Тема Організми і середовище




Скачати 187.21 Kb.

Дата конвертації23.11.2016
Розмір187.21 Kb.

Модуль 4. Надорганізмові рівні організації
життя
Тема 4.1. Організми і середовище

План
1. Екологічні чинники. Загальні закономірності їх впливу на організм.
2. Середовища існування (наземно-повітряне, водне, ґрунтове, живі організми як середовище існування).
3. Пристосування організмів до чинників середовища.
4. Характеристика популяції. Особливості структури популяції людини.
5. Чинники, які впливають на чисельність популяції.
Екологія – комплекс біологічних наук про взаємозв’язки живих
організмів та їхніх угрупувань між собою і довкіллям, про структуру та
функціонування надорганізмових систем
Як самостійна біологічна наука сформувалася лише в середині ХІХ сторіччя. Назву «екологія» запропонував видатний німецький біолог
Е.Геккель.
Основні завдання екології:
- з’ясування закономірностей взаємозв’язків між організмами, їхніми угрупуваннями та умовами довкілля;
- дослідження структури та функціонування угрупувань організмів;
- спостереження за змінами в окремих екосистемах і біосфері в цілому, прогнозування їхніх наслідків;
- створення бази даних і розробка рекомендацій для екологічно безпечного планування господарської та соціальної діяльності людини;
- застосування неологічних знань у справі охорони довкілля та раціонального використання природних ресурсів.
Предметом екології слугують різноманітність і структура звуків між організмами, їхніми угрупуваннями та середовищем життя; склад і закономірності функціонування угрупувань організмів (популяцій, біоценозів, біосфери в цілому).
Основні напрями екологічних досліджень.
Умовно розрізняють екологію особин, популяційну екологію та
біогеоценологію.
Екологія особин вивчає дію різноманітних екологічних факторів на окремих особин та їхні угрупування
Популяційна екологія досліджує популяції організмів як особливий рівень організації живої матерії.
Біогеоценологія – наука про багатовидові угрупування живих організмів – окремі екосистеми та біосферу в цілому.

Взаємодія екології з іншими біологічними та небіологічними
науками.
Учені-екологи використовують різноманітні засоби і методи досліджень:
- методи екологічної індикації – визначають стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням між собою певних
(еталонних або індикаторних) груп видів;
- метод екологічного моніторингу;
- моделювання;
- статистичну обробку отриманих результатів.
1. Екологічні чинники. Загальні закономірності їх впливу на
організм.
Усі складові довкілля, які впливають на стан і властивості живих
організмів та їхніх угрупувань – екологічні фактори або чинники.
Поділяються на абіотичні, біотичні та антропогенні.
Абіотичні – це компоненти і властивості неживої природи
(температура, освітленість, вологість, газовий склад повітря, тиск, солоність води, тип грунту тощо), які прямо або опосередковано впливають на організми та їхні угрупування.
Біотичні – різні форми взаємодій між особинами в популяціях та
між популяціями в угрупуваннях (антагоністичні - конкуренція, паразитизм, взаємовигідні- мутуалізм, чи нейтральні.
Антропогенні – окрема група факторів – це різні форми
господарської діяльності людини, що змінюють середовище життя усіх
видів живих істот, серед яких і сама людина. Інколи антропогенний вплив набуває характеру катастрофи.
Інтенсивність дії екологічних факторів – це певні їхні кількісні значення. Інтенсивність дії може залишатися відносно постійною протягом тривалих періодів, однак більшість факторів має мінливу інтенсивність.
Зміни екологічних факторів можуть бути:
- періодичними, залежно від часу доби, пори року тощо;
- неперіодичними (виверження вулканів, землетруси тощо)
- спрямованими протягом значних історичних проміжків часу, н-д, зміни клімату.
Принцип єдності організмів та їхнього середовища існування полягає в тому, що в особин кожного виду протягом тривалого історичного розвитку виникають певні пристосування – адаптації. Одні зникають, інші з’являються.
Хоча екологічні фактори дуже різноманітні за своєю природою та характером впливу на біологічні системи, існують певні закономірності
їхнього впливу на живі істоти, а також реакцій організмів на їхню дію. Згідно з правилом екологічної індивідуальності, кожний вид пристосований до
певної сукупності умов існування особливим чином, тобто не існує двох
близьких видів з повністю однаковими адаптаціями (лишайники).

Закон оптимуму – кожний із факторів має лише певні межі
позитивного впливу на організми. Сприятливі для істот певного виду
інтенсивності впливу екологічного факторузона оптимуму.
Окремі фактори діють на організм не ізольовано, а спільно – явище
взаємодії екологічних факторів. Унаслідок цього вплив котрогось із них може дещо пом’якшуватись або, навпаки, посилюватись.
Закон взаємокомпенсації факторів стверджує, що відсутність або
нестача деяких екологічних факторів може бути частково компенсована
завдяки іншим подібним чинникам. Але взаємокомпенсація має певні межі, і ні один із факторів не може бути повністю замінений іншими.
Закон обмежувальних факторів – можливість існування виду в
певних умовах може обмежувати будь-який фактор.

