Екологія як наука

Екологiя як наука 1. Екологiя як наука Основнi визначення й поняття. Предмет вивчення й основнi завдання. Екологiя — роздiл бiологiчної науки (бiоекологiя) про взаємовiдносини мiж органiзмами i середовищем їх iснування. Екологiчна нiша — область багатовимiрного простору (гiпер-простiр) базових, ортогональних змiнних, що в сукупностi вiдображають ресурси та умови середовища, вiдповiдна стiйкому iснуванню виду, популяцiї, органiзму. Здатнiсть природного або природно-антропогенного оточення (середовища) забезпечувати нормальну життєдiяльнiсть певного числа органiзмiв i їх спiвтовариств без помiтного порушення самого оточення називається мiсткiстю середовища. Пiд нормальною життєдiяльнiстю розумiють можливiсть оптимального живлення, дихання, розмноження, притулку i т. iн. Дихання — це сукупнiсть фiзико-хiмiчних i фiзiологiчних процесiв, що протiкають в органiзмi, якi забезпечують надходження кисню i видалення вуглекислого газу (зовнiшнє дихання), а також використовування кисню клiтинами i тканинами для окислення органiчних речовин зi звiльненням енергiї, необхiдної для їх життєдiяльностi (клiтинне або тканинне дихання); бiльшiсть органiзмiв (аероби) використовує для дихання кисень повiтря. Розмноження — це характерна й обов'язкова властивiсть всього живого; вiдтворення собi подiбних, що забезпечує безперервнiсть i спадкоємнiсть життя з його видовою специфiкою i загальною фiзико-хiмiчною єднiстю; розрiзняють два основнi типи розмноження: безстатеве i статеве. Все живе має величезну здатнiсть до розмноження. Екологiя на вiдмiну вiд iнших бiологiчних наук вивчає рiвень органiзацiї живого починаючи з органiзмового i вище, а саме: органiзмовий, популяцiйний, видовий, бiоценотичний, бiосферний. Екологiя розглядає органiзми, популяцiї (види), спiвтовариства або бiогеоценози (фiтоценоз, зооценоз, мiкробоценоз, мiкоценоз) як живий (бiотичний) компонент системи, яка називається екосистемою, або бiогеоценозом. Екосистема (бiогеоценоз) включає крiм живих компонентiв неживий (абiотичний) компонент — фiзичне середовище з його речовиною i енергiєю. Рiзнi екосистеми разом утворюють бiосферу, або екосферу, що включає всi живi органiзми i все фiзичне середовище, з яким вони взаємодiють. Термiни "органiзм", "популяцiя", "вид", "угруповання" ("бiоценози"), "екосистема", "бiогеоценоз", "бiосфера", "ноосфера" мають в екологiї точнi визначення, якi представленi нижче. Органiзм (за В.І. Вернадським) — система, замкнута за структурою, iєрархiчно органiзована, нерiвноважна, само органiзовується, вiдкрита за обмiнами речовиною й енергiєю. Вид — сукупнiсть особин, яким властива спадкова схожiсть морфологiчних, фiзiологiчних i бiохiмiчних особливостей, що вiльно схрещуються i дають плодовите потомство. Особина, iндивiд — неподiльна одиниця життя (див. органiзм). Популяцiя — форма iснування виду, сукупнiсть особин одного виду, що мають загальний генофонд i населяють певний простiр з вiдносно однорiдними умовами iснування. Генофонд (популяцiї) — сукупнiсть генiв популяцiї, групи популяцiй або виду. Угруповання — сукупнiсть взаємозв'язаних i взаємозалежних видiв у межах природно обмеженого життєздатного простору. Бiоценоз — взаємопов'язана сукупнiсть мiкроорганiзмiв, рослин, грибiв i тварин, що населяють однорiдну дiлянку сушi або водоймища (бiотоп). Фiтоценоз — угруповання рослин, що iсторично склалося в результатi поєднання рослин, якi взаємодiють, на однорiднiй дiлянцi територiї. Його характеризують певний видовий склад, життєвi форми, надземна i пiдземна яруснiсть, велика кiлькiсть (частота, з якою зустрiчаються види), розмiщення, аспект (зовнiшнiй вигляд), життєвiсть, сезоннi змiни розвитку (змiна угруповань). Зооценоз — угруповання тварин. Мiкробiоценоз — угруповання мiкроорганiзмiв. Мiкоценоз — угруповання грибiв. Бiогеоценоз (термiн введений у 1944 р. росiйським вченим В. М. Сукачовим) — стiйка, така, що саморегулюється, просторово обмежена природна система, в якiй функцiонально взаємопов'язанi живi органiзми i абiотичне середовище, що оточує їх. 2. Пiдходи у визначеннi взаємин людини й природи. Важливу групу екологiчних чинникiв становлять антропогеннi чинники, що вiдображають дiю людини як на живi органiзми, так i на абiотичнi чинники середовища iснування. Антропогеннi чинники — це сукупнiсть екологiчних чинникiв, зумовлених випадковою або навмисною дiяльнiстю людини, що викликають iстотний вплив на структуру та функцiонування екосистем i на деградацiю бiосфери. До антропогенних чинникiв належать, наприклад, радiацiйне забруднення або забруднення хiмiчними речовинами води, ґрунту або атмосфери в результатi дiяльностi суспiльства. Забруднення середови­ща викликає у багатьох випадках iстотнi змiни в станi природних екосистем. Екологiчнi чинники середовища впливають на живi органiзми по-рiзному, тобто можуть впливати як подразники, що зумовлюють пристосовнi змiни фiзiологiчних i бiохiмiчних функцiй; як обмежувачi, що зумовлюють неможливiсть iснування у певних умовах; як модифiкатори, що викликають анатомiчнi й морфологiчнi змiни органiзмiв; як сигнали, що свiдчать про змiни iнших чинникiв середовища. 1. Закон оптимуму. Кожний чинник має лише певнi межi позитивного впливу на органiзми. Результат дiї змiнного чинника залежить перш за все вiд сили його прояву. Як недостатня, так i надмiрна дiя чинника негативно позначається на життєдiяльностi особин. Сприятлива сила дiї називається зоною оптимуму екологiчного чинника або просто оптимумом для органiзмiв певного виду. Чим iстотнiше вiдхилення вiд оптимуму, тим бiльше виражена пригноблююча дiя цього чинника на органiзми (зона песи-муму). Максимальнi i мiнiмальнi значення чинника — це критичнi точки, за межами яких iснування вже неможливе, настає смерть. Межi витривалостi мiж критичними точками називають екологiчною валентнiстю живих iстот стосовно конкретного чинника середовища. Представники рiзних видiв значно вiдрiзняються один вiд одного як за положенням оптимуму, так i за екологiчною валентнiстю. Одна i та ж сила прояву чинника може бути оптимальною Для одного виду, песимальною — для другого i виходити за межi витривалостi для третього. Широку екологiчну валентнiсть виду стосовно абiотичних чинникiв середовища позначають додаванням до назви чинника префiкса "еври". Евритермнi види — тi, що витримують значнi коливання температури, еврибатнi — широкий дiапазон тиску, евригалиннi — рiзний ступiнь засолення середовища. Нездатнiсть переносити значнi коливання чинника, або вузька екологiчна валентнiсть, характеризується приставкою "стено" — стенотермнi, стенобатнi, стеногалиннi види i т. iн. У бiльш широкому значеннi види, для iснування яких необхiднi строго певнi екологiчнi умови, називають стенобатними, а тi, якi здатнi пристосовуватися до рiзної екологiчної обстановки, — еврибатними. 2. Неоднозначнiсть дiї чинника нарiзнi функцiї. Кожний чинник неоднаково впливає на рiзнi функцiї органiзму. Оптимум для одних процесiв може бути песимумом для iнших. Для багатьох риб температура води, що оптимальна для дозрiвання статевих продуктiв, є несприятливою для iкрометання, яке вiдбувається при iншому температурному iнтервалi. Життєвий цикл, у якому в певнi перiоди органiзм здiйснює переважно тi або iншi функцiї (живлення, зростання, розмноження, розселення i т. iн.), завжди узгоджений iз сезонними змiнами комплексу чинникiв середовища. Рухомi органiзми можуть також змiнювати житло для успiшного здiйснення всiх своїх життєвих функцiй. 3. Мiнливiсть, варiабельнiсть i рiзноманiтнiсть реакцiй у вiдповiдь на дiю чинникiв середовища в окремих особин виду. Ступiнь витривалостi, критичнi точки, оптимальнi й песимальнi зони окремих iндивiдуумiв не збiгаються. Ця мiнливiсть визначається як спадковими якостями особин, так i статевими, вiковими i фiзiологiчними вiдмiнностями. Наприклад, у метелика млинової огнiвки — одного зi шкiдникiв борошна i зернових продуктiв — критична мiнiмальна температура для гусениць — –7°С, для дорослих форм — –22, а для яєць — –27°С. Мороз у -10°С губить гусiнь, але не є небезпечним для iмаго i яєць цього шкiдника. Отже, екологiчна валентнiсть виду завжди ширша за екологiчну валентнiсть коленої окремої особинi. 