Контрольна робота з Екологiя
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧОРНОМОРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ПЕТРА МОГИЛИ
Факультет економiчних наук
Контрольна робота з дисциплiни «Екологiя»
Виконав студент 218 гр.
Перевiрив виклпадач
Миколаїв 2011
План
1. Загальна характеристика бiосфери.
2. Будова бiосфери
5. Роль людського фактора в розвитку бiосфери.
Список використаної лiтератури
1. Загальна характеристика бiосфери
У буквальному перекладi термiн “бiосфера” означає сферу життя й у такому змiстi вiн уперше був введений у науку в 1875 р. австрiйським геологом i палеонтологом Едуардом Зюсом (1831 – 1914). Однак задовго до цього пiд iншими назвами, зокрема "простiр життя", "картина природи", "живаючи оболонка Землi" i т. п., його змiст розглядався багатьма iншими натуралiстами.
Спочатку пiд усiма цими термiнами малася на увазi тiльки сукупнiсть живих органiзмiв, що живуть на нашiй планетi, хоча iнодi i вказувався їхнiй зв'язок з географiчними, геологiчними i космiчними процесами, але при цьому скорiше зверталася увага на залежнiсть живої природи вiд сил i речовин неорганiчної природи. Навiть автор самого термiна "бiосфера" Э. Зюсс у своїй книзi "Лик Землi", опублiкованої майже тридцять рокiв пiсля введення термiна (1909 р.), не зауважував зворотного впливу бiосфери i визначав її як "сукупнiсть органiзмiв, обмежену в просторi i в часi й на поверхнi Землi".
Першим з бiологiв, що ясно вказав на величезну роль живих органiзмiв в утвореннi земної кори, був Ж. Б. Ламарк (1744 – 1829). Вiн пiдкреслював, що всi речовини, що знаходяться на поверхнi земної кулi й утворюючi його кору, сформувалися завдяки дiяльностi живих органiзмiв.
Факти i положення про бiосферу накопичувалися поступово в зв'язку з розвитком ботанiки, ґрунтознавства, географiї рослин i iнших переважно бiологiчних наук, а також геологiчних дисциплiн. Тi елементи знання, що стали необхiдними для розумiння бiосфери в цiлому, виявилися зв'язаними з виникненням екологiї, науки, що вивчає взаємини органiзмiв i навколишнього середовища. Бiосфера є визначеною природною системою, а її iснування в першу чергу виражається в круговоротi енергiї i речовин при участi живих органiзмiв.
Дуже важливим для розумiння бiосфери було встановлення нiмецьким фiзiологом Пфефером (1845 – 1920) трьох способiв харчування живих органiзмiв:
гетеротрофне – будiвля органiзму за рахунок використання низькомолекулярних органiчних сполук;
мiксотрофное - Змiшаний тип побудови органiзму (автотрофне-гетеротрофних)
Бiосфера (у сучасному розумiннi) - своєрiдна оболонка Землi, що мiстить всю сукупнiсть живих органiзмiв i ту частину речовини планети, що знаходиться в безперервному обмiнi з цими органiзмами.
Ідея про тiсний взаємозв'язок мiж живою та неживою природою, про зворотний вплив живих органiзмiв i їхнiх систем на навколишнi їх фiзичнi, хiмiчнi та геологiчнi фактори усе наполегливiше проникала у свiдомiсть вчених i знаходила реалiзацiю в їхнiх конкретних дослiдженнях. Цьому сприяли i змiни, що вiдбулися в загальному пiдходi натуралiстiв до вивчення природи. Вони всi бiльше переконувалися в тiм, що вiдособлене дослiдження явищ i процесiв природи з позицiй окремих наукових дисциплiн виявляється неадекватним. Тому на рубежi ХІХ - ХХ ст. у науку усе ширше проникають iдеї цiлiсного пiдходу до вивчення природи, що у наш час сформувалися в системний метод її вивчення.
Результати такого пiдходу негайно позначилися при дослiдженнi загальних проблем впливу бiотичних, чи живих, факторiв на абiотичнi, чи фiзичнi, умови. Так, виявилося, наприклад, що склад морської води багато в чому визначається активнiстю морських органiзмiв. Рослини, що живуть на пiщаному грунтi, значно змiнюють її структуру. Живi органiзми контролюють навiть склад нашої атмосфери. Таким чином, бiосферу не можна розглядати у вiдривi вiд неживої природи, вiд якої вона, з однiєї сторони залежить, а з iншого - сама впливає на неї. Тому перед натуралiстами виникає задача - конкретно дослiджувати, яким чином i якою мiрою жива речовина впливає на фiзико-хiмiчнi та геологiчнi процеси, що вiдбуваються на поверхнi Землi й у земнiй корi. Тiльки подiбний пiдхiд може дати ясне i глибоке представлення про концепцiю бiосфери. Таку задачу саме i поставив перед собою видатний росiйський учений Володимир Іванович Вернадський (1863 - 1945).