2. Середовища існування (наземно-повітряне, водне, ґрунтове,
живі організми як середовище існування).
Середовище життя – це сукупність умов, в яких мешкають певні
особини, популяції, угрупування організмів.
Живі системи нашої планети опанували чотири середовища життя: наземно-повітряне, водне, грунти, організми інших істот.
Найрізноманітніше за умовами – наземно-повітряне. Провідна роль серед абіотичних чинників у ньому належить освітленості, температурі, вологості, газовому складу атмосфери.
Щодо вимог до умов освітленості рослини поділяють на світлолюбні,
тіньовитривалі та тіньолюбні.
Стосовно ступеня освітленості серед тварин: «нічні» (активні вночі) та «денні» (активні у світлу частину доби).
Температура довкілля відіграє винятково важливу роль у житті організмів, бо впливає на їхню температуру тіла, яка, в свою чергу впливає на швидкість реакцій обміну речовин.
Щоб пережити несприятливі умови, багато живих істот впадає в стан заціпеніння – анабіоз (від грец. анабіозис – повернення до життя). Це стан
організму, за якого не помітні прояви життєдіяльності унаслідок значного
гальмування процесів обміну речовин. він супроводжується великими втратами води.
Види, пристосовані до життя за низьких температур –
холодостійкі, за високих – теплолюбні.
Багато тварин здатні до терморегуляції – здатності підтримувати
стале співвідношення між виробленням тепла (теплопродукцією) в організмі
або його поглинанням з довкілля та втратами теплової енергії
(тепловіддачею). Може бути хімічна терморегуляція – за допомогою
збільшення вироблення тепла у відповідь на зниження температури довкілля
завдяки скороченню мязів тощо, та фізична – зумовлена зміною рівня
тепловіддачі або поглинання тепла з довкілля.
Водне середовище життя за своїми умовами значно відрізняється від наземно-повітряного. Воно х-ся високою густиною, меншим вмістом кисню,
значними перепадами тиску, концентрацією солей, швидкістю течії тощо.
Мешканці водойм – гідробіонти - пристосовані як до життя у водному середовищі взагалі, так і до певного типу водойм чи зони Світового океану.
Екологічні групи гідробіонтів.
Планктон –мешканці товщі води, які здатні активно плавати, але не здатні протистояти течіям, що переміщують маси планктону на значні відстані (бактерії, ціанобактерії, водорості, радіолярії, медузи, дрібні ракоподібні, личинки риб тощо)
Нектон – здатні до активного пересування в товщі води незалежно від напрямку течії ( більшість риб, головоногі молюски, китоподібні).
Бентос – мешкають на поверхні та в товщі дна водойм. Мають пристосування для пересування та прикріплення до нього, закопування тощо.
Перифітон – оселяються на різних субстратах у товщі води(днищах кораблів, гідротехнічних спорудах, панцирах водних черепах)
Нейстон – мешкають на межі водного та наземно-повітряного середовищ.
Грунт – верхній родючий шар твердої оболонки Землі, утворений
діяльністю живих організмів. Зовнішній шар грунту – гумусовий. Гумус становить основу ґрунтового живлення рослин завдяки постійному біогенному розкладу до мінеральних речовин.
Грунт – це середовище з більш –менш постійними умовами порівняно
з наземно-повітряним. У грунтах існують багатовидові угрупування. Тут розташовані кореневі системи і видозміни пагонів вищих рослин. На поверхні й у верхніх шарах мешкають водорості, лишайники, ціанобактерії.
Бактерії та гриби населяють всю товщу грунтів.
У грунті постійно мешкають різні найпростіші, круглі і кільчасті черви, членистоногі, черевоногі молюски, хребетні тварини. Серед ґрунтових тварин є фітофаги, хижаки, паразити тощо. Проте більшість із них є сапрофітами – організмами, які споживають мертву органічну речовину.
Організми як середовище життя за своїми властивостями істотно відрізняються від усіх інших. На організми, які живуть на поверхні інших, чинники довкілля впливають безпосередньо, а на тих, що живуть усередині організму іншого виду – лише опосередковано, через організм хазяїна.
Усі форми співіснування організмів різних видів – симбіоз, а кожен
вид – симбіонт. Симбіоз може ґрунтуватися на харчових або просторових взаємозв’язках. Симбіоз може бути обов’язковим і необов’язковим.. залежно від характеру взаємозв’язків між партнерами розрізняють такі основні типи симбіозу: паразитизм, коменсалізм і мутуалізм.
Паразитизм – тип симбіозу, за якого один вид (паразит) більш-менш
тривалий час використовує іншого (хазяїна) як джерело живлення та
середовище життя, частково чи повністю покладаючи на нього регуляцію
своїх взаємозв’язків з довкіллям.
Коменсалізм – такий тип взаємозв’язків різних видів, за якого один із
них (коменсал) використовує залишки їжі, продукти життєдіяльності чи

