          Угруповання ж можна назвати біоценозом лише тоді, коли воно відповідає таким критеріям:

1. Має характерний видовий склад. Існує дві характерні групи видів: а) домінантні види, які формують зовнішній вигляд біоценозу (очеретовий, сосновий, ковиловий, сфагновий, вересовий), причому кожен з них має свою особливу, неповторну зовнішність; б) субдомінантні види, які хоч і не виділяються так виразно, як перша група, але своєю присутністю віддзеркалюють умови місцезростання. Характерні види вказують на ці специфічні умови середовища, хоча часто не є видами-домінантами.

2. Має необхідний набір видів. Біоценоз є системою, у межах якої реалізується обіг матерії й енергії, що здійснюється між компонентами біоценозу й середовища. Тому біоценозом може називатися лише така система, яка містить усі елементи, необхідні для реалізації обігу матерії.

         Будь-який із виділених біоценозів буде відрізнятися від іншого за цілим рядом параметрів. Це не тільки видовий склад фіто-, зоо-, мікробіоценозів, але й умови навколишнього неживого середовища. Важко знайти у природі однакові за всіма параметрами угруповання, оскільки важко знайти однакові умови формування та функціонування біоценозу. Відмінності в різних угрупованнях пов’язані насамперед з екологічними умовами існування біоценозів.

         Екологічна структура – це закономірне, типове співвідношення певних видів до умов навколишнього середовища та зв’язок усього угруповання з основним компонентом цього біоценозу.

         Під видовим складом біоценозу розуміють набір рослин, тварин, мікроорганізмів, який є у певному біоценозі, включаючи всі групи організмів (види всіх типів). Для кожного біоценозу характерні свій особливий набір видів та їх певна кількість і співвідношення. Одні біоценози надзвичайно багаті (тропічний ліс), інші – бідні (тундри, пустелі).

         Під просторовою структурою біоценозу слід розуміти закономірне розміщення структурних елементів угруповання стосовно одне до одного. Кожен організм угруповання займає тільки йому властиве місце, яке відповідає вимогам організму та взаємовідносинам певного елемента біоценозу як з іншими організмами, так і з топічними умовами. Така неоднорідність біоценозу зумовлена насамперед неоднорідністю умов, абіотичних факторів зокрема. Значний вплив на просторову структуру угруповання мають динамічні процеси, що відбуваються в біоценозі. Як правило, організми угруповання розміщуються в просторі відповідно до кількості сонячної енергії, яка їм необхідна для повноцінного функціонування. У більш концентрованому вигляді це проявляється у водних екосистемах, хоча властиве, безперечно, і екосистемам суші. Яскравим прикладом просторового розміщення складових угруповання є ярусність лісу. Наприклад, у широколистяному лісі виділяється п’ять шість ярусів: перший (верхній) ярус утворюють дерева першого розміру (дуб, липа, береза); другий – дерева другого розміру (горобина, дикі яблуні та груша); третій ярус складає підлісок (ліщина, шипшина, жимолость); четвертий і п’ятий яруси утворені відповідно високими (чистець лісовий, багно) і низькими (журавлина) травами й чагарниками; у шостому ярусі – низькі приземні трав’янисті рослини (мохи, копитень). Є також відповідна кількість між’ярусних рослин – водорості, лишайники на стовбурах і гілках, типові епіфіти й ліани. Ярусність виявляється й у трав’янистих угрупованнях (луки, степи та ін.). Різна глибина проникнення та розміщення активної частини кореневих систем забезпечує відповідну ярусність і підземним органам. До того або іншого ярусу рослинності переважно пристосовані також тварини, що входять до складу біоценозу.

         В угрупованні можна виділити й горизонтальну структуру. Пов’язано це насамперед з тим, що в будь-якому угрупованні можна знайти окремі ділянки, які будуть значно відрізнятися від самого угруповання. Це є прямим наслідком неоднорідності – мозаїчності поверхні, насамперед, ґрунтового шару, вологості, виходів материнської породи.

         До складу біогеоценозу входять наступні компоненти:

- неорганічні речовини, що включаються в кругообіг (сполуки вуглецю і азоту, кисень, вода, мінеральні солі тощо);

- кліматичні чинники (температура, освітленість тощо);

- органічні речовини (білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди);

- продуценти (від лат. producentis – той що виробляє, створюючий) – автотрофні організми, які синтезують органічні речовини з неорганічних  (в основному рослини);

- консументи (від лат. consume – споживаю) – гетеротрофні організми, рослиноїдні та м’ясоїдні споживачі готової органічної речовини (переважно тварини);

- редуценти (від лат. reducentis – повертаючий, поновлюючий) – гетеротрофні організми, які руйнують залишки мертвих рослин і тварин і перетворюють їх на мінеральні сполуки (бактерії, гриби та ін.).

         Кожний біогеоценоз характеризується видовою різноманітністю, щільністю популяцій кожного виду і біомасою – загальною кількістю живої органічної речовини. Первинною продуктивністю біогеоценозу називається біомаса, що синтезується рослинами за одиницю часу, а вторинною – біомаса, яка утворюється гетеротрофними організмами (консументами) за одиницю часу.

         Взаємостосунки між організмами біогеоценозів в процесі живлення будуються на основі ланцюгів живлення – рядів взаємозв’язаних видів, з яких кожний попередній служить їжею подальшому. Ланцюги живлення складають трофічну структуру, по якій відбувається перенесення енергії та колообіги речовин. Харчовий ланцюг складається з низки трофічних рівнів, послідовність яких відповідає напряму потоку енергії. Джерелом енергії, за рахунок якої існують всі організми, є Сонце.

 

3.2. Середовища існування живих організмів

         Існування людини, як і будь-якого іншого живого організму, неможливе поза його місцем існування.

         Середовище проживання живих організмів – це та частина простору, яка оточує даний організм або групу організмів і впливає на нього певним чином різними факторами. Будь-який організм відчуває вплив неорганічних і органічних складових природи і пристосовується до цих впливів. Так, деякі тварини пристосувалися до низьких температур і можуть нормально існувати в районах Крайньої Півночі (песці, білі ведмеді), а інші здатні жити тільки в тропіках. На певній території, в однакових кліматичних умовах проживають певні групи організмів, пристосовані до існування в даному середовищі проживання.

         Основними середовищами існування організмів на Землі є наземно-повітряне, водне, ґрунтове та живі організми. Названі середовища проживання розрізняються за агрегатним станом, щільністю, наявністю та різному вмісту кисню та іншими параметрами. Розглянемо коротку характеристику цих середовищ. Презентація «Середовища існування та життєві форми».

Таблиця 1.3.2.1. Групи мешканці наземно-повітряного середовища існування

За потребою світла	За потребою температури	За потребою вологості	За потребою кисню
Світлолюбні Тінелюбні Тіневитривалі	Холодолюбні Теплолюбні Холодостійкі	Вологолюбні Сухолюбні Посухостійкі	Аероби Анаероби

        

         Основними пристосуваннями організмів до існування в наземно-повітряному середовищі існування є:

- до дії світла – фотосинтез (використовуються видимі промені – особливо сині і червоні, які майже не затримуються атмосферою та водою і тому забезпечують проходження фотосинтезу і при похмурій погоді, і під шаром води), фотоперіодизм, фототропізми, фототаксиси, фотонастії, утворення вітаміну D, чорно-білий і кольоровий зір, нічні та денні тварини, використання комахами ультрафіолетових променів для орієнтування на місцевості, для сприйняття навколишнього;

- до дії температури – наявність у крові «біологічних антифризів» – речовин, які понижують точку замерзання і перешкоджають утворенню кристаликів льоду (глікопротеїди в арктичних риб); артеріо-венозні «теплообмінники» у птахів, водяних ссавців холодних вод; випаровування вологи через продихи, перехід до неактивного стану (зимовий спокій, сплячка, заціпеніння, діапауза), теплоізолюючі покриви і відкладання жирів, тремтіння (мікроскорочення м’язів) у тварин; «вільне» тканинне дихання, при якому випадає фаза утворення АТФ, і більша частина енергії одразу ж використовується у вигляді тепла; світловідбиваюча кутикула, форма, розміри, наявність волосків у листків.

- до вологи – проникнення кореневої системи на значну глибину, зменшення площі листків, видозміни листків, накопичення води у листках або стеблах, накопичення жирів, які при розщепленні дають воду, листопад, наявність покривів проти випаровування води та ін.

Таблиця 1.3.2.2. Групи рослин за вибагливістю до вологи

Гідатофіти	Гідрофіти	Гігрофіти	Мезофіти	Ксерофіти
Повністю або частково ростуть у воді	(Частково занурені у воду і ростуть по берегах	Ростуть в умовах підвищеної вологості	Ростуть в умовах помірної вологості	Рослини посушливих місць
Елодея, ряска	Калюжниця, очерет	Рис, росичка	Конвалія, квасениця	Ковила, кактуси

        

                            У цьому середовищі живуть:

- птахи;

- багато видів членистоногих (наприклад комахи);

- ссавці;

- різні види покритонасінних тощо.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мешканці наземно-повітряного середовища

     

 

 

 

 

         Водне середовище є найпостійнішим за своїми умовами середовищем існування, особливості якого: висока густина води, висока теплоємність, що обумовлює значно менші коливання температури, освітленість водойм зменшується зі збільшенням глибини, вода поглинає промені світла, у воді є розчинені солі, вміст цих солей впливає на надходження їх в організм, із збільшенням глибини концентрація кисню у воді знижується, при зануренні на кожні 10 м тиск зростає приблизно на 1 атмосферу, водні маси можуть пересуватися та ін.

 

Таблиця 1.3.2.3. Екологічні групи гідробіонтів

Планктон	Бентос	Нектон	Перифітон
Мешкають у товщі води і нездатні до протидії течіям	Мешкають на поверхні та в товщі ґрунту водойм	Знаходяться в товщі води і здатні до протидії течіям	Мешкають на поверхні різних предметів у товщі води

        

         Проживання у водному середовищі забезпечують такі пристосування: у водяних тварин – забезпечення плавучості накопиченням жирів у клітинах і органах; наявність органів, які забезпечують активне переміщення; біолюмінесценція у глибоководних тварин (вироблення світла за рахунок окиснення певних речовин, зяброве дихання у риб, зовнішнє запліднення, забарвлення тіла, наявність сольових залоз у морських птахів та ін.; у водяних рослин – збільшення поверхні тіла, посилений розвиток міжклітинників, інтенсивне вегетативне розмноженням ін.

 

Мешканці водного середовища

        

         Специфічним місцем існування є едафічне – ґрунт і більш глибокі шари заселеної організмами літосфери. Ґрунт як середовище існування характеризується такими особливостями: вода і повітря знаходяться в порожнинах між частками ґрунту; склад ґрунтового повітря відрізняється від атмосферного (вміст С02 в 10-100 разів вищий; а кисню – у декілька разів менший, ніж в атмосфері; відсутність впливу світла; вологість завжди вища, ніж повітря; невелика амплітуда добових і річних коливань температур та ін.

         Це середовище дуже сприятливе для життєдіяльності різних організмів, тому є щільно заселеним середовищем проживання. Мешканцями ґрунтів є ґрунтові бактерії, ґрунтові водорості, ґрунтові гриби та ґрунтові тварини (різноманітні види хробаків, молюсків, різні представники вищих тварин) з такими пристосуваннями до життя, як мінеральне живлення, активне прокладання ходів у ґрунті, розгалуженість тіла, зменшення його розмірів, тоненькі покриви тіла, вертикальні міграції, слабка пігментація тіла, гетеротрофний тип живлення тощо.

         Ґрунт є субстратом різних видів вищих рослин, для яких характерне наземно-повітряне середовище.

 

Мешканці едафічного середовища

 

         Живі організми як середовища існування притаманне для паразитів. Паразити – це гетеротрофні організми, які живляться готовими органічними речовинами живих організмів, завдаючи їм при цьому шкоди. Паразитичні форми організмів виникли в процесі еволюції від вільноживучих форм. Протягом циклу розвитку один паразит може мати кількох хазяїв: основних чи проміжних. У процесі спільного історичного розвитку паразит і хазяїн пристосовуються один до одного, і гострота їхніх антагоністичних зв’язків зменшується. Розрізняють ектопаразитизм (наприклад, воші, блохи) та ендопаразитизм (сисун печінковий, аскарида людська), облігатний та факультативний, тимчасовий та стаціонарний паразитизм. Пристосуваннями паразитів до способу життя є спрощення або редукція певних органів чи систем органів, добре розвинена статева система і значна плодючість, добре розвинені органи прикріплення, складні життєві цикли, анаеробне дихання, товсті оболонки тіла, непроникні для їдких рідин, та ін. Особливості живих організмів як середовища існування такі: на організми, які живуть на поверхні інших істот, впливають чинники зовнішнього середовища і можуть здійснювати вплив і самі істоти; на організми, які мешкають всередині організму хазяїна, чинники зовнішнього середовища безпосередньо не впливають, середовище тут стабільне.

         Паразитичні організми: бактерії-паразити, гриби-паразити (ріжки, сажки, трутовики), рослини-паразити (повитиця, петрів хрест), тварини – паразити (печінковий сисун, ціп’яки, аскариди).

 

 

 Паразитичні організми

 

Життєві форми як наслідок адаптацій до певних умов довкілля

         Пристосування живих організмів до середовища існування неодмінно позначається на їхній будові. У результаті цього виникають адаптації, що сприяють успішному здійсненню життєвих функцій і виживанню виду. Якщо організми різних систематичних груп мешкають в однакових умовах, у них формуються схожі адаптації.

         Життєва форма – це тип морфофізіологічних пристосувань організмів до умов середовища існування і певного способу життя. Класифікація життєвих форм у рослин: дерева – багаторічне здерев’яніле одне стебло; кущі – багаторічні здерев’янілі стебла; трави – м’які соковиті стебла. Класифікація життєвих форм у тварин: наземні (лев, олень); підземні (кріт, сліпак); деревні (білка, мавпи); повітряні (птахи, кажани); водяні (риби, дельфіни). Презентація «Життєві форми тварин та рослин як адаптації до середовища мешкання».

 

3.3. Поняття про ланцюги живлення та трофічні зв’язки

         У природі відбувається безперервний колообіг біогенних речовин, необхідних для життя. Автотрофи за допомогою фотосинтезу створюють органічні речовини, якими живляться гетеротрофи, а редуценти знов їх мінералізують. Таким чином, у процесі еволюційного розвитку життя в екологічних системах склалися певні ланцюги живлення (трофічні; грец. «трофо» – живлення). Ланцюг живлення, як правило, складається з 2-5 ланок і включає представників продуцентів, консументів і редуцентів.

      

 

         Ланцюги живлення – це послідовності особин одного виду, їхніх решток або продуктів життєдіяльності, які є об’єктом живлення організмів іншого виду, тобто ряд видів організмів, пов’язаних між собою трофічними зв’язками, що складають певну послідовність у передаванні речовин і енергії.

         Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) – взаємовідносини між організмами під час переносу енергії їжі від її джерела (зеленої рослини) через ряд організмів (шляхом поїдання) на більш високі трофічні рівні, або ряди взаємопов’язаних видів, в яких кожний попередній є об’єктом живлення наступного.

Трофічний ланцюг

        

         Розрізняють ланцюги живлення різних типів. Тип ланцюга залежить від початкової ланки. Початковою ланкою в ланцюгах живлення можуть бути рослини, мертві рослини, рештки чи послід тварин. Наприклад: рослини → попелиці → дрібні комахоїдні птахи → хижі птахи; рослини → зайці → лисиці → вовки. В даних випадках ряди починаються з рослин. До іншого типу рядів живлення належать ряди, що розпочинаються з посліду тварин з невикористаними запасами речовин: коров’ячий послід → личинки мух → комахоїдні птахи → хижаки. Прикладом ланцюгів живлення, які починаються з рослинних решток, може бути: рослинний перегній → дощові черв’яки → кроти. Для прикладу: майже всі ланцюги живлення в океані починаються з фітопланктону, яким живляться тварини зоопланктону (наприклад, рачки). Рачки є їжею для багатьох видів риб і вусатих китів. Риб поїдають птахи. Великі водорості ростуть переважно в прибережній частині океанів і морів.

         Розрізняють два типи ланцюгів живлення:

1. Ланцюг виїдання, або пасовищний розпочинається з рослин. Джерело енергії, за рахунок якої існують усі організми, – Сонце. В процесі фотосинтезу світлова енергія перетворюється ними (перша ланка таких ланцюгів живлення) на хімічну з утворенням органічних сполук. При цьому лише близько 1% світлової енергії, що потрапляє на рослину, переходить у потенціальну енергію органічних речовин; решта розсіюється у вигляді теплоти та відбивається. Коли тварини поїдають рослини, то інша частина енергії, що міститься в кормах, витрачається на різні процеси життєдіяльності. У середньому в різних ланцюгах живлення лише 10% енергії кормів переходить у новозбудовану речовину тіла тварин. Травоїдних тварин поїдають хижаки (на цьому і завершується ланцюг виїдання). Приклад такого типу ланцюга живлення: планктонні водорості→планктонні тварини→риби→рибоїдні птахи і м’ясоїдні ссавці. Інший приклад: рослини→комахи→комахоїдні птахи→хижі птахи.

 

2. Розпочинається від рослинних і тваринних решток, екскрементів тварин і йде до дрібних тварин і мікроорганізмів, які ними живляться. В результаті діяльності мікроорганізмів утворюється напіврозщеплена маса – детрит. Такий ланцюг живлення називають ланцюгом розщеплення (детритним).

Кожний ланцюг має розгалуження й ускладнюється наявністю в природі паразитів і надпаразитів. Наприклад, ховрах живиться рослинами, на ньому паразитують блохи, в кишках яких є бактерії, в бактеріях – віруси.

 

         Ланцюг живлення (трофічний ланцюг) – послідовність груп організмів, кожна з яких (ланка ланцюга) є поживою для наступної, тобто поєднана зв’язками їжа – споживач. На базі трофічних зв’язків виникають ланцюги живлення, що включають групи організмів, у яких одні поїдають інших. До будь-якої екосистеми входить кілька трофічних рівнів або ланок ланцюга. На основі ланцюгів живлення складається екологічна піраміда.

 

3.4. Екологічні піраміди

         В угрупованні організмів (біоценозі) зазвичай буває низка паралельних ланцюгів живлення, між якими можуть існувати зв’язки, оскільки майже завжди різні компоненти живляться різними об’єктами і самі є поживою для різних членів екосистеми. Складна структура ланцюгів живлення забезпечує цілісність і динамічність біоценозу. Кожна з ланок ланцюга живлення може використати лише 5-15% енергії харчів для побудови речовини свого тіла. Внаслідок неминучої втрати енергії кількість утворюваної органічної речовини в кожній наступній ланці зменшується. Таким чином, кожен ланцюг споживання містить, як правило, не більше 4-5 ланок, тому що внаслідок втрати енергії загальна біомаса кожної наступної ланки приблизно в 10 разів менша за попередню. Ця закономірність називається – правило екологічної піраміди.