"Межi бiосфери зумовленi, передусiм, полем iснування життя" (Вернадський В.І. "Бiосфера"). Це "поле iснування життя", особливо активного, за новiтнiми даними, обмежено в прямовиснiй межi, головним чином, висотою майже 6 км над рiвнем моря, до якої зберiгаються позитивнi температури у атмосферi i можуть жити хлорофiлоноснi рослини-продуценти (6. 2 км у Гiмалаях).
Вище мешкають лише павуки, ногохвiстки i деякi клiщi, якi споживають зерна рослинної пилки, спори рослин, мiкроорганiзми та iн. органiчнi частки, що заносяться вiтром. Ще вище живi органiзми потрапляють лише випадково.
Нижня межа iснування активного життя традицiйно обмежується дном океану та iзотермою 100° С в лiтосферi, розташованими вiдповiдно на вiдмiтках майже 11 км та, за даними надглибокого бурiння на Кольському пiвостровi, майже 6 км (фактично життя розповсюджено в лiтосферi до глибини 3-4 км). Таким чином, прямовисна потужнiсть бiосфери в океанiчнiй областi Землi досягає понад 17 км, а в суходольнiй – 12 км.
людське суспiльство з його виробництвом.
За рiзними оцiнками, в наш час на Землi iснує майже 2 млн. видiв органiзмiв, з них на частку рослин припадає майже 500 тис. видiв, а на частку тварин – 1,5 млн. видiв.
Маса рослин – фото синтетикiв на Землi складає 2,4*10 т, а вторинних органiзмiв (тваринних) – 0,023*10 т. Бiомаса мiкроорганiзмiв не оцiнена належним чином, але припускається, що вона значно менше бiомаси вищих органiзмiв.
В.І. Вернадський неодноразово зазначав, що жива речовина невiддiльна вiд бiосфери, є її функцiєю i, одночасно, "однiєю з самих могутнiх геохiмiчних сил нашої планети". Жива речовина являє собою нерозривну молекулярно-бiохiмiчну єднiсть, системне цiле з характерними для кожної геологiчної епохи рисами. Знищення багатьох видiв живої речовини людиною може порушити цю єднiсть, що призведе до рiзкої змiни молекулярно-бiохiмiчних властивостей живої речовини i можливостi iснування багатьох високоорганiзованих видiв, що процвiтають, i в тому числi, надто певно, i самої людини. Звiдси випливає важливiсть збереження видiв i в цiлому живої речовини сучасного геологiчного перiоду.
Бiогенна речовина – речовина що утворювалася або перероблялася органiзмами (нафта, газ, руда та iн.).
Бiокосна речовина – речовина, "що утворюється одночасно живими органiзмами i косними процесами" i є "закономiрною структурою з живої i косної речовини" (наприклад, грунт).
Косна речовина – речовина, "що утворюється процесами, в яких жива речовина не бере участь". (Вернадський В.І. "Хiмiчна будова бiосфери Землi i її оточення"). Наприклад, виверженi гiрськi породи.
2. Будова бiосфери
Бiосфера – область планети, в якiй iснує або коли-небудь iснувало життя i яка постiйно пiддається або пiддавалася дiї живих органiзмiв.
Бiосфера є єдиним мiсцем iснування людини та iнших живих органiзмiв. Вона неодмiнно перетвориться на ноосферу, тобто сферу, де розум людини вiдiграватиме домiнуючу роль у розвитку системи «людина - природа».
Бiосфера охоплює нижню частину атмосфери, гiдросферу i верхню частину лiтосфери.
• Атмосфера
тропосфера - Нижнiй шар, що примикає до поверхнi Землi (висота 9-17 км). У ньому близько 80% газового складу атмосфери i уся водяна пара;
ноносфера - Там "жива речовина" вiдсутня.
Переважаючi елементи хiмiчного складу атмосфери: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03 %).
• Гiдросфера
- водна оболонка Землi. У наслiдок високої рухливостi вода проникає повсюдно в рiзнi природнi утворення, навiть найбiльш чистi атмосфернi води мiстять вiд 10 до 50 мгр/л розчинних речовин.
Переважаючi елементи хiмiчного складу гiдросфери: Na +, Mg2 +, Ca2 +, Cl-, S, C. Концентрацiя того чи iншого елемента у водi ще нiчого не говорить про те, наскiльки вiн важливий для рослинних i тваринних органiзмiв, що живуть у нiй. У цьому вiдношеннi ведуча роль належить N, P, Si, що засвоюються живими органiзмами. Головною особливiстю океанiчної води є те, що основнi iони характеризуються постiйним спiввiдношенням у всьому обсязi свiтового океану.
• Лiтосфера Поверхневий шар лiтосфери, в якому здiйснюється взаємодiя живої матерiї з мiнеральної (неорганiчної), являє собою грунт. Залишки органiзмiв пiсля розкладання переходять у гумус (родючу частину грунту). Складовими частинами грунту служать мiнерали, органiчнi речовини, живi органiзми, вода, гази.