житло іншого (хазяїна), не завдаючи йому помітної шкоди
(квартирантство, нахлібництво).
Мутуалізм – різновид співіснування особин різних видів, від якого
вони отримують взаємну користь.
3. Пристосування організмів до чинників середовища.
Кожна жива істота пристосована до періодичних змін інтенсивності дії багатьох екологічних факторів. Пристосування поділяються на активні і
пасивні.
Одне з найзагальніших явищ, що відбуваються в природі – це сезонна
періодичність. Чергування пір року пов’язане з рухом планет (з обертанням
Землі навколо Сонця), який зумовлює зміни світлового режиму, температури, вологості повітря. Добові ритми організмів спричинені обертанням Землі навколо своєї осі. Все це зумовлює формування в організмів адаптивних
біологічних ритмів (біоритмів): добових, припливно-відпливних, сезонних, річних, які тісно пов’язані зі зміною інтенсивності дії різноманітних екологічних факторів.
З біоритмами пов’язане явище «біологічного годинника» здатності
організмів реагувати на плин часу.
Одним із провідних чинників, які впливають на біологічні ритми є
фотоперіод – тривалість довжини світлового періоду доби. Реакція
організмів на зміну довжини фотоперіоду - фотоперіодизм. Тривалість світлового періоду доби є найбільш стабільним з екологічних факторів, бо вона завжди постійна в певному місці в певний день року, тоді як інші чинники можуть коливатись у значних межах. Залежно від реакції на довжину світлового періоду доби розрізняють рослини довгого і короткого дня.
Дослідження фотоперіодизму має важливе практичне значення.
Змінюючи довжину світлового періоду в умовах штучного утримання свійських тварин чи вирощування культурних рослин, вдається регулювати процеси їхнього росту та розвитку (можна підвищувати продуктивність рослин, стимулювати розмноження, ріст, линяння тощо).
4. Характеристика популяції. Особливості структури популяції
людини.
Першою надорганізмовою системою є популяція.
Популяція – це сукупність особин одного виду, які тривалий час
мешкають у певній частині ареалу частково чи повністю ізольовано від
інших подібних угруповань.
Взаємодія популяцій певного виду з комплексом усіх екологічних чинників, притаманних для середовища життя становить його екологічну характеристику. Популяції певного виду постійно взаємодіють не лише з абіотичними факторами, а й з популяціями інших видів, що визначає положення виду в біогеоценозі – екологічну нішу.
Екологічна ніша – це просторове і трофічне положення популяції
певного виду в біогеоценозі, комплекс його взаємозв’язків з популяціями інших
видів і вимог до умов довкілля.

У разі руйнування екологічної ніші популяція виду з певної екосистеми зникає. Згодом вона може відновитись за рахунок міграцій особин виду з інших екосистем.
Популяція характеризується певними особливостями:
- густотою – визначається середньою кількістю особин, що припадає на одиницю площі чи об’єму, який вона займає;
- питомою біомасою – маса особин популяції, що припадає на одиницю площі чи об’єму;
- народжуваністю та смертністю.
Різниця між народжуваністю та смертністю – приріст популяції.
Кожна популяція характеризується певною структурою: статевою, віковою, просторовою. Структура популяції має пристосувальне значення, бо
є наслідком взаємодії особин з умовами довкілля.

5. Чинники, які впливають на чисельність популяції.
Чисельність і густота популяцій, навіть за сталих умов існування непостійні в часі, вони можуть періодично чи неперіодично змінюватися під впливом різноманітних факторів.
Коливання чисельності популяцій – популяційні хвилі (поняття ввів рос. біолог С.С.Четвериков).
Популяційні хвилі можуть бути сезонними і несезонними.
Будь-яка популяція теоретична здатна до необмеженого росту чисельності, якщо її не лімітують фактори середовища життя. У такому гіпотетичному випадку зростання її чисельності залежить від величини біологічного потенціалу.
Біологічний потенціал – це теоретичний максимум нащадків від
однієї пари батьків ( або однієї особини гермафродитних організмів), що
народилися за одиницю часу. Але народжуваність і смертність залежать від багатьох факторів, насамперед від необхідних ресурсів.
На коливання чисельності популяції впливають і взаємозв’язки з популяціями інших видів.
Підтримання чисельності популяції на певному, оптимальному для
даного середовища життя рівні – гомеостаз популяції









Тема 4.2. Екосистеми
План
1. Взаємодії організмів в екосистемах.
2. Кругообіг речовин і потік енергії в екосистемах.
3. Продуктивність екосистем.
4. Розвиток та зміни в екосистемах.
5. Різноманітніття екосистем.

1. Взаємодії організмів в екосистемах.
Біоценоз – угруповання популяцій організмів різних видів, які
населяють ділянку біосфери з однорідними умовами існування і пов’язані
між собою різноманітними взаємозв’язками.
Основою біоценозів є фотосинтезуючі організми (переважно зелені рослини).
Ділянка середовища з більш-менш однорідними фізико-кліматичними
умовами, яку займає один біоценоз – біотоп.
Кожен біоценоз має певні характеристики.
Видове різноманіття – це сукупність популяцій різних видів, які
входять до складу певного біоценозу. Види, популяції яких найчисельніші
домінуючі.
Усі популяції організмів, які входять до складу певного біоценозу пов’язані між собою прямими і непрямими зв’язками. Прямі зв’язки безпосередньо зв’язують популяції двох видів. У разі непрямих зв’язків популяція одного виду впливає на популяцію іншого опосередковано, через популяції третього.
Отже, між популяціями різни видів, які входять до складу певного біоценозу, існують складні і різноманітні взаємозв’язки. Їхня сукупність забезпечує функціонування біоценозу як цілісної біологічної системи та його саморегуляцію. Чим різноманітніші та розгалуженіші взаємозв’язки, тим стабільніший біоценоз.
Популяції різних видів пов’язані не лише між собою, а й з умовами середовища життя. Таким чином, угруповання організмів утворюють з фізичним середовищем єдине ціле – екосистему.
Екосистема – це сукупність організмів різних видів, які взаємодіють
між собою і з фізичним середовищем таким чином, що всередині екосистеми
відбуваються потоки енергії та коло обіг речовин, які забезпечують її видове
різноманіття та створюють певну трофічну структуру.