         Екологічна піраміда буває трьох типів:

1) Піраміда чисел – показує чисельність окремих організмів на кожному рівні, причому загальне число особин, що беруть участь у ланцюгах живлення, з кожною ланкою зменшується;

2) Піраміда біомаси – кількісне співвідношення органічної речовини; при цьому сумарна маса рослин виявляється більшою, ніж біомаса всіх травоїдних організмів, маса яких, у свою чергу, перевищує масу всіх хижаків;

3) Піраміда енергії (продукції) – кількість енергії в харчах кожного рівня, причому на кожному наступному трофічному рівні кількість біомаси, що утворюється за одиницю часу, більша, ніж на наступному.

         Основа в пірамідах чисел і біомаси може бути менша, ніж наступні рівні (залежно від співвідношення розмірів продуцентів і консументів). Піраміда енергії завжди звужується до верху. Усі три правила пірамід – продукції, біомаси і чисел – виражають у підсумку енергетичне відношення в екосистемах. Перші два правила виявляються в угрупованнях із певною трофічною структурою, останнє (піраміда продукції) має універсальний характер.

 

 

         Знання законів продуктивності екосистем і кількісний облік потоку енергії мають велике практичне значення:

- по-перше, первинна продукція агроценозів і природних угруповань – основне джерело харчування для людства;

- по-друге, одержана за рахунок сільськогосподарських тварин вторинна продукція не менш важлива, тому що містить тваринні білки.

         Усі вони, хоч і відрізняються за абсолютними значеннями, мають однакову спрямованість, що відображає чисельність окремих організмів в угрупованнях, і разом з нею виявляють характерні особливості біоценозів. Піраміди чисел і біомаси можуть бути оберненими (або частково оберненими), тобто основа може бути меншою, ніж один чи кілька верхніх рівнів. Так буває, якщо середня маса продуцентів менша від маси консументів або якщо швидкість метаболізму продуцентів більша, ніж консументів. Навпаки, енергетична піраміда завжди звужуватиметься догори за умови, що враховуються всі джерела трофічної енергії в системі. Екологічна піраміда енергії дає найповніше уявлення про функціональну організацію угруповання. Вона відображає картину швидкостей переміщення маси їжі через ланцюг живлення. Концепція потоку енергії дає змогу не лише порівнювати екосистеми між собою, а й оцінювати відносну роль популяцій у їхніх біологічних угрупованнях. Поїдання одних організмів іншими зазвичай не руйнує історично утворених взаємозв’язків, оскільки загибель членів угруповання компенсується їх розмноженням. Між хижаками та їхніми жертвами встановлюється певна рівновага. Якби було по-іншому, то хижаки, знищивши свої жертви, загинули б самі від відсутності їжі. Ефективність трофічних ланцюгів оцінюється величиною біомаси екосистеми та її біологічною продуктивністю. Уміння точно розрахувати потік енергії і масштаби продукції екосистем дозволяє одержати найбільший вихід продукції, необхідної людині.

         Система зв’язків у біосфері надзвичайно складна і поки що розшифрована тільки в загальних рисах. Найголовнішою ланкою управління є енергія, це перш за все енергія Сонця, потім енергія тепла Землі та енергія радіоактивного розпаду елементів. Неживою частиною біосфери керують продуценти. Продуцентами керують консументи, але діяльність їх визначається зворотними зв’язками, що йдуть від продуцентів. В результаті здійснюється біотичний колообіг речовин у біосфері приблизно за такою схемою:

- продуценти споживають енергію, воду, СО2, мінеральні солі і виробляють органічну речовину;

- консументи 1-го порядку живляться продуцентами, консументи 2-го та 3-го порядків живляться іншими консументами;

- редуценти споживають частину поживних речовин, розкладають мертві тіла продуцентів і консументів до простих хімічних сполук: води, СО2, мінеральних солей, замикаючи колообіг речовин у біосфері.

 

 

 

 

Тема 4. Значення біосфери. Кругообіг речовин в природі. Ноосфера

 

          4.1. Загальні властивості біосфери

          4.2. Склад біосфери

          4.3. Біотичний колообіг речовин у біосфері

          4.4. Ноосфера

 

 

4.1. Загальні властивості біосфери

         Поняття біосфери, на думку В.І. Вернадського, було сформульовано Ж.Б. Ламарком на початку XIX століття (без вживання самого поняття). Термін біосфера ввів австрійський геолог Е. Зюсс (1873-1875 pр.). Широке трактування вчення про біосферу належить В.І. Вернадському. 

         Біосфера (від грец. – bios – життя та sphairo – сфера, куля) – сукупність усіх живих організмів на Землі. Вернадський, що вивчав взаємодію живих і неживих систем, переосмислив поняття біосфери. Він розумів біосферу як сферу єдності живого і неживого.

Згідно з Вернадським, речовина біосфери складається з:

- живої речовини – біомаси сучасних живих організмів;

- біогенної речовини – усіх форм детриту, а також торфу, вугілля, нафти і газу біогенного походження;

- біокосної речовини – сумішей біогенних речовин з мінеральними породами небіогенного походження (ґрунт, мул, природні води, газо- і нафтоносні сланці, бітумінозні піски, частина осадових карбонатів;

- косної речовини – гірських порід, мінералів, опадів, не порушених прямим біохімічним впливом організмів.

 

Е.Зюсс

 

В.І. Вернадський

 

         Сучасні дослідження внесли зміни в уявлення про структуру біосфери. В поняття біосфери варто включати тільки ті елементи і характеристики, що знаходяться під контролем біоти, і не включати компоненти природи, що відносяться до геологічного минулого. Таким чином, до біосфери відноситься вся сукупність живих організмів і всі речовини, що знаходяться під контролем споживання, трансформації і продукування живими організмами. Сучасна біосфера є підсумком тривалого історичного розвитку усього органічного світу в його взаємодії з неживою природою. Завдяки взаємодії абіотичних і біотичних факторів біосфера знаходиться в постійному русі і розвитку.

Основні характеристики біосфери:

1. Біосфера – це централізована система. Центральним її ланцюгом виступають усі живі організми (жива речовина), у тому числі і людина.

2. Біосфера – це відкрита система. Її існування немислиме без надходження енергії ззовні, перш за все від Сонця. Однак різного роду космічні випромінювання також поставляють на Землю певну енергію, про вплив якої можна поки що лише здогадуватись.

3. Біосфера – саморегулююча система. Цю властивість називають гомеостазом, розуміючи під ним здатність частини випускаючих коливань приходити у висхідний стан, включаючи ряд механізмів. гомеостатичні механізми зв’язані в основному з живою речовиною, її властивостями й функціями. В історії планети були зустрічі з астероїдами, гороутворення, вулканізм, землетруси й т.п. Це викликало реакції, аналогічні принципу Ле Шательє-Брауна в системах з більш простою організацією, які гасять, внесені в життя біосфери коливання. В даний час, хоч біосфера ще не вступила в стадію глобального кризи, але окремі великі коливання антропогенного походження вона гасити уже не в силах, тому що людина руйнує самі механізми гомеостазу. Тобто діяльність людини по відношенню до планети в якійсь мірі подібна до дії СНІДу, який пошкоджує імунний захист організму. Результатом людської діяльності є або загибель системи (заболочування, спустелювання і т.п.), або поява нестійких систем типу агроценозів або городів.

 

4. Біосфера – це система, яка характеризується великим різноманіттям.

      Це підвищує її стійкість, так як дає можливість дублювання окремих функцій (закон Ешбі, який перегукується із законом Фішера, які пов’язують стійкість біосистем із складністю та різноманітністю організаційних структур). Нині описано близько 2млн.видів живих організмів. Допускають, що їх на Землі в 2-3 рази більше. До останнього часу арену біосфери залишили 95% існуючих колись видів. Уся діяльність людини без виключення направлена на спрощення екосистем будь-якого рангу, тобто зменшенню різномаїття видів, що також наносить удар по механізмам гомеостазу. Так ми засіваємо великі площі монокультурами, витрачаючи при цьому значні кошти на боротьбу з природою, яка хоче відновити різноманітність видів на даних територіях шляхом одночасного засівання їх насінням «диких» рослин, які ми відносимо в розряд бур’янів. Прості екосистеми з малим різноманіттям зручні в експлуатації. Вони дозволяють у короткий час одержати великий об’єм продукції. Плата за це – знищення стійкості екосистем, їх розпад і деградація середовища.

 

 

 

 

 

5. Наявність механізмів, які забезпечують колообіг речовин. Це гарантує невичерпність окремих хімічних сполук. При відсутності колообігу, наприклад, за невеликий час був би вичерпаний увесь вуглець. Тільки завдяки колообігам забезпечується безперервність процесів. Як говорив академік-ґрунтознавець В.Р. Вільямс, є єдиний спосіб зробити якийсь процес безкінечним – пустити його по шляху колообігів. Все живе в біосфері утворює живу речовину. Живі організми відіграють дуже важливу роль у геологічних процесах, які формують Землю. Хімічний склад сучасних атмосфери та гідросфери зумовлений життєдіяльністю організмів. Велике значення мають організми також для формування літосфери – більшість порід, і не лише осадових, а й таких, як граніти, так чи інакше пов’язані своїм походженням з біосферою. Мінеральна інертна речовина переробляється живими організмами, перетворюється в якісно нову. Живі організми не лише пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють. Таким чином, жива та нежива речовини на Землі становлять гармонійне ціле. Можна без перебільшення твердити, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, біосфери, цілком перебуває під впливом життя, тобто визначається живими організмами. Незаперечно енергія, що надає біосфері її звичайного вигляду, має космічне походження, її випромінює Сонце у формі променистої енергії. Але саме живі організми, тобто сукупність життя, перетворюють цю космічну променисту енергію у земну, хімічну, і формують нескінченну різноманітність нашого світу. Це живі організми, які своїм диханням, своїм живленням, своїм метаболізмом, своєю смертю і своїм розмноженням, постійним використанням своєї речовини, триваючою сотні мільйонів років безперервною зміною поколінь, породжують одне з най грандіозніших планетарних явищ, що не існує ніде, крім біосфери. Одним з виявів біологічної активності організмів є швидкість їх розмноження. Одноклітинна водорість діатомея теоретично здатна за вісім днів утворити масу живої матерії, що дорівнює земній, а протягом наступного дня подвоїти її. Згідно з сучасними оцінками, суха маса живої речовини на Землі становить 2-3 трильйони тонн. Це порівняно з основними сферами Землі дуже мала величина. Жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема, дуже швидким кругообігом речовин. Вся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за вісім років. Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між організмами та середовищем, внаслідок чого всі хімічні елементи земної кори, атмосфери й гідросфери багаторазово входять до складу тих чи інших організмів.

Основні властивості живої речовини:

- високоорганізована внутрішня структура;

- здатність уловлювати із зовнішнього середовища її трансформувати речовини та енергію, забезпечуючи ними процеси своєї життєдіяльності;

- здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середовища, 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, що 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 її порушує гармонію у взаємовідносинах живої та неживої речовин.

         Живі організми відіграють величезну роль в акумуляції сонячної енергії. Наприклад, поклади кам’яного вугілля – це не що інше, як сонячна енергія, накопичена зеленими рослинами минулих геологічних епох. Так само можна визначити й природу багатьох мінералів, зокрема вуглекислого кальцію, який утворює величезні маси вапняків і майже на 100 % має біогенне походження. Важливу роль живі організми відіграють у накопиченні багатьох металів, таких, як залізо, мідь, марганець. Велике значення для біосфери й господарської діяльності людини має кругообіг азоту, сірки, фосфору та інших елементів. Жива речовина значно прискорила й змінила кругообіги у біосфері різних речовин – води, кисню, азоту, вуглекислого газу тощо.

 

4.2. Склад біосфери

         Геолог Е. Зюсс (1875) виділив біосферу як окрему оболонку землі, охоплену життям, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери.

    

    

        

         Верхня межа біосфери сягає 85 км над поверхнею Землі. Нижня межа біосфери сягає глибин літосфери, де та становить 100ºС (у молодих складчастих областях це = 1,5 – 2 км і на кристалічних щитах – 7-8 км). Верхня межа біосфери, за В.І.Вернадським є променевою, а нижня – термічною. Променева межа зумовлена наявністю жорсткого короткохвильового випромінення, від якого життя на Землі захищає озоновий шар, термічна – наявністю високої температури і знаходиться на суші в середньому на глибині 3-3,5 км від земної поверхні.

         Приблизна маса біосфери = 3 х 1024 г, а об’єм – 10 х 10 24 см3, в тому числі літосфери 0,6 х 1024 см3, гідросфери - 1,4 х 1024 см3 і тропосфери – 8 х 1024 см3. Приблизна маса біосфери становить 0,05% маси Землі, а об’єм – 0,4% об’єму Землі. Цікаві узагальнення з приводу параметрів біосфери наводить Ф.Л. Шипунов (1980). За його даними, найбільшу товщину біосфера має на тропічних шротах – 22 км, найменшу – на полярних – 12 км.

         Процеси, які відбуваються у біосфері та в оточуючому її планетному середовищі, породжуються і підтримуються, з одного боку, космічними, а з другого – земними факторами, пов’язаними з особливостями Землі як планети. Взаємодія цих факторів, створює єдиний утвір – систему Землі (Шипунов). Біосфера є структурною частиною цієї складної планетної системи.

         Хімічний стан біосфери цілком перебуває під впливом життя, тобто визначається живими організмами. Незаперечно енергія, що надає біосфері її звичайного вигляду, має космічне походження, її випромінює Сонце у формі променистої енергії. Але саме живі організми перетворюють цю космічну променисту енергію у земну, хімічну і формують нескінченну різноманітність нашого світу. Це живі організми, які своїм диханням, живленням, метаболізмом, смертю і розмноженням, постійним використанням своєї речовини, яка триває сотні мільйонів років, безперервною зміною поколінь, породжують з найграндіозніших планетарних явищ, що не існують ніде, крім біосфери. Згідно з сучасними оцінками, суха маса живої речовини на Землі становить 2-3 трильйони тонн. Жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема, дуже, дуже швидким кругообігом речовин. Вся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за 8 років.

Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжуються безперервним обміном речовин між організмами та середовищем. Велике значення для біосфери й господарської діяльності людини має кругообіг азоту, сірки, фосфору та інших елементів.

 

4.3. Біотичний колообіг речовин у біосфері

         Завдяки сонячній енергії, внутрішній енергії Землі в природі відбуваються безперервні процеси утворення, трансформації та розкладу багатьох хімічних сполук, а також переносу речовин у межах планети. Сукупність таких явищ В.І. Вернадський назвав геохімічними процесами. Одні й ті самі хімічні елементи в межах історичного минулого Землі входили до складу певних сполук, що зазнавали змін, перетворень та переносу. Цей закономірний процес багаторазової участі хімічних елементів та речовин в явищах, що відбуваються в атмосфері, гідросфері та літосфері, називають колообігом речовин.

         Залежно від того, чи беруть участь у кругообігах живі організми чи ні, розрізняють абіотичний та біотичний колообіги.

Абіотичний колообіг

         Абіотичний (великий, або геологічний) кругообіг речовин існує в межах геологічних оболонок Землі і здійснюється за рахунок безпосереднього впливу сонячної енергії та енергії Землі на речовини. Нерівномірний розподіл енергії в оболонках Землі спричиняє перенесення речовин, їхню циркуляцію. Розтріскування гірських порід внаслідок нагрівання та охолодження, течії повітря та води, перенесення цими течіями різних речовин, вивітрювання, вимивання водою різних хімічних елементів – усе це складові частини великого кругообігу речовин у природі. Найяскравішим прикладом абіотичного кругообігу є циркуляція води в природі (випаровування води, перенесення повітряними течіями водяної пари, конденсація її та атмосферні опади). Зрозуміло, що абіотичний кругообіг існував задовго до виникнення життя на нашій планеті та утворення біосфери.

Біотичний колообіг

         З виникненням життя на Землі та з утворенням у межах її геологічних оболонок біосфери на планеті колообіг речовин прискорився внаслідок життєдіяльності живих організмів. Завдяки створеним трофічним ланцюгам та мережам виник біотичний колообіг речовин.

         Біотичний колообіг – це явище безперервного, циклічного, але нерівномірного в часі та просторі закономірного перерозподілу речовини, енергії та інформації в межах екологічних систем різного рівня організації – від біогеоценозу до біосфери. Біотичний колообіг речовин називають ще біосферним, або малим, через те що він відбувається ще в меншому просторі, ніж абіотичний, – у біосфері. Час, необхідний для проходження повного циклу обігу речовин у біотичному колообігу, набагато менший, ніж в абіотичному. Живі організми в біотичному колообігу виступають своєрідними каталізаторами, які швидко синтезують нові, трансформують та руйнують наявні органічні сполуки. Через біотичний колообіг проходить велика кількість речовин та хімічних елементів. Але найбільш важливими є біогенні елементи (С, Н, О, N. Р, S), з яких синтезуються органічні сполуки. Колообіги СО2 та Н2О в глобальному масштабі є, мабуть, чи не найбільш важливими для людства. Для обох колообігів характерним є наявність невеликої, але рухомої частки цих речовин в атмосфері, зміна вмісту яких впливає на погоду та атмосферу, їхній вміст може змінюватися і в результаті діяльності людини. Зараз у світі створено мережу станцій з метою контролю зміни частки СО2 та Н2О, від яких залежить майбутня доля людства.

         Характеризуючи колообіги окремих речовин та хімічних елементів у природі, необхідно визначити основне депо (місце найбільшого утримання) цих речовин та елементів, основні шляхи їхньої трансформації, переміщення та повернення до депо, а також визначити баланс (співвідношення між вилученням з депо та поверненням до нього). Утворення живої речовини та її розклад – це дві сторони єдиного процесу, який називається біологічним колообігом хімічних елементів. Життя – це колообіг елементів між організмами і середовищем. Причина колообігу – обмеженість елементів, з яких будується тіло організмів. Біологічний колообіг – це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які протікають у біосфері. У зв’язку з цим біосферу визначають як частину Землі, де протікають процеси колообігу в яких беруть участь такі елементи (С, О2, Н2, N2, S), що рухаються через атмосферу, гідросферу, літосферу. У природі колообіг здійснюють не речовини, а хімічні елементи. Ці елементи рухаються і окремо, і в таких сполуках як вода, нітрати, двоокис вуглецю, двоокис сірки.