4. До кожного з чинникiв середовища види пристосовуються вiдносно незалежним шляхом. Ступiнь витривалостi до якого-небудь чинника не означає вiдповiдної екологiчної валентностi виду стосовно решти чинникiв. Наприклад, види, що переносять широкi змiни температури, зовсiм не обов'язково мають також бути пристосованими до широких коливань вологостi або сольового режиму. Евритермнi види можуть бути стеногалинними, стенобатними або навпаки. Екологiчнi валентностi виду стосовно рiзних чинникiв можуть бути дуже рiзноманiтними. Набiр екологiчних валентностей стосовно рiзних чинникiв середовища становить екологiчний спектр виду. 5. Незбiгання екологiчних спектрiв окремих видiв. Кожний вид специфiчний за своїми екологiчними можливостями. Навiть у близьких за способами адаптацiї до середовища видiв є вiдмiнностi стосовно яких-небудь окремих чинникiв. Правило екологiчної iндивiдуальностi видiв сформулював росiйський ботанiк Л. Г. Раменський (1924) стосовно рослин, а потiм його було широко пiдтверджено i зоологiчними дослiдженнями. 6. Взаємодiя чинникiв. Оптимальна зона i межi витривалостi органiзмiв стосовно якого-небудь чинника середовища можуть змiщуватися залежно вiд того, з якою силою i в якому поєднаннi дiють одночасно iншi чинники. Ця закономiрнiсть отримала назву взаємодiї чинникiв. Наприклад, спеку легше витримувати в сухому, а не у вологому повiтрi. Таким чином, один i той же чинник у поєднаннi з iншими має неоднакову екологiчну дiю. Навпаки, один екологiчний результат може бути отриманий рiзними шляхами. Наприклад, в'янення рослин можна припинити як збiльшенням кiлькостi вологи в ґрунтi, так i зниженням температури повiтря, що зменшує випаровування. Створюється ефект часткового взаємозамiщення чинникiв. Разом з тим взаємна компенсацiя дiї чинникiв середовища має певнi межi, i повнiстю замiнити один iз них iншим не можна. Повна вiдсутнiсть води або хоча б одного з основних елементiв мiнерального живлення робить життя рослини неможливим, незважаючи на найсприятливiшi поєднання iнших умов. оптимуму, набувають першорядного значення в життi виду або окремих його представникiв у кожний конкретний вiдрiзок часу. Лiмiтуючий чинник (умова) — це будь-який чинник (умова), Що наближається до межi толерантностi або перевищує її. чинника середовища або їх поєднання. Стiйкiсть виду — здатнiсть виду зберiгати функцiонування в межах природного коливання його параметрiв. саморегуляцiєю її компонентiв. Саморегуляцiя — властивiсть системи в процесi функцiонування зберiгати на певному рiвнi типовий стан, режими, характеристики зв'язкiв мiж її компонентами. Компоненти природної системи — основнi її складовi, тiсно пов'язанi мiж собою; при змiнi одного з компонентiв змiнюються iншi й виникають "ланцюговi реакцiї". Обмежуючi чинники середовища визначають географiчний ареал виду. Природа цих чинникiв може бути рiзною. Так, просування виду на пiвнiч може лiмiтуватися нестачею тепла, в ариднi райони — нестачею вологи або дуже високими температурами. Чинником, що обмежує розповсюдження, можуть бути i бiотичнi вiдносини, наприклад, зайняття територiї сильнiшим конкурентом або нестача обпилювачiв для рослин. Закон Лiбiха (закон мiнiмуму) — "речовиною, присутньою в мiнiмумi, управляється врожай" i закон В. Шелфорда (закон толерантностi) — "будь-який органiзм має верхнi й нижнi межi стiйкостi (толерантностi) до будь-якого екологiчного чинника" — є фундаментальними основоположними законами екологiї. Будь-яким органiзмам властива специфiчна органiзацiя. В результатi вони мають певну форму i розмiри (фенотип), залежнi вiд взаємодiї генотипу i середовища iснування. Органiзми не "розкиданi" випадково в просторi. Вони "зiбранi" в популяцiї, а популяцiї — в угруповання, або бiоценози. Останнi разом з абiотичними чинниками формують екологiчнi системи, або бiогеоценози, якi є елементарними одиницями бiосфери. Життя цiлiсне i водночас дискретне. Органiчний свiт цiлiсний, оскiльки iснування одних органiзмiв залежить вiд iнших, i водночас дискретний, складається з окремих органiзмiв. Обмiн речовин i енергiї в клiтинах веде до вiдновлення (замiни) зруйнованих структур, зростання i розвитку органiзму. Оскiльки органiзми є вiдкритими системами, через якi проходять безперервнi потоки речовин i енергiї, це приводить до самовiдновлення на всiх рiвнях органiзацiї живого, кiнцевим результатом якого є рiст i розвиток органiзмiв. Завдяки роздратованостi органiзми врiвноважуються з середовищем. Вибiрково реагуючи на чинники середовища (таксиси, рефлекси i т. iн.), органiзми "уточнюють" свої вiдносини з ним, унаслiдок чого виникає єднiсть середовища i органiзму. В.І. Вернадський пiдкреслював, що жива речовина — найактивнiша форма матерiї у Всесвiтi. Вона здiйснює гiгантську геохiмiчну роботу в бiосферi, повнiстю перетворивши верхнi оболонки Землi за час свого iснування. Розрiзняють ряд рiвнiв органiзацiї живого, а саме: молекулярний, клiтинний, тканинний, органний, органiзмовий, популяцiйний, видовий, бiоценотичний (екосистемний), глобальний (бiосферний). 3. Поняття екосистеми. Зв'язку органiзмiв в екосистемах. впливає на особливостi iншого i кожний необхiдний для пiдтримання злагодженого процесу життя. Кожна екосистема характеризується сукупнiстю властивостей i структурою. З погляду вивчення проблем стiйкого функцiонування екосистем iнтерес становлять такi основнi властивостi, як здатнiсть до утворення живої речовини з компонентiв неживої природи, здатнiсть здiйснювати кругообiг речовин в екосистемi, видова рiзноманiтнiсть, здатнiсть пiдтримувати її нормальне функцiонування в умовах середовища iснування та iн., що змiнюється. Найважливiшою з погляду органiзацiї екосистем є їх видова структура. Бiохiмiчнi процеси, що здiйснюються в органiзмах, є складними, органiзованими в цикли ланцюгами реакцiй. На вiдтворення їх у неживiй природi були б потрiбнi величезнi енергетичнi затрати. В живих органiзмах цi процеси протiкають за допомогою бiлкових каталiзаторiв-ферментiв, що пiдвищують енергiю активацiї молекул на декiлька порядкiв. Оскiльки матерiали i енергiю для обмiнних реакцiй живi iстоти черпають у навколишньому середовищi, вони перетворюють середовище вже тiльки тим, що живуть. 4. Види взаємозв'язкiв органiзмiв. Мiж органiзмами i середовищем, живою i неживою природою iснує єднiсть, яка полягає в тому, що органiзми залежать вiд середовища, а середовище змiнюється завдяки життєдiяльностi органiзмiв протягом усього iсторичного розвитку життя. Наслiдком життєдiяльностi органiзмiв є виникнення атмосфери з вiльним киснем i ґрунтового покриву Землi, утворення в минулi епохи вугiлля, торфу, нафти i т. iн. Сумарний хiмiчний склад живих органiзмiв багато в чому вiдрiзняється вiд складу атмосфери i лiтосфери. Вiн ближчий до хiмiчного складу гiдросфери за абсолютним переважанням атомiв водню i кисню, але, на вiдмiну вiд гiдросфери, в органiзмах вiдносно велика частка вуглецю, кальцiю i азоту. Жива речовина в основному складається з елементiв, що є водними i повiтряними мiгрантами, тобто створюють газоподiбнi й розчиннi сполуки. Заслуговує на увагу та обставина, що 99,9 % маси живих органiзмiв припадає на тi 14 елементiв, якi переважають i в земнiй корi, становлячи в нiй 98,9 %, хоч i в iнших спiввiдношеннях. Таким чином, життя — це хiмiчна похiдна земної кори. В органiзмах знайдено майже всi елементи таблицi Менделєєва, тобто вони характеризуються тiєю ж хiмiчною структурою, що i нежива природа. живих органiзмiв природнi екосистеми подiляють на наземнi i воднi, серед останнiх iнодi виокремлюють прiсноводнi i морськi екосистеми. Основнi екологiчнi властивостi екосистем iстотно залежать вiд вiдмiнностi умов iснування (географiчних, гiдрографних, клiматичних, ґрунтових та iн.). Тому названi види природних екосистем подiляються у свою чергу на рiзнi типи екосистем. У класi наземних екосистем виокремлюють тундровi, тайговi, степовi та iн., а прiсноводнi екосистеми подiляють на озернi, рiчковi, болотнi i т. iн. Екосистема — складний об'єкт, при вивченнi якого використовують методи системного аналiзу. Класифiкацiя таких складних систем має проводитися за рiзними пiдставами, або ознаками подiлу на класи. За просторовим масштабом виокремлюють екосистеми рiзного рангу: мiкроекосистеми, мезоекосистеми, макроекосистеми i глобальну