Переважаючi елементи хiмiчного складу лiтосфери: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
Провiдну роль виконує кисень, на частку якого припадає половина маси земної кори i 92% її обсягу, однак кисень мiцно пов'язаний з iншими елементами в головних породоутворюючих мiнералах. Т. ч. в кiлькiсному вiдношеннi земна кора - це "Царство" кисню, хiмiчно зв'язаного у ходi геологiчного розвитку земної кори.
3. Етапи еволюцiї бiосфери
Бiльшiсть авторiв гiпотез про походження життя на Землi припускали, що протягом величезного промiжку часу наша планета була iнертною i на її поверхнi, в атмосферi i океанi вiдбувався повiльний абiогений синтез органiчних сполук, який привiв до утворення перших примiтивних органiзмiв. Встановилося майже традицiйне уявленя про те, що на Землi вiдбувалася тривала хiмiчна еволюцiя, яка передувала бiологiчнiй i охоплювала iнтервал часу не менше 1 млрд рокiв.
Фосилiзованi(скам’янiлi) залишки органiзмiв зустрiчаються у вiдкладеннях останнiх етапiв геологiчної iсторiї, що охоплюють 570 млн. рокiв.
Стародавня i найтривалiша частин геологiчної iсторiї названа криптозоєм (вiд грецької прихований), що охоплює промiжок часу – 570-4500 млн. рокiв тому. Вона позначається як докембрiй. Цей первинний етап геологiчної iсторiї бiосфери прийнято подiляти на два послiдовнi перiоди:
а) архейська ера тривалiстю близько 1900 млн. рокiв;
б) протерозойська ера тривалiстю близько 2000 млн. рокiв.
бактерiй, протерозой – час рiзноманiтних бактерiй i водоростей. З початком палеозою пов’язують першу появу численних безхребетних, що мають мушлю. У палеозої з’явилися першi хребетнi близько 450 млн. рокiв тому (ордовицький перiод), першi комахи – 350 млн. рокiв тому (девон), першi рептилiї – 300 млн. рокiв тому (кам’яновугiльни перiод), першi хвойнi – 220 млн. рокiв тому(пермський перiод). З мезозоєм пов’язана поява перших динозаврiв i перших ссавцiв (220 млн рокiв тому в трiасi) i перших птахiв i соснових дерев (160 млн рокiв тому в юрському перiодi).
Кисень в атмосферi.
У розвитку бiосфери найважливiшу роль вiдiграло поступове зростання концентрацiї кисню в атмосферi, яке створило умови для формування озонового шару в атмосферi, переходу на сушу життя, що зародилося в океанi, i появi надалi вищих тварин. Первинна атмосфера була майже без кисню (0,1 % вiд сучасного рiвня). Змiна складу атмосфери почалася приблизно 2 млрд рокiв тому, коли з’явилися першi фотосинтезуючi органiзми.
Приблизно 1 млрд рокiв тому кiлькiсть кисню становила 1% вiд сучасного рiвня. У цю епоху важливою була роль фотосинтезуючої активностi фiтопланктону, з’явився озоновий шар, який затримує згубнi для органiзмiв ультрафiолетовi променi, що сприяло подальшому розвитку органiчного життя в поверхневому шарi води.
Близько 600 млн рокiв тому почався важливий бiосферний процес : заселення материкiв живими iстотами – з’явилися нижчi автотрофнi рослини, потiм складнiшi види рослин, що супроводжувалося рiзким збiльшенням вмiсту в атмосферi (вiд 3% вiд сучасного рiвня 700 млн рокiв тому до 50% до початку крейдяного перiоду 140млн рокiв тому).
Основнi етапи розвитку бiосфери
Можна умовно видiлити такi послiдовнi етапи еволюцiї бiосфери: синтез простих органiчних сполук,бiогенез, антропогенез, техногенез i ноогенез.
Синтез простих органiчних сполук
Бiогенез
- перетворення вiдсталої речовини геосфери Землi в живу речовину бiосфери (утворення високомолекулярних органiчних сполук з простих сполук пiд дiєю геофiзичних чинникiв). Початок етапу – 2,5 – 3,5 млрд рокiв тому (поява живої речовини бiосфери).
Антропогенез людини).
Техногенез
– перетворення природних комплексiв бiосфери в процесi виробничої дiяльностi людини i формування техногенних i природно-технiчних комплексiв, тобто техносфери, як складової бiосфери. Початок етапу – 10 – 15 тис. рокiв тому (поява мiських поселень).
Ноогенез
а) рацiональне використання природи, тобто рацiональне природокористування;
б) стiйкий розвиток свiтової людської спiльноти.