Біогеоценоз – це певна територія з більш-менш однорідними умовами
існування, населена взаємопов’язаними популяціями різних видів, які
об’єднані між собою та з фізичним середовищем життя коло обігом
речовин і потоками енергії.
Поняття «біогеоценоз» та «екосистема» близькі, але не тотожні.
Біоценоз відповідає конкретній частині біосфери та слугує одиницею її
просторової структури. Термін «екосистема» стосується будь-якої сукупності організмів різних видів, пов’язаних між собою харчовими зв’язками.
У структурі будь-якої екосистеми виділяють біотичну частину
(біоценоз) та абіотичну (біотоп).
До абіотичної частини входять:
- неорганічні сполуки (вуглекислий газ, кисень, азот, вода, сірководень тощо), які включаються в біогенну міграцію речовин;
- органічні сполуки (рештки організмів чи продукти їхньої життєдіяльності), які зв’язують між собою абіотичну та біотичну частини екосистеми;
- кліматичний режим або мікроклімат, який визначає умови
існування організмів.
Біотичну частину складають популяції з різних трофічних груп:
- продуценти – популяції автотрофних організмів, здатних синтезувати органічні сполуки з неорганічних (автотрофні і хемотрофні прокаріоти, водорості, рослинні джгутикові, вищі рослини);
- консументи – популяції гетеротрофних організмів, які живляться
іншими живими організмами (фітофаги, хижаки) або їхніми рештками
(сапротрофи);
- редуценти – популяції гетеротрофних організмів, які живляться органічною речовиною залишків чи продуктів життєдіяльності організмів, розкладаючи її до неорганічних сполук (здебільшого бактерії та гриби).
2. Кругообіг речовин і потік енергії в екосистемах.
Колообіг речовин – це обмін речовинами між абіотичною (неживою)
та біотичною (живою) частинами екосистеми. Частина колообігу речовин відбувається за участі живої речовини (біогенна міграція), інша – без неї
(абіогенна міграція).
Ключовий процес, що відбувається в екосистемах – перенесення речовини та енергії. Цей потік спрямований від продуцентів до консументів, а потім – до редуцентів. Реально у природі перенесення речовини та енергії є просто поїданням одними організмами інших. При цьому вибудовується певна послідовність об’єктів живлення і тих, хто
їх поїдає, оскільки останні, у свою чергу, стають жертвами хижаків або хазяями паразитів. Усю цю послідовність живих організмів, що складається з ланок – видів рослин, тварин, грибів і бактерій, зв’язаних один з одним відносинами «їжа – споживач», називають трофічним ланцюгом.
Або, послідовності, в яких особини одного виду, їхні рештки або
продукти життєдіяльності слугують об’єктом живлення для організмів
іншого – ланцюги живлення.
Навіть найпростіше побудований харчовий ланцюг кілька трофічних рівнів:
-
перший – зелені рослини (продуценти);
-
другий – тварини, які живляться рослинами (консументи першого порядку);

-
третій – хижаки, котрі поїдають рослиноїдних тварин
(консументи другого порядку);
-
четвертий і п’ятий, що трапляються не часто – хижаки, жертвами яких стають дрібніші хижаки (консументи відповідно третього та четвертого порядків).
Відмерлі продуценти, як-от: листяний опад, рештки чи продукти життєдіяльності організмів становлять кормову базу консументів і редуцентів, які в кілька етапів розкладають органічні сполуки до неорганічних.
Таким чином, у екосистемі енергія у вигляді хімічних зв’язків органічних сполук накопичується на рівні продуцентів, проходить через організми консументів і редуцентів, але на кожному з послідовних трофічних рівнів частково розсіюється у вигляді тепла.
Оскільки під час передачі енергії від нижчого трофічного рівня до вищого більша її частина витрачається у вигляді тепла, коло обіг енергії, на відміну від коло бігу речовин, неможливий: для функціонування екосистеми потрібне постійне надходження енергії ззовні, тому незаперечною умовою
існування будь-якої екосистеми є наявність зелених рослин, які вловлюють сонячну енергію.
Енергія в екосистемах ніби поділяється на два потоки: до консументів вона надходить або від продуцентів, або від решток організмів – мертвої органічної речовини. Унаслідок цього формуються ланцюги живлення двох типів: пасовищного (ланцюги видання) і детритного (ланцюги розкладання).
Ланцюги живлення пасовищного типу починаються від продуцентів і послідовно включають ланки консументів І, ІІ та інших порядків і завершуються редуцентами.
Ланцюги живлення детритного типу починаються з мертвої органічної речовини – детриту (решток організмів або продуктів їхньої життєдіяльності) і продовжуються організмами, які її безпосередньо споживають (сапрофітами), якими живляться консументи, і закінчуються редуцентами.
У будь-якій екосистемі різні ланцюги живлення не існують окремо один від одного, а тісно переплетені завдяки тому, що представники одного і того самого виду можуть бути ланками різних ланцюгів живлення.
Переплітаючись, ланцюги живлення формують трофічну сітку. Її існування забезпечує стійкість екосистеми, бо в разі коливання чисельності популяцій різних видів і навіть зникнення певних кормових об’єктів, вони замінюються на інші і сумарна продуктивність екосистеми практично не змінюється.
Отже, що розгалуженіша трофічна сітка, тим стійкіша екосистема.
Для всіх екосистем характерні певні закономірності передачі енергії та біомаси між трофічними рівнями.
Таку закономірність відбиває правило екологічної піраміди
3. Продуктивність екосистем.