екосистему. Найменший ранг мають мiкроекосистеми, прикладами яких є маленьке водоймище, труп тварини з органiзмами, що його населяють, або стовбур дерева, що впало, у стадiї бiологiчного розкладання, домашнiй акварiум i навiть калюжка або крапля води, поки в них присутнi живi органiзми, здатнi здiйснювати кругообiг речовин. Екосистеми промiжного рангу називають мезоекосистемами (лiс, ставок, рiчка i т. iн.). Макроекосистеми мають великий просторовий масштаб i пов'язанi з великими географiчними об'єктами, що становлять за розмiрами значну частину земної поверхнi (наприклад, океан, континент тощо). Найбiльший ранг має глобальна екосистема, еквiвалентна бiосферi Землi в цiлому. Таким чином, бiльшi екосистеми включа­ють екосистеми меншого рангу. За характером середовища iснування спiвтовариств живих органiзмiв природнi екосистеми подiляють на наземнi i воднi, серед останнiх iнодi виокремлюють прiсноводнi i морськi екосистеми. Основнi екологiчнi властивостi екосистем iстотно залежать вiд вiдмiнностi умов iснування (географiчних, гiдрографних, клiматичних, ґрунтових та iн.). Тому названi види природних екосистем подiляються у свою чергу на рiзнi типи екосистем. У класi наземних екосистем виокремлюють тундровi, тайговi, степовi та iн., а прiсноводнi екосистеми подiляють на озернi, рiчковi, болотнi i т. iн. Трофiчний ланцюг {харчовий ланцюг, ланцюг живлення) — це взаємовiдносини мiж органiзмами, через якi в екосистемi вiдбувається трансформацiя речовини й енергiї; групи особин, пов'язанi одна з одною вiдносинами "їжа — споживач" (тобто ланцюг, у якому кожна попередня ланка є їжею для наступного). Види трофiчних ланцюгiв. Трофiчнi ланцюги залежно вiд числа рiвнiв подiляються на простi i складнi (багаторiвневi) ланцюги. Прикладом простого ланцюга, в якому представленi всi три види рiвнiв (продуцент, консумент i редуцент), може бути така послiдовнiсть органiзмiв: Простий трофiчний ланцюг має три трофiчнi рiвнi. Складнi ланцюги на вiдмiну вiд розглянутих вище мають бiльше число Рiвнiв, але воно звичайно не перевищує 5—6 у реальних природних екосистемах. Нижче наводиться приклад складного п'яти-рiвневого ланцюга: ТРАВА — ГУСЕНИЦЯ — ЖАБА — ЗМІЯ — ХИЖИЙ ПТАХ. Розрiзняють три основних типи трофiчних ланцюгiв: —ланцюги хижакiв; —ланцюги паразитiв; —сапрофiтнi ланцюги. 6. Поняття факторiв середовища. Класифiкацiя факторiв середовища . Для зручностi розгляду деяких особливостей взаємодiї суспiльства i природи в рамках дисциплiни, що вивчається, за ступенем антропогенної дiї на природне середовище розрiзнятимемо три такi види екосистем: природнi, соцiоприроднi i антропогеннi. Природнi екосистеми, — це природнi екосистеми, при вивченнi яких не враховуються будь-якi антропогеннi дiї. До антропогенних належать штучнi екосистеми, безпосередньо i цiлеспрямовано створенi людиною для задоволення своїх потреб, їх зручно подiляти на техногеннi i агроекосистеми. До техногенних належать екосистеми, цiлеспрямовано створенi для вирiшення певних завдань охорони навколишнього середовища i природокористування, наприклад, складнi очиснi споруди i комплекси бiологiчного очищення стiчних вод у багатьох великих мiстах свiту. Агроекосистеми створюються практично у всiх країнах i призначенi для рiзкого пiдвищення родючостi земель i збiльшення врожайностi сiльськогосподарських культур на основi хiмiзацiї та застосування нових технологiй сiльськогосподарського виробництва. Пiд соцiоприродними розумiються екосистеми, якi формуються не в результатi цiлеспрямованої дiяльностi людини, а виникають опосередковано унаслiдок взаємодiї людського суспiльства з природним середовищем. Неусвiдомлена дiяльнiсть людини, пов'язана iз задоволенням її потреб, що постiйно зростають, призводить до того, що природнi екосистеми в навколишньому середовищi трансформуються (перетворюються) в соцiоприроднi екосистеми, якi складаються з живої та неживої природи i неприроди, тобто культури. Особливiстю розгляду соцiоприродних екосистем є включення до складу екосистеми людини як носiя культури. Необхiднiсть такого соцiоприродного пiдходу до розгляду екосистем у сучаснiй екологiї зумовлена i тим, що людина в сучасних умовах стала геологiчною перетворювальною силою, без урахування якої неможливо розробляти стратегiї стiйкого розвитку цивiлiзацiї i рацiонального природокористування. 7. Основнi закони, правила й принципи екологiї. Як i будь-яка наука, екологiя виявляє закономiрностi протiкання процесiв, що вивчаються, i формулює їх у виглядi коротких логiчних i перевiрених практикою положень — законiв. Розглянемо ряд основних законiв екологiї (всього їх встановлено близько 250) (М. Ф. Реймерс, 1994), закономiрностей, правил, принципiв. що забезпечать стабiлiзацiю навколишнього середовища тiєю ж мiрою, що i природнi угруповання. Закон бiогенної мiграцiї атомiв (В.І. Вернадського): мiграцiя хiмiчних елементiв на земнiй поверхнi та в бiосферi в цiлому здiйснюється за безпосередньою участю живої речовини — бiогенна мiграцiя. Закон фiзико-хiмiчної єдностi живої речовини: загальнобiо-сферний закон — жива речовина фiзико-хiмiчно єдина; за всiєї рiзноякiсностi живих органiзмiв вони настiльки фiзико-хiмiчно схожi, що шкiдливе для одних не байдуже для iнших (наприклад забруднювачi). Принцип Редi: живе походить тiльки вiд живого, мiж живою i неживою речовиною iснує непрохiдна межа, хоч i є постiйна взаємодiя. Закон єдностi "органiзм — середовище": життя розвивається в результатi постiйного обмiну речовиною та iнформацiєю на базi потоку енергiї в сукупнiй єдностi середовища i органiзмiв, що її населяють. Закон однонаправленого потоку енергiї: енергiя, одержувана спiвтовариством i засвоювана продуцентами, розсiюється або разом з їх бiомасою передається консументам, а потiм редуцентам з падiнням потоку на кожному трофiчному рiвнi; оскiльки у зворотний потiк (вiд редуцентiв до продуцентiв) надходить мiзерна кiлькiсть спочатку залученої енергiї (максимум 0,35 %), говорити про "кругообiг енергiї" не можна; iснує лише кругообiг речовин, що пiдтримується потоком енергiї. Закон безповоротностi еволюцiї Л. Долло: органiзм (популяцiя, вид) не може повернутися до колишнього стану, вже здiйсненому в рядi його предкiв, навiть якщо повернеться в середовище їх iснування. до несприятливих наслiдкiв для екосистеми i трофiчного рiвня, що втрачає енергiю. Закон толерантностi (В. Шелфорда): лiмiтуючим чинником процвiтання органiзму (виду) може бути як мiнiмум, так i максимум екологiчної дiї, дiапазон мiж якими визначає величину витривалостi (толерантностi) органiзму до цього чинника. Закон оптимуму: будь-який екологiчний чинник має певнi межi позитивного впливу на живi органiзми. Закон обмежуючого чинника (закон мiнiмуму Ю. Лiбiха): найбiльш значимий той чинник, що якнайбiльше вiдхиляється вiд оптимальних для органiзму значень; вiд нього залежить у певний момент виживання особин; речовиною, присутньою в мiнiмумi, управляється зростання. Закони екологiї Б. Коммонера: 1) все пов'язано з усiм; 2) все має кудись подiтися; 3) природа "знає" краще; 4) нiщо не дається дарма 8. Поняття бiосфери. Границi бiосфери. . "бiосфера" дав видатний український (радянський) вчений-геохiмiк Володимир Іванович Вернадський (1863—1945), що створив у 20-х роках XX ст. сучасне вчення про бiосферу, викладене в монографiях "Бiосфера" (1926) i "Декiлька слiв про ноосферу" (1944). Можливо, тому введення термiна "бiосфера" в науковий ужиток часто приписується саме Вернадському. Загальна характеристика бiосфери. Бiосфера (за В.І. Вернадський) — оболонка Землi, що включає як область розповсюдження живої речовини, так i саму цю речовину. Тут пiд живою речовиною розумiється сукупнiсть всiх органiзмiв, що населяють Землю. Поняття бiосфери дещо умовне, оскiльки крiм природних мiсць iснування органiчного життя створюються i штучнi (космiчнi кораблi, пiдводнi човни) "острiвцi життя". Органiчне життя зосереджене в трьох неживих географiчних оболонках — геосферах Землi (лiтосфера, гiдросфера i атмосфера). До бiосфери належать i людське спiвтовариство з його виробництвом. iстотно перетворює геосфери. Причому з появою людства на Землi ця перетворювальна дiя багатократно зросла i, за деякими оцiнками, нинi досягла критичного рiвня. Загальна сукупнiсть живих органiзмiв, виражена в масi на одиницю площi (сушi, акваторiї, дна водоймища) або об'єму (води, ґрунту, опадiв), прийнято називати бiомасою. Отже, поняття "жива речовина" бiосфери еквiвалентно бiомасi всiєї Землi. За сучасними оцiнками, суха маса живої речовини бiосфери становить всього 2—3 трлн т, у тисячу разiв менше за масу тропосфери, в десять мiльйонiв разiв — маси земної кори i в мiльярд разiв — маси Землi. Саме її дуже малi розмiри тривалий час заважали геологам зрозумiти виняткову роль життя на Землi в геологiчних процесах, на що i звернув увагу В.