Слiд зазначити, що важливий вплив на еволюцiю бiосфери справив дрейф континентiв, у результатi якого еволюцiя рiзних груп органiзмiв пiшла рiзними шляхами. Згiдно з теорiєю дрейфу континентiв, висунутою Альфредом Вегенером у 20-х роках ХХ ст., сучаснi континенти виникли з єдиного масиву сушi, що одержав назву Пангея, який iснував на нашiй планетi ще в палеозої як острiв у Свiтовому океанi. Приблизно 200 – 250 млн. рокiв тому наприкiнцi палеозою – на початку мезозою Пангея «розкололася» на два великi масиви сушi, якi стали «розходитися», що зумовило формування нових океанiв. Індiя i континенти, що знаходяться зараз у пiвденнiй пiвкулi (Пiвденна Америка, Африка, Антарктида, Австралiя) утворювали разом єдиний материк Гондвана. Нинiшня Пiвнiчна Америка, Європа i Азiя утворили материк Лавразiя.
В Юрський перiод Гондвана i Лавразiя вiдокремилася одна вiд одної. На той час еволюцiя динозаврiв досягла досить високого ступеня, хвойнi лiси iснували вже впродовж мiльйонiв рокiв, з’явилися першi птахи i ссавцi. Ще до того як почався подiл Голдвани на пiвденнi континенти й Індiю, що iснують нинi, динозаври i хвойнi лiси зайняли панiвне становище серед живих органiзмiв. Пiсля подiлу Гондвани еволюцiя видiв на рiзних континентах пiшла рiзними шляхами. Так, сумчастi ссавцi досягли великої рiзноманiтностi в Австралiї i Пiвденнiй Америцi, тодi як плацентарнi ссавцi зайняли домiнуюче становище на iнших континентах.
мiж собою ближчою спорiдненiстю, нiж iз ссавцями Австралiї i Пiвденної Америки. Нинiшнi континенти сформувалися в основному наприкiнцi мезозою, близько 110 млн. рокiв тому, хоч Індiя, перемiщуючись на пiвнiч, з’єдналася з Азiєю тiльки 20-30 млн. рокiв тому.
4. Екосистеми.
Процеси, що вiдбуваються у серединi екосистем
Бiосфера – глобальна екосистема Землi, що складається з величезної кiлькостi екосистем, серед яких видiляють:
1 мiкроекосистеми (напр., стовбур гниючого дерева i т п.);
3 макроекосистеми (океан, континент i т п ).
Для екосистеми необхiдно здiйснення процесiв самовстановлення i саморегуляцiї сукупностi середовищеутворювальних компонентiв та елементiв, що її складають. Пiд саморегуляцiєю розумiють спроможнiсть природної екосистеми до вiдновлення внутрiшнiх властивостей й структур пiсля якогось природного чи антропогенного впливу, що змiнив цi властивостi й структури.
1 виробництво харчу;
2 виробництво кисню;
3 виробництво незамiнних ресурсiв бiологiчного походження;
4 переробка i знешкодження рiзноманiтних вiдходiв;
5 рекреацiя i пiдтримання нормального стану нервової системи (душевного i психiчного здоров`я) людини.
1 сiльськогосподарськi;
2 лiснi;
3 прибережнi та прiсноводнi.
Саме цi екосистеми залученi до найважливiших екологiчних процесiв, що необхiднi як для виживання людини, так i для стiйкого соцiально-економiчного розвитку суспiльства.
1 потоки iнформацiї;
2 потоки речовини;
3 потоки енергiї.
Цi потоки взаємопов`язанi i тiсно переплiтаються. Наприклад, носiєм енергiї та iнформацiї часто служить поток речовини. Інформацiя може переноситися також з потоками енергiї (свiтловою чи тепловою радiацiєю, звуковими сигналами) Тому видiлення трьох груп процесiв носить умовний характер i робиться лише для зручностi аналiзу дуже складного об`єкту – екосистеми, що функцiонує. Завдяки такому видiленню стає зрозумiлим, що для повноцiнної охорони проживаючих, динамiчних екосистем необхiдно збереження всiх трьох потокiв.
Потоки iнформацiї. Інформацiя – енергетично слабка дiя, яка сприймається органiзмом як закодоване повiдомлення про змогу багаторазово бiльш мiцної дiї на нього з боку iнших органiзмiв або факторiв середовища, та викликає у органiзму вiдповiдну реакцiю. Це найменш розроблена область у вивченнi життя екосистем. Освоєння цiєї областi дозволить зрозумiти механiзми регуляцiї та стiйкостi екосистем – святая святих екологiї та ключ до можливостi достатньо тонко керувати ними. Один з аспектiв вивчення iнформацiї – це дослiдження сигналiзацiї та комунiкацiї органiзмiв. Встановлено, що практично всi можливi засоби сигналiзацiї (свiтлова, хiмiчна, звукова) використовуються органiзмами.
Унiверсальну роль носiя iнформацiї у бiосферi вiдiграють електромагнiтнi поля. Це обумовлено тим, що з усiх вiдомих нам типiв зв`язку саме зв`язок на основi електромагнiтних полiв є найбiльш iнформативним та економiчним.