Колообіг вуглецю

         У біосфері вуглецю понад 12000 млрд т. Це пояснюється тим, що сполуки вуглецю безперервно виникають, змінюються і розкладаються. Колообіг вуглецю відбувається фактично між живою речовиною та двоокисом вуглецю. У процесі фотосинтезу, здійснюваного рослинами, вуглекислий газ і вода за допомогою енергії сонячного світла перетворюються на різні органічні сполуки. Щорічно вищі рослини і водорості при фотосинтезі поглинають 200 млрд. т. вуглецю. Якби вуглець не повертався в атмосферу, його запас у ній (700 млрд. т.) швидко б вичерпався. Відмерлі рослини і тваринні організми розкладаються грибами і мікроорганізмами на С02, який теж повертається в атмосферу. Повний цикл обміну атмосферного вуглецю здійснюється за 300 років. Але частина вуглецю вилучається у вигляді торфу, нафти, вугілля, вапняку, мармуру, викопних відкладів і осадових порід.

Колообіг кисню

         Щорічно лісові масиви виробляють 55 млрд. т. кисню. Він використовується живими організмами для дихання і бере участь в окисних реакціях в атмосфері, літосфері й гідросфері. Циркулюючи через біосферу, кисень перетворюється то на органічну речовину, то на воду, то на молекулярний кисень. Весь кисень атмосфери кожні 2 тис. років проходить через живу речовину біосфери. За час свого існування людство безповоротно втратило близько 273 млрд. т. кисню. У наш час щорічно на спалювання вугілля, нафтопродуктів і газу витрачається величезна кількість кисню. Інтенсивність цього процесу збільшується щороку.

Колообіг азоту, фосфору, сірки

         Діяльність людини прискорює колообіг цих елементів. Головна причина прискорення – використання фосфору в добривах, що призводить до еутрифікації –  надудобрення. При еутрифікації відбувається бурхливе розмноження водоростей –  «цвітіння» води. Це призводить до зменшення кількості розчиненого у воді кисню. Продукти обміну водоростей знищують рибу та інші організми. Сформовані екосистеми при цьому руйнуються. Індустрія і двигуни внутрішнього згоряння викидають в атмосферу щорічно багато нітратів і сульфатів. Потрапляючи на землю разом з дощами, вони засвоюються рослинами.

Колообіг води

         Вода покриває 3/4 поверхні Землі. За одну хвилину під дією сонячного тепла з поверхні водойм Землі випаровується 1 млрд. т. води. Після охолодження пари утворюються хмари, випадає дощ і сніг. Опади частково проникають у ґрунт. Ґрунтові води повертаються на поверхню землі через коріння рослин, джерела, насоси тощо. Діапазон швидкостей циркуляції води дуже великий: вода океанів поновлюється за 2 млн років, ґрунтова вода –  за рік, річкова – за 12 діб, пара в атмосфері – за 10 діб. Двигуном колообігу є енергія Сонця. Щорічно для створення первинної продукції біосфери використовують при фотосинтезі 1% води, що потрапляє у вигляді опадів. Людина тільки для побутових і промислових потреб використовує 20 мм опадів – 2,5 % загальної їх кількості за рік. Безповоротний щорічний водозабір тепер становить 5,5 куб. м. Щорічно він збільшується на 4-5 %.

 

 

4.4. Ноосфера

         Упродовж тривалої еволюції біосфери в ній склалася стійка динамічна рівновага, яка визначалася споживально-відтворювальною функцією тобто спожиті природні ресурси постійно і своєчасно відтворювалися. Це забезпечувало сталість живої речовини в біосфері. З появою гомо сапієнс ця динамічна рівновага природи постійно порушувалася. Однак доки чисельність населення зростала повільними темпами, в природі за рахунок самовідтворення та наявності ще не вичерпаних резервів живої речовини відбувалося відновлення динамічної рівноваги. З кожним етапом значного зростання чисельності населення все відчутнішими ставали порушення рівноваги в біосфері. Це пояснюється зростанням споживання природних ресурсів, на що вперше у 1798 р. вказав Т. Мальтус. У конкретній боротьбі за виживання виникали війни й хвороби, що були гальмівними факторами зростання чисельності населення. Небувалі темпи зростання науково-технічного прогресу дали в розпорядження людству надмогутню термоядерну зброю, яка здатна знищити не лише біосферу, а й саму планету Земля. Тому фактор війни для вирішення конфліктів людства є непридатним. Людство почало розуміти, що для вирішення своїх проблем слід використати величезні досягнення науково-технічного процесу.

         Надпотужна техногенна діяльність людства істотно змінює біосферу Земля, яка, за визначенням В.І. Вернадського перетворилася на ноосферу, тобто сферу розумного життя. Цей термін запропонував французький філософ Е. Ларуа, а природознавець П. Тейяр де Шарден та В.І. Вернадський наповнили його змістом.

         Вчення про ноосферу Тейяр де Шардена можна звести до таких положень:

- виникнення розуму – закономірний результат розвитку матерії, підготовлений усім ходом розвитку світу;

- виникнення людського розуму – якісно новий етап еволюції живої матерії, перехід еволюції від біологічної фази до соціальної, духовної, превалювання духовного начала над матеріальним в організації і функціонуванні біосфери;

- людина, як носій розуму, не пристосовується до середовища, як інші тварини, а змінює і підкоряє його собі;

- ноосфера являє собою результат діяльності всього людства. Починаючи з моменту появи людини, на сучасному етапі, вона, як і біосфера, включає «колишні ноосфери»;

- у стані ноосфери еволюція «здобуває волю розпоряджатися собою – продовжити себе чи відкинути», завершити розвиток розуму шляхом глобальної катастрофи;

- формування ноосфери – природний процес, що не залежить від волі людини, але він може бути прискорений діяльністю людини.

         Практично всі перераховані положення розділялися В.І. Вернадським. Погляди Вернадського на ноосферу відрізнялися тим, що він вирішальне значення надавав науковому пізнанню законів організації біосфери, трансформації її під впливом діяльності людини, а також свідомій діяльності з прискорення становлення ноосфери. Основна його праця, присвячена проблемі ноосфери, – «Наукова думка як планетарне явище», не була опублікована за життя автора. В ній вчений спробував пов’язати природничо-наукову теорію геохімічної міграції речовини й енергії з розвитком суспільства, тобто знайти момент переходу біосфери (внаслідок кількісних змін, внесених в неї людиною) у якісно новий стан – ноосферу. Ноосфера – (noos - розум) сфера розуму і праці.

         Почавши наукову діяльність як кристалограф і мінералог, Вернадський зацікавився проблемою міграції хімічних елементів, а потім і енергії в природі. Ця проблема була піддана ним всебічному аналізу – від міграції елементів атомних часток до «всесвітнього», космічного обміну речовини й енергії. В результаті були виявлені різні фактори міграції хімічних елементів: роль фізичних процесів, вплив життя і живої речовини (сукупності живих організмів) на формування біогеосфери і зворотного впливу природного середовища на живі організми, нарешті, місце і роль соціальної життєдіяльності в цьому процесі, тобто специфіка зміни біогеохімічної міграції речовини й енергії під впливом людської діяльності. Людина розглядається в ноосфері як головна геологічна сила природи (випробування ядерної зброї в шарах Землі призводять до сейсмічних хвиль, подібних природним землетрусам, які фіксуються всіма сейсмічними станціями світу). Відмінності ноосфери від біосфери полягають у прискоренні темпів розвитку: природа накопичувала корисні копалини в надрах Землі мільйони років, а людина їх вичерпає за кілька тисячоліть. 1 м3 ґрунту накопичується 100 років, а під час сильної зливи з розораних схилів може бути змито до 10 м3 гумусового шару.

         Наукова значимість вчення В.І. Вернадського про ноосферу полягає в тому, що він як натураліст, досліджуючи геохімічні процеси міграції речовини та енергії в природі, виявив геологічну роль життя, живої речовини в планетарних процесах, у становленні і подальшій підтримці динамічної рівноваги біосфери – продукту життєдіяльності і середовища існування живих істот. У цій живій речовині він виділив людину як планетарну силу, що змінює природні біогеохімічні процеси планети. В основу концепції ноосфери Вернадським покладені ідеї про об’єктивний процес перетворення людиною природи «в інтересах вільно мислячого людства як єдиного цілого», тому що ноосфера розумілася ним як навколишнє середовище людини, природне явище, новий стан біосфери. Ноосфера, згідно з Вернадським – це перетворена в інтересах людини природа, рівноважний стан якої підтримується цілеспрямованою діяльністю людства, що усуспільнилося.

         Олюднена природа з’явилася разом з людиною, коли вона була ще не в змозі регулювати перебіг глобальних процесів. Ноосфера ж – свідомо створюваний людиною стан природного середовища. Вона включає постійний прояв природних процесів природи, але це кероване людиною природне середовище її існування. Оскільки такий стан ще не досягнутий, то передчасно сучасний етап зміни біосфери називати ноосферою. Дійсно, сучасне людство ще не перебороло небезпеки виникнення руйнівних війн, розкрадання ресурсів біосфери, забруднення природного середовища. Однак сучасний стан взаємодії суспільства з природою не може бути причиною сумнівів у можливості створення ноосфери. Ноосфера не сумісна з антропогенною деградацією природного середовища. Тому «одним з перших ознак створення ноосфери буде ліквідація небезпеки глобальної екологічної кризи».

         Особливу роль в усвідомленні свого значення на Землі відіграв вихід людини у відкритий Космос, коли вона побувала на Місяці, запускала космічні апарати на Марс і до Сонця, оволоділа таємницями термоядерної енергії, побудувала космічні станції, навчилася штучно вирощувати організми і клонувати тварин. Могутність людини здається безмежною. Результати її діяльності у деяких випадках прирівнюються до геологічних сил.

         У межах ноосфери нині виділяють антропосферу – сукупність людей як оргазмів і техносферу – сукупність штучних об’єктів атропогенної діяльності та природних об’єктів, змінених цією діяльністю. Крім того, виокремлюють ще соціосферу, під якою розуміють сферу суспільно-виробничої діяльності, охопленої людською працею. Якщо основою існування біосфери є живлення, головна її функція – забезпечення колообігу речовин, відносини між компонентами – трофічні то, для соціосфери цими показниками є відповідно праця, соціальний обмін речовин і суспільні відносини.

         Перехід до ноосфери слід вважати ідеальним варіантом майбутнього, в основі якого лежить складний процес гармонізації відносин між біосферою та господарською діяльністю людини. Визначальним чинником має бути не стихія природи розвитку, а високий інтелект людини. Розум і мудрість повинні стати гарантом подальшого розвитку. Основою ноосферного процесу має стати перехід людства до соціальної автотрофності, тобто самозабезпечення енергетичними ресурсами й сировиною на базі цілісності процесів виробництва і біотехнології. Природні й синтезовані людиною речовини та матеріали, потрібно багаторазово повторно використовувати і тільки незворотні втрати слід поповнювати за рахунок первинних природних ресурсів. На превеликий жаль, нині наш споживацький підхід до природи, консерватизм мислення й існуючі технології виробництв, поки що далекі від ноосферних принципів господарювання. Однак іншої альтернативи, беручи до уваги кризовий стан довкілля, як перейти до розумного, раціонального господарювання на своїй планеті, в людства немає. Люди прагнуть і повинні жити в світі без війн та соціальних катаклізмів, у світі матеріального достатку, екологічно безпечних продуктів, незабрудненого навколишнього природного середовища.

 

 

 

 

 

 

         Фізичне забруднення пов’язане зі змінами фізичних, температурно-енергетичних, хвильових і радіаційних параметрів зовнішнього середовища. Зокрема, тепловий вплив проявляється в погіршенні режиму земної поверхні та умов життя людей. Джерелами теплового забруднення в межах міських територій є: підземні газопроводи промислових підприємств (140-160 °С), теплотраси (50-150 °С), збірні колектори і комунікації (35-45 °С) тощо. До фізичного забруднення можна віднести вплив шуму й електромагнітне випромінювання, джерелами якого є високовольтні лінії електропередач, електропідстанції, антени радіо- і телекомунікаційних станцій, а останнім часом також деякі побутові електроприлади. Встановлено, що при тривалому впливі електромагнітних полів навіть у здорових людей спостерігається перевтома, головний біль, почуття апатії та ін.

         Хімічне забруднення – збільшення кількості хімічних компонентів певного середовища, а також проникнення (введення) в нього хімічних речовин, не притаманних йому або в концентраціях, котрі перевищують норму. Найнебезпечнішим для природних екосистем і людини є саме хімічне забруднення, яке отруює навколишнє середовище різними токсикантами (аерозолі, хімічні речовини, важкі метали, пестициди, пластмаси, детергенти та ін.). За підрахунками спеціалістів, у наш час у природному середовищі міститься 7-8,6 млн хімічних речовин, причому їхня кількість щорічно поповнюється ще на 250 тис. нових сполук. Багато хімічних речовин мають канцерогенні та мутагенні властивості, серед яких особливо небезпечними є 200 (список складений експертами ЮНЕСКО): бензол, азбест, бензопірен, пестициди, важкі метали (особливо ртуть, свинець, кадмій), різноманітні фарбники і харчові додатки.

         Біологічне забруднення – випадкове або пов’язане з діяльністю людини проникнення в екосистеми не притаманних їм рослин, тварин і мікроорганізмів (бактеріологічне); часто справляє негативний вплив при масовому розмноженні нових видів. Особливо забруднюють середовище підприємства, які виробляють антибіотики, ферменти, вакцини, сироватки, кормовий білок, біоконцентрати та ін., тобто підприємства промислового біосинтезу, в викидах якого наявні живі клітини мікроорганізмів. До біологічного забруднення можна віднести надмірну експансію живих організмів. Так, у містах наявність звалищ, несвоєчасне прибирання побутових відходів призвели до значного збільшення синантропних тварин: щурів, комах, голубів, ворон та ін.

         Забруднювач – будь-який фізичний чинник, хімічна речовина або біологічний вид (головним чином мікроорганізми), який потрапляє в навколишнє середовище або виникає в ньому в кількості, більшій за звичайну, і викликає забруднення середовища. Забруднювачі бувають природні й антропогенні, а також первинні (безпосередньо з джерела забруднення) і вторинні (внаслідок розкладу первинних або хімічних реакцій). Ще виділяють забруднювачі стійкі (ті, що не розкладаються), які акумулюються в трофічних ланцюгах.

         Проникнення різних забруднювачів у природне середовище може мати небажані наслідки, зокрема:

- завдання шкоди рослинності і тваринному світу (зниження продуктивності лісів і культурних рослин, вимирання тварин);

- порушення стійкості природних біогеоценозів;

- завдання шкоди майну (корозія металів, руйнування архітектурних споруд та ін.);

- шкода здоров’ю людини тощо.

         Також, втручання людини в природні процеси в біосфері, котре викликає небажані для екосистем антропогенні зміни, можна згрупувати за наступними видами забруднень:

- інгредієнтне забруднення – забруднення сукупністю речовин, кількісно або якісно ворожих природним біогеоценозам (інгредієнт – складова частина складної сполуки або суміші);

- параметричне забруднення пов’язане зі зміною якісних параметрів навколишнього середовища (параметр навколишнього середовища – одна з його властивостей, наприклад, рівень шуму, радіації, освітленості);

- біоценотичне забруднення полягає у впливі на склад та структуру популяції живих організмів;

- стаціально-деструкційне забруднення (стація – місце існування популяції, деструкція – руйнування) викликає зміну ландшафтів та екологічних систем в процесі природокористування.

         Джерела забруднення дуже різноманітні: серед них не тільки промислові підприємства і паливно-енергетичний комплекс, але і побутові відходи, відходи тваринництва, транспорту, а також хімічні речовини, які людина цілеспрямовано вводить до екосистеми для захисту корисних продуцентів і консументів від шкідників, хвороб і бур’янів.

 

Таблиця 1.5.3.2. Джерела викидів у довкілля

 

Галузь промисловості	Вид викидів	Шкідливість
Вугільна, металобробна, паперова	Викиди, які містять частки піску, породи та інші механічні домішки	Можуть порушувати природні екосистеми, санітарний режим, замулювати дно та берег
Машинобудівні Заводи, підприємства хімічної промисловості	Викиди, що утворюються внаслідок нейтралізації та очищення стічних вод	Довкілля забруднюється солями важких металів, ціанідами, кислотами, токсичними органічними та неорганічними сполуками
Рудозбагачення, вуглезбагачення, шкіряні заводи	Забруднення, які містять мікро- та макроелементи	Забруднення довкілля надмірною кількістю мікро- та макроелементів, в окремих випадках збудниками зайворювань; (шкіряні заводи)
Спиртові, цукрові, крохмало-паточні та інші заводи	Забруднення, які містять органічні сполуки рослинного та тваринного походження	Забруднення довкілля органічними сполуками, які легко загнивають, можуть викликати інфекційні захворювання

 

         Одну з вдалих класифікацій забруднення запропонував Р. Пірсон. Вона включає тип забруднення, його джерело, наслідки та засоби контролю. За цими ознаками виділяються наступні типи забруднювачів, а саме:

- стічні води та інші нечистоти, які поглинають кисень;

- носії інфекцій;

- речовини, які представляють поживну цінність для рослин;

- органічні кислоти та солі;

- твердий стік;

- радіоактивні речовини.

         Прийнято розрізняти антропогенні забруднювачі, які можуть руйнуватись біологічними процесами та ті, що не піддаються руйнуванню. Перші надходять до природних колообігів речовин і тому швидко зникають або піддаються руйнуванню біологічними агентами. Другі не включаються до природних колообігів речовин, а тому руйнуються організмами у харчових ланцюгах.

         Забруднення довкілля поділяють на природні, які викликані якими-небудь природними, часто катастрофічними, причинами (виверження вулканів, селеві потоки тощо), і антропогенні, які виникають у результаті діяльності людини.

 

5.4. Основні забруднювачі довкілля

         Багато забруднювачів (пестициди, поліхлордифеніли, пластмаси) украй повільно розкладаються в природних умовах, а токсичні сполуки (ртуть, свинець) взагалі не знешкоджуються. Якщо в 40-х роках XX ст. ще домінували натуральні продукти (бавовна, шовк, вовна, каучук, мило, їжа практично без добавок), то в наш час у промислово розвинутих країнах вони замінені синтетичними, які важко розкладаються і забруднюють навколишнє середовище. Це насамперед синтетичне волокно, миючі засоби (детергенти, відбілювачі), їжа з добавками, мінеральні добрива, синтетичний каучук та ін. До основних шкідливих забруднювачів належить монооксид вуглецю – чадний газ (отруєння крові) – 70%, незгоріле пальне (вуглеводні – загальне отруєння) – 20%, оксиди азоту (отруєння крові, руйнівники озоносфери) – близько 10%. Дуже шкідливий етилований бензин, який містить високотоксичні сполуки свинцю, з яких 70% потрапляє у повітря, а з нього (близько 40%) в організм людини – легені, кров, сприяючи захворюванням, в тому числі і онкологічним (Таблиця 1.5.4). На поверхню землі їх випадає 30%, що призводить до забруднення поверхневих вод, рослин. Через це не можна розташовувати городи, сади, пасовища уздовж автомобільних шляхів. Один автомобіль для спалювання 1 л бензину використовує 200 л кисню, якого вистачило б для дихання однієї людини протягом двох з половиною діб. Окрім цього, кожна автомототранспортна одиниця за 1 км шляху виділяє в середньому 30 г чадного газу, який утилізується дуже повільно (головним чином грибами), 4 г оксидів азоту і 2 г отруйних вуглеводнів. Великої шкоди завдають літаки, космічні ракети, які викидають у великих кількостях крім вище названих речовин ще й аерозолі, які руйнують озоносферу, викликають появу смогу в повітрі.