І. Вернадський. Розподiл маси живої речовини (бiомаси) в бiосферi украй нерiвномiрний. 9. Склад, структура й функцiї атмосфери. Атмосфера. Третя геосфера Землi, з якою пов'язана бiосфера, — це атмосфера, що є газовою оболонкою Землi, яка складається з азоту (78,08 % об'єму), кисню (20,95 %), аргону (0,93 %) i вуглекислого газу (0,03 %). На частку решти газiв припадає близько 0,01 % загального об'єму атмосфери. З вiддаленням вiд поверхнi Землi щiльнiсть атмосфери поступово зменшується до висоти близько 3 тис. км, де стає рiвною щiльностi мiжпланетного простору. Звичайно атмосферу представляють у виглядi сукупностi шарiв — тропосфери, стратосфери та iоносфери. Тропосфера, що мiстить у собi близько 80 % маси всiєї атмосфери i практично всю водяну пару, сягає висоти приблизно 9км (на полюсах) — 17км (на екваторi). У нижнiй частинi стратосфери, що простягається вiд верхньої межi тропосфери до висоти близько 50км, розташовується озоновий шар, для якого характерний пiдвищений вмiст озону. Концентрацiя озону на висотах розмiщення озонового шару 15—26 км бiльш нiж у 100 разiв перевищує його концентрацiю бiля поверхнi Землi. Озон 03 утворився в результатi реакцiї мiж атомарним (О) i молекулярним (02 ) киснем пiд дiєю ультрафiолетового випромiнювання Сонця. 10 . Гiдросфера. Ця геосфера є сукупнiстю океанiв, морiв, озер, рiчок, болiт, пiдземних вод i льодовикiв. Вона утворює переривисту водну оболонку Землi, що займає бiльше 70 % iї поверхнi. Маса гiдросфери розподiлена вкрай нерiвномiрно: 98,3 % iї становить Свiтовий океан, 1,6 % зв'язано в материкових льодах i лише 0,1 % припадає на води материкiв. Вода — один iз найважливiших, незамiнних природних ресурсiв, хiмiчна сполука водню i кисню. Найпростiшу формулу — Н22 0)2 . Лiд — сполука трьох простих молекул — (Н2 0)3 Гiдросфера — компонент неживої матерiї, але з нею пов'язано життя на Землi. Там, де є вода, є i життя. Вода — найважливiша складова будь-якої живої клiтини. Бiохiмiчнi реакцiї протiкають У водi, оскiльки бiльшiсть органiчних сполук iз бiологiчної пiдмножини водорозчиннi. На зорi виникнення життя летючi органiчнi сполуки розсiювалися в атмосферi й розпадалися. Тi, що не розчинялися у водi, занурювалися на дно, а у водi залишалися переважно водорозчиннi речовини, якi й брали участь у подальшiй еволюцiї життя. i фiзико-хiмiчнi (в'язкiсть, досягнення максимальної щiльностi при 4°С, нестисливiсть, високий коефiцiєнт поверхневого натягу, плавучiсть льоду, розчинювальна здатнiсть, можливiсть формування лужного, нейтрального i кислого середовища). Рiзноманiтнiсть скупчень i рухiв води в рiзних її фазових станах — це хмари, водоспади, рiчки, озера, заснiжений лiс, льодовики, морський прибiй, тобто естетичний ресурс планети Земля. подiляють на три великi групи: планктон, нектон i бентос. Планктон (вiд грец. planktos— ширяючий, блукаючий та on— живе) — найбiльша за числом видiв група органiзмiв, що включає рослини i тварин, якi не здатнi самостiйно пересуватися, "ширяючих" у товщi води i перемiщуваних течiями. Планктон подiляють на фiто- i зоопланктон. Основна маса фiтопланктону зосереджена в поверхневому (50— 80-метровому) шарi води океанiв, де для фотосинтезу достатньо сонячного свiтла. До нектону (вiд грец. nehtos— плавний) належать тварини, здатнi самостiйно пересуватися у водi (риби, воднi ссавцi, кальмари та iн.). Органiзми, прикрiпленi до дна водоймищ, що повзають по ньому i зариваються в нього, вiдносять до бенто­су (вiд грец. benthos— глибина), який подiляється на фiтобентос (рiзноманiтнi багатоклiтиннi водоростi) i зообентос (губки, хроба­ки, молюски та iншi безхребетнi). Маса живої речовини в гiдросферi розподiлена вкрай нерiвномiрно. Найбiльшу бiомасу має фiтопланктон, областi концентрацiї якого займають близько 10 % площi Свiтового океану i в основному розташованi на шельфах. Оскiльки для бiльшостi представникiв нектону i зообентосу фiтопланктон є основним або єдиним джерелом їжi, розподiл областей їх концентрацiї приурочений до ареалiв фiтопланктону. 11. Лiтосфера. Її будова й функцiї. Ґрунт . . Лiтосфера. У сучасному розумiннi лiтосфера (вiд грец. lithos — камiнь та sphaira — куля) — верхня тверда оболонка Землi, товщина якої коливається в межах 50—200 км. Верхня частина лiтосфери утворює земну кору, а нижня — верхню частину мантiї Землi. Земна кора, що є, на вiдмiну вiд гiдросфери, суцiльною оболонкою планети, складається iз трьох шарiв: осадового, гранiтного i базальтового. Осадовий шар в основному складений осадовими породами (глинами, пiсковиками, вапняками, доломiтом, гiпсом та iн.), що утворилися на поверхнi Землi в основному в результатi вiдкладення продуктiв вивiтрювання i руйнування стародавнiх порiд, хiмiчного i механiчного випадання осаду з води, а також продуктiв життєдiяльностi органiзмiв. Потужнiсть осадового шару вкрай мiнлива: в одних мiсцях його немає, в iнших вiн досягає товщини 20—25 км. Загальний об'єм цього шару становить близько 10 % вiд обсягу всiєї земної кори, причому основна частина порiд, що його складають, припадає на материки i шельфи океанiв. Нижня межа бiосфери проходить у верхнiй частинi земної кори. Виразне розповсюдження життя простежується тут лише до глибини в декiлька десяткiв метрiв, проте з пiдземними водами мiкроорганiзми розповсюджуються до глибин 2—3км, хоча вiдомi випадки виявлення мiкроорганiзмiв у нафтових водах i нафтi, видобутих при бурiннi свердловин з глибин бiльше 4км. З погляду концентрацiї живої речовини в бiосферi особливий iнтерес становить ґрунтовий шар, товщина якого в рiзних ландшафтних i клiматичних зонах змiнюється в широких межах (вiд декiлькох сантиметрiв до 1—1,5 м). Практично вся рослиннiсть сушi, а отже, i весь її тваринний свiт пов'язанi з ґрунтом як необхiдним джерелом їжi. Грунт. Тверда земна кора, на якiй ми мешкаємо (лiтосфера), має складну будову. Верхнi шари лiтосфери (до 2—4 км) називають лiтобiосферою, а поверхневий шар — ґрунтом. У глибину Землi живi органiзми проникають на невелику вiдстань. Найбiльша глибина, на якiй у породах земної кори були знайденi бактерiї, становить 4км, на днi океанiв — до 11км. Грунт є найважливiшою ланкою, що зв'язує бiотичнi й абiотичнi компоненти наземних екосистем. У цьому полягає особлива роль ґрунту в бiосферi. Процес утворення ґрунту отримав назву ґрунтоутворення. Наука про ґрунти називається ґрунтознавством. є його родючiсть. 12. Вплив на навколишнє середовище. Види впливiв на навколишнє середовище (фiзичне, хiмiчне, бiологiчне). Розрiзняють бiологiчне, фiзичне (зокрема радiацiйне, свiтлове, електромагнiтне, шумове та iн.) або хiмiчне забруднення. Забруднювачi навколишнього середовища — це невластивi (новi) середовищу фiзичнi, хiмiчнi i бiологiчнi агенти або характернi для нього агенти, що перебувають в обсягах, якi перевищують багаторiчний (фоновий) рiвень їх присутностi, що природно склався. Класифiкацiя видiв забруднення. Розглядають звичайно два рiзних за походженням види забруднення: —природне забруднення, що виникає в результатi дiї природних явищ без участi людей; 1)бiологiчне (привнесення в навколишнє середовище i розмноження в ньому небажаних для людини органiзмiв або проникнення (природне або антропогенне) в екосистему органiзмiв, чужих угрупованням екосистеми, яких звичайно там немає); 2)фiзичне (радiацiйне, теплове, свiтлове, електромагнiтне, шумове та iн.); 3)хiмiчне (забруднення бiосфери хiмiчними речовинами). За способом утворення розрiзняють первинне i вторинне забруднення. Первинне забруднення — надходження в середовище забруднювачiв, що утворюються безпосередньо пiд час природних або антропогенних процесiв у бiосферi. Вторинне забруднення — утворення (синтез) шкiдливих i небезпечних для навколишнього середовища i людини забруднювачiв пiд час фiзико-хiмiчних про­цесiв у навколишньому середовищi, при цьому всi або деякi реагенти можуть бути самi по собi безпечними. Наприклад, вторинним забрудненням є утворення за певних умов отруйних хiмiчних речовин в атмосферi, що називається. За просторовою ознакою розрiзняють глобальне (що виявляється в будь-якiй точцi планети як завгодно далеко вiд його джере­ла), регiональне (що виявляється в межах значних територiй, але не охоплює всiєї планети) i локальне (що спостерiгається на невеликiй територiї, обмеженiй межами населеного пункту, пiдприємства i т. iн.) забруднення. 