1 розповсюджуються в будь-якому середовищi життя – у повiтрi, водi, грунтi та тканинах органiзмiв;
3 можуть розповсюджуватися при будь-якiй погодi та незалежно вiд часу на добу;
5 можуть приходити на Землю iз Космосу;
усього живого. Лише в останнi десятирiччя вони почали розумiти ту роль, яку вiдiграють у живiй природi електромагнiтнi поля земного та космiчного походження в дiапазонi радiочастот, низьких та iнфранизьких частот. З`ясувалося, що саме цi енергетично слабкi сигнали несуть iнформацiю, яка приймається, накопичується та використовується органiзмами. Це питання ще мало вивчено.
Небезпека, що повинна бути виключена при повноцiннiй охоронi екосистеми – порушення iнформацiйних потокiв мiж особинами одного виду внаслiдок антропогенного впливу на середовище пробування.
"самогубства"китiв, що викидаються на суходiл. Адже навколоземний простiр у теперiшнiй час перенасичений штучними антропогенними джерелами електромагнiтного поля.
1 циклiчними (коловороти речовин);
2 нециклiчними (потоки речовини, що приносяться в дану екосистему зовнi i уходять з неї в iншi дiлянки бiосфери).
Коловорот речовин – це багаторазова участь речовин в процесах, що протiкають в атмосферi, гiдросферi, лiтосферi, в тому числi у тих їх шарах, якi входять до бiосфери планети. Проте в дiйсностi повний коловорот учиняють не речовини, а хiмiчнi елементи. Тому точним буде термiн "коловорот хiмiчних елементiв".
органiзмами, речовини повиннi переходити в засвою вальну для iнших органiзмiв форму. Така циклiчна мiграцiя речовин та хiмiчних елементiв може мати мiсце тiльки за певних витрат енергiї, джерелом якої є Сонце.
Якщо не враховувати космiчну речовину, що надходить до бiосфери у виглядi метеоритiв i пилу, то можна стверджувати, що кiлькiсть речовини, що утягується в бiосфернi процеси, залишається постiйною протягом геологiчних перiодiв.
Внаслiдок геологiчних змiн лику Землi частина речовин бiосфери може надовго виключатися з цього коловороту.
Такi бiогеннi опади, як вапно, кам`яне вугiлля, нафта, на багато тисячолiть консервуються в товщi земної кори, але, в принципi, не виключено їх повторне включення в бiосферний коловорот.
Видiляють два основних бiохiмiчних коловорота:
1 великий (геологiчний);
2 малий (бiотичний).
Великий коловорот триває сотнi тисяч чи мiльйонi рокiв. Вiн полягає в тому, що гiрськi породи зазнають руйнування, вивiтрювання, а продукти вивiтрювання, в тому числi розчиненi у водi поживнi речовини, зносяться потоками води в Свiтовий океан. Тут вони утворюють морськi напластування i, лише частково повертаються до суходолу з опадами та з видобутими з води людиною органiзмами. Великi повiльнi геотектонiчнi змiни, процеси опускання i пiдiймання морського дна, перемiщення морiв та океанiв за тривалий час призводять до того, що цi напластування повертаються до суходолу i процес починається знову.
Малий коловорот є частиною великого, вiдбувається на рiвнi бiогеоценозу i полягає в тому, що поживнi речовини грунту, вода, вуглець акумулюються в речовинi рослин, витрачаються на побудову тiла i життєвi процеси як їх самих, так i органiзмiв-консументiв. Продукти розпаду органiчної речовини знов розкладаються ґрунтовою мiкрофлорою i мезофауною (бактерiї, гриби, молюски, комахи, простiшi та iн.) до мiнеральних компонентiв, знов доступних рослинам, що знов утягують їх у поток речовини.
Коловорот хiмiчних речовин з неорганiчного середовища через рослиннi i твариннi органiзми назад в неорганiчне середовище, що йде з використанням сонячної енергiї хiмiчних реакцiй, носить назву бiогеохiмiчного циклу.
Коловороти основних речовин i хiмiчних елементiв в бiосферi: вуглецю, фосфору, кисню, води.
Енергетичнi потоки. Одне з головних властивостей живої системи – її динамiчний стан, що полягає в постiйному синтезi i розпадi. Пiдтримання такого стану вимагає споживання вiльної енергiї, а також просторової i часової органiзацiї. В термiнах термодинамiки екологiчнi системи будь-якого рангу є вiдкритими дисипативними ( розсiювальними ) системами, що знаходяться вдалинi вiд термодинамiчної рiвноваги (теплового хаосу).
Термодинамiчна нерiвноважнiсть – одна з найiстотнiших характеристик живої речовини, що вiдрiзняє її вiд неживої.
Принцип "стiйкої нерiвновагi" (Е. С. Бауер, 1937) проголошує: "Усi i тiльки живi системи нiколи не бувають у рiвновазi i виконують за рахунок вiльної енергiї постiйну роботу проти рiвноваги, що вимагається законами фiзики та хiмiї за вiдповiдних зовнiшнiх умов".