Кожна екосистема характеризується певною продуктивністю, яку виражають в одиницях маси або енергії. Розрізняють продуктивність
первинну і вторинну, створену відповідно автотрофними і гетеротрофними організмами. При цьому продуценти значну частину синтезованої продукції
(40 – 70% сумарної) споживають для забезпечення власних процесів життєдіяльності, а та, що залишилася, становить чисту первинну продукцію
– приріст рослин за певну одиницю часу. Це той резерв, який можуть споживати консументи та редуценти. Органічні речовини, вироблені на другому і вищих трофічних рівнях, є вторинною продукцією. По суті, це консументи і редуценти – тварини і сапрофітні мікроорганізми.
Як найкраще оцінити продукцію конкретної екосистеми?
Простіше за все – виміряти біомасу, тобто визначити сукупну масу всіх організмів, що живуть у даній екосистемі. Зробити вказану оцінку можна лише непрямим шляхом.
Цілком очевидно, що як рослини не здатні вловити всю сонячну енергію, яка на них падає, так і тварини не можуть засвоїти всю потенційну енергію, яку вони одержують, поїдаючи рослини і одне одного. Значний відсоток цієї енергії розсіюється у вигляді тепла. Частина органічних речовин залишається неперетравленою. Крім того, велика частка енергії витрачається на дихання та інші процеси життєдіяльності. Підраховано, що лише 10 – 15% її використовується на побудову нових клітин і тканин. Тому при переході від одного трофічного рівня до іншого відбуваються постійні втрати речовини та енергії, й їх потоки стають дедалі біднішими.
Співвідношення у продуктивності різних трофічних рівнів екосистеми дістало назву правила екологічної піраміди: на кожному
попередньому трофічному рівні кількість біомаси та енергії, що
запасаються організмами за одиницю часу, значно більша, ніж на
наступному. Залежно від того, який показник покладено в їхню основу розрізняють різні види пірамід: піраміда біомаси, піраміда енергії, піраміда
чисел.
4. Розвиток та зміни в екосистемах.
Будь-яка екосистема може нормально функціонувати лише за більш- менш стабільних умов довкілля, що потрібно для здійснення коло обігу речовин. екосистеми певною мірою здатні до підтримання власної сталості
(гомеостазу), однак у них можуть відбуватися циклічні або поступальні зміни
Спрямовані поступальні зміни угруповань організмів, які з часом
приводять до перетворення самої екосистеми – сукцесії. Сукцесії можуть бути первинними і вторинними.
Первинні – це поява і розвиток рослинних угруповань у місцях, де рослинності раніше не було.
Вторинні – відновлення природної рослинності після певних порушень, наприклад відновлення лісів після пожеж.

Сукцесії можуть бути прогресивними і регресивними( сукцесія
Азовського моря – колись найпродуктивнішої морської водойми в світі).
Сукцесія завершується формуванням зрілих стійких екосистем зі значним видовим різноманіттям, розвиненими механізмами саморегуляції і здатністю до само відтворення (діброви, праліси). Такі зрілі екосистеми перебувають у рівновазі з фізичним середовищем.
5. Різноманітніття екосистем.
За масштабами екосистеми поділяються на мікроекосистеми,
мезоекосистеми, макроекосистеми та глобальні екосистеми.
За ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поділяються на природні, антропогенні та антропогенно-природні.
Основні екосистеми світу: лісові екосистеми, екосистеми
трав’янистих ландшафтів та водні екосистеми.
Агроценозизбіднені видами високопродуктивні угрупування рослин,
тварин, грибів та мікроорганізмів, створені людиною для отримання
сільськогосподарської продукції, вони найменш продуктивні

Демонстрація відеофільму, слайд –фільму.





