13. Вплив на навколишнє середовище. Забруднення атмосфери. Джерела викидiв в атмосферу. чи часток крапель рiдини, що змiнюють природний склад атмосфери i негативно дiють на живi ор­ганiзми, погiршуючи умови їх життя. Основнi забруднювачi атмосфери можна бути об’єднаними в двi групи: -забруднювачi природного походження, як мiнерального, рослинного, так i тваринного; -забруднювачi штучного походження. Головними забруднювачами другої групи є: -вуглекислий газ; -окис вуглецю; -сiрчаний i сiрчистий ангiдриди; -канцерогени; До активних вiдносять уже перерахованi - похiднi вуглецю (наприклад, вуглекислий газ чи оксид вуглецю), похiднi азоту, сiрки, хлору, фтору i ряд iнших, активнiсть яких змiнюється залежно вiд температурно-вологiсного, вiтрового режиму атмосфери i сонячної активностi. Пасивнi речовини - це в основному твердi суспензiї у виглядi часток пилу i сажi. Основнi джерела забруднення, як правило, зосередженi у великих промислових центрах, але їхнiй антропогенний вплив часто поширюється на територiю всiєї країни i навiть далеко за її межi. Забруднення повiтря наносить величезний економiчний збиток тому що речовини, якi мiстяться в забрудненому повiтрi: впливають на: -органи- зору i нюху; -потрапляють у легенi, що викликає їх захворювання; руйнують: -окремi деталi механiзмiв, будинкiв i споруд; -знижують врожайнiсть сiльськогосподарських, лiсових та iн. культур; -порушують роботу транспорту. 14. Екологiчнi проблеми, пов'язанi iз забрудненням атмосфери: -Кислотнi дощi. -Парниковий ефект. -Руйнування озонового шару. -Смоги. Максимальному тиску завжди протистоїть дiя закону тиску середовища на життя. Всi умови середовища, необхiднi для життя, вiдiграють рiвнозначну роль. Форма iснування органiзму завжди вiдповiдає умовам його життя. В процесi еволюцiї зберiгаються тiльки тi популяцiї, швидкiсть розмноження яких скорельована з обсягом харчових ресурсiв середовища iснування. Цi закони вже порушуються людством, триває зростання народонаселення, а ресурси виснажуються або взагалi деградують (ґрунти 1 т - iн.). Для збереження всього живого на Землi необхiдна охорона природи. Охорона природи — це стратегiя виживання людства. 'Кодна група країн або регiон, попри якнайвищий рiвень розвит-К У, не може уникнути єдиної долi людства. Екологiчнi дверi зачинити неможливо, у всiх людей — одна доля. Зараз природне середовище на Землi настiльки зiпсовано, що будь-яка нацiя (або держава) не має права робити що-небудь екологiчно шкiдливе у вузькоособистих iнтересах. забруднення твердої, рiдкої i газоподiбної складових бiосфери. Зрозумiло, забруднення не можна зводити тiльки до надходження нових хiмiчних сполук в екосистеми в результатi перетворення мас речовини в процесi промислового виробництва й утилiзацiї енергоносiїв. Людина впливає на бiогеохiмiчнi цикли не тiльки на екосистемному, а й на бiосферному, а також на планетарному i навколоземному космiчному рiвнях. Стисло наслiдки забруднення можна сформулювати так. 1. Погiршення якостi навколишнього середовища для живих органiзмiв, тобто детерiорацiя. 2. Утворення небажаних втрат речовини, енергiї, працi i засобiв, здобичi й заготiвлi сировини i матерiалiв, що перетворюються на безповоротнi вiдходи, розсiюванi в бiосферi. 3. Незворотне руйнування як окремих екологiчних систем, так i бiосфери в цiлому, включаючи вплив на глобальнi фiзико-хiмiчнi параметри середовища. 4. Втрати родючих земель, зниження продуктивностi екологiчних систем i бiосфери в цiлому. 5. Пряме або непряме погiршення фiзичного i морального станiв людини як головної продуктивної сили суспiльства. Тому захист навколишнього середовища вiд забруднення є одним iз визначальних у спiльнiй проблемi оптимiзацiї природокористування, збереженнi якостi середовища для теперiшнього i майбутнiх поколiнь людей. Глобальнi наслiдки антропогенної дiяльностi небезпечнi екологiчними катастрофами. Руйнування захисного озонового екрана Землi призведе до загибелi всього живого внаслiдок "жорсткого" УФ-опромiнення. Багато речовин антропогенного походження вважаються серйозною загрозою для озоносфери. Стоншування озонового шару до 50 % отримало назву "озонова дiра". Перебування людини в таких дiлянках веде до збiльшення випадкiв захворювання на рак шкiри, катаракту, послаблюється iмунiтет. Найгiрше те, що можливе руйнування захисного озонового екрану Землi. Нинi залишається багато незрозумiлого стосовно кiнцевих результатiв дiї хлор- i фторзамiщених вуглеводнiв i змiн в озоновому шарi на клiмат. Прогнозованi ефекти дуже рiзнi — вiд нового льодовикового перiоду до пiдвищення температури всього на 10°С. Проте слiд пам'ятати, що життя на Землi розвивалося за наявного нинi комплексу умов. Довготривалi зсуви в тому або iншому напрямi мають найсильнiший вплив на життя, яким ми його знаємо. У березнi 1985 р. 45 країн домовилися про захист озонового шару (Вiденська конвенцiя про охорону озонового шару, 1985). Перший договiр не вводив яких-небудь обмежень на хлор- i фтор-вуглеводнi або iншi речовини, що руйнують озон; а був скорiше угодою про обмiн контрольними даними i про продовження дослiджень щодо озону. Глобальним явищем вважають: парниковий ефект, кислотнi дощi, транскордоннi перенесення забруднень, запилення атмосфери та iн. "Парниковий ефект" — це потеплiння клiмату в результатi збiльшення кiлькостi СО та iнших газiв в атмосферi Землi внаслiдок антропогенного забруднення. Кислотнi дощi — це дощi з зсувом рН у кислотний бiк, якi виникають з вини людини внаслiдок забруднення атмосфери оксидами сiрки, азоту i т. iн. Пiд дiєю ультрафiолетового випромiнювання Сонця такi компоненти вихлопних газiв, як окисли азоту i вуглеводнi вступають у складнi реакцiї. У результатi утворюється комплекс вторинних речовин - озон, перекиси, альдегiди, кетони, вiльнi радикали та iн., що мають значно бiльшу токсичнiсть, нiж вихiднi речовини. Основними симптомами фотохiмiчного смогу є: -зниження видимостi; -характерний неприємний запах; ураження рослинностi; Останнiм часом у цiєї проблеми з'явився новий i маловивчений аспект -поява фотохiмiчного смогу поза промисловими мiстами i вдалинi вiд очевидних джерел забруднення атмосфери. 15. Вплив господарської дiяльностi на воднi об'єкти. Джерела забруднення поверхневих i пiдземних вод. Пiд забрудненням водоймищ розумiють зниження їх бiосферних функцiй i екологiчного значення внаслiдок надходження шкiдливих речовин. Воно виявляється в змiнi фiзичних i органолептичних властивостей (зниження прозоростi, поява забарвлення, запаху, присмаку), збiльшеннi вмiсту солей (сульфатiв, хлоридiв, нiтратiв, важких i радiоактивних елементiв i т. iн.), появi хвороботворних мiкроорганiзмiв, скороченнi концентрацiї розчиненого у водi кисню i т. iн. Так, унаслiдок мiнералiзацiї води кiлькiсть солей у водах постiйно зростає, навiть у такiй об'ємнiй воднiй системi, як басейн рiчки Днiпро. У рядi невеликих рiчок, наприклад у Сiверському Донцi, вода вже не прiсна, а солонувата. Середня мiнералiзацiя рiк України становить 2—3 г/л. До Пiвденного Бугу надходять промисловi стоки з мiнералiзацiєю 1,5—5,0 г/л. Нинi багато рiк України не можуть бути використанi як джерела водопостачання. Основна причина засолення вод — винищування лiсiв, розорювання степiв, випас худоби. Вода слабше затримується в ґрунтi, не зволожує його, не поповнює ґрунтовi джерела, а стiкає через рiки в моря. Для зниження засолення рiк слiд проводити посадку лiсiв. Інша причина — дренажнi води, обсяг їх скидання на 2005 р. становить 40—45 км3 . Системи зрошування споживають звичайно 1—2 тис. м3 Найбiльший слiд у мiнералiзацiї води залишає скидання промислових стокiв. За даними 2000 р., їх обсяг дорiвнював 10 988 млн. м3 , iз яких 3172 млн. м33 Для характеристики стiчних вод є такi показники (умови спуску стiчних вод у водоймища регламентуються "Правилами охорони поверхневих вод вiд забруднення стiчними водами"). 