 

Таблиця 1.5.4. Основні забруднювачі біосфери та їхній вплив на здоров’я людини

 

Забруднювач	Вплив на здоров’я людини (у значних концентраціях)
Оксид карбону (СО)	Досить агресивний газ, що сполучається з гемоглобіном крові й утворює карбоксигемоглобін, що може призвести до (залежно від концентрації): погіршення гостроти зору та здатності оцінювати тривалість інтервалів часу; змін у роботі серця та легенів; головного болю, сонливості, порушення дихання і навіть смерті
Оксиди сульфуру	Подразнюють слизові оболонки очей та ротової порожнини, а також викликають респіраторні симптоми: утруднене дихання, кашель з виділенням мокротиння, задишку; хронічну обструктивну легеневу недостатність, смертність від респіраторних та серцево-судинних хвороб
Оксиди нітрогену	Викликають хронічну обструктивну легеневу недостатність, посилення респіраторних симптомів: кашель, головний біль, блювоту
Вуглеводні (бензин, метан, пентан, гексан)	Мають наркотичну дію, викликають головний біль, запаморочення
Формальдегід	Викликає подразнення очей, носа і горла, нудоту, рак носової порожнини
Свинець	Викликає головний біль, анемію, нервові розлади, пологові дефекти, затримку розвитку, дибілізм
Ртуть	Викликає ураження центральної та вегетативної нервової системи, печінки, нирок, органів травлення
Кадмій	Викликає ушкодження нирок, анемію, хворобу легенів, високий кров'яний тиск; можливі також онкологічні захворювання, ушкодження плоду
Пестициди	Викликають рак, ушкодження печінки, ембріонів
Нітрати	Викликають утруднення дихання, підвищують дитячу смертність, при хімічних перетвореннях породжують канцерогенні сполуки
Радіонукліди	Призводять до онкологічних захворювань, генетичних мутацій
Тверді завислі частки	Викликають бронхіти, ослаблюють легеневу функцію, вірогідне скорочення середньої тривалості життя

 

 

 

 

 

Тема 6. Екологічні проблеми повітряного середовища та його охорона.

 

          6.1. Атмосфера

          6.2. Джерела забруднення атмосфери

          6.3. Наслідки антропогенних змін

          6.4. Заходи боротьби із забрудненням

 

 

6.1. Атмосфера

         Атмосфера – це газова оболонка, що оточує Землю. Наявність атмосфери – одна з найголовніших умов життя на планеті. Без їжі людина може обходитися місяць, без води – тиждень, а без повітря не проживе й кількох хвилин.

         Атмосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконує кілька основних функцій:

- захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів;

- регулює сезонні й добові коливання температури (якби на Землі не існувало атмосфери, то добові коливання температури досягали б ±200°С);

- є носієм тепла й вологи;

- є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі й забезпечують дихання;

- зумовлює низку складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо).

         Основні компоненти атмосфери: азот (78,084%), кисень (20,946%) та аргон (0,934%). Важливу роль відіграють і так звані малі домішки: вуглекислий газ, метан тощо. Крім того, атмосфера містить водяну пару: від 0,2% у приполярних районах до 3% поблизу екватора. Такий хімічний склад атмосфера Землі мала не завжди. Первісна атмосфера Землі була схожа з атмосферами деяких інших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася з вуглекислого газу, метану, аміаку тощо. Нинішня киснево-азотна атмосфера – результат життєдіяльності живих організмів. Маса атмосфери становить приблизно одну мільйонну маси Землі – 5,15-1015 т. Та атмосферне повітря лише умовно можна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що людині необхідне повітря певної якості, а під впливом її ж діяльності хімічний склад і фізичні властивості повітря дедалі погіршуються. На Землі вже практично не залишилося місць, де повітря зберегло свої первозданні чистоту та якість, а в деяких промислових центрах стан атмосфери вже просто загрозливий для людського здоров’я.

Основні компоненти атмосфери та її шари

         Атмосфера складається з таких шарів (знизу вгору):

- тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, екзосфера, геокорона (умовно до 20 тис. км);

- далі атмосфера поступово переходить у міжпланетний космічний вакуум.

Межі атмосфери

        

         Основна маса повітря (90%) зосереджена в нижньому шарі – тропосфері. Тут же відбуваються найінтенсивніші теплові процеси, причому атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океанів і суходолу. Надзвичайно важливе екологічне значення для біосфери має озоновий шар у стратосфері, повітря якого збагачене триатомним киснем (О3). Він розташований на висоті 20-50 км і захищає все живе на Землі від згубної дії «жорсткого» ультрафіолетового випромінювання Сонця. Крім газів, у повітрі атмосфери містяться ще й домішки так званих аерозолів, тобто дуже дрібних крапель рідин і твердих частинок як природного, так і штучного походження: сірчистих (краплі Н2SO4), мінеральних (пил із земної поверхні), вуглеводневих (сажа), морських (частинки морських солей) та ін.

 

6.2. Джерела забруднення атмосфери

         Основними джерелами забруднення атмосфери є природні, промислові та побутові процеси. Їх об’єднують у такі групи:

- забруднювачі природного походження;

- забруднювачі, які утворюються при згорянні палива для потреб промисловості, опалення житлових будинків, при роботі всіх видів транспорту;

- забруднювачі, які утворюються в результаті промислових викидів;

- забруднювачі, зумовлені згорянням і переробкою побутових і промислових відходів.

         Найбільш поширеними токсичними речовинами, котрі забруднюють атмосферу, є: оксид вуглецю (СО), діоксид сірки (SO2), оксид азоту (NO), вуглеводні (СnНm) та пил. Основні джерела забруднення атмосфери та їхні щорічні викиди наведено в таблиці (Таблиця 1.6.2).

 

Таблиця 1.6.2. Джерела викидів в атмосферу

 

Домішки	Основні джерела		Середньорічна концентрація в повітрі, мг/м
	природні	антропогенні
Тверді частки (зола, пил тощо)	Вулканічні виверження, пилові бурі, лісові пожежі тощо	Спалювання палива в промислових та побутових установках	В містах – 0,04-0,4
SO2	Вулканічні виверження, окислення сірки, сульфатів, розсіяних в морі	Те ж	В містах – до 1,0
NOx	Лісові пожежі	Промисловість, автотранспорт, теплоелектростанції	У промислово розвинених регіонах – до 0,2
СО	Лісові пожежі, виділення океанів, окислення терпенів	Автотранспорт,промислові енергоустановки, чорна металургія	В містах – від 1 до 50
Леткі вуглеводні	Лісові пожежі, природний метан, природні терпени	Автотранспорт, спалювання відходів, випаровування нафтопродуктів	В промислово розвинених регіонах – до 3,0
Поліциклічні, ароматичні вуглеводні	–	Автотранспорт, хімічні заводи, нафтопереробні заводи	У промислово розвинених регіонах – до 0,01

 

6.3. Наслідки антропогенних змін

Парниковий ефект

         Клімат Землі, що залежить в основному від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи істотного похолодання, коли значні території суші вкривалися льодовиками, й епохи потепління (до речі, ми живемо саме в епоху потепління, коли розтанули великі льодовикові щити в Євразії та Північній Америці). Та останнім часом учені-метеорологи б’ють на сполох: сьогодні атмосфера Землі розігрівається набагато швидше, ніж будь-коли в минулому. І це зумовлено діяльністю людини: по-перше, людина підігріває атмосферу, спалюючи велику кількість вугілля, нафти, газу, а також уводячи в дію атомні електростанції; по-друге, і це головне, в результаті спалювання органічною палива, а також унаслідок знищення лісів у атмосфері нагромаджується вуглекислий газ. За останні 120 років уміст СО2 в повітрі збільшився на 17%. У земній атмосфері вуглекислий газ діє, як скло в теплиці чи парнику: він вільно пропускає сонячні промені до поверхні Землі, але втримує її тепло. Це спричинює розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. За розрахунками вчених, найближчими десятиліттями через парниковий ефект середньорічна температура на Землі може підвищитися на 1,5-2 °С.

         У чому ж полягає небезпека парникового ефекту? Розрахунки й моделювання на ЕОМ свідчать: підвищення середньорічної температури спричинить зміни таких найважливіших кліматичних параметрів, як кількість опадів, хмарний покрив, океанічні течії, розміри полярних крижаних шапок. Внутрішні райони континентів стануть сухішими, а узбережжя – вологішими, зима буде коротшою й теплішою, а літо – тривалішим і спекотнішим. Основні кліматичні зони в північній півкулі змістяться на північ приблизно на 400 км. Це зумовить потепління в зоні тундри, танення шару вічної мерзлоти й полярних Крижаних Шапок. У Середніх Широтах, тобто в головних «хлібних» районах (Україна, Росія, «зернові штати» США), клімат стане напівпустельним, і врожаї зерна різко скоротяться. Глобальне потепління призведе до танення льодовиків Гренландії, Антарктиди й гір, рівень Світового океану підвищиться на 6-10 м, при цьому буде затоплено близько 20% площі суходолу, де сьогодні живуть сотні мільйонів людей, розташовані міста, ферми, сади й поля. Учені не дійшли єдиної думки про те, за якого підвищення середньорічної температури можуть відбутися ці негативні для людства явища: одні метеорологи вважають критичним значення 2,5 °С, інші – 5 °С.

         Останнім часом тривога вчених із приводу парникового ефекту ще посилилася. Виявилося, що, крім вуглекислого газу, парниковий ефект спричинюють також деякі інші гази, що входять до групи малих домішок – метан, оксиди азоту, фреони, - вміст яких в атмосфері через антропогенний фактор стрімко зростає.

Моделлю парникового ефекту в масштабах планети може слугувати клімат на Венері. ЇЇ щільна (більш як 9 тис. кПа біля поверхні) атмосфера, що на 98% складається з вуглекислого газу. За рахунок цього явища розжарена до температури 500 °С (за такої температури залізо починає світитися червоним кольором).

Руйнування озонового шару

         Життя на Землі залежить від енергії Сонця. Надходить ця енергія на Землю у вигляді світла видимого випромінювання, а також інфрачервоною, або теплового, й ультрафіолетового (УФ) випромінювань. УФ-випромінювання несе найбільшу енергію і є фізіологічне активним, тобто інтенсивно діє на живу речовину. Весь потік УФ-випромінювання Сонця, що доходить до земної атмосфери, умовно поділяють на три діапазони: УФ(А) (довжина хвилі 400-315 нм). УФ(В) (315-280 нм) і УФ(С) (280-100 нм). УФ(В)- і УФ(С)-випромінювання, так званий «жорсткий ультрафіолет», надзвичайно шкідливі для всього живого: вони призводять до порушення структури білків та нуклеїнових кислот і врешті-решт до загибелі клітин.

         Як уже згадувалося, на висотах 20-50 км повітря містить підвищену кількість озону. Озон утворюється в стратосфері за рахунок звичайного двохатомного кисню (О2), що поглинає «жорстке» УФ-випромінювання. Енергія УФ(В)- та УФ(С)-випромінювань витрачається на фотохімічну реакцію утворення озону з кисню (3О2 > 203), і тому до поверхні Землі вони не доходять; туди проникає лише істотно ослаблений потік «м’якого» УФ(А)-випромінювання. Від його негативної дії наш організм уміє захищатися, синтезуючи в шкірі шар темною пігменту – меланіну (засмага). Однак ця речовина утворюється досить повільно. Тому тривале перебування на весняному сонці, коли шкіра ще не насичена меланіном, викликає її почервоніння, головний біль, підвищення температури тіла тощо.

         Останнім часом учені надзвичайно занепокоєні зниженням умісту озону в озоновому шарі атмосфери. Над Антарктидою в цьому шарі виявлено «діру», в якій уміст озону менший від звичайного на 40-50%. Площа «діри» з року в рік збільшується й сьогодні вже перевищує площу материка Антарктиди. У результаті підвищився УФ-фон у країнах, розташованих у південній півкулі, ближче до Антарктиди, передусім у Новій Зеландії. Медики цієї країни охоплені тривогою, констатуючи значне зростання захворювань, пов’язаних із підвищенням УФ-фону (рак шкіри й катаракта).  Тривожні повідомлення надходять також і з північної півкулі: і тут виявлено озонову «діру» (над Шпіцбергеном), щоправда, не таку велику, як антарктична. Зменшення вмісту озону в атмосфері загрожує зниженням урожаїв сільськогосподарських культур, захворюваннями тварин і людей, збільшенням кількості шкідливих мутацій тощо.

         Встановлено, що руйнуванню озонового шару сприяють також деякі хімічні речовини (зокрема оксиди азоту): потрапляючи в стратосферу з висхідними повітряними течіями, вони вступають у реакцію з озоном і розкладають його на кисень. Проте вміст оксидів азоту в повітрі невеликий, вони нестійкі й суттєво не впливають на кількість озону в стратосфері. З’явилося також інше джерело озоноруйнівних речовин – діяльність людини. Сучасна промисловість широко використовує так звані фреони (хлорфторметани) –  СFСI3,. СР2С1Вr тощо – як холодоагенти в рефрижераторах і побутових холодильниках, як аерозольні розприскувачі в балончиках із фарбою, лаком, парфумами, для очищення напівпровідникових схем і тому подібне. Щорічно в світі випускається кілька мільйонів тони фреонів. Для людини пари фреонів не шкідливі. Та вони надзвичайно стійкі й можуть зберігатися в атмосфері до 80 років. Пари фреонів із висхідними повітряними течіями потрапляють у стратосферу, де під впливом УФ-випромінювання Сонця розпадаються, вивільняючи атоми хлору. Ця речовина діє на озон як дуже сильний каталізатор, розкладаючи його молекули до кисню. Один атом хлору здатен розкласти 100 тис. молекул озону.

         Призводить до руйнування озонового шару й військова діяльність, зокрема запуск балістичних ракет. Їхні двигуни викидають в атмосферу дуже багато оксидів азоту. Під час кожного запуску ракети в Космос в озоновому шарі «пропалюється» величезна «діра», яка «затягується» лише за кілька годин.

         Руйнування озонового шару відбувається так:

- активне функціонування хімічної промисловості, яка випускає речовини, що містять хлорфторкарбонати (ХФК), гідро-ХФК. і бром, спричинює нагромадження в атмосфері озоноруйнівних газів (ОРГ);

- ОРГ піднімаються на висоту 20-50 км над поверхнею Землі, де розташований озоновий шар (особливо сприятливі умови для цього в приполярних районах);

- сонячні промені діють на техногенні гази, з яких виділяється хлор;

- хлор руйнує озон. відбираючи один із трьох атомів кисню й перетворюючи його на 02; при цьому кожний атом хлору здатен відокремити атом кисню майже 100 тис, разів.

         Якщо озоновий шар зменшиться на 10 %. то це спричинить розвиток раку шкіри додатково у 300 тис. чоловік, катаракти – у 1 млн. 750 тис. чоловік. Постане серйозна загроза здоров’ю всього населення Землі, оскільки знизиться опірність людського організму.

         З історії відомо, що після 1991 р. в Чилі неодноразово реєструвалися випадки сліпоти лососевих риб, диких кроликів, овець, пов’язані з істотним зростанням інтенсивності ультрафіолетового випромінювання. Водночас із тієї самої причини зменшилася кількість планктону в районі Антарктиди. В районах підвищеного ультрафіолетового випромінювання пригнічується ріст рослин, знижується врожайність багатьох культур.

 

Смог

         У грудні 1952 р. світові інформаційні агентства передавали тривожні повідомлення про біду, що спіткала Лондон. Через безвітряну й дуже; холодну погоду над, цим величезним містом утворився так званий чорний смог (смог у перекладі з англійської означає «дим») – скупчення шкідливих газів, причиною якого була посилена робота котелень, що використовували вугілля, мазут і солярову оливу. В приземному шарі повітря різко зріс (до 10 мг/м3, а подекуди й більше) вміст отруйною оксиду азоту та інших шкідливих сполук. Це призвело до загибелі близько 4 тис. чоловік, а десятки тисяч потрапили до лікарень із захворюваннями легень.

Над іншим великим містом – Лос-Анджелесом – через велику загазованість його території внаслідок роботи автотранспорту досить часто з’являється так званий білий смог. Це явище серйозно загрожує здоров’ю жителів і таких міст, як Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Токіо, Мілан, Мехіко, а найближчим часом може виникнути й у наших великих індустріальних містах, до того ж іще й перевантажених автотранспортом (Київ, Харків, Дніпропетровськ. Одеса, Сімферополь, Запоріжжя та ін.). Утворенню смогу сприяє спекотна безвітряна погода.

         Сьогодні 400 суперміст світу щороку викидають в атмосферу близько 3 млрд. т відходів (газів, аерозолів, пилу та ін.). Це на 500 млн. т більше, ніж дають 578 активних вулканів нашої планети.

         Дослідження вчених свідчать, що смог виникає внаслідок складних фотохімічних реакцій (тому його ще називають фотохімічним смогом) у повітрі, забрудненому вуглеводнями, пилом, сажею та оксидами азоту під дією сонячного світла, підвищеної температури нижніх шарів повітря й великої кількості озону, який утворюється в результаті розпаду діоксиду азоту під впливом олеїнів у парах несповна згорілого автомобільного палива. В сухому, загазованому, теплому повітрі з’являється синюватий прозорий туман, який мас неприємний запах, викликає подразнення очей. горла, задишку, спричинює розвиток бронхіальної астми, емфіземи легень тощо. Листя на деревах в’яне, стає плямистим, жовкне. Набагато прискорюються корозія металів, руйнування мармуру, фарби, гуми, швидко псуються одяг, взуття, порушується робота транспорту.

 

Кислотні дощі

         Оксиди сірки й азоту, що викидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій (ТЕС) та автомобільних двигунів, сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами.  Презентація «Кислотні дощі».

         Ці дощі вкрай шкідливо впливають на довкілля:

- знижується врожайність більшості сільськогосподарських культур через ушкодження листя кислотами;

- з ґрунту вимиваються кальцій, калій і магній, що призводить до деградації рослинності й, як наслідок;

- збіднення тваринного світу;

- гинуть ліси (найчутливіші до кислотних дощів кедр, бук і тис);

- отруюється вода озер і ставків, у них гине риба, зникають комахи;

- щезають водоплавні птахи й тварини, що живляться комахами;

- загибель лісів спричинює в гірських районах (таких як Карпати) зсуви та селі;

- прискорюється руйнування пам’яток архітектури, споруд, особливо тих, що побудовані з вапняку, оздоблені мармуром;

- збільшується захворюваність людей (найчастіше хворобами очей, органів дихання).