Тема 4.3. Біосфера і людство
План
1. Загальна характеристика біосфери.
2. Вплив живих істот на склад атмосфери.
3. Саморегуляція у біосфері.
4. Екологічна криза сучасності.
5. Ріст чисельності населення і проблеми, які з цим пов’язані.
1. Загальна характеристика біосфери.
Планета Земля оточена оболонками – твердою (літосферою), рідкою (гідросферою) та газоподібною (атмосферою). Об’єднує ці оболонки жива оболонка Землі – біосфера.
Поняття «біосфера» запропонував Е.Зюсс у 1875 році, а вчення про неї як частину геологічних оболонок Землі, населених живими організмами, створив український вчений В.І.Вернадський. біосфера не утворює окремої оболонки, а охоплює верхню частину літосфери, нижню частину атмосфери та всю гідросферу. Вона є сукупністю усіх біогеоценозів Землі, глобальною екологічною екосистемою.
Всю сукупність організмів на планеті Земля В.І.Вернадський називав живою речовиною. Основними її характеристиками є сумарна біомаса, хімічний склад та енергія. Енергія живої речовини біосфери насамперед проявляється у здатності організмів до розмноження і поширення. Життя на нашій планеті має значну стійкість до змін
інтенсивності різних екологічних чинників. Тому живих організмів у межах біосфери немає лише у товщі льодовиків та кратерах діючих вулканів.
Однією з властивостей живої речовини є її постійний обмін з довкіллям. Організмам необхідні певні речовини і енергія, які вони отримують з навколишнього середовища, значно змінюючи його. В результаті різні хімічні елементи надходять у живі істоти, можуть в них накопичуватися і виходити в довкілля лише через певний час або лише після загибелі.
Жива речовина виконує різноманітні функції, які забезпечують
існування біосфери як цілісної системи:
-
газова функція. Організми в процесі своєї життєдіяльності впливають на газовий склад атмосфери, Світового океану та грунту. Аероби під час дихання поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. Зелені рослини, деякі найпростіші та ціанобактерії в процесі фотосинтезу поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Життєдіяльність організмів може впливати на концентрацію інших газів (сірководню, метану, азоту тощо).
-
окисно-відновна функція. За допомогою організмів у грунті, воді та атмосферному повітрі окислюються чи відновлюються певні сполуки (залізобактерії окислюють сполуки Феруму,
сіркобактерії – Сульфуру, денітрифікуючі – відновлюють нітрати та нітрити до молекулярного азотку або оксидів
Нітрогену тощо) .
-
концентраційна функція. Живі істоти можуть вбирати певні хімічні елементи з довкілля і накопичувати їх у своїх організмах (молюски, форамініфери, десятиногі раки, хребетні тварини – насамперед, сполуки Кальцію та Фосфору, радіолярії
– Стронцію та Силіцію, бурі водорості –Йоду тощо).
Здійснення функцій живої речовини пов’язано з міграцією атомів і молекул в процесі коло обігу речовин, тобто біогеохімічних циклів. У біосфері постійно триває коло обіг води і усіх хімічних елементів, які входять до складу живих організмів.
2. Вплив живих істот на склад атмосфери.
Живі організми беруть участь в утворенні осадових порід, грунту, формуванні атмосфери, змінюючи оболонки Землі.
Завдяки життєдіяльності організмів підтримується газовий склад атмосфери. Весь атмосферний кисень має фотосинтетичне походження.
Рослинність Землі щорічно поглинає близько
8 10 7
,
1 
тонн вуглекислого газу і виділяє близько
8 10 2
1 
тонн кисню, який використовують для дихання анаеробні організми. Живі організми впливають і на концентрацію азоту в атмосфері унаслідок процесів фіксації, нітрифікації та денітрифікації.
3. Саморегуляція у біосфері.
Біосфера є відкритою саморегулюючою системою, до якої ззовні постійно вливається потік сонячної енергії. Частина її використовується для створення і підтримання живої речовини, а частина витрачається.
Співвідношення енергії, що надходить і витрачається – енергетичний
баланс Землі. Розрахунки показують, що 42% енергії Сонця відбивається
Землею і світовий простір, 58% поглинають атмосфера і грунт. З цієї кількості енергії поверхня планети випромінює понад 20%, 10% витрачається на випаровування води з водного дзеркала Світового океану.
Падаючу на Землю сонячну енергію акумулюють зелені рослини у вигляді потенційної енергії хімічних зв’язків. Із синтезованою ними речовиною вона надходить в інші організми, де витрачається, переходячи в кінетичну, або накопичується у вигляді потенційної, а ми знаємо, що перехід з одного трофічного рівня на інший призводить до зменшення потенційної енергії у 10 і більше разів.
Основу біосфери формують циклічні потоки речовини, які пов’язані з біогенними міграціями хімічних елементів і супроводжуються перетворенням енергії.
4. Екологічна криза сучасності.
Сучасна людина сформувалася за еволюційними мірками зовсім недавно, не більш ніж 50 тис. років тому. Проте лише біологічному виду
Людина розумна за короткий період вдалося здобути владу над процесами, що відбуваються на Землі. У наш час діяльність людини стала силою планетарного масштабу, одним з вирішальних факторів еволюції біосфери. У
результаті людина так зуміла змінити довкілля, що поставила під загрозу факт свого існування як біологічного виду ф її нинішньому вигляді.
Особливо негативні зміни відбулися в останні 100 років – у період науково- технічної революції. Вони призвели до виникнення екологічної кризи, яка проявляється в :
1) зростанні чисельності населення – демографічний вибух;
2) урбанізації;
3) ерозії, засолення та забруднення грунтів;
4) знищення лісів, одна з причин накопичення вуглекислого газу в атмосфері;
5) проблема енергозабезпечення;
6) кліматичні зміни (парниковий ефект);
7) вплив діяльності людини на склад атмосфери (кислотні дощі) та на гідросферу;
8) зникнення видів;
9) виснаження природних ресурсів тощо.
5. Ріст чисельності населення і проблеми, які з цим пов’язані.
За підрахунками вчених, у 7-му тисячолітті до нашої ери населення
Землі налічувало не більше 10 млн, на початку нашої ери – близько 300млн, у середині ХУІІ ст.. – близько 700млн, за ХХ століття зросло майже вчетверо, а у 2030 році може перевищити 9 млрд. Лише з а останні 50 років населення нашої планети збільшилося вдвічі,, що змушує говорити про справжній
демографічний вибух, наслідки якого можуть бути непередбачуваними.
За підрахунками вчених, чисельність населення Землі зростає приблизно на три особини щосекунди, тобто на 90-100 млн на рік. При цьому приріст населення відбувається за рахунок країн, що розвиваються (88%).
Зростання населення Землі та розвиток промисловості супроводжується промислового-енергетичними вибухом, а також спричиненими цими вибухами катастрофічні ресурсопоглинання та продукування відходів.
Спеціальні дослідження показують, що для підтримання нормального існування такої кількості людей природних ресурсів і можливостей біосфери буде абсолютно недостатньо. Навіть якщо кількість населення становитиме 7-8 млрд чоловік, то на планеті відбуватимуться масові вимирання людей від голоду, поширюватимуться епідемії, хвороби, та спалахуватимуть війни через нестачу прісної води, енергоресурсів, продуктів харчування.