Якщо температура того чи iншого тiла вище температури навколишнього повiтря, тобто має деякий перепад температур, то загальна температура системи "тiло-середовище" прагне до рiвноваги. В кiнцевому пiдсумку енергiя будь-якого живого тiла може бути розсiяна в тепловiй формi, пiсля чого наступає стан термодинамiчної рiвноваги i подальшi енергетичнi процеси виявляються неможливими.
ентропiї вiдповiдає максимальна невпорядкованiсть – хаос). Для того, щоб ентропiя системи не зростала, органiзм чи система повинна витягувати енергiю ("упорядкованiсть органiзацiї") звiдкiлясь iззовнi, безупинно пiдтримувати та накопичувати її проти градiєнту ентропiї. Цю необхiдну енергетичну дотацiю екосистема ( та органiзми) одержує вiд Сонця, по сутi являючи собою вiдкриту систему.
Живий органiзм добуває негентропiю (негативну ентропiю) з їжi, використовуючи упорядкування її хiмiчних зв`язкiв.
Саме вивчення потокiв енергiї дало можливiсть побачити цiлiснiсть екосистем, чiтко видiлити такi структурнi особливостi та характеристики екосистем, як харчовi рiвнi, ланцюги, сiтi.
Харчовi (трофiчнi) ланцюги
Частина отриманої живими органiзмами енергiї витрачається на пiдтримання життєвих процесiв, частина передається органiзмам наступних харчових рiвнiв. На початку ж цього потоку знаходиться процес автотрофного (вiд грецького авто – сам i трофе – харчування) харчування рослин – фотосинтез, при якому пiдвищується упорядкованiсть енергiї та органiчних i мiнеральних речовин, що деградували.
Продуценти за допомогою механiзму фотосинтезу виробляють органiчну речовину, споживаючи сонячну енергiю, вуглекислий газ, воду i мiнеральнi солi. Хемопродуценти використовують енергiю хiмiчних реакцiй, наприклад, окислення з`єднань залiза чи сiрки, i також виробляють органiчну речовину. Можна сказати, що продуценти керують неживою частиною бiосфери, її неживою речовиною.
Продуцентами керують консументи, дiяльнiсть яких визначають зворотнi зв`язки, що йдуть вiд продуцентiв. Консументи першого порядку (травоїднi тварини) харчуються органiчною масою рослин. Консументи другого i третього порядкiв (хижаки, паразити, хижi рослини та гриби) харчуються iншими консументами.
Редуценти споживають частину поживних речовин, розкладаючи мертвi тiла рослин i тварин до простих хiмiчних елементiв ( води, вуглекислого газу i мiнеральних солiв),. замикаючи таким чином коловорот речовин в бiосферi.
В природi, як правило, деякi кiльця харчових ланцюгiв є загальними для iнших ланцюгiв. Внаслiдок картина взаємодiй та взаємовiдносин значно ускладнюється, що дає можливiсть казати про наявнiсть просторових харчових сiтей.
Отже, в харчових ланцюгах з одного трофiчного рiвня на iнший передається речовина (бiомаса) та енергiя, яка еквiвалентна цiєї бiомасi.
При передачi з одного харчового рiвня на iнший у простiр розсiюється приблизно 90% енергiї.
"коловорот енергiї" не можна.
Екологiчнi пiрамiди
В основi iснування харчових ланцюгiв лежать розмiрнi закономiрностi органiзмiв, що споживаються.
трофiчного рiвня, а 80-90% її розсiюється в екосистемi у виглядi тепла. Тому, чим вище рiвень консумента, тим менше сумарна бiомаса його особин.
Розрiзняють три види екологiчних пiрамiд:
Пiрамiда бiомас – вiдображає спiввiдношення мас живої речовини кожного кiльця трофiчного ланцюга.
Пiрамiда енергiй – вiдображає спiввiдношення енергетичних еквiвалентiв на одиницю часу кожного кiльця трофiчного ланцюга.
Пiрамiди чисел та бiомас вiдображають статику системи (кiлькiсть органiзмiв в даний момент). Пiрамiда енергiй вiдображає швидкiсть проходження маси їжi крiзь харчовий ланцюг (динамiку системи). Якщо врахованi усi джерела енергiї, пiрамiда завжди буде мати типовий вигляд, як це диктується другим законом термодинамiки.
Екологiчнi пiрамiди дозволяють iлюструвати кiлькiснi стосунки в окремих, особливо цiкавих випадках, наприклад, у зв`язках "жертва-хижак" чи "хазяїн-паразит".
Антропогеннi впливи призводять до перерозподiлу потокiв енергiї по харчових ланцюгах екосистем чи замiни одного харчового ланцюга iншим. Цi змiни широко розповсюдженi та передують вимиранню видiв.