16. Вплив господарської дiяльностi на воднi об'єкти. Фiзичне й бiологiчне забруднення вод. Водоймища — складнi екологiчнi системи, якi формувалися протягом тривалого часу. У процесi бiотичного кругообiгу i господарської дiяльностi людини в них постiйно надходять органiчнi й неорганiчнi речовини природного й антропогенного походження. Тому у водоймищах вiдбуваються процеси, що повертають екосистеми до первинного стану, — процеси самоочищення. Найважливiшi з них: —коагуляцiя насадження зважених у водi частинок; —окислення (мiнералiзацiя) органiчних домiшок; —окислення мiнеральних домiшок розчиненим у водi киснем; —нейтралiзацiя кислот i основ за рахунок буферної ємностi води водоймища; —гiдролiз солей важких металiв, що призводить до утворення малорозчинних гiдроксидiв i видiлення їх з води та iн. буде перевищена, то вiдхилення вiд стану рiвноваги в екосистемi будуть настiльки значними, що вiдбудеться загибель популяцiй водних органiзмiв. У таких умовах повернення до початкового стану рiвноваги вже неможливе, а отже, екосистема в цiлому гине. Найважливiша умова правильного протiкання бiохiмiчних процесiв у водоймищах i забезпечення ними самоочищення води — оптимальна концентрацiя розчиненого кисню. Якщо кисню недостатньо, то вищi органiзми гинуть. Органiчнi сполуки замiсть окислення пiддаються анаеробному розкладанню з видiленням сiрководню, вуглекислого газу, метану i водню, а воно створює вторинне забруднення водоймища. Основний критерiй якостi води в нашiй країнi — порiвняння з граничнодопустимою концентрацiєю речовин (ГДК) (нинi замiсть ГДК використовують ТДР — тимчасово допустимi рiвнi (забруднення), що мiстяться у водi). Якщо концентрацiї речовин у водi не перевищують ГДК, то якiсть води вважається хорошою. При цьому скидання у водоймища нових речовин, ГДК яких не визначенi, заборонено. 17. Забруднення ґрунтiв. Основнi види забруднення лiтосфери — твердi побутовi та промисловi вiдходи. На одного жителя в мiстах розвинених країн Європи та США в середньому припадає на рiк приблизно по однiй тоннi твердих вiдходiв, причому цей показник щорiчно зростає. В Українi цей показник становить 250—300 кг на рiк. Розглянемо основнi методи охорони навколишнього середовища вiд твердих побутових i промислових вiдходiв, але спочатку ознайомимося з такими основними поняттями: сировини, палива, добрива i т. iн.; —захоронения вiдходiв — поховання їх пiд землю в спецiально створенi виїмки, кинутi вугiльнi шахти та iн. з метою виключення можливостi їх подальшого використання i запобiгання потраплянню забруднюючих речовин у навколишнє середовище; —детоксикацiя (знешкодження) вiдходiв — звiльнення їх вiд шкiдливих (токсичних) компонентiв на спецiалiзованих установках. Нинi i за масштабами накопичення, i за ступенем негативного впливу на навколишнє середовище екологiчною проблемою столiття стали твердi вiдходи. Тому їх збирання, видалення, детоксикацiя, переробка й утилiзацiя — одне з найголовнiших завдань iнженерного захисту навколишнього природного середовища. Важливий захист середовища iснування i вiд звичайних, тобто нетоксичних, вiдходiв. На урбанiзованих територiях розмiщення вiдходiв уже тепер має першорядне значення серед екологiчних проблем. Рiшення цього питання регламентується законами України "Про вiдходи" (1998 р.), "Про поводження з радiоактивними вiдходами" (1995 р.), "Про затвердження Державної програми поводження з токсичними вiдходами" (1999 р.) i знаходить вiдображення у цiлiй низцi постанов Кабiнету Мiнiстрiв України та мiжнародних i державних стандартiв України. 18. Вироблення й використання енергiї. Вплив об'єктiв енергетики на навколишнє середовище. Життєдiяльнiсть людства неможлива без споживання енергiї: вона необхiдна для виробництва промислових i сiльськогосподарських продуктiв, для розробки нових технологiй, та й просто для обiгрiву осель. Споживаючи енергiю, людина пройшла шлях вiд першого багаття до атомних електростанцiй, освоїла видобуток традицiйних енергетичних ресурсiв: вугiлля, нафти i газу, навчилася використовувати енергiю рiк, освоїла "мирний атом" Сьогоднi сумарне споживання теплової енергiї у свiтi становить колосальну величину — бiльше 1013 узагальнено зводиться до наступного: • водоспоживання й водокористування, що обумовлює змiна водного балансу i якостi води; • випадання на поверхню у виглядi твердих часток i рiдких розчинiв продуктiв викидiв в атмосферу, у тому числi: кислот i кислотних окислiв, металiв й їхнiх з'єднань, канцерогенних i радiоактивних речовин; • складування продуктiв спалювання твердих палив (зола, шлаки), продуктiв продувок поверхонь нагрiвання (сажа, зола), а також вiдходiв збагачення палива; • викиди твердих i рiдких радiоактивних вiдходiв, включаючи вiдходи видобутку й збагачення уранових руд; змiна розподiлiв опадiв, випарiв, туманiв, мiсцеве потеплiння повiтряного басейну; створення водоймищ у долинах рiк або з використанням природного рельєфу поверхнi, а також створення штучних ставкiв охолоджувачiв, що викликає змiну якiсного й кiлькiсного состава рiчкового стоку, змiна гiдрологiї водного басейну, збiльшення тиску на дно, проникнення вологи в розлами кори й змiна сейсмiчностi, змiна умов рибальства, розвиток планктонiв i водної рослинностi, змiна мiкроклiмату, умов вiдпочинку, спортивних занять, бальнеологiчних й iнших факторiв водного середовища, пiдтоплення й заболочування територiй, берегообрушення, перенос населених пунктiв; • змiна ландшафту при спорудженнi рiзних енергетичних об'єктiв, у тому числi вирубка лiсiв, вилучення iз сiльськогосподарського оберту орних земель, лугiв; • вплив скидань, виносiв i змiна характеру взаємодiї водних басейнiв iз сушею на структуру й властивостi континентальних шельфiв. Із всiх типiв електростанцiй найбiльший негативний вплив на навколишнє середовище роблять ТЕС. Це зв'язано, головним чином, iз процесами спалювання органiчного палива. З урахуванням даних про елементарнi процеси, що вiдбуваються при спалюваннi палива й при перетвореннi теплової енергiї в механiчну роботу, а потiм в електричну енергiю. Викопне паливо витягається з надр i пiсля збагачення й переробки подається в топлення парогенератора. Для забезпечення спалювання палива з атмосфери в топлення подається повiтря продукти, Що Утворяться, згоряння передають основну частину теплоти робочому тiлу енергетичної установки, частина теплоти розсiюється в навколишнє середовище, а частина несеться iз продуктами згоряння в димар i далi в атмосферу. Залежно вiд вихiдного состава палива продукти згоряння, що викидають в атмосферу, мiстять окисли азоту (NO2 ), окисли вуглецю (З2 ), окисли сiрки (SO2 ), вуглеводнi, пари води й iншi речовини у твердому, рiдкому й газоподiбному станi. Забруднення атмосфери дрiбними твердими частками золи зв'язано, головним чином, з використанням як паливо вугiлля. 19. Нетрадицiйнi й вiдновляти источники, що, енергiї. Проблеми й перспективи їхнього використання. Енергетичний потенцiал України. До основних НПДЕ ставляться: енергiя сонця, вiтру, тепла Землi (наприклад, парогiдротермiчна), бiомаси (органiчнi вiдходи в господарськiй дiяльностi людини, енергетичнi плантацiї), океанiв i морiв (наприклад, припливiв i вiдливiв, температурного градiєнта), нетрадицiйнi види гiдроенергетики (малих рiк, гiдроакумулюючих систем), а також вториннi енергетичнi ресурси (тепловi вiдходи промислових i сiльськогосподарських пiдприємств). За деякими оцiнками сумарний потенцiйний внесок всiх НПДЕ у свiтовий енергетичний баланс уже до 2000 р. повинен скласти бiльше 10%. Очiкується, що об'єм використання окремих видiв НПДЕ розподiлиться в такий спосiб (у млн. т. у. т.): сонячна енергiя (на гаряче водопостачання й опалення) - 36; геотермальна енергiя - 29; енергiя вiтру - 7; енергiя бiомаси - 7; iншi види енергiї - 7; усього - 86 млн. т. у. т. Необхiднiсть i можливiсть розвитку в Українi НПДЕ обумовленi наступними причинами: • дисбалансом у розвитку енергетичного комплексу України, орiєнтованого, по-перше, на централiзоване електро- i теплопостачання й, по-друге, на значне (понад 40%) виробництво енергiї на АЕС при фактичнiй вiдсутностi виробництв по одержанню ядерного палива, утилiзацiї й переробцi вiдходiв, а також виробництв по створенню й модернiзацiї встаткування дiючих АЕС (ядерних реакторiв, казанового встаткування й т. д.); • наявнiстю науково-технiчної й промислової бази, придатної для виробництва практично всiх видiв устаткування нетрадицiйної енергетики; • сприятливими клiмато-метеорологiчними умовами для використання основних видiв НПДЕ. Виходячи з географiчних, науково-економiчних й екологiчних факторiв, для України доцiльно розглядати використанi таких НПДЕ, як енергiя сонця, вiтру, бiомаси, малих рiк, геотермальна енергiя (табл. 7. 3). Використання енергiї поновлюваних джерел дозволить знизити споживання дефiцитних для України нафтопродуктiв на 5-6%, у тому числi за рахунок використання гелiоресурсiв - на 1,7%, вiтроенергiї - на 2,8%, геотермальної енергiї - на 0,1%, бiогаза - на 0,2%, гiдроенергiї рiк - на 0,9% (бiльших - на 0,6% , малих - на 0,3%). забруднюючих речовин досить високi й становлять до 900 млн. т у рiк. По оцiнках Мiжнародного iнституту менеджменту навколишнього середовища (Швейцарiя), якщо до 1989 р. розмiри щорiчних втрат України вiд погiршення середовища перебування склали 15-20% валового нацiонального доходу, то до 1995 р. у зв'язку зi зниженням останнього вони досягли бiльше 35% i стали самими великими у свiтi. Питоме забруднення на одиницю територiї України найбiльше в Європi. Зони екологiчного нещастя займають бiльше 15% всiєї територiї України: це Донбас, Кривбасi, Приднiпров'я, Пiвнiчний Крим, Чорнобильська зона, окремi дiлянки узбережжя Чорного й Азовського морiв. На територiї України можна видiлити три екологiчнi зони (Донецко-Приднiпровську, Пiвденну й Пiвденно-Захiдну), що iстотно видiляються по антропогенних сумарних навантаженнях на повiтряний басейн. Максимальна кiлькiсть викидiв в атмосферу, що створює навантаження на одиницю площi (~ 35 т/км22 у рiк. У Пiвденнiй i Пiвденно-Захiднiй зонах — вiдповiдно, 7,1 й 7,8 т/км2 у рiк. Із загальної маси викидiв в атмосферне повiтря, що становить порядку 20 млн. т речовин у рiк, на частку пiдприємств енергетики України доводиться до 53%. Усереднений хiмiчний склад викидiв шкiдливих речовин по Українi становить: сiрчистий ангiдрид - 30%, окис вуглецю - 37%, окисли азоту - 10%, вуглеводнi сполуки - 8%, легкi органiчнi сполуки - 4%, iншi - 11%. Екологiчна безпека поряд з ефективним функцiонуванням засобiв захисту навколишнього природного середовища, забезпечується правовими, органiзацiйними, економiчними й соцiальними факторами. 21. Правове регулювання керування екологiчною безпекою. "Закон України про охорону навколишнього природного середовища"; прийнятий 25. 06. 1991 р., зi змiнами й доповненнями вiд 5. 05. 1993 р., 6. 03 1996 р., 19. 11. 1997 р., 5. 03. 1998 р.; "Закон України про охорону атмосферного повiтря"; прийнятий 16. 10. 1992 р., зi змiнами вiд 28. 02. 1995 р.; "Водний кодекс України"; прийнятий 6. 06. 1995 р.; "Земельний кодекс України"; прийнятий 18. 12. 1990 р., зi змiнами й доповненнями вiд 13. 03. й 26. 12. 1992 р., 5. 05. 1993 р.; "Кодекс України про надра"; прийнятий 27. 07. 1994 р.; "Лiсовий кодекс України"; прийнятий 21. 01. 1994 р. 22. Адмiнiстративнi iнструменти керування екологiчною безпекою. Вiдповiдно до законодавства України керування екологiчною безпекою мiст здiйснюють обласнi, мiськi й районнi ради народних депутатiв, їх виконавчi й розпорядницькi органи (мiсцевi органи влади) i спецiально вповноваженi державнi органи. До спецiально вповноважених державних органiв вiдносять: • органи по охоронi навколишнього природного середовища й використанню природних ресурсiв (обласнi керування екологiчної безпеки, мiськi й районнi екологiчнi iнспекцiї), що входять у систему Мiнiстерства охорони навколишнього природного середовища i ядерної безпеки України; • органи по використанню й охоронi земельних ресурсiв Державного комiтету України по земельних ресурсах; • органи геологiчного контролю Державного комiтету України по геологiї й використанню надр; • лiсову охорону Мiнiстерства лiсового господарства України. Мiсцевi органи влади в межах своєї компетенцiї: • дають згоду на розмiщення на пiдвiдомчiй територiї пiдприємств й органiзацiй; • затверджують проекти планування й забудови населених пунктiв, їхнi генеральнi плани й схеми промислових вузлiв; • видають i скасовують дозволу на спецiальне використання мiсцевих природних ресурсiв; • органiзують розробку й затверджують мiсцевi екологiчнi програми; • погоджують плани роботи пiдприємств й органiзацiй по охоронi навколишнього природного середовища й використанню природних ресурсiв; • органiзують вивчення навколишнього природного середовища; • надають пiдприємствам, органiзацiям i громадянам iнформацiю про стан навколишнього природного середовища й захворюваностi населення; • здiйснюють контроль за дотриманням природоохоронного законодавства; • обмежують, припиняють або припиняють господарську дiяльнiсть пiдприємств й органiзацiй у випадках порушення ними природоохоронного законодавства; • органiзують роботу з лiквiдацiї екологiчних наслiдкiв аварiй i стихiйних лих. Органiзацiйнi функцiї керування природокористуванням у мiському середовищi здiйснюють вiддiли екологiї при мiськвиконкомах. Звичайно вони входять до складу керування по капiтальному будiвництву й житлово-комунальному господарству. 23. Оцiнка впливу на навколишнє середовище. Оцiнка впливу на навколишнє середовище проводиться у результатi екологiчного монiторингу — це система спостережень, збору, обробки, передачi, зберiгання й аналiзу iнформацiї про стан навколишнього природного середовища, прогнозування її змiн i розробки науково обґрунтованих рекомендацiй для прийняття ефективних управлiнських рiшень. У межах мiської територiї ведуться спостереження за: • якiстю атмосферного повiтря й джерелами його забруднення; • рiвнем впливу шкiдливих фiзичних i бiологiчних факторiв; • гiдрологiчними й гiдрохiмiчними характеристиками водних об'єктiв; • якiстю води джерел централiзованого й нецентралiзованого питного водопостачання; • рiвнем ґрунтових вод; • санiтарним станом дворiв, вулиць, площ й iнших мiських територiй. санiтарно-захисних зон й у житлових кварталах нормативам ГПК. - Екологiчна експертиза. - Екологiчний монiторинг. Екологiчний аудит. Екологiчна експертиза — це екологiчне дослiдження, аналiз й оцiнка результатiв намiчуваної або iснуючої господарської дiяльностi, що робить або може зробити негативний вплив на навколишнє природне середовище. Екологiчна експертиза спрямована на запобiгання появи нових, обмеження або лiквiдацiю iснуючих негативних джерел впливу на навколишнє природне середовище й здоров'я населення. У частинi рiшення екологiчних проблем мiста екологiчнiй експертизi пiдлягають: • проекти генеральних планiв населених пунктiв i промислових вузлiв, схем районного планування; • технiко-економiчнi обґрунтування (ТЕО) i розрахунки (ТЕР), проекти на будiвництво й реконструкцiю, розширення, технiчне переозброєння пiдприємств й iнших об'єктiв, якi можуть негативно впливати на стан навколишнього природного середовища; Оцiнка впливу на навколишнє середовище проводится у результатi екологiчного монiторингу — це система спостережень, збору, обробки, передачi, зберiгання й аналiзу iнформацiї про стан навколишнього природного середовища, прогнозування її змiн i розробки науково обґрунтованих рекомендацiй для прийняття ефективних управлiнських рiшень. В останньому випадку, якщо iнiцiатором перевiрки природоохоронної дiяльностi пiдприємства є адмiнiстрацiя самого пiдприємства, така дiяльнiсть зветься екологiчного аудита. Всебiчний комплексний аналiз й оцiнка дiяльностi пiдприємств або будь-якого iншого виду дiяльностi в областi природокористування, що робить вплив на стан навколишнього природного середовища й здоров'я населення, одержали назву екологiчного аудита. Екологiчний аудит органiзується з iнiцiативи керiвника або власника об'єкта або виду дiяльностi й носить характер екологiчного самоконтролю або екологiчної самооцiнки. Екологiчний аудит виконується незалежно вiд державної екологiчної експертизи. Вiн проводиться спецiалiзованими аудиторськими органiзацiями, що мають вiдповiдний квалiфiкацiйний сертифiкат (лiцензiю). Висновки (результати) екологiчного аудита є основою для розробки перспективних екологiчних програм, планiв природоохоронних заходiв, формування напрямкiв екологiчної полiтики. 25. Економiчнi iнструменти природокористування й регулювання екологiчної безпеки. Економiчнi заходи, спрямованi на охорону навколишнього природного середовища й рацiональне використання природних ресурсiв, включають: • визначення джерел фiнансування заходiв щодо охорони навколишнього природного середовища; • установлення лiмiтiв використання природних ресурсiв, викидiв в атмосферне повiтря, скидань стiчних вод у воднi об'єкти й розмiщення вiдходiв; • установлення нормативiв i розмiрiв зборiв за використання природних ресурсiв, викиди забруднюючих речовин у навколишнє природне середовище, розмiщення вiдходiв й iншi види шкiдливого впливу; • надання суб'єктам пiдприємницької дiяльностi податкових, кредитних й iнших пiльг при впровадженнi ними енерго- i ресурсозберегаючих процесiв, маловiдходних i безвiдхiдних технологiй, розвитку нетрадицiйних джерел енергiї, здiйсненнi iнших ефективних заходiв по охоронi навколишнього природного середовища й заощадженню природних й енергетичних ресурсiв; • вiдшкодування збиткiв, заподiяних порушенням природоохоронного законодавства; • стимулювання дiяльностi по охоронi навколишнього природного середовища й економiї природних й енергетичних ресурсiв. Фiнансування природоохоронних заходiв здiйснюється за рахунок державного й мiсцевого бюджетiв, засобiв пiдприємств й органiзацiй, фондiв охорони навколишнього природного середовища, добровiльних внескiв й iнших засобiв. Лiмiти викидiв i скидань забруднюючих речовин у навколишнє природне середовище, розмiщення вiдходiв промислового, будiвельного й iншого виробництв, iнших видiв шкiдливого впливу встановлюються для кожного пiдприємства й iншого джерела забруднення навколишнього природного середовища, а також для мiста в цiлому. Лiмiти встановлюються виходячи з умов дотримання екологiчних нормативiв якостi навколишнього природного середовища з облiком сформованої виробничої iнфраструктури й екологiчної обстановки в кожнiм конкретному мiстi. Лiмiти перiодично переглядаються звичайно убiк зменшення. Нормативи зборiв за використання природних ресурсiв установлюються з урахуванням їх якостi, доступностi, поширення, можливостi поновлення, комплексностi, обсягiв видобутку, мiсцезнаходження, можливостi переробки й утилiзацiї вiдходiв, iнших факторiв. Нормативи зборiв за використання природних ресурсiв i за забруднення навколишнього природного середовища є єдиними для всiєї країни. 26. Основнi мiжнароднi угоди в областi охорони навколишнього середовища й рацiонального природокористування. "гнучких механiзми", якi мають дати змогу Сторонам, скоротити витрати, пов'язанi зi скороченням викидiв: газiв шляхом одержання кредитiв за iнвестицiї в заходи, спрямованi на зниження викидiв у країнах, що розвиваються, i в країнах з перехiдною економiкою. 2. Механiзм чистого розвитку пов'язаний з проектами, здiйснюваними в країнах, що не ввiйшли до додатка І, визначений У Кiотському протоколi (ст. 12) ринковий механiзм впровадження проектiв мiж країною з розвиненою економiкою i країною, що розвивається, який забезпечує країну, що розвивається, фiнансуванням i технологiями для сталого розвитку та допомагає країнi з розвиненою економiкою виконати зобов'язання щодо зниження викидiв. Проекти механiзму чистого розвитку покликанi надати сприяння країнам, не внесеним до додатка І, щодо скорочення обсягiв викидiв i досягнення стiйкого розвитку. Кредит "сертифiкованих скорочень викидiв", отриманих пiд час реалiзацiї проектiв механiзму чистого розвитку, може бути придбаний країнами, внесеними до додатка І, i доданий до їхньої встановленої кiлькостi. 3. Мiжнародна торгiвля квотами на викиди. Програма економiчного стимулювання, за якою джерелам певних забруднень (найчастiше тих, що забруднюють атмосферу) надаються дозволи на викиди певної кiлькостi тонн забруднювачiв. Уряд видає тiльки обмежену кiлькiсть дозволiв, що вiдповiдає бажаному рiвню викидiв. Власники цих дозволiв можуть, користуючись ними, викидати дозволену кiлькiсть забруднюючих речовин, або, знизивши обсяг власних викидiв, продати цi дозволи. Той факт, що дозволи мають товарну вартiсть, стимулює власника до зменшення викидiв. Мiжнародна торгiвля квотами на викиди дає змогу країнам, внесеним до додатка І, торгувати мiж собою одиницями встановленої кiлькостi. При цьому одиницею товару є тонна еквiвалента двоокису вуглецю, а продавцями i покупцями — держави, якi ратифiкували КП. Зобов'язання держав не перевищувати встановлених рiвнiв викидiв можна iнтерпретувати як нацiональнi квоти на викиди. Квотами, або одиницями встановленої кiлькостi, можна торгувати за дотримання цiлої низки умов, визначених у КП. Для отримання права застосовувати механiзми Кiотського протоколу Сторони мають вiдповiдати вимогам, визначеним рiшеннями VIIКонференцiї Сторiн Рамкової конвенцiї ООН про змiну клiмату, якi затвердженi першою Зустрiччю Сторiн Кiотського протоколу (Монреаль, 2005 p.). Згiдно з цими рiшеннями кожна країна — сторона додатка І (у тому числi Україна) має виконати сiм передумов: 1. Бути стороною протоколу. 2. Призначити органiзацiю, вiдповiдальну за схвалення вiд iменi держави проектiв спiльного впровадження. 5. Створити нацiональний реєстр одиниць викидiв та поглинання парникових газiв, що випускаються, передаються та набуваються Стороною. 6. Подавати до секретарiату РКЗК результати останньої iнвентаризацiї. 7. Чiтко облiковувати встановлену кiлькiсть викидiв i подавати iнформацiю про це. В Українi iснують вiддiлення мiжнародних суспiльних екологiчних рухiв "Гринпiс", "Билуна" й iн. Бiльшiсть суспiльних екологiчних органiзацiй функцiонують на постiйнiй основi. Деякi створюються для рiшення конкретних екологiчних завдань у данiй мiсцевостi й, виконавши її, свою дiяльнiсть припиняють. природного середовища. Суспiльнi природоохороннi об'єднання мають право: • одержувати у встановленому порядку iнформацiю про стан навколишнього природного середовища, джерелах її забруднення, програмах i заходах щодо проблем природокористування; • брати участь у перевiрках природоохоронної дiяльностi пiдприємств й iнших об'єктiв разом з державними органами керування в областi охорони навколишнього природного середовища; • проводити суспiльну екологiчну експертизу, обнародувати її результати й передавати їхнiм органам, уповноваженим приймати рiшення; • виступати з iнiцiативою проведення референдумiв з питань охорони навколишнього природного середовища, використання природних ресурсiв, забезпечення екологiчної безпеки; • розробляти й пропагувати свої природоохороннi програми, органiзовувати масовi акцiї ненасильницького характеру; • органiзовувати суспiльнi фонди охорони природи; • звертатися в суди з позовами про вiдшкодування збиткiв, заподiяних громадянам або майну суспiльних об'єднань, внаслiдок порушення природоохоронного законодавства. метою створення екологiчно солiдарного суспiльства, у якому iнтереси людини, кожної соцiальної й професiйної групи громадян гармонiйно збiгаються з вищими бiосферними законами Природи. Партiя призиває всiх громадян України об'єднатися навколо iдеї виживання людства, екологiчного порятунку нашого майбутнього, створення глобальної системи екологiчної безпеки. ЛИТЕРАТУРА 1. Воронков Н. А. Экология общая, социальная, прикладная, М. "Агор", 2000, 422 с. "Юнити", 2001 г., 343 с. 5. Экология города/ учебник/ Под ред. Стольберга Ф. В. - К. Либра, 2000, 464 с. 6. Экономика природопользования/ Учебник / Под ред. Хенса Л., Мельника Л., Буна Э. - К. наукова думка, 1998 - 482 с. 7. Запольський А. К., Салюк А.І. Основи екологiї: Пiдручник. За ред. К. М. Ситника. – К.: Вища шк., 2001. 8. Злобiн Ю. А. Основи екологiї. К.: – Видавництво „Лiбра”, ТОВ, 1998. 9. Джигерей В. С., Сторожук В. М. Основи екологiї та охорони навколишнього природного середовища. – Львiв: Афiша,2000. 10. Основи екологiї О.І. Федоренко, О.І. Бондарь, А. В. Кудiн, Пiдручник. Київ, «Знання» . 2006.