Тема 4.4. Шляхи виживання людства.
План
1. Можливі шляхи подолання екологічної кризи.
2. Концепція стійкого (сталого) розвитку.
3. Енергозбереження. Використання альтернативних джерел енергії.
4. Збереження біорізноманіття.
1. Можливі шляхи подолання екологічної кризи.
Розвиток природничих наук зумовив розуміння того, що людина повинна підпорядковувати своє існування законам природи як її складова частина, а не намагатись їх змінити (ойкуменістичний світогляд).
В.І.Вернадський ще в першій половині ХХ століття передбачав, що біосфера повинна перейти у якісно новий стан – ноосферу під впливом наукової думки
і людської праці.
Для ноосфери характерний тісний зв'язок законів природи і соціально-економічних чинників суспільства, що базується на науково обґрунтованому раціональному використанні природних ресурсів, яке передбачає відновлюваність коло обігу речовин та потоків енергії. До вирішення будь-яких проблем людина повинна підходити з позицій екологічного мислення, тобто підпорядкування повсякденної практичної діяльності людини законам природи та вимогам охорони природного середовища. Отже, ноосфера – це якісно нова форма організації біосфери, яка формується унаслідок її взаємодії злюдським суспільством, коли буде досягнуте гармонійне співіснування природи і людини.
Раціональне, або екологічно обґрунтоване, природокористування – це використання природних ресурсів в обсягах та способами, які забезпечують сталий економічний розвиток, що не призводить до порушення відновлювальних властивостей природи і погіршення екологічних умов довкілля. Ці принципи реалізуються за допомогою різних заходів на державному рівні:
- встановлення лімітів використання природних ресурсів, застосування маловідходних, енерго- та ресурсозберігаючих технологій;
- здійснення заходів щодо відтворення відновлюваних природних ресурсів;
- планування розміщення виробничих та інших господарських об’єктів з урахуванням екологічної ємності відповідної території;
- збереження популяційно-видового та ландшафтного різноманіття;
- запобігання забрудненню довкілля;
- застосування біологічних, хімічних та інших методів поліпшення якості природних ресурсів;

- економічне стимулювання заходів щодо забезпечення раціонального використання природних ресурсів.
2. Концепція стійкого (сталого) розвитку.
Сталий розвиток – ідеологія гармонійного існування природи й
людства. Це сучасна концепція дальшого розвитку людства, яка постулує
необхідність збереження чіткого балансу:
- між реальними об’ємами природних ресурсів, які не можна без шкоди вилучати з природи, і потребами людства;
- між можливостями задовольняти потреби сучасного покоління, не ставлячи під загрозу можливість майбутніх поколінь задовольняти свої потреби.
Ключовим аспектом сталого розвитку є збереження безпечного
іздорового довкілля, збалансування використання енергії із здатністю біосфери до самовідновлення. Передусім необхідно обмежити надмірне використання природних ресурсів планети окремими багатими країнами.
Конкретними напрямами роботи є, наприклад, розробка способів ведення сільського господарства, які б не вели до виснаження і погіршення якості грунтів; використання альтернативних існуючих джерел енергії, під час використання яких не забруднювалося б довкілля

3. Енергетична криза і альтернативні джерела енергії.
Розвиток людської цивілізації базується на енергетиці. Від стану паливно-енергетичного комплексу залежать темпи науково-технічного прогресу й виробництва, а отже, й життєвий рівень людей. Проблема енергозабезпечення тісно пов’язана з екологічним станом планети: ефективне використання енергоресурсів дає змогу знизити не тільки собівартість виробництва, а й рівень видобутку корисних копалин і тим самим зменшити рівень забруднення довкілля.
У зв’язку з обмеженістю запасів нафти і газу на Землі і можливою енергетичною кризою дедалі необхідніша використання альтернативних джерел енергії – енергії вітру, морів та океанів, внутрішнього тепла Землі,
Сонця, і, зокрема, біопалива.
Біопаливо – це горючі гази і рідини біологічного походження.
Джерелом сировини для нього є сира рослинна маса (стебла цукрової тростини, кукурудзи або зелена маса, що її отримують з рапсу та інших технічних кільтур). В особливих апаратах її розкладають за допомогою бактерій та одноклітинних грибів. Кінцевими продуктами цих реакцій стають горючі гази і рідини (водень, метан, етанол). Їх можна використовувати як паливо на електростанціях або у двигунах внутрішнього згорання автомобілів. Підраховано, що виробництво біопалива економічно ефективніше за використання бензину. Крім того, від згоряння біопалива значно менші викиди в атмосферу вуглекислого газу, відсутні токсичні речовини. А під час згорання водню утворюється лише вода.