Окрiм цих впливiв на тонку структуру енергетичних потокiв в екосистемi чинять немаловажний вплив i iншi, що не пов`язанi з харчовими сiтями. Такими є впливи, що порушують звичайний для екосистеми потiк теплової енергiї:
Антропогеннi викиди (емiсiї) тепла, що пов`язанi з енергетикою i промисловiстю
Змiна балансу радiацiї, що надходить вiд Сонця, внаслiдок змiни вiдбиваючої спроможностi (альбедо) поверхнi екосистеми (зведення лiсiв та замiна на iншi екосистеми – зменшується частка поглинаючої екосистемою сонячної радiацiї. Або "почорнiння" поверхнi – розширення водної поверхнi, чи випалювання рослинностi).
Збереження генетичної рiзноманiтностi.
Надання використанню видiв та екосистем постiйного, невиснаженого характеру.
5.
Роль людського фактора в розвитку бiосфери.
Центральною темою навчання про ноосферу є єднiсть бiосфери i людства. Вернадський у своїх роботах розкриває коренi цiєї єдностi, значення органiзованостi бiосфери в розвитку людства. Це дозволяє зрозумiти мiсце i роль iсторичного розвитку людства в еволюцiї бiосфери, закономiрностi її переходу в ноосферу.
Однiєї з ключових iдей, що лежать в основi теорiї Вернадського про ноосферу, є те, що людина не є самодостатньою живою iстотою, що живе окремо за своїм законами, вiн спiвiснує усерединi природи i є частиною її. Ця єднiсть обумовлена насамперед функцiональною нерозривнiстю навколишнього середовища i людини, що намагався показати Вернадський як бiогеохiмiк. Людство саме по собi є природне явище i природне, що вплив бiосфери позначається не тiльки на середовищi життя але i на образi думки.
Але не тiльки природа впливає на людину, iснує i зворотний зв'язок. Причому вона не поверхнева, що вiдбиває фiзичний вплив людини на навколишнє середовище, воно набагато глибше. Це доводить той факт, що останнiм часом помiтно активiзувалися планетарнi геологiчнi сили. “... ми усе бiльше i яскравiше бачимо в дiї навколишнi нас геологiчнi сили. Це збiглося, навряд чи випадково, iз проникненням у наукову свiдомiсть переконання про геологiчне значення Homo sapiens, з виявленням нового стану бiосфери — ноосфери — i є однiєї з форм її вираження. Воно зв'язано, звичайно, насамперед з уточненням природної наукової працi i думки в межах бiосфери, де жива речовина вiдiграє основну роль”. Так, останнiм часом рiзко мiняється вiдображення живих iстот на навколишнiй природi. Завдяки цьому процес еволюцiї переноситься в область мiнералiв. Рiзко мiняються ґрунти, води i повiтря. Тобто еволюцiя видiв сама перетворилася в геологiчний процес, тому що в процесi еволюцiї з'явилася нова геологiчна сила. Вернадський писала: “Еволюцiя видiв переходить в еволюцiю бiосфери” .
Тут природно напрошується висновок про те, що геологiчною силою є власне зовсiм не Homo Sapiens, а його розум, наукова думка соцiального людства. У “Фiлософських думках натуралiста” Вернадський писав: “Ми саме переживаємо її яскраве входження в геологiчну iсторiю планети. В останнi тисячорiччя спостерiгається iнтенсивне зростання впливу однiєї видової живої речовини — цивiлiзованого людства — на змiну бiосфери. Пiд впливом наукової думки i людської працi бiосфера переходить у новий стан — у ноосферу” .
Ми є спостерiгачами i виконавцями глибокої змiни бiосфери. Причому перебудова навколишнього середовища науковою людською думкою за допомогою органiзованої працi навряд чи є стихiйним процесом. Коренi цього лежать у самiй природi i були закладенi ще мiльйони рокiв тому в ходi природного процесу еволюцiї. “Людина... складає неминучий прояв великого природного процесу, що закономiрно триває протягом, принаймнi, двох мiльярдiв рокiв” .
Звiдси, до речi, можна укласти що висловлення про самознищення людства, про катастрофу цивiлiзацiї не мають пiд собою вагомих основ. Було б щонайменше дивно, якби наукова думка – породження природного геологiчного процесу суперечила б самому процесу. Ми коштуємо на порозi революцiйних змiн у навколишнiм середовищi: бiосфера за допомогою переробки науковою думкою переходить у новий еволюцiйний стан – ноосферу.
рiзних частин бiосфери. Причому разом з розширенням областi проживання, людство починає представляти себе усе бiльш споєну масу, тому що розвиваючi засоби зв'язку – засобу передачi думки огортають усю Земну кулю. “Цей процес – повного заселення бiосфери людиною – обумовлений ходом iсторiї наукової думки, нерозривно зв'язаний зi швидкiстю зносин, з успiхами технiки пересування, з можливiстю миттєвої передачi думки, її одночасного обговорення усюди на планетi”.
При цьому людина вперше реально зрозумiла, що вiн житель планети i може i повинний мислити i дiяти в новому аспектi, не тiльки в аспектi окремої особистостi, чи родини роду, чи держав їхнiх союзiв, але й у планетному аспектi. Вiн, як i все живе, може мислити i дiяти в планетному аспектi тiльки в областi життя — у бiосферi, у визначенiй земнiй оболонцi, з яким вiн нерозривно, закономiрно зв'язаний i пiти з який вiн не може. Його iснування є її функцiя. Вiн несе її iз собою усюди. І вiн її неминуче, закономiрно, безупинно змiнює. Схоже, що вперше ми знаходимося в умовах єдиного геологiчного iсторичного процесу, що охопив одночасно всю планету. XX столiття характерне тим, що будь-якi подiя, що вiдбувається на планетi, зв'язуються в єдине цiле. І з кожним днем соцiальна, наукова i культурна зв'язанiсть людства тiльки пiдсилюється i поглиблюється. “Збiльшення вселенностi, спаяностi всiх людських суспiльств безупинно росте i стає помiтним у деякi роки ледве не щорiчно” .
Результат усiх перерахованих вище змiн у бiосферi планети дав привiд французькому геологу Тейяр де Шардену укласти, що бiосфера в даний момент швидко геологiчно переходить у новий стан – у ноосферу, тобто такий стан у який людський розум i робота, що направляється їм, являють собою нову могутню геологiчну силу. Це збiглося, видимо не випадково, з тим моментом коли люди засели усю планету, усе людство економiчно об'єдналося в єдине цiле i наукову думку всього людства злилася воєдино, завдяки успiхам у технiку зв'язку. У такий спосiб:
Людина у всiх його проявах являє собою частина бiосфери;
Прорив наукової думки пiдготовлений усiм минулим бiосфери i має еволюцiйнi коренi. Ноосфера – це бiосфера, перероблена науковою думкою, що пiдготовляється всiм минулим планети, а не короткочасне i перехiдне геологiчне явище.
Вернадський неодноразово вiдзначав, що “цивiлiзацiя “культурного людства” — оскiльки вона є формою органiзацiї нової геологiчної сили, що створилася в бiосферi,— не може перерватися i знищитися, тому що це є велике природне явище, що вiдповiдає iсторично, вiрнiше, геологiчно сформованої органiзованостi бiосфери. Утворити ноосферу, вона всiма коренями зв'язується з цiєю земною оболонкою, чого ранiш в iсторiї людства в скiльки-небудь порiвняннiй мерi не було” .
Багато чого з того, про що писав Вернадський, стає надбанням сьогоднiшнього дня. Сучаснi i зрозумiлi нам його думки про цiлiснiсть, неподiльнiсть цивiлiзацiї, про єднiсть бiосфери i людства. Переломний момент в iсторiї людства, про що сьогоднi говорять ученi, полiтики, публiцисти, був побачений Вернадським.
Вернадський бачив неминучiсть ноосфери, пiдготовлюваної як еволюцiєю бiосфери, так i iсторичним розвитком людства. З погляду ноосферного пiдходу по-iншому бачаться i сучаснi болючi крапки розвитку свiтової цивiлiзацiї. Варварське вiдношення до бiосфери, погроза свiтової екологiчної катастрофи, виробництво засобiв масового знищення — усе це повинно мати минуще значення. Питання про корiнний поворот до джерел життя, до органiзованостi бiосфери в сучасних умовах повинний звучати як сполох, заклик до того, щоб мислити i дiяти, у бiосферному – планетному аспектi.
Список використаної лiтератури
1. Бiлявський Г. Основи екологiї: Пiдручник для студентiв вищих навчальних закладiв/ Георгiй Бiлявський, Ростислав Фурдуй, Ігор Костiков. - К.: Либiдь, 2004.
3. Запольський А. Основи екологiї: Пiдручник для студентiв технiко-технологiчних спецiальностей вищих навчальних закладiв/ Анатолiй Запольський, Анатолiй Салюк,; Ред. К. М. Ситник. - К.: Вища школа, 2003..
5. Основи екологiї: Навчальний посiбник для вищих навчальних закладiв/ О. М. Адаменко, Я. В. Коденко, Л. М. Консевич; Ін-т менеджменту та економiки "Галицька академiя". - 2-е вид.. - К.: Центр навчальної лiтератури, 2005.
6. Основи екологiї та екологiчного права: Навчальний посiбник/ Юрiй Бойчук, Михайло Шульга, Дмитро Цалiн, Валерiй Дем’яненко,; За ред. Юрiя Бойчука, Михайла Шульги,. - Суми: Унiверситетська книга, 2004. - 351 с.
7. Сухарев С. Основи екологiї та охорони довкiлля: Навчальний посiбник/ Мiн-во освiти i науки України, Ужгородський нац. ун-т. - К.: Центр навчальної лiтератури, 2006. - 391 с.
| 