         Взимку поблизу ТЕС і металургійних заводів іноді випадає також кислотний сніг, іще шкідливіший, ніж кислотний дощ, що пояснюється більшим вмістом у ньому кислот.

 

  

 

Ядерна ніч і ядерна зима

         Сьогодні людство, на жаль, здатне спричинити не лише повільні зміни клімату, а й різкі катастрофічні, в результаті чого може бути знищена не тільки сама людина як біологічний вид, а й загалом усе живе на планеті. Такою катастрофою була б світова ядерна війна. На Землі нагромаджено колосальний ядерний потенціал (за приблизними оцінками, лише в США й Росії сьогодні зберігається 60 тис. ядерних боєголовок, потужність вибуху кожної з яких набагато перевищує потужність вибуху бомби, скинутої в 1945 р. на Хіросиму). Як свідчить моделювання на ЕОМ (електронних обчислювальних машинах) – катастрофічні наслідки для людства мав би навіть ядерний конфлікт із використанням «лише» 1000 Мт тротилу. Цей конфлікт, хоч би де він стався, неминуче спричинить метеорологічну катастрофу глобального масштабу, яка матиме такі наслідки:

- теплове нагрівання атмосфери вже на 1 °С спричинить підняття ураганних вітрів;

- забруднення атмосфери радіоактивними речовинами, які за короткий час поширяться по всій земній кулі (конфлікт, скажімо, в Європі призведе до випадання радіонуклідів і в Африці, і в Америці);

- виділення горючих газів унаслідок пожеж і руйнування промислових свердловин і газопроводів, що викличе підвищення глобальної температури атмосфери Землі на 4-5 °С у перші ж дні після конфлікту;

- утворення під час ядерних вибухів великої кількості оксидів азоту;

- їх надходження в стратосферу призведе до руйнування від 40 до 60 % озонового шару, а отже, до збільшення Уф-опромінення поверхні Землі;

- забруднення атмосфери величезною кількістю пилу й сажі після ядерних вибухів і пожеж.

         Найстрашнішим наслідком ядерного конфлікту буде саме цей останній. Спостереження під час випробувальних наземних вибухів показали, що в результаті кожною вибуху ядерного заряду потужністю 1 Мт тротилу в повітря піднімається 5 Мт пилу. Величезна кількість гірських порід випаровується й перетворюється на аерозоль із розмірами частинок 1мкм. Такий найдрібніший пил надовго зависає в повітрі й надходить у стратосферу. Отже, вибухи потужністю 1000 Мт тротилу піднімуть у повітря 5 млрд. т найдрібнішого пилу! Крім того, повітря забрудниться ще й мільярдами тонн сажі та попелу. В містах, де зосереджено багато займистих матеріалів (деревини, пластмас, фарб тощо), все горітиме, причому пожежі набудуть характеру вогняних смерчів колосальних розмірів.

         Після такого локального ядерного конфлікту пил, попіл і сажа сильними горизонтальними течіями, що є в стратосфері, за один-два тижні затягнуть небо над усією Землею. В результаті прозорість атмосфери зменшиться в 200 разів! На Землі настане «ядерна ніч», що триватиме кілька місяців, упродовж яких загине врожай і зникне практично весь рослинний покрив планети. Унаслідок сильного запорошення атмосфери приземний шар повітря охолоне на 15-30 °С протягом першого місяця після конфлікту. А в деяких районах, як показало моделювання, температура знизиться на 40-50 °С. Настане «ядерна зима», що триватиме кілька місяців. Це спричиниться тим, що в атмосфері встановиться не властива їй надстійка стратифікація (розшарування), коли нижні її шари сильно охолонуть, а верхні – нагріються, й припиниться вертикальне переміщування повітря. За кілька місяців темряви й холоду пил і сажа поступово осядуть. Охолодження зміниться нагріванням атмосфери на 20-30 °С вище за норму, що породить повені й селі, передусім у гірських місцевостях. Неоднорідні температурні зміни над суходолом та океаном піднімуть ураганні вітри й снігопади в прибережних районах материків,

         Люди, які вціліють після ядерних вибухів, поринуть у пекельний жах ядерної ночі та ядерної зими. Загибель рослин і тварин, радіоактивне забруднення, вихід із ладу енергетичних систем, транспорту й зв’язку, ніч і мороз, ураганні вітри викличуть такий психологічний шок. який людство пережити не зможе. Отже, локальний ядерний конфлікт спричинить глобальну загибель людства, а ймовірно, й усієї біосфери. А той політик, який віддасть наказ натиснути на ядерну кнопку, сам собі підпише смертний вирок.

         Ці результати моделювання зайвий раз переконують у тому, що ядерна зброя має бути безсуперечно заборонена й знищена.

 

6.4. Заходи боротьби із забрудненням

         До основних і найефективніших заходів боротьби із забрудненням належать економічні методи. В багатьох розвинених країнах діє продумана система заохочувальних і заборонних заходів, що допомагають уникнути забруднень. Фірми, які впроваджують безвідходні технології, найновіші системи очищення й тому подібне, мають істотні податкові пільги, що дає їм переваги над конкурентами. Водночас фірми й підприємства, які забруднюють атмосферу, змушені платити дуже великі податки й штрафи. В багатьох країнах, крім державних санітарно-епідеміологічних служб, за станом атмосфери слідкують також численні громадські організації («зелені» товариства). У Швейцарії, наприклад, власник фабрики може отримати листа такого змісту: «Ваша фабрика забруднює повітря понад визначені норми. Якщо Ви не встановите очисні фільтри й не ліквідуєте забруднення, наша екологічна організація розпочне в пресі кампанію проти Вашої продукції, в результаті чого збитки Вашої фірми перевищать ті затрати, які Вам потрібні для поліпшення системи очищення». Як правило, такі попередження діють дуже ефективно, оскільки в цій країні дістати ярлик забруднювача природного середовища рівноцінно швидкому економічному крахові – ніхто не купуватиме продукції «брудної» фірми. Величезна увага на Заході приділяється також виховній і просвітницькій роботі. У тій же Швейцарії, наприклад, дітям із самого раннього віку пояснюють, що для їхньої країни, де практично немає ніяких корисних копалин, чисте повітря, чисті озера й річки є основним національним багатством.

         Є також організаційні, технологічні та інші методи боротьби із забрудненнями атмосфери:

- зменшення кількості ТЕС за рахунок будівництва потужніших. забезпечених найновішими системами очищення й утилізації (корисного використання) газових і пилових викидів. Я к відомо, одна потужна ТЕС забруднює повітря менше, ніж сотня котелень тієї ж сумарної потужності. Гази, що виходять із топок ТЕС, перш ніж потрапити в атмосферу, очищаються в спеціальних установках. Деякі країни навіть мають таким чином економічну вигоду. Наприклад, Франція забезпечує свої потреби в сірчаній кислоті вловлюючи її з відходних газів ТЕС (власних родовищ сірки, з якої в інших країнах виготовляється сірчана кислота, у Франції немає);

- очищення вугілля від піриту (сірчаного колчедану) перед його спалюванням у топках ТЕС. Це стає необхідним у зв’язку з використанням для ТЕС вугілля чимраз нижчої якості зі значним умістом піриту (окиснюючись в топках, пірит розкладається з виділенням SО2). В результаті ефективного очищення вугілля від піриту вміст оксидів сірки в димах ТЕС зменшується на 98-99 %;

- заміна вугілля й мазуту для ТЕС екологічно чистішим паливом – природним газом ТЕС, що працюють на природному газі, викидають в атмосферу тільки вуглекислий газ та оксиди азоту (останні також можна вловити з диму), й не забруднюють повітря іншими шкідливими викидами;

- регулювання двигунів внутрішнього згоряння в автомобілях, установлення на них каталізаторів, що нейтралізують чадний газ

- заміна екологічно небезпечного етильованого бензину (який забруднює повітря свинцем) менш шкідливим паливом;

- озеленення міст і селищ;

- правильне планування житлових і промислових районів у межах міста. Треба розташовувати їх якомога далі один від одною, а між ними обов’язково створювати зони зелених насаджень. Автомобільні траси з напруженим рухом (особливо вантажівок) необхідно планувати в обхід житлових районів;

- використання звукопоглинальних матеріалів піл час будівництва житлових і промислових споруд;

- улаштування ліній електропередач (ЛЕП) між межами сіл і міст.

 

 

 

 

 

Тема 7. Екологічні проблеми літосфери, охорона ґрунтів

 

          7.1. Поняття про літосферу

          7.2. Ґрунт: визначення, значення

          7.3. Причини деградації ґрунтів

          7.4. Заходи охорони земної поверхні

 

 

7.1. Поняття про літосферу

         Літосфера (земна кора) (від грецьк. літос – «камінь») – верхня тверда кам’яна оболонка Землі, зверху обмежена атмосферою і гідросферою, знизу – поверхнею більш щільного ультрафіолетового субстрату мантії – поверхнею Мохоровичича, яка встановлена на основі сейсмічних даних. Поверхня Мохоровичича – поверхня розділу між земною корою і мантією, встановлена югославським ученим А. Мохоровичичем.

 

Будова Землі

 

         Товщина земної кори під рівнинами 30-35 км, у гірських регіонах – 50-75 км, а в межах западин морів та океанів – від 5 до 10 км. Верхня частина земної кори складається головним чином з осадових порід. Осадова оболонка, середня (виражена тільки в межах континентів) – гранітна, нижня (розвинута під континентами та під океанами) – базальтова. На кристалічних щитах осадового шару, як правило, немає, а є «гранітний».

         Нижня частина географічної оболонки – літосфера – являє собою складне утворення з переважно твердої речовини, яке охоплює мантію Землі шаром потужністю від 10-15 до 200 км і підстилається у верхній мантії розм’якшеним (пластичним) прошарком – астеносферою. Завдяки своїй пластичності астеносфера відіграє роль субстрату, по якому відбувається горизонтальне переміщення («плавання») літосферних плит. Разом з вертикальними рухами (підняття – опускання) ці переміщення мають вирішальне значення у житті твердої основи географічної оболонки, а відтак і в усій природі геосфери (з ними пов’язані процеси магматизму, метаморфізму, тектоніки, сейсміки). Отже, літосфера займає своєрідне «буферне» положення між глибинними надрами планети та її зовнішніми оболонками (атмосферою, гідросферою).

         Верхню, основну з точки зору землезнавства, частину літосфери називають земною корою. Особливе значення при вивченні літосфери має речовинний склад земної кори (мінерали, гірські породи) та визначення вікових рубежів геологічних утворень, тобто проблема часу у житті літосфери. Другий напрямок вивчення літосфери пов’язаний з формуванням рельєфу. У найбільш загальному розумінні рельєф являє собою сукупність форм вертикального розчленування земної поверхні, тобто піднять і знижень, гір і рівнин тощо, створених тривалою взаємодією внутрішніх сил Землі (морфоструктури) та її зовнішніх оболонок (морфоскульптури).

          Потужність і будова літосфери визначаються типом земної кори. Материкова кора складається з трьох шарів – осадового, гранітного і базальтового, її потужність на рівнинах сягає 30-40, в горах – 60-80 км. Потужність літосфери в районі материків становить 150-250 км. Океанічна кора складається з осадового і базальтового шарів (гранітний шар між ними відсутній). Потужність океанічної кори 5-10 км, потужність літосфери під океанами – 50-100 км.

         Літосфера глибинними розломами розбита на великі блоки – літосферні плити. Під впливом внутрішніх сил Землі ці плити повільно, зі швидкістю до 5-6 см за рік, пересуваються по в’язкій астеносфері в той чи інший бік. Ці рухи називаються горизонтальними. Вони призводять до утворення великих і лінійно витягнутих форм рельєфу: гір, океанічних жолобів, рифтових хребтів, глибинних розломів-грабенів. Для літосфери характерні й повільні вертикальні коливання – повільні підняття чи опускання, швидкість яких від 0-2 до 10-12 мм за рік. При цьому нерідко колишні ділянки морського дна стають суходолом або, навпаки, суходіл занурюється на дно моря. 

 

7.2. Ґрунт: визначення, значення

         Ґрунт – верхній пухкий родючий шар землі, результат взаємодії організмів рослин, тварин, грибів, бактерій і неживої природи в певних географічних умовах.

         Грунт – це володіюча родючістю, складна поліфункціональна, полікомпонента, відкрита багатофазна система в поверхневому шарі кори вивітрювання гірських порід, яка є комплексною функцією взаємодії гірської породи, живих організмів, клімату, рельєфу і часу.

         Ґрунтовий покрив – сукупність ґрунтів, що вкривають земну поверхню.

         Численні тварини, які живуть у ґрунті, – черв’яки, мурашки, жуки, кроти, – розпушують ґрунт і покращують проникнення в нього води й повітря. Мікроорганізми розкладають рештки рослин, з яких утворюється перегній (гумус).

 

         Значення ґрунту:

- частина твердої оболонки Землі;

- склад забезпечує життєві процеси рослин;

- рослини дають кисень, їх поїдають тварини і люди;

- він є місцем проживання мешканців ґрунтового середовища.

         Ґрунт утворюється з неорганічних речовин (вода, температура, вітер, сонячне тепло, живі організми руйнують гірські породи) та органічних речовин (щороку у великій кількості відмирають однорічні рослини, опадає листя дерев, гинуть тварини, які бактерії перетворюють на гумус). 

         Товщина шару ґрунту невелика – від кількох сантиметрів до кількох метрів у різних куточках планети (для утворення на шару ґрунту завтовшки 1-2 см потрібно близько 500 років).

         Склад природної суміші ґрунту:  органічна складова (гумус, або перегній, чим більший вміст гумусу, тим родючіший ґрунт) та неорганічна складова (пісок, глина, вода з розчиненими в ній неорганічними речовинами, повітря).

 

Склад ґрунту

 

         Родючість – це здатність ґрунту забезпечувати рослини поживними речовинами. Умови родючості ґрунтів – вміст поживних речовин, наявність достатньої кількості води й повітря. Властивості ґрунтів – родючість (здатність забезпечувати рослини поживними речовинами), колір, склад, здатність утримувати воду. 

         Найголовніші глобальні функції ґрунту:

1. Забезпечення життя на Землі. Ґрунт – це наслідок життя й одночасно умова його існування. Ґрунт – середовище і умова існування рослинності, тварин і мікроорганізмів. Він забезпечує потреби вищих рослин у живленні, створює таким чином біомасу, яка використовується тваринами, мікроорганізмами, людиною.

2. Забезпечення постійної взаємодії великого геологічного та малого біологічного кругообігу (циклів) речовини на земній поверхні. За мільярди років існування життя на Землі сформувались потужні товщі осадових відкладів морського і континентального походження. Потрапляючи на поверхню Землі, первинні гірські породи вивітрюються, у верхній частині кори вивітрювання формуються ґрунти, акумулюючи в собі елементи живлення живих організмів. Вони захоплюються з ґрунту рослинами і через ряд перетворень повертаються у ґрунт, що і є малим біологічним кругообігом речовин. З ґрунту елементи частково виносяться опадами в гідрографічну сітку, у Світовий океан, де дають початок утворенню нових осадових порід, які можуть або знову вийти на поверхню, або метаморфізуватись. Це і є великий геологічний кругообіг.

3. Регулювання хімічного складу атмосфери і гідросфери. О, С, N, H у різній формі беруть участь у синтезі органічної речовини рослинами, складно перетворюючись у ґрунти, особливо під впливом ґрунтової фауни і мікроорганізмів. Газова фаза ґрунтів знаходиться у постійній взаємодії з атмосферним повітрям, віддаючи в нього СО2, NH3, NO, H2S , метан, водяну пару, поглинаючи гази і особливо О2.

Кругообіг води на земній кулі охоплює як важливу ланку і ґрунтову вологу. Ґрунтовий покрив отримує атмосферну вологу й через випаровування та транспірацію віддає її в атмосферу. Водні властивості ґрунту визначають у великій мірі процеси руху води, її стік, випаровування. Поверхневий стік і ґрунтові води є основними джерелами живлення річок, морів, океанів. З водою в них надходять мінеральні і гумусові речовини. Отже хімізм річок пов’язаний з хімізмом ґрунтового покриву.

4. Регулювання біосферних процесів, зокрема щільність життя на Землі, шляхом динамічного відновлення ґрунтової родючості.

5. Акумуляція активної органічної речовини й пов’язаної з нею хімічної енергії на земній поверхні. Ґрунтовий покрив є важливою умовою фотосинтетичної діяльності рослин, які акумулюють колосальну кількість сонячної енергії, зв’язаної у масі органічної речовини рослин. Рослинність наземних ґрунтів акумулює за рік ~ 0,5.1015 кВт енергії шляхом фотосинтезу. Система ґрунт – рослина – тварина в житті людства є, і ще тривалий час буде головним постачальником трансформованої енергії Сонця.

         Ґрунт займає визначне місце і роль у житті і діяльності людини виконуючи соціально-економічні функції:

1. У сільському господарстві ґрунт виступає як основний засіб виробництва, який відрізняється від інших засобів своєю обмеженістю й в той же час незношуваністю. Що дає можливість за умови правильного використання поліпшувати його властивості, і головну властивість – родючість. Тому важливе раціональне використання та охорона ґрунтів.

2. В геологічній службі ґрунт має важливе значення у формуванні осадових гірських порід і тих корисних копалин, які з ними пов’язані. Так, райони утворення родовищ заліза й марганцевих руд пов’язані зі стародавніми болотними процесами, бокситів – із тропічним ґрунтоутворенням.

3. З ґрунтовими умовами й фізико-географічними обставинами пов’язане здоров’я населення. Надлишок, або нестача окремих хімічних сполук у ґрунтах через ґрунтові води, продукти живлення впливає на здоров’я людей.

 

7.3. Причини деградації ґрунтів

         В наш час розвитку людської цивілізації площі ґрунтів, придатних для землеробства, безперервно скорочуються. Це відбувається в результаті відведення земель під міське та сільське будівництво, транспортні комунікації, ложа водосховищ та на інші потреби. Забруднення ґрунтів полягає в тому, що до них надходять нові, нехарактерні для них речовини, або поселяються та розмножуються в них нові мікроорганізми.

         У другій половині XX століття внаслідок забруднення стала характерною масова деградація ґрунтів із втратою їх основної властивості − родючості. В наш час ця деградація ґрунтів, також, є наявною. Факторів деградації ґрунтів дуже багато. Головні з них такі:

- неправильне землекористування, що призводить до втрати родючого шару ґрунту при ерозії;

- знищення екосистем, у межах яких формувався даний тип ґрунту;

- забруднення промисловими, сільськогосподарськими та побутовими відходами;

- зміни кліматичних факторів і, в першу чергу, гідрологічних умов.

         Залежно від регіону та умов господарювання на перший план у деградації ґрунтового покриву може висуватися будь-який із цих факторів. Деякі антропогенні фактори, які спричиняють зменшення площ ґрунтів та їх забруднення, в узагальненому вигляді наведені в таблиці (Таблиця 1.7.3).

 

Таблиця 1.7.3. Екологічні наслідки впливу антропогенних факторів на ґрунти

 

 

         Для ґрунтів є небезпечним накопичення в них металів. За своїм походженням важкі метали в ґрунті підрозділяються на три групи: літогенні, що є в складі гірських порід; педогенні, що пов’язані з ґрунтом; антропогенні, які вносяться в ґрунт у результаті діяльності людини. Найбільшу небезпеку становить остання група. Найбільш токсичними для ґрунту (1 клас небезпечності) є свинець, ртуть, уран, торій, кадмій, берилій, хром, нікель та кобальт. Токсичні також германій, олово, вольфрам, молібден, літій, вісмут, марганець, мідь, миш’як, селен, алюміній.

         Дуже забруднюють ґрунти пестициди та залишкова кількість мінеральних добрив. Аварії на АЕС та випробування ядерної зброї супроводжуються забрудненням ґрунту радіонуклідами. Видобування, переробка та використання нафтопродуктів веде до забруднення ґрунту залишковою кількістю сирої нафти, бензинів, мастильних матеріалів.

         В останні десятиліття серед різних видів хімічного забруднення на перше місце вийшло надходження до навколишнього середовища діоксинів. Під назвою «діоксин» виступає більше 15 поліхлорованих похідних дибензодіоксину та фуранів, що утворюються при відбілюванні целюлози і спалюванні побутових відходів та характеризуються високою токсичністю. Діоксин отруйний для усіх аеробних організмів. Він важко розкладається в природних умовах.

         У сільськогосподарських районах велика кількість ґрунтів втрачається внаслідок активних ерозійних процесів. У Великобританії середні втрати ґрунтів від ерозії оцінюються від 2,2 до 12,2 тонн/га у рік. Великої шкоди землям завдають зумовлені діяльністю людини (підрізка схилів, копання кар’єрів, підтоплення через аварії й неправильно проведена меліорація: ґрунт або висушується (при осушенні боліт), або перезволожується (в районах дії зрошувальних систем), яке нерідко веде до вторинного засолення ґрунтів, будівництво водосховищ тощо) зсуви, селі та осипи в горбкуватих та гірських регіонах. Ерозія й засолення ґрунтів призводять до запустелювання земель.

 

 

         Стан «здоров’я» ґрунтів контролюється в наш час погано. Серед величезної кількості ксенобіотиків, що надходять до ґрунту, реєструються тільки декілька десятків. Продукти їх перетворення, часто більш токсичні, ніж сама початкова речовина, взагалі ніяк не враховуються. Темпи втрат ґрунтової родючості та самих ґрунтів стали такими високими, що Г.В. Добровольський, Л.О. Нарпачевський та ін. відомі ґрунтознавці ставлять питання про підготовку «Червоної книги ґрунтів», до якої повинні бути занесені типи ґрунтів, яким загрожує повне знищення. Червона книга ґрунтів може бути основою для ведення моніторингу стану ґрунтів та для збереження еталонів природних типів ґрунтів.

 

7. 4. Заходи охорони земної поверхні

         Догляд за ґрунтом передбачає:

- розпушування, оранка, перекопування, щоб зберегти вологу і наситити ґрунт повітрям;

- полив, бо корені рослин вбирають поживні речовини лише в розчиненому вигляді;

- внесення поживних речовин у вигляді органічних (гній, пташиний послід, торф) і зелених добрив (заорані в ґрунт бобові рослини);

- в міру внесення неорганічних добрив (азотні, калійні, фосфорні мінеральні добрива);

- охорону від розмивання, знесення, вивітрювання і забруднення шкідливими речовинами;

- схили орати упоперек, щоб вода швидко не стікала і не змивала родючий шар;

- насадження захисних лісосмуг, щоб вітер не видував ґрунт;

- засаджувати схили ярів кущами та чагарниками, щоб зупинити їх збільшення вглиб;

- зміна видів рослин, оскільки вони вбирають  неоднакову кількість речовин;

- наявність ґрунтових організмів, зокрема дощових черв’яків.

         Заходи по охороні земної поверхні:

- максимально повне використання мінеральної сировини шляхом застосування нових технологій;

- утилізація пустої породи, шлаків;

- на місці геологорозвідувальних робіт та видобутку корисних копалин слід уникати засмічення території, застосовувати мікробіологічні препарати для очищення ґрунтів від забруднення нафтопродуктами;

- необхідно здійснювати рекультивацію земель на місці відпрацьованих відкритим способом родовищ корисних копалин. Рекультивація – засипання підземних виробок пустою породою, засипання виїмок, відновлення шару ґрунту та рослинного покриву, створення штучних водойм у кар’єрах тощо;

- вивчати та максимально повно враховувати інженерно-геологічні умови при будівництві, щоб уникнути розвитку несприятливих геолого-геоморфологічних процесів: просадок, зсувів, обвалів, карстово-провальних явищ, ерозії тощо.

 

 

Тема 8. Екологічні проблеми гідросфери, охорона водного середовища

 

          8.1. Поняття про гідросферу

          8.2. Джерела забруднення гідросфери

          8.3. Заходи охорони водного середовища

 

 

8.1. Поняття про гідросферу

         Гідросфера – це водна оболонка Землі між атмосферою і земною корою, представлена сукупністю океанів, морів і континентальних водних мас. Гідросфера покриває 70,8 % земної поверхні. Об’єм гідросфери – 1370,3 млн. км3, що складає 1/800 загального об’єму планети. Маса гідросфери – 1,4 ∙ 1018 т, із яких 98,31 % припадає на океани, моря і підземні води, 1,65 % – у материкових льодах приполярних областей і лише 0,045 % – у прісних водах річок, боліт та озер. Незначна частка води знаходиться в атмосфері і живих організмах.

         Значна частина води, що бере участь в кругообігу речовини на Землі, представлена у вигляді водних об’єктів, тобто скупчень природних вод на земній поверхні й у верхніх шарах земної кори, яким властивий певний гідрологічний режим. Виділяють три групи водних об’єктів – водотоки, водойми та особливі водні об’єкти. До водотоків належать водні об’єкти на земній поверхні з поступальним рухом води в руслах в напрямку ухилу (річки, струмки, канали). Водойми – це водні об’єкти в пониженнях земної поверхні з уповільненим рухом вод (океани, моря, озера, водосховища, ставки, болота). Групу водних об’єктів, що не укладаються в поняття водотоків і водойм, складають особливі водні об’єкти – льодовики і підземні води (водоносні горизонти). Водні об’єкти можуть бути постійними і тимчасовими (пересихаючі).

         Природні води Землі формують її гідросферу. Усталених визначень поняття гідросфери та її меж поки немає. Традиційно під гідросферою розуміють переривчасту водну оболонку земної кулі, розташовану на поверхні земної кори та в її товщі, що представлена сукупністю океанів, морів і водних об’єктів суші (річок, озер, боліт, підземних вод), включаючи сніговий покрив і льодовики. У такому трактуванні гідросфера не включає атмосферну вологу і воду в живих організмах. Однак існують і більш вузьке і більш широке тлумачення поняття гідросфери. У першому випадку під нею розуміють лише поверхневі води, що знаходяться між атмосферою та літосферою, у другому всі природні води Землі, що беруть участь в глобальному кругообігу речовин, в тому числі підземні води у верхній частині земної кори, атмосферну вологу і воду живих організмів. Таке широке розуміння терміну «гідросфера» представляється найбільш правильним. У цьому випадку гідросфера – це вже не переривчаста оболонка, а дійсно геосфера, що включає не тільки скупчення самої води (а також снігу і льоду) на земній поверхні, але і взаємопов’язані з ними води в верхній частині літосфери і нижній частині атмосфери.

Основні частини гідросфери

         Світовий океан, води суходолу та вода в атмосфері – це три складові єдиної водної оболонки Землі – гідросфери. Якщо загальний об’єм гідросфери взяти за 100%, то левову її частку – 96,5% становить солона вода Світового океану. На води суходолу й води атмосфери придає лише 3,5%. Причому з них прісні води складають близько 2,5%. Решта – надмірно мінералізовані підземні води та солоні озера.

         До поверхневих вод суходолу належать річки, озера, болота, штучні водойми, льодовики та багаторічна мерзлота. На певній глибині в земній корі залягають підземні води. В атмосфері залежно від висоти вода може перебувати у вигляді водяної пари, крапельок води та кристаликів льоду. Крім згаданих виділяють також води в ґрунті та біологу воду, тобто воду у складі живих організмів.

Безкінечна мандрівка води у природі

         Вода здатна легко переходити з одного стану в інший і весь час переміщується. Отже, усі частини гідросфери взаємопов’язані та перебувають у постійному русі, який називають світовим кругообігом води. 

         З поверхні Світового океану під дією сонячного тепла безперервно випаровується вода. Причому всі розчинені в ній речовини лишаються у морській воді. Таким чином, в атмосферу потрапляє виключно прісна вода. Мільярди невидимих водяних краплинок підіймаються над Океаном, щоб здійснити захоплюючу мандрівку. На певній висоті з них утворюються хмари, які підхоплюються вітром та переносяться на значні відстані. Окремі з них повертають вологу Океану у вигляді опадів. Інші досягають суходолу й приносять дощі або сніг на материк. Але на цьому подорож частинок води не припиняється. Завдяки річкам, вони мандрують суходолом, просочуються в ґрунт і навіть намагаються проникнути в надра Землі, створюючи запаси підземних вод. І врешті-решт, знову стікають у моря та океани. Далеко не вся вода швидко повертається з суходолу в Океан. На тисячі років окрема її частина затримується у льодовиках і підземних водах. Вода, яка потрапила в Океан, знову випаровується й повторює своє переміщення. Таким чином, вода постійно рухається, здійснюючи малий та великий кругообіг. У першому випадку вона переміщується за схемою: Океан – атмосфера – Океан. У другому: Океан – атмосфера – суходіл – Океан. Крім того, що кругообіг води об’єднує всі частини гідросфери, він також пов’язує між собою зовнішні оболонки Землі.

 

 

 

Малий та великий колообіги води у природі

8.2. Джерела забруднення гідросфери

         З розвитком промисловості річки й озера стали все більше забруднюватися викидами недостатньо очищених стічних вод, промисловими відходами і термічними водами гідроелектростанцій. У більш пізній період забруднення річок і озер явно зросло. Це відбулося внаслідок змивання добрив, пестицидів і гербіцидів з сільськогосподарських угідь, а також кислотних дощів. Забруднення промисловими відходами, сільськогосподарськими добривами і пестицидами стало реальною загрозою всій гідрографічній системі Землі та існуванню людини.

         Особливим видом забруднення гідросфери є теплове забруднення, яке спричинене спуском у водойми теплих вод від енергетичних установок. Величезна кількість тепла, що надходить з нагрітими водами в річки й озера, істотно змінює їхній термічний і біологічний режими. Серед теплових забруднювачів гідросфери перше місце посідають станції для отримання енергії. Як свідчать спостереження, у ріках, які розташовані нижче від діючих ТЕС і АЕС, порушуються умови нересту риб, гине зоопланктон, риби уражаються хворобами й паразитами.

         Основними джерелами забруднення і засмічення водойм є:

- стічні води промислових та комунальних підприємств;

- відходи від розробок рудних і нерудних копалин;

- води рудників, шахт, нафтопромислів;

- відходи деревини при заготівлі, обробці, сплаві лісових матеріалів (кора, тирса, тріска, колоди, хмиз та ін.);

- викиди водного, залізничного та автомобільного транспорту;

- первинна переробка льону, коноплі та інших технічних культур.

Види забруднення водойм

        

         Найінтенсивнішими забруднювачами поверхневих вод є великі целюлозно-паперові, хімічні, нафтопереробні, харчові та текстильні підприємства, гірничорудні і металургійні комбінати, а також сільськогосподарське виробництво. Дуже небезпечним є сплавляння лісу, обробленого сильнодіючими отрутохімікатами – антисептиками, що застосовуються в лісовій промисловості. Вода стає непридатною для споживання і для життя водних організмів. Під час сплавляння розсипом багато деревини тоне і загниває на дні, що також призводить до підвищення смертності живих організмів водного середовища. Сільське господарство – один з найбільших споживачів і, одночасно, забруднювачів природних вод внаслідок використання міндобрив, пестицидів та інших хімікатів, функціонування великих тваринницьких комплексів, зрошування земель. Щорічно лише азотних добрив вноситься в ґрунт понад 50 млн. тонн. Повсюдно відбувається забруднення вод добривами і пестицидами, небезпечними своєю токсичністю. У багатьох сільських районах з інтенсивним застосуванням азотних добрив вже сьогодні в 50 % колодязів вода містить нітрати, а нітритів – вже понад норму – 20 мг/л; в переважній більшості випадків їхній вміст сягає 100-1500, а подекуди – більше 2000 мг/л. Відомі випадки тяжких захворювань, навіть смертності дітей, особливо немовлят. Сполуки азоту і нітратні іони належать до мутагенних речовин, які призводять до генетичних захворювань. За даними ВООЗ відзначається постійне збільшення кількості людей, що народилася зі спадковими хворобами.

         Дуже небезпечними є синтетичні миючі засоби, котрі потрапляють у водоймища, і навіть незначна їх кількість викликає неприємний смак і запах води та утворює піну і плівку на поверхні, що утруднює доступ кисню та призводить до загибелі водних організмів.

         До особливих видів забруднення належить також заростання водойм водоростями, особливо синьо-зеленими, гниття яких викликає захворювання і загибель риби. Ця дуже гостра проблема характерна для водоймищ басейну Дніпра.

         Особливо небезпечним для здоров’я людини є забруднення природних вод побутовими стоками. Така забруднена вода зовсім непридатна для постачання населенню, оскільки містить збудники різноманітних інфекційних захворювань (паратиф, дизентерія, інфекційний вірусний гепатит, туляремія та ін.). Підраховано, що на нашій планеті майже 500 млн. людей щорічно хворіє через користування забрудненою водою.

         До страшних наслідків призводить забруднення вод важкими металами. В Японії масове забруднення вод морської затоки поблизу міста Мінамато викликало хворобу мінамато, при якій ртуттю отруювалась риба, що є основним джерелом білкової їжі населення даного міста. У хворих порушувалася мова, послаблювався зір, паралізувало м’язи рук, ніг. Інша хвороба – ітай-ітай – викликана хронічним отруєнням кадмієм, що знаходиться в рисі. А рис нагромаджував цю речовину через забруднення відходами гірничодобувної промисловості, розміщеної навколо полів. Смертність серед хворих досягла 50 %.

         Останнім часом великої шкоди завдають природним водам кислотні дощі. Чим частіше випадають кислотні дощі й чим більшу концентрацію кислоти вони містять, тим швидше зменшується кількість і видовий склад живих істот, у водоймах гинуть ікринки земноводних, равлики, прісноводні креветки, вимирають бактерії, а отруєні листки і стебла нагромаджуються на дні, зникає планктон. З донних залишків починається виділення отруйних металів: алюмінію, ртуті, свинцю, кадмію, олова, берилію, нікелю та ін. Внаслідок цього багато риб гине від пошкодження зябер, викликаного отруйною дією алюмінію. Далі розвиваються кислолюбні мохи, гриби, нитчасті водорості, які пригнічують решту рослинності. Гине риба, в першу чергу щука й окунь. Коли ж іще збільшиться концентрація кислоти у воді – риби в озері чи в річці не залишиться. Вимирають жаби, комахи. Вода здається чистою, оскільки в ній відсутні майже всі мікроорганізми. Наявні лише анаеробні бактерії, котрі виділяють вуглекислий газ, метан, сірководень.

 

8.3. Заходи охорони водного середовища

         Охороні вод сприяє раціональне водокористування – комплекс заходів, спрямованих на зниження забору свіжої води промисловими, сільськогосподарськими та іншими об’єктами та технологічно виправдане зменшення загальної витрати у виробничих процесах. У технологічних процесах необхідно впроваджувати замкнений цикл водокористування – багатократне використання води в одному й тому ж виробничому процесі без скидання у природні водні об’єкти стічних вод. Для зменшення витрат води на зрошення застосовується комплекс заходів: максимальна економія зрошуваної води, протифільтраційні покриття, застосування стаціонарних і мобільних установок з малою інтенсивністю «дощу», систем крапельного зрошування та ін.

         Охороні водних ресурсів сприяють меліоративні заходи:

- лісова меліорація – вирощування дерев’янистої та чагарникової рослинності в межах верхньої і середньої частин річкових басейнів з метою зменшення поверхневого стоку і ослаблення процесів водної ерозії;

- агротехнічна меліорація – правильне ведення сільськогосподарських робіт;

- гідротехнічна меліорація – регулювання водно-повітряного режиму ґрунтів при вирощуванні різних сільськогосподарських культур.

         Для охорони морів від забруднення морські судна, судноремонтні бази і порти обладнуються пристроями, які попереджують забруднення води баластними, промивними та іншими водами, а також відходами. На суднах і портах проводяться роботи, які забезпечують виконання положень Міжнародної конвенції щодо запобігання забруднення моря нафтою.

         Для ліквідації осередків нафтового забруднення застосовують такі методи:

- спалювання плаваючої нафти;

- механічне збирання і видалення нафти з поверхні води;

- абсорбційне поглинання з наступним механічним збиранням або спалюванням плаваючої нафти;

- обробка плаваючої нафти дисперсантами;

- поглинання нафти тонучими абсорбентами.

         Перед скиданням у природні водойми забруднені промислові та комунальні стічні води піддають очищенню. Застосовують три методи очищення механічний, фізико-хімічний і біологічний:

1. Метод механічного очищення полягає в механічному видаленні зі стічних вод нерозчинних домішок, для чого застосовують спеціальні споруди. Видалення різнорідних домішок при цьому здійснюється за допомогою різноманітних пристроїв: решіток і сит, жиро-, масло-, нафтовловлювачів. У відстійниках відбувається осадження важких часток, а легкі речовини спливають на поверхню води відстійників.

2. Метод фізико-хімічного очищення заснований на реагентній коагуляції, нейтралізації кислот і лугів, екстракції, перегонці з водяною парою, сорбції та обробці води хлором. Деякі нерозчинні речовини перетворюються на нешкідливі розчинні. Фізико-хімічний метод дає змогу зменшити кількість нерозчинних забруднювачів стічних вод до 95% і розчинних до 25%. На цьому етапі очищення видаляються зі стічних вод сполуки, які містять азот і фосфор. Саме ці елементи викликають евтрофікацію природних водойм.

3. Метод біологічного очищення дозволяє провести природний процес руйнування органічних речовин. Біологічне очищення може бути природним і штучним. Штучне проводять на полях фільтрації, там планується зрошувальна мережа магістральних і розподільних каналів, по яких розливаються стічні води. Очищення забруднень відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт. Для біологічного очищення використовують також біологічні ставки, в яких відбуваються ті ж процеси, що й при самоочищення водойм. Для штучного біологічного очищення застосовують споруди – біологічні фільтри.

         Знезараження води

         Останньою стадією підготовки води для питних потреб є її знезараження – знищення в ній хвороботворних мікроорганізмів за допомогою хлору, фтору або озону. Через воду можуть розповсюджуватись такі страшні інфекційні захворювання, як холера, черевний тиф, гепатит і т. ін. Тривалий час знезараження води здійснювали хлоруванням. Проте в 80-ті роки в багатьох країнах перейшли до обробки води фтором, виявилось, що це менш шкідливо.

         Очищення води від солей

         Є декілька методів демінералізації природних і стічних вод: дистиляція; вимороження; мембранні методи; іонний обмін.

         Видалення залишкових органічних речовин

         Після очищення в стічних водах можуть залишитися органічні речовини. Кращий спосіб їх видалення – адсорбція активованим вугіллям. Адсорбція використовується для очищення побутових стоків від рідких відходів перегонки нафти, фенолів та інших ароматичних сполук.

        

         Сумарні витрати на очищення стічних вод складають 10-15%, а іноді 20-25% загальної вартості промислових підприємств. Висока вартість споруд для очищення стічних вод, а також той факт, що за допомогою очисних споруд не завжди можна вирішити проблему захисту навколишнього середовища від забруднення, ведеться пошук більш ефективних способів охорони вод.

         Для вирішення проблеми дефіциту прісної води вдаються до різних заходів і розглядають різноманітні проєкти. В останні десятиліття в багатьох країнах значна увага приділяється оцінці ресурсів підземних вод як важливого і надійного джерела водопостачання населення прісною і екологічно чистою водою. Значний інтерес до підземних вод визначається тим, що саме вони як джерело господарсько-питного водопостачання мають ряд істотних переваг порівняно з поверхневими водами. Як правило, вони більш якісні за складом, краще захищені від забруднення і зараження, менше зазнають сезонних коливань, більш рівномірно розміщені по території. Важливим є й економічний аспект: введення в дію водозаборів підземних вод може здійснюватися поступово зі зростанням потреби у воді, в той час як будівництво великих гідротехнічних споруд на річках потребує значних витрат. Для охорони від забруднення підземних горизонтів встановлюють зони санітарної охорони підземного джерела водопостачання: для надійно захищених горизонтів – не менше 30 м, для незахищених горизонтів та інфільтраційних водозаборів – не менше ніж 50 м.

         До заходів ощадливого і раціонального використання водних ресурсів також належать:

- водокористування (із циклом повного очищення відпрацьованих вод);

- розробка і впровадження науково обґрунтованих норм зрошення (поливу);

- заміна водяного охолодження агрегатів повітряним;

- зменшення в структурі господарства України частки водоємних виробництв;

- проведення комплексу заходів щодо охорони поверхневих і підземних вод від забруднення тощо.

         Отже, слід замислитись над тим, що нашим обов’язком є збереження водних масивів, їх охорона. Якщо кожна людина буде ставити забруднення водоймищ як одну з основних проблем, то ми зможемо покращити стан наших річок, морів, океанів. Зараз заходи щодо очищення, збереження водойм вже починають діяти, створюються різні методи по їх очищенню, але деякі екологи вважають, що цього не зовсім достатньо. Кожна людина нашої планети повинна слідкувати за станом водних об’єктів, охороняти їх та не забруднювати продуктами своє діяльності. Доцільним буде введення раціонального використання води в промисловості та у сільському господарстві.

    

 

 

Тема 9. Охорона тваринного і рослинного світу. Заповідна справа

 

          9.1. Фактори, що негативно впливають на флору і фауну Землі

          9.2. Червона книга України

          9.3. Заповідні території, їх категорії, види і значення

          9.4. Природно-заповідний фонд Харківщини та Красноградщини

 

 

9.1. Фактори, що негативно впливають на флору і фауну Землі

         Катастрофічне зниження чисельності багатьох видів рослин і диких тварин викликає серйозне занепокоєння. Такий стан є наслідком дії різних негативних природних та антропогенних факторів. За приблизними підрахунками близько 2% фауни сучасних земноводних і плазунів, 3,5% прісноводних риб, майже 5% птахів, понад 6% ссавців, близько 10% видів судинних рослин у світі є на межі зникнення.

         До негативних природних факторів належать природні аномалії, стихійні явища і катастрофи (урагани, пожежі, повені і засуха, морози, землетруси), масове розмноження шкідників і паразитів, епіфітотії та епізоотії. Однак, дуже важливим фактором, який різко впливає на живу природу, є господарська діяльність людини. За порівняно коротку свою історію людина докорінно змінила обличчя Планети. Її вплив супроводжувався як позитивними, так і негативними наслідками. Людина урізноманітнила сортами окультурені види рослин та породами одомашнені види тварин, замінила корінні природні ландшафти і екосистеми культурними, індустріальними, урбанізованими. Це призвело до різкої зміни умов проживання, біотичного і абіотичного середовищ, що негативно позначилось на популяційно-видовому складі флори і фауни. Внаслідок цього порушено екологічний баланс і екологічну рівновагу та стійкість біосфери.

         Кожен вид живих організмів постійно зазнає впливу різних факторів середовища, які діють сукупно і специфічно, тому по-різному відбиваються на стані окремих видів. Всезагальною причиною, що призводить до скорочення чисельності, а нерідко і до вимирання цілих популяцій окремих видів і навіть груп їх, є руйнування місць проживання тварин і зростання рослин. Господарське освоєння території залишає все менше місць для життя диких тварин і рослин. Значна кількість видів дикорослих рослин випадає зі складу флори багатьох регіонів через випасання худоби, меліорацію та розорювання природних угідь і вирубування лісів. Від такого впливу біотопи багатьох видів зазнають таких змін, що не здатні забезпечити їхнє існування. Цікавим прикладом може бути рослина з найбільшою в світі квіткою, що досягає в діаметрі понад один метр – Rafflesia arnoldi. Вона поширена в тропічних лісах на о. Суматра (Індонезія) і перебуває на межі зникнення.

 

Раффлезія

        

         Руйнування місцезростання є однією з найперших причин зникнення або різкого скорочення чисельності багатьох видів лучних і болотних рослин природної флори та фауни і в нашій країні також.

         Надмірний промисел (вилучення з природного середовища рослин і тварин для різних цілей: колекціонування, виготовлення сувенірів, отримання медичних препаратів, утримання в неволі тощо) є другою важливою причиною, що спричиняє різке скорочення чисельності видів промислових і декоративних тварин, лікарських і ранньовесняних рослин. Варто зауважити, що через ці причини скоротили свою чисельність осетрові та інші промислові риби, морські і наземні черепахи, крокодили, фазани, папуги, співучі птахи, декоративні метелики, а також кактуси та інші види цінних диких рослин. Від нерегульованого збору для колекціонування і торгівлі гинуть або різко скорочується чисельність популяцій кактусів та інших сукулентів, орхідних, лілійних, півонієвих та інших декоративних, лікарських, технічних рослин.

         Вселення нових видів (інтродукція, міграція, пасивне і випадкове завезення і занесення) у більшості випадків має негативні наслідки. Чужорідні види часто агресивно і швидко завойовують нові території, витісняючи місцеві ендемічні види. Для прикладу: до 1978 р. на Гавайські острови було інтродуковано 22 види ссавців, близько 160 видів птахів, близько 1300 видів комах, понад 2 тис. видів квіткових рослин. Це стало причиною того, що з часу відкриття цих островів вимерло до 22 видів птахів (30% аборигенної орнітофауни), 14 видів молюсків (34% аборигенної малакофауни). Перед загрозою зникнення знаходиться 70% видів гавайської флори. Відомі також приклади негативного впливу вселеної у Прибалтику ондатри на популяції раків, американської норки (крупнішої) на меншу європейську норку, канадського бобра на європейського бобра. Ці приклади є пересторогою контрабандного ввезення та необгрунтованої інтродукції окремих видів рослин і тварин. На користь цього свідчить той факт, що з інтродуцентами часто заносяться небезпечні бур’яни (наприклад, амброзія полинолиста в південні райони України), шкідники (колорадський жук), паразити і збудники захворювань. Останні можуть бути нешкідливими для інтродукованого виду, а місцеві види часто беззахисні перед ними. Так, гриб, завезений із саджанцями з Азії у США, майже повністю знищив американський вид каштана. Інтродукція кіз на о. Святої Єлени призвела до майже повного знищення 33 ендемічних видів рослин. Відомі факти, що свідчать про підвищену здатність інтродукованих рослин пригнічувати місцеві види через алелопатію (незвичні для аборигенів хімічні виділення). Згаданий фактор впливу на місцеву флору і фауну вселених видів є закономірним явищем, зумовленим жвавою міграцією людей. Він є причиною того, що корінна природна флора і фауна регіонів змінилась змішаною (аборигени + інтродуценти). Важливо стримувати і регулювати цей процес, щоб зберегти ендемічні та аборигенні види.

         Техногенне забруднення середовища є одним із факторів різкого негативного впливу на живу природу. Штучна хімізація навколишнього середовища вже досягла таких масштабів і рівня, що стала реальною загрозою нормального функціонування та існування біосфери. Недосконалі промислові технології, неправильне зберігання і використання мінеральних добрив і отрутохімікатів у сільському господарстві стали джерелом забруднення усіх середовищ життя (водного, наземно-повітряного, ґрунтового) і перетворили їх у несприятливі для багатьох видів живих організмів, у тому числі й самої людини, діяльність якої породила цей штучний фактор. Міграція токсикантів і забруднювачів та біоакумуляція їх в організмах у межах трофічного ланцюга біоценозів стала причиною порушення стабільності природних екосистем, зникнення багатьох цінних видів рослин та їх супутників тварин. Високі концентрації в повітрі діоксиду сірки, окислів азоту, вуглецю, сажа згубно діють на рослини, особливо на зелені насадження міст. Як відходи промислових підприємств у різні середовища надходять багато сполук металів, які, особливо в надлишкових кількостях, є небезпечними для тварин. Це, зокрема, такі важкі метали, як свинець, ртуть, селен, кадмій тощо. Вони діють на організм тварини безпосередньо або через різні ланки трофічного ланцюга. Дуже небезпечними для тварин виявились пестициди – основний хімічний продукт другої половини XX століття. Класичним прикладом їх дії є препарат ДДТ. Як сильнодіючий, його використовували успішно для боротьби з переносниками трансмісивних захворювань (комарі, мухи, кліщі, сліпні, москіти), із шкідниками на полях і в садах. Масове використання ДДТ та інших пестицидів у 50-60-ті роки призвело до різкого скорочення чисельності і навіть до повного зникнення деяких видів риб, рибоїдних та інших м’ясоїдних птахів у багатьох країнах світу, майже на третину стала тоншою шкарлупа їхніх яєць, порушились важливі життєві функції, особливо репродуктивна.

         Безсумнівно, антропогенне хімічне забруднення планети – одна з головних причин, що загрожує життю диких тварин, оскільки вони проникають в усі середовища життя навіть у ті регіони, що знаходяться дуже далеко від джерел забруднення. Вплив різних забруднювачів на живі організми вивчений ще дуже мало, і тому заслуговує на особливу увагу, щоб не втратити від цього біорізноманіття природи. 



9.2. Червона книга України

         Червона книга України – основний документ, в якому узагальнено матеріали про сучасний стан рідкісних і таких, що знаходяться під загрозою зникнення, видів тварин і рослин, на підставі якого розробляються наукові і практичні заходи, спрямовані на їх охорону, відтворення і раціональне використання. До Червоної книги України заносяться види тварин і рослин, які постійно або тимчасово перебувають чи зростають у природних умовах на території України, в межах її територіальних вод, континентального шельфу та виняткової (морської) економічної зони, і знаходяться під загрозою зникнення. Занесені до Червоної книги України види тварин і рослин підлягають особливій охороні на всій території України.

         У Червоній книзі України про кожний із видів тварин і рослин, занесених до неї, вказуються такі відомості: категорія, поширення, основні місця знаходження, чисельність у природі, в тому числі за межами України, її зміни, відомості про розмноження або розведення в неволі (культурі), заходи, що вжиті та які необхідно здійснити для їх охорони, джерела інформації. У Книзі також містяться картосхеми розповсюдження та фотографії (малюнки) занесених до неї видів тварин і рослин. Загальний обсяг кожного нарису був обмежений 2300 знаками. Форма подання відомостей у Червоній книзі України про занесені до неї види тварин і рослин визначається Національною комісією з питань Червоної книги України.

         Перша Червона книга, присвячена українській флорі та фауні, була видана у 1980 р. під назвою «Червона Книга Української РСР». Перше видання Червоної книги України містило опис 85 видів (підвидів) тварин: 29 – ссавців, 28 – птахів, 6 – плазунів, 4 – земноводних, 18 – комах і 151 вид вищих рослин.

         Після набуття Україною незалежності у видавництві «Українська енциклопедія» було випущене друге видання Червоної книги України: в 1994 р. – том «Тваринний світ» (наклад – 2400 примірників), в 1996 р. – том «Рослинний світ» (наклад – 5000 примірників). З огляду на малий наклад ці два видання відразу стали раритетами. Друге видання нараховувало 382 види тваринного та 541 вид рослинного світу.

         У 2009 р. вийшло третє видання Червоної книги України. До нього занесено 542 види тварин: гідроїдні поліпи (2 види), круглі (2) та кільчасті (9) черви, ракоподібні (31), павукоподібні (2) та багатоніжки (3), ногохвістки (2), комахи (226), молюски (20), круглороті (2) та риби (69), земноводні (8), плазуни (11), птахи (87), ссавці (68). Кількість видів тварин у третьому порівняно з другим виданням збільшилась на 160 видів, а у другому порівняно з першим — на 297 видів. Таким чином, з урахуванням приблизно однакових проміжків часу між виданнями Червоної книги України, спостерігається певне уповільнення темпів зменшення втрати різноманіття окремих таксономічних груп фауни України. Разом з тим, викликає занепокоєння суттєве збільшення у Червоній книзі України кількості видів риб та ссавців.

         До третього видання «Червона книга України» (рослинний світ) занесено 826 видів рослин і грибів: судинні рослини (611), мохоподібні (46), водорості(60),  лишайники (52), гриби (57). Кількість видів рослин у третьому порівняно з другим виданням збільшилась на 285 видів, а у другому порівняно з першим – на 390 видів. Таким чином, з урахуванням приблизно однакових проміжків часу між виданнями Червоної книги України, спостерігається певне уповільнення темпів зменшення втрати різноманіття видів рослин і грибів України.

         У виданні Червоної книги 2009 року для видів застосовано такі критерії:

- зниклі: види, про які після неодноразових пошуків, проведених у типових місцевостях або в інших відомих та можливих місцях поширення, відсутня будь-яка інформація про наявність їх у природі чи спеціально створених умовах;

- зниклі в природі: види, які зникли в природі, але збереглися у спеціально створених умовах;

- зникаючі: види, які перебувають під загрозою зникнення у природних умовах і збереження яких є малоймовірним, якщо триватиме дія факторів, що негативно впливають на стан їх популяцій;

- вразливі: види, які у найближчому майбутньому можуть бути віднесені до категорії зникаючих, якщо триватиме дія факторів, що негативно впливають на стан їх популяцій;

- рідкісні: види, популяції яких невеликі і на даний час не належать до категорії зникаючих чи вразливих, хоча їм і загрожує небезпека;

- неоцінені: види, про які відомо, що вони можуть належати до категорії зникаючих, вразливих чи рідкісних, але ще не віднесені до неї;

- недостатньо відомі: види, які не можна віднести до жодної із зазначених категорій через відсутність необхідної повної і достовірної інформації.

         Через 10 років у 2019 р. четверте видання Червоної книги України так і не було видане. У 2021 р. Міністерство захисту довкілля та природних ресурсів України оприлюднило затверджені Накази з оновленим переліком видів тварин та рослин, занесених до Червоної книги України. Згідно до них з 9 квітня 2021 р. до Червоної книги України занесено 1544 види, з них 687 тварини і 857 – рослинний світ. До оновлених переліків внесено 687 видів тварин, при цьому 171 з них вперше занесені до Червоної книги України, а 27 видів виключені з неї. Серед рослин занесено 857 видів, при цьому 52 види були вперше занесені до Червоної книги України, а 21 – виключені з неї. Тож вперше у червонокнижних списках опинились 224 види живих організмів. Серед цих видів є не лише рідкісні а й такі, вилучення яких з природи відбувається людьми умисно. Бабак степовий є мисливським видом і правила полювання на нього також не змінені  по цей день. Також до Червоної книги України у 2021 році були занесені кілька видів риб, що є об’єктами рибальства, зокрема підуст звичайний, рибець звичайний, в’язь звичайний і вугор європейський. Також тут тепер є ховрах малий і велика кількість комах, яким прямо загрожує обробка полів отрутохімікатами. Серед найпомітніших змін до списків видів Червоної книги України у 2021 році також є збільшення утричі кількості занесених до неї видів наземних молюсків, з 14 до 42, відповідно до опублікованого раніше огляду.

 

                                                      Таблиця 1.9.2. Кількість видів у різних виданнях

Групи / Видання	Перше видання (1980)	Друге видання (1994, 1996)	Третє видання (2009)	Четверте видання (2021)
Тваринний світ
Кнідарії	0	2	2	2
Нематоди	0	2	2	0
Багатощетинкові черви	0	0	0	1
Малощетинкові черви	0	1	1	1
П’явки	0	6	8	10
Водні черевоногі молюски	0	3	3	5
Наземні молюски	0	8	14	42
Двостулкові молюски	0	1	3	7
Зяброногі ракоподібні	0	8	8	10
Веслоногі ракоподібні	0	1	5	10
Вищі ракоподібні	0	17	18	15
Павукоподібні	0	2	2	2
Багатоніжки	0	3	3	3
Ногохвістки	0	0	2	6
Комахи	18	173	226	312
Міноги	0	2	2	2
Променепері риби	0	32	69	75
Земноводні	4	5	8	9
Плазуни	6	8	11	11
Птахи	28	67	87	91
Ссавці	29	41	68	73
Тваринний світ загалом	85	382	542	687
Рослинний світ
Судинні рослини	151	439	611	625
Мохоподібні	0	28	46	47
Водорості	0	17	60	61
Лишайники	0	27	52	56
Гриби	0	30	57	68
Рослинний світ загалом	151	541	826	857
Всього	236	923	1368	1544

 

9.3. Заповідні території, їх категорії, види і значення

         Однією з форм охорони навколишнього середовища є заповідна справа – комплекс організаційних, правових, наукових, економічних і виховних заходів, спрямованих на збереження унікальних та типових ландшафтів чи окремих природних об’єктів (видів рослинного і тваринного світу, насамперед рідкісних та таких, що перебувають під загрозою зникнення і занесених до Червоної книги, геологічних утворень, водойм тощо) у наукових, природоохоронних цілях.

         Історія заповідної справи в Україні бере початок із часів Київської Русі, коли здійснювалися перші спроби виділення територій, у межах яких суворо регламентувалися мисливство, рубка лісу, рибальство та інша господарська діяльність. Подальший розвиток заповідної справи був спрямований на розробку науково обґрунтованої репрезентативної мережі заповідних територій та об’єктів на основі комплексної оцінки існуючої мережі, ефективних методів збереження різних типів природних комплексів, генофонду рослинного і тваринного світу в умовах зростаючих антропогенних навантажень; підвищення ролі досліджень на заповідних територіях у вирішенні складних наукових проблем, завдань економічного і соціального розвитку, екологічної освіти та виховання.

         У Законі України «Про природно-заповідний фонд України» подано класифікацію територій та об’єктів ПЗФ України (стаття 3) та форм власності на території на об’єкти природно-заповідного фонду (стаття 4). До складу природно-заповідного фонду України входять як природні, так і штучно створені території та об’єкти.

 

 

Складники природно-заповідного фонду України

    

 

 

Основні категорії природоохоронних територій

 

 

         Державний природно-заповідний фонд – це складна система, яка включає в себе чотири підсистеми:

1. Природоохоронну та науково-дослідну (біосферні заповідники, заповідники і пам’ятки природи).

2. Природоохоронну та рекреаційну (національні парки і пам’ятки садово-паркового мистецтва).

3. Природоохоронну та ресурсновідновну (заказники природи).

4. Науково-дослідну та природоохоронну (ботанічні сади, дендрологічні та зоологічні парки).

        

         Заповідник – територія (акваторія), виділена з метою збереження у природному стані типових або унікальних природних комплексів з усією сукупністю інших компонентів, вивчення природного ходу процесів і явищ, що відбуваються в них, та розробки наукових основ охорони природи. Ділянки землі, її надра і водні простори з усіма природними об’єктами, що знаходяться в її межах, вилучаються з господарського використання і передаються в користування державному заповіднику. На території України налічується 20 заповідників загальною площею 387419,6 тис. га. Заповідники Асканія-Нова (1985) (Відео «Асканія-Нова»), Карпатський (1992), Дунайський (1998) і Чорноморський (1985) включені ЮНЕСКО у міжнародну мережу біосферних заповідників (Відеопрезентація «Природні заповідники України»).

         Природний національний парк створюється з метою збереження в природному стані унікальних природних комплексів, організації рекреаційної діяльності та оздоровлення населення, проведення просвітницької роботи. Сьогодні на території України налічується 11 природних національних парків загальною площею 599509 тис. га.

         Регіональний ландшафтний парк створюється з метою природозаповідання унікальних або типових природних комплексів з можливістю їх використання для рекреації та оздоровлення населення, проведення різноманітних форм екологічної освіти і виховання. Першим в Україні був створений РЛП «Дністровський каньйон».

         Заказник загальнодержавного значення – територія (акваторія), виділена з метою збереження, відтворення та відновлення окремих або кількох компонентів цінних типових і унікальних природних комплексів на час, необхідний для виконання поставлених перед заказником завдань та для підтримання загального екологічного балансу. Створюються насамперед на території (акваторії), в межах якої зустрічаються види рослин і тварин, занесені до Червоної книги України. Термін існування заказника при його оголошенні не встановлюється. Розрізняють заказники загальнодержавного та місцевого значення. Заказник місцевого значення оголошується на територіях, цінних для даного регіону. Залежно від характеру, мети організації і необхідного режиму охорони заповідники поділяють на ландшафтні, лісові, ботанічні, загальнозоологічні, орнітологічні, ентомологічні, іхтіологічні, гідрологічні, палеонтологічні, геологічні. На території України оголошено 281 заказник загальнодержавного і 2091 місцевого значення.

         Пам’ятка природи – унікальне природне утворення, що має особливу природоохоронну цінність і охороняється з метою збереження його у природному стані в наукових, культурно-освітніх та естетичних цілях; належить до територій та об’єктів природно-заповідного фонду України. Залежно від цінності розрізняють пам’ятки природи загальнодержавного та місцевого значення. Залежно від характеру, мети організації та необхідного режиму охорони пам’ятки природи поділяють на комплексні, ботанічні, зоологічні, гідрологічні, геологічні. Підприємства, установи та організації, на землях яких розташовані пам’ятки природи, зобов’язані дотримуватися встановленого для них режиму і відповідати за їх збереження. В Україні налічується 132 пам’ятки природи загальнодержавного і 2831 місцевого значення.

         Ботанічний сад – науково-дослідний, навчальний і культурно-освітній заклад, де проводиться збір колекцій представників місцевої, вітчизняної та іноземної флори з метою збереження, вивчення, культивування, акліматизації і створення нових форм. Земельні ділянки надаються ботанічним садам у безстрокове користування. Ботанічні сади проводять екскурсійну роботу, головною метою якої є ознайомлення відвідувачів із багатством флори, а також із найціннішими деревно-чагарниковими і трав’яними видами рослин, історією розвитку флори на Землі. На території ботанічного саду забороняється будь-яка діяльність, що не пов’язана з виконанням завдань і загрожує колекції природної та культурної флори. В Україні налічується 22 ботанічні сади.

         Дендрологічний парк – територія, виділена з метою збереження, вивчення і збагачення у спеціально створених умовах різних видів дерев та чагарників за їхньою більш ефективного наукового, культурного і господарського використання. Земельні ділянки даються у безстрокове користування і враховуються при реконструкції і розвитку міських територій та приміських зелених зон. Важливим завданням дендрологічного парку є інтродукція та акліматизація рослин, селекція дерев і чагарників, розповсюдження насіння і саджанців цінних порід і форм; особлива увага приділяється збереженню рідкісних видів і таких, що перебувають під загрозою зникнення. Дендрологічні парки є місцем екскурсій, місцевого туризму та відпочинку людей. Найцінніші 34 дендрологічні парки, які розміщені на території України взято під особливу охорону держави (Олександрія, Софіївка, Тростянецький, Устимівський, Хоростківський дендропарк та ін.).

         Парк-пам’ятка садово-паркового мистецтва – найвизначніші зразки паркобудування, які беруть під охорону з метою збереження їх в естетичних, наукових, природоохоронних та оздоровчих цілях; залежно від ступеня унікальності та цінності розрізняють парки-пам’ятки садово-паркового мистецтва місцевого та загальнодержавного значення. Всього в Україні налічується 88 парки-пам’ятки садово-паркового мистецтва загальнодержавного і 426 місцевого значення.

         Заповідне урочище – територія (акваторія), виділена з метою збереження у природному стані лісових, степових, болотних та інших природних комплексів, що мають велике наукове, природоохоронне й естетичне значення. У межах заповідних урочищ забороняється будь-яка діяльність, що порушує хід процесів у природних комплексах. В Україні оголошено 746 заповідних урочищ.

 

9.4. Природно-заповідний фонд Харківщини та Красноградщини

         Природно-заповідний фонд Харківщини є досить різноманітним.  Назви природоохоронних територій та їх розташування у Харківській області розміщено нижче у таблицях «Природно-заповідний фонд Харківської області».

         Природно-заповідний фонд Красноградського району:

- Гірчаківський ентомологічний заказник.

- Ленінський ентомологічний заказник.

- Мартинівський орнітологічний заказник.

- Мокрянський ентомологічний заказник.

 

Таблиця 1.9.4. Природно-заповідний фонд Харківської області

 

Національні природні парки

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Дворічанський	2009	3131	Дворічанський район
Гомільшанські ліси	2004	14315	Зміївський, Первомайський райони
Слобожанський	2009	5244	Краснокутський район

 

Регіональні ландшафтні парки

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Великобурлуцький степ	2000	2043	Великобурлуцький район
Печенізьке поле	1999	4998	Печенізький район

 

Заповідні урочища

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Божкове	1984	79	Великобурлуцький район
Бір	1984	734	Балаклійський район
Дегтярне	1984	179	Великобурлуцький район
Довжик	1984	27,5	Валківський район
Миколаївські насадження	1984	248	Чугуївський район
Пивне	1984	142	Вовчанський район

 

Природно-заповідний фонд загальнодержавного значення

 

Заказники

 

Ботанічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Вовчанський	1994	185	Вовчанський район

Загальнозоологічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Бурлуцький	1977	326	Великобурлуцький район
Катеринівський	1977	527	Великобурлуцький район

 

Парки-пам’ятки садово-паркового мистецтва

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Краснокутський	1990	13,6	Краснокутський район
Наталіївський	1990	48	Краснокутський район
Старомерчицький	1990	69	Валківський район
Шарівський	1990	39,3	Богодухівський район

 

Дендрологічні парки

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Дендропарк Харківського державного аграрного університету	1972	23	Харківська міська рада

 

Зоологічні парки

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Харківський зоологічний парк	1895	22	Харківський район

 

Ботанічні сади

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Ботанічний сад Харківського державного університету	1998	41,9	Харківська міська рада

 

Природно-заповідний фонд місцевого значення

 

Заказники

 

Ботанічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Альошкина балка	1991	6	Харківський район
Байрак	1984	1	Балаклійський район
Балка Михайлівська	1995	42	Лозівський район
Берецький	1998	75	Первомайський район
Борисоглібівський	1998	3	Балаклійський район
Борівський	1984	18	Борівський район
Бугаївський	1984	47	Шевченківський район
Бурбулатівський	1998	99	Близнюківський район
Верхньобишкинський	1998	139	Первомайський район
Гора Городовище	1995	7	Лозівський район
Гришкове	1984	30	Коломацький район
Гутянський	1984	131	Богодухівський район
Дворубчине	1984	68	Дворічанський район
Дроб’янське	1984	13	Люботинська міська рада
Караван	1991	308	Ізюмський район
Кицівський	1998	65	Печенізький район
Ковиловий	1991	3	Балаклійський район
Ковиловий	1993	136	Кегичівський район
Ковиловий степ	1993	78	Харківський район
Колодяжне	1997	31	Олександрівський район
Коновалове	1984	25	Куп’янський район
Конопляне	1998	316	Дворічанський район
Конопляне	1998	316	Дворічанський район
Коробочкине	1984	29	Дворічанський район
Кохане	1997	37	Близнюківський район
Крейдяний	1984	37	Дворічанський район
Куп’янський	1984	57	Куп’янський район
Личане	1996	36	Дергачівський район
Мальцівський	1993	8	Лозівський район
Мурафський	1984	223	Краснокутський район
Новомиколаївський	1995	48	Куп’янський район
Озерний	1984	44	Дворічанський район
Олександрівський	2001	170	Кегичівський район
Родничок	2001	15	Сахновщинський район
Рязанова балка	1998	10	Харківський район
Савичів яр	1998	32	Харківський район
Сербівський	1984	2	Зміївський район
Слатінський	2001	19	Дергачівський район
Червоний	1984	50	Дворічанський район
Шарівський	1984	146	Краснокутський район

 

Геологічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Протопопівський	1998	15	Балаклійський район

 

Гідрологічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Берестовий	1998	88	Нововодолазький район
Гнилицький	1999	176	Великобурлуцький район
Коломачки	2001	69	Валківський район
Коханівський	1999	111	Кегичівський район
Малобурлуцький	1998	50	Великобурлуцький район
Мерчицький	1998	37	Валківський район
Орільський	2001	196	Зачепилівський район
Підлиманський	1999	43	Борівський район
Рогозянський	1999	40	Золочівський район
Салтівський	2001	12	Харківський район
Семенівський	1998	186	Близнюківський район
Єфремівський	1998	28	Первомайський район
Іллюхівський	1998	110	Валківський район

 

Ентомологічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Балки	1984	5	Нововодолазький район
Бджолиний №2	1984	3	Сахновщинський район
Берестовий	1984	3	Лозівський район
Бесарабівський	1984	6	Кегичівський район
Бойневе	1984	17	Балаклійський район
Варварівський	1984	3	Близнюківський район
Василівський	1984	6	Вовчанський район
Великоярузький	1998	56	Дергачівський район
Веселий	1984	4	Шевченківський район
Вовчий яр	1984	5	Куп’янський район
Вшивий	1984	6	Кегичівський район
Вінники	1984	8	Нововодолазький район
Гірчаківський	1993	5	Красноградський район
Добровільський	1995	5	Близнюківський район
Запилювач	1984	5	Ізюмський район
Каніцевський	1984	5	Валківський район
Кочетоцький	1992	50	Чугуївський район
Красногірський	1984	3	Барвінківський район
Краснокутський	1984	4	Краснокутський район
Криничанський	1984	18	Дворічанський район
Круглий	1984	4	Борівський район
Кукилівський	1984	5	Зміївський район
Кущувате	1984	6	Золочівський район
Лаптєве	1984	5	Харківський район
Ленінський	1984	2	Красноградський район
Мерехнянський	1984	7	Шевченківський район
Мерешкувата дача	1984	2	Великобурлуцький район
Мирчакова балка	1993	6	Нововодолазький район
Михайлівський	1984	6	Чугуївський район
Михайлівський	1993	3	Лозівський район
Мокрянський	1984	3	Красноградський район
Моспанівський	1984	5	Чугуївський район
Нижнє-Журавський	1984	3	Борівський район
Ново Платонівський	1984	4	Борівський район
Орільський	1984	5	Первомайський район
Осинник	1984	20	Дворічанський район
Осоківський	1984	25	Дворічанський район
Острівщанський	1984	5	Близнюківський район
Парижанський	1984	5	Первомайський район
Пересіл	1993	12	Нововодолазький район
Попова дача	1984	2	Харківський район
Прогін	1984	6	Зміївський район
Піщаний	1984	15	Дворічанський район
Рибчине	1984	9	Балаклійський район
Роздольний	1984	5	Зміївський район
Савранський	1984	5	Валківський район
Смородський	1984	3	Дергачівський район
Старий сад	1984	5	Дергачівський район
Степовий	1984	5	Краснокутський район
Строївський	1984	28	Дворічанський район
Студенок	1984	5	Чугуївський район
Стінки	1984	7	Куп’янський район
Удянський	1984	3	Золочівський район
Ульянівський	1984	8	Зачепилівський район
Ханделіївський	1984	5	Валківський район
Чабанне	1984	5	Барвінківський район
Чорноглазівський	1984	3	Золочівський район
Шевченків яр	1993	10	Зачепилівський район
Шейчина балка	1984	4	Богодухівський район

 

Загальнозоологічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Джерельне	1998	21	Богодухівський район
Лиман	1984	131	Балаклійський район
Лозівський	1993	50	Лозівський район
Оберіг	2001	84	Краснокутський район
Російський Орчик	1984	1006	Зачепилівський район

 

Ландшафтний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Гомільшанська лісова дача	1984	9092	Зміївський район
Кочетоцька лісова дача	1991	2160	Чугуївський район
Крейдянська лісова дача	1993	1478	Чугуївська міська рада
Малинівський	1997	2257	Чугуївський район
Павлівський	2001	109	Кегичівський район
Печенізька лісова дача	1984	5292	Печенізький район
Печенізький	1996	366	Печенізький район
Савинська лісова дача	1996	1711	Балаклійський район
Соколята	1992	501	Вовчанський район
Сіверськодонецький	2001	2531	Вовчанський район

 

Лісовий

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Великий ліс	1984	58	Вовчанський район
Григорівський Бір	1999	76	Харківська міська рада
Кулаківський	1997	455	Печенізький район
Лозовеньківський	1996	51	Дергачівський район
Мохначанський	1984	105	Зміївський район
Середньодонецький	2001	1389	Зміївський район
Скрипаївський	1984	27	Зміївський район

 

Орнітологічний

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Бритай	1992	158	Барвінківський район
Займанський	2001	157	Зачепилівський район
Куплеватське	1992	40	Барвінківський район
Мартинівський	1993	160	Красноградський район
Чаплі	1993	142	Нововодолазький район
Іванья	1993	129	Нововодолазький район

 

Пам’ятки природи

 

Ботанічна

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Будинок вчених	1984		Харківська міська рада
Велике	1984	4	Вовчанський район
Великий ліс	1984		Люботинська міська рада
Гуртовівка	1995	2	Коломацький район
Гутянський дуб-велетень	1984		Богодухівський район
Два дуби-велетні	1984		Люботинська міська рада
Дерева гінкго	1984		Харківська міська рада
Дуб Бабушкін	1984		Харківська міська рада
Дуб Петра І	1984		Богодухівський район
Дуб-велетень №1	1984		Валківський район
Дуб-велетень №2	1984		Валківський район
Дуб-велетень №3	1984		Валківський район
Дуб-велетень №4	1984		Валківський район
Дуб-велетень №5	1984		Валківський район
Козіївська №1	1984	4	Краснокутський район
Козіївська №2	1984	4	Краснокутський район
Красношахтарська	1984	72	Ізюмський район
Лісосмуга №65	1984		Харківський район
Мурафська дача	1984	5	Краснокутський район
Неруб	1984	6	Великобурлуцький район
Новоєгорівська	1984	3	Дворічанський район
П'ять братів	1984		Золочівський район
Пересічанський дуб	1984		Дергачівський район
Петрівський дуб-велетень	1984		Ізюмський район
Полянський дуб-велетень	1984		Богодухівський район
Помірки	1984	120	Харківська міська рада
Просіки	1984	4	Харківський район
Пушкінська	1984		Харківська міська рада
Південне	2001	15	Харківський район
Пісківка	1984		Ізюмський район
Сад ім. Шевченка	1984	1	Харківська міська рада
Скорики	1984	5	Золочівський район
Сокольники-Помірки	1984	163	Харківська міська рада
Чорноглазівська	1984		Харківська міська рада
Чорноглазівські дуби	1984		Харківська міська рада
Ізюмська дача	1984	30	Ізюмський район
Інститутська	1984		Харківська міська рада

 

Гідрологічна

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Джерело Г.С. Сковороди	1984	6	Харківський район
Мохувате болото	1984	2	Дергачівський район
Мурафа	1984	1	Краснокутський район
Ставок Дзеркальний	1972	2	Ізюмський район

 

Комплексна

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Юннатівська	1984		Балаклійський район
Гора Крем’янець	1984	176	Ізюмська міська рада

 

Парки-пам’ятки садово-паркового мистецтва

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Литвинівка	1984	11	Валківський район

 

Дендрологічні парки

Назва	Рік заснування	Площа (га)	Район
Дендрологічний парк Дружба	2000	52	Лозівська міська рада

 

 Зміст                    Розділ 2                    Словник екологічних термінів                    Література