Проте виробництво біопалива не є таким екологічно чистим процесом, оскільки потребує значних територій. Під час вирощування рапсу на зелену масу так само, як і під час вирощування інших сільгоспкультур, грунти виснажуються. Це потрібно компенсувати внесенням мінеральних добрив. Також необхідне використання пестицидів. Крім того, рапс починає конкурувати за посівні площі із зерновими культурами, а це призводить до зменшення виробництва харчових ресурсів.
Саме тому найбільш ефективним джерелом енергії нині вважають
штучний фотосинтез. Очевидно, тільки налагодивши його у виробничих умовах, можна врятувати цивілізацію від енергетичної кризи. В цьому сенсі особливий інтерес викликає одна із реакцій, що відбуваються в процесі фотосинтезу, - реакція розкладання (фотолізу) води на Гідроген і Оксиген під впливом сонячної енергії. Добутий таким чином водень планують спалювати на водневих станціях, використовуючи для цього кисень, що виділяється унаслідок цієї реакції. В результаті тут, як і на будь-яких інших теплоелектростанціях, можна буде виробляти енергію. Тільки на відміну від звичних нам станцій, що спалюють вугілля, мазут чи газ, водневі станції не викидатимуть в атмосферу сажу та оксиди Карбону, Сульфуру, Нітрогену, а вироблятимуть тільки чисту воду, яку можна буде знову використовувати. В результаті ми дістанемо ідеальний цикл безвідходного виробництва енергії.
4. Збереження біорізноманіття.
Збереження і поліпшення стану біосфери неможливе без збереження біорізноманіття організмів, які населяють нашу планету. У свою чергу, охорона біорізноманіття неможлива без всебічного вивчення видового складу організмів різних регіонів земної кулі, їхніх екологічних та морфологічних особливостей, стану популяцій тощо. Для збереження видового різноманіття багато країн світу(серед них і Україна) приєдналися до розробленої МСОП
Всесвітньої стратегії охорони природи. Важливість охорони біорізноманіття нашої планети підкреслює ухвалена ООН 1992 року «Конвенція про охороні біологічного різноманіття», а також створена на її основі «Концепція збереження біологічного різноманіття України» (1997). для реалізації цих документів розроблено Національну програму збереження біологічного різноманіття України на 1998 – 2015 рр.
Її основні положення:
- збереження, поліпшення стану й відновлення природних і порушених екосистем, місцеперебувань окремих видів тварин, рослин, грибів і компонентів ландшафтів;
- сприяння переходу до збалансованого використання природних ресурсів, зменшення негативного впливу на екосистеми;
- підсилення відповідальності за збереження біорізноманіття підприємств і громадян, діяльність яких пов’язана з використанням природних ресурсів або впливає на стан довкілля.
Розуміння необхідності ретельного обліку рідкісних і зникаючих видів організмів зумовило створення 1948 року при МСОП постійної Комісії
з видів ростин і тварин, яким загрожує зникнення. Результатом роботи
Комісії стало створення Міжнародної Червоної книги, окремі випуски якої почали видавати з 1966 р. водночас проводять роботу зі складання так званих
Чорних списків видів, які зникли з лиця Землі починаючи з 1600р. підставою для введення певного виду до Чорного списку є відсутність достовірних його знахідок принаймні протягом останніх 50 років. Створюються списки видів, які потребують охорони на теренах окремих держав, та національні Червоні книги. Перше видання Червоної книги України вийшло у 1980 р., останнє – у
2009 р. згідно з Положенням про Червону книгу України, прийнятим ВР 1992 року, Червона книга – це державний документ про сучасний стан рослин і тварин, що перебувають під загрозою зникнення, та про заходи щодо їхнього збереження та науково обґрунтованого відтворення. До неї заносять види тварин і рослин, які постійно чи тимчасово мешкають у природних умовах на території України або в межах її територіальних вод. Нині до Червоної книги
України занесено826 видів рослин грибів та 542 види тварин.
Фахівці України вперше у світі розробили Зелену книгу, до якої заносять рідкісні і типові для певної місцевості рослинні угрупування, що потребують встановлення особливого режиму їх використання.
Види, занесені до Червоної книги, охороняють і відновлюють, зокрема на різноманітних природоохоронних територіях. Відтворення та використання цих територій, які є національним надбанням, здійснюються згідно із Законом України «Про природно-заповідний фонд» (1992).
Біосферні заповідники (Асканія-Нова, Карпатський,
Чорноморський, Дунайський) мають міжнародне значення і створені з
метою збереження в природному стані найтиповіших природних комплексів
біосфери та проведення екологічного моніторингу.
Природні заповідники – це природоохоронні науково-дослідні
установи загальнодержавного значення, які створюють з метою
збереження і природному стані типових для даної місцевості або унікальних
природних комплексів, вивчення природних процесів і явищ, що в них
відбуваються, розробки наукових засад охорони природи.
Національні природні паркиприродоохоронні, науково-дослідні
та культурно-просвітні установи, покликані зберігати цінні природні, а
також історико-культурні комплекси та об’єкти. На їхній території за
умови дотримання заповідного режиму можуть здійснюватися
організований туризм і певні форми відпочинку.
Регіональні ландшафтні (пейзажні) парки – природоохоронні
заклади місцевого або регіонального значення, покликані здійснювати ті ж
завдання, що й національні природні парки.
Заказники – природні території, створені з метою збереження і
відтворення певних природних комплексів або окремих видів організмів. На
їхній території дозволені наукова та деякі види господарської і культурно- просвітницької діяльності з дотриманням вимог охорони довкілля.
Пам’ятки природи – окремі унікальні природні утворення, які
мають природоохоронне, наукове, естетичне або пізнавальне значення.

Особливе місце у здійсненні природоохоронних заходів посідають
ботанічні сади та зоологічні парки, які створюють з метою вивчення,
збереження, акліматизації та ефективного господарського використання
рідкісних та інших видів місцевої і світової фауни і флори. Але головне призначення цих закладів – проведення освітньо-виховної роботи, формування у населення дбайливого ставлення до природи.
Незважаючи на збільшення загальної площі природно-заповідного фонду, його території розміщені розрізнено. Це заважає міграціям видів, які потребують охорони, з одних охоронних територій до інших. Тому вкрай необхідне створення екологічної мережі – єдиної системи природоохоронних територій, просторово сполучених екологічними коридорами. В Україні прийнятий Закон «Про загальнодержавну програму формування національної екологічної мережі України на 2000-2015 рр.» (2000 р.). для планують збільшити частку природних екосистем у земельному фонді України до рівня, достатнього для збереження біорізноманіття нашої країни та забезпечення можливостей міграцій і поширення видів.
Збереження і відтворення природних комплексів неможливе без відповідної правової бази. Природоохоронна діяльність забезпечена
Конституцією України та Законом України «Про охорону навколишнього природного середовища» (1991) та цілою низкою природоохоронних законів та підзаконних актів.
Зменшення біорізноманіття – це серйозна втрата біосфери, одна з головних екологічних проблем сьогодення. Адже, екологічні взаємодії різних видів живих істот із довкіллям формують екосистеми, від стану яких залежить життя людей. Біологічна різноманітність – це запорука стійкості, витривалості як окремих екосистем, так і біосфери в цілому.





База даних захищена авторським правом ©chito.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал