ОСНОВИ ЕКОЛОГІЇ

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ	ДОДАТКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ		ГЛОСАРІЙ	УКЛАДАЧІ

1. ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕКОЛОГІЇ

1.2. Біосфера і перетворювальна діяльність людини

1.2.1. Загальні властивості біосфери

1.2.2. Роль В.І. Вернадського у вивченні біосфери. Склад і функціонування біосфери, глобальні процеси у біосфері

1.2.3. Кругообіг речовин у біосфері

1.2.4. Трансформація енергії у біосфері. Продуктивність біосфери

1.2.5. Вплив антропогенного фактора на кругообіг речовин та енергії у біосфері

1.2.6. Ноосфера

1.2.7. Природні ресурси біосфери та їх використання

1.2. Біосфера і перетворювальна діяльність людини

1.2.1. Загальні властивості біосфери

Простір нашої планети, в якому існує й «працює» жива речовина, називають біосферою. Біосфера охоплює нижню частину атмосфери, верхню частину літосфери та всю товщу гідросфери. Межі біосфери визначаються межами поширення живої речовини, яка, як підкреслював Володимир Вернадський, має властивість «розтікатися», тобто розселятися, займати все нові й нові простори.

Верхня межа біосфери в атмосфері проходить на висоті вершин Гімалаїв (10 км над рівнем моря), на думку інших вчених, – досягає нижніх шарів тропосфери (30 м), де ще трапляються в досить великій кількості спори й навіть клітини бактерій, грибів і деяких водоростей, що активно вегетують. Іноді верхньою межею біосфери вважають озоновий шар (25–30 км), вище якого все живе гине під дією космічного випромінювання.

Рис. 5. Проєкція географічної оболонки Землі

Межа біосфери в літосфері також чітко не окреслена. Починаючи з глибин 0,5–2 м від земної поверхні кількість живої речовини зменшується в логарифмічній послідовності.

На глибинах понад 10 м породи, як правило, вже стерильні. Та навіть у товщі стерильної породи іноді трапляються острівці життя.

Найбільші глибини, де знайдено живу речовину, – 2 – 3 км. У нафтових родовищах на цих глибинах виявлено «нафтову» мікрофлору. Нафта залягає також і на значно більших глибинах – до 5 – 7 км. Припускають, що й у таких глибинних родовищах можна знайти «нафтові» бактерії. Деякі дослідники нижньою межею біосфери вважають глибини, на яких температура літосфери починає перевищувати +100°С: близько 10 км на рівнинах і 7–8 км у горах.

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

У цілому екологічний діапазон поширення живої речовини досить великий.

Що принципово відрізняє нашу планету від інших планет Сонячної системи? Наявність життя. «Якби на Землі не було життя, – писав академік В.І.Вернадський, – обличчя її було б так само незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил».

Життя на Землі реалізується у формі живої речовини, яку часто називають біотою. Поняття «жива речовина» ввів у науку В.І.Вернадський і розумів під ним сукупність усіх живих організмів планети. Вона виконує надзвичайно важливу роль у процесах, що відбувається у всіх сферах Землі.

	Цікавинки із просторів інтернету Презентація
	«Чому на інших планетах немає життя?»

Жива речовина протидіє хаосові. Використовуючи прямо й непрямо сонячну енергію, жива речовина створює з простих, бідних на енергію молекул, передусім води й вуглекислого газу, складніші й енергетично впорядкованіші сполуки – вуглеводи, білки, жири, нуклеїнові кислоти або переробляє їх. Жива речовина концентрує хімічні елементи, перерозподіляє їх у земній корі, руйнує й агрегує неживу матерію, окислює, відновлює й перерозподіляє хімічні сполуки.

Суха маса живої речовини оцінюється в 2–3 трлн.т. Проте жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема дуже швидким кругообігом речовин.

Уся жива маса біосфери оновлюється за 33 дні, а фітомаса – щодня. Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між біотою та зовнішнім середовищем, внаслідок чого всі атоми земної кори, атмосфери й гідросфери упродовж історії Землі багаторазово входили до складу живих організмів.

Основні властивості живої речовини:

високоорганізована внутрішня структура;

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

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

здатність до самовідтворення шляхом розмноження.

Жива речовина існує у формі конкретних живих одиниць – організмів (індивідів), які, своєю чергою, групуються в більш або менш дискретні одиниці існування матерії – види. Кожен організм має свою програму розвитку й діяльності, записану у вигляді певної сукупності генів, – генотип. Ця програма реалізується в характерних, притаманних лише даному організмові зовнішньому вигляді, фізіологічних і біохімічних властивостях, у поведінці. Сукупність усіх ознак та властивостей, що визначаються генотипом, називається фенотипом.

За рахунок фенотипу організм оптимальною мірою пристосовується до зовнішнього середовища, перебуває з ним у найгармонійніших відносинах. Організми одного виду мають досить схожі, хоча й не ідентичні генотипи й фенотипи. Сукупність генотипів усіх видів нашої планети становить її генофонд (це майже синонім терміна «видова різноманітність»).

Отже, втрата будь-якого виду призводить до зменшення видової різноманітності й порушує гармонію у взаємовідносинах живої та неживої речовин.

1.2.2. Роль В.І. Вернадського у вивченні біосфери. Склад і функціонування глобальні процеси у біосфері

Е.Зюсс

Ж.Б.Ламарк

Перше уявлення про біосферу дав відомий французький природознавець Жан Батист П’єр Антуан де Моне Ламарк, а термін «біосфера» ввів у науку австрійський біолог Едуард Зюсс (1875 р). Проте цілісне вчення про біосферу створив засновник і перший президент Академії наук України В.І.Вернадський.

Біосфера – це єдина планетарна система. Цілісність біосфери забезпечується багатьма механізмами. Її структура підтримує наявність різноманітних живих організмів, що постійно взаємодіють між собою.

Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших геосфер, зосереджена в порівняно невеликому прошарку – біостромі, що лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться 98% всієї живої речовини планети.

Біосфера сформована з різних речовин. За В.І.Вернадським виділяють 6 головних типів речовин біосфери:

1. Жива речовина, що представлена організмами різних видів.

2. Біогенна речовина, що є продуктом життєдіяльності організмів (наприклад кам’яне вугілля, торф).

3. Нежива (косна) речовина, в утворенні якої живі організми не брали участі. Це, наприклад, гірські породи та мінерали.

4. Біокосна речовина, що сформована за рахунок взаємодії живої та косної речовин. Основним видом біокосної речовини є грунт.

5. Радіоактивна речовина.

6. Космічна речовина (наприклад метеорити).

В.І.Вернадський одним із перших усвідомив величезний перетворювальний вплив живих організмів на усі три зовнішні оболонки Землі в планетарному масштабі, тісну взаємодію і взаємозалежність усіх форм життя. Це дало йому поштовх до створення всеохоплювальної теорії біосфери, тобто тієї частини зовнішніх оболонок нашої планети, яка безпосередньо пов’язана з існуванням життя на Землі. Вернадський (1934) дав таке визначення біосфери: «біосфера – це оболонка життя – область існування живої речовини».

С.П.Вассер

К.М.Ситник

За останніми оцінками, жива речовина складає 2,4–3,6×10¹² т (в сухій масі) і становить менше 10^–6 маси інших оболонок Землі.

Костянтин Меркурійович Ситник та Соломон Павлович Вассер вважають, що на Землі існують 1447609 видів живих організмів. На думку інших дослідників, їх набагато більше – можливо 80 млн видів.

Унікальна роль живої речовини в біосфері полягає в її високій біогеохімічній активності. Жива речовина автотрофних організмів здійснює поглинання сонячної енергії та її перетворення в енергію хімічних зв’язків.

Сукупна біогеохімічна активність живої речовини призвела до значної зміни газового складу атмосфери, в результаті чого атмосфера відновного типу перетворилася в атмосферу окислювального типу зі значним вмістом кисню.

За рахунок діяльності біосфери на Земній кулі сформувався озоновий екран, який перехоплює більшу частину жорсткого космічного випромінювання та створює сприятливі умови життя на поверхні планети. Жива речовина змінила гірські породи та сприяла появі нових видів (вапняки та ін.). Життєдіяльність рослин, тварин та мікроорганізмів спричинила появу ґрунту.

Жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема, дуже швидким кругообігом речовин. Вся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за 8 років. Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між організмами та середовищем, внаслідок чого всі хімічні елементи земної кори, атмосфери й гідросфери багаторазово входили до складу тих чи інших організмів.

Все живе в біосфері утворює живу речовину. Живі організми відіграють важливу роль у геологічних процесах, які формують Землю. Хімічний склад сучасних атмосфери та гідросфери зумовлений життєдіяльністю організмів. Важливе значення мають організми також для формування літосфери – більшість порід, і не лише осадових, а й таких, як граніти, так чи інакше пов’язані своїм походженням з біосферою. Мінеральна інертна речовина переробляється живими організмами, перетворюється в якісно нову.

Живі організми не лише пристосовуються до умов зовнішнього середовища, а й активно їх змінюють. Таким чином, жива та нежива речовини на Землі становлять гармонійне ціле.

Вернадський писав так: «Можна без перебільшення твердити, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, біосфери, цілком перебуває під впливом життя, тобто визначається живими організмами. Це вони своїм диханням, своїм живленням, своїм метаболізмом, своєю смертю і своїм розмноженням, постійним використанням своєї речовини, триваючою сотні мільйонів років безперервною зміною поколінь, породжують одне з найграндіозніших планетарних явищ, що не існує ніде, крім біосфери».

1.2.3. Кругообіг речовин у біосфері

Енергія Сонця і сили гравітації рухають два кругообіги речовин: біологічний та геологічний (рис. 6).

Рис. 6. Схема великого і малого кругообігів речовин у природі

Біологічний кругообіг швидкий та розімкнений: початкова й кінцева ланки замикаються через доступні неорганічні речовини.

Геологічний кругообіг повільний і замкнений.

Частина речовин із біологічного кругообігу надходить у геологічний у вигляді відмерлих решток, утворюючи осадові породи, які з часом під впливом тиску, температури та інших факторів трансформується в граніти. Тектонічні коливання спричиняють винесення частини гранітних порід на поверхню. Граніти вивітрюються, і, як наслідок, утворюється фонд доступних речовин, що в подальшому знову залучаються до біологічного кругообігу. Процеси кругообігу речовин у біосфері здійснюються збалансовано.

Утворення живої речовини та її розклад – це дві сторони єдиного процесу, який називається біологічним кругообігом хімічних елементів. Життя – це кругообіг елементів між організмами і середовищем. Біологічний і геологічний кругообіги взаємодіють, утворюючи біогеохімічний кругообіг речовин.

Рис. 7. Біогеохімічний кругообіг

Причина кругообігу – обмеженість елементів, з яких будується тіло організмів. Біологічний кругообіг – це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які протікають у біосфері (рис. 7).

У зв’язку з цим біосферу визначають як частину Землі, де протікають три основних процеси: кругообіг вуглецю, азоту, сірки, в яких беруть участь п’ять елементів (Н, О₂, С, N, S), що рухаються через атмосферу, гідросферу, літосферу.

Ці 5 елементів рухаються і окремо, і в таких сполуках як вода, нітрати, двоокис вуглецю, двоокис сірки.

Рис. 8. Біогеохімічний кругообіг атомів

Кругообіг вуглецю.

Рис. 9. Кругообіг вуглецю в біосфері

У біосфері вуглецю понад 12000 млрд т. Це пояснюється тим, що сполуки вуглецю безперервно виникають, змінюються і розкладаються. Кругообіг вуглецю відбувається фактично між живою речовиною та двоокисом вуглецю (рис. 9).

У процесі фотосинтезу, двоокис вуглецю, вуглекислий газ і вода за допомогою енергії сонячного світла перетворюються на різні органічні сполуки. Щорічно вищі рослини і водорості під час фотосинтезу поглинають 200 млрд т. вуглецю. Якби вуглець не повертався в атмосферу його запас у ній (700 млрд т) швидко б вичерпався. Відмерлі рослини і тваринні організми розкладаються грибами і мікроорганізмами на СО₂, який теж повертається в атмосферу. Повний цикл обміну атмосферного вуглецю здійснюється за 300 років. Але частина вуглецю вилучається у вигляді торфу, нафти, вугілля, вапняку, мармуру, викопних відкладів і осадових порід.

Кругообіг кисню.

Рис. 10. Кругообіг кисню в біосфері

Щорічно лісові масиви виробляють 55 млрд т кисню. Він використовується живими організмами для дихання і бере участь в окисних реакціях у атмосфері, літосфері й гідросфері. Циркулюючи через біосферу, кисень перетворюється то на органічну речовину, то на воду, то на молекулярний кисень (рис. 10).

Весь кисень атмосфери кожні 2 тис. років проходить через живу речовину біосфери. За час свого існування людство безповоротно втратило близько 273 млрд тонн кисню. У наш час щорічно на спалювання вугілля, нафтопродуктів і газу витрачається величезна кількість кисню. Інтенсивність цього процесу збільшується щороку.

Кругообіг азоту, фосфору, сірки (сульфуру). Діяльність людини прискорює кругообіг цих елементів. Головна причина прискорення – використання фосфору в добривах, що призводить до евтрофікації. При цьому відбувається бурхливе розмноження водоростей – «цвітіння» води.

Це призводить до зменшення кількості розчиненого у воді кисню. Продукти обміну водоростей знищують рибу та інші організми. Сформовані екосистеми при цьому руйнуються.

Індустрія і двигуни внутрішнього згоряння викидають в атмосферу щорічно багато нітратів і сульфатів. Потрапляючи на землю разом з дощами, вони засвоюються рослинами.

В усій біосфері внаслідок процесів біологічної фіксації за рік утворюється 92 млн. тон зв’язаного азоту, у той час як втрати його внаслідок денітрифікації складають 83 млн тонн, тобто приплив азоту дорівнює 9 млн тонн (рис 11). Це та кількість азоту, яка затримується в грунтах, річках, озерах, ставках та океанах. Основна частина біогеохімічного циклу азоту здійснюється у грунтах.

Рис. 11. Кругообіг нітрогену в біосфері

Кругообіг води.

Вода покриває ¾ поверхні Землі. За одну хвилину під дією сонячного тепла з поверхні водойм Землі випаровується 1 млрд тонн води (рис. 12).

Рис. 12. Кругообіг води і енергії

1. океанічні відклади; 2. озерні відклади; 3. клітковина в річних кільцях дерев; 4. сніг і льодовиковий лід; 5. підземні води глибокого залягання; 6. відклади у печерах

Після охолодження пари утворюються хмари, випадає дощ і сніг. Опади частково проникають у ґрунт. Ґрунтові води повертаються на поверхню землі через коріння рослин, джерела тощо.

Діапазон швидкостей циркуляції води дуже великий: вода океанів поновлюється за 2 млн років, ґрунтова вода – за рік, річкова – за 12 діб, пара в атмосфері – за 10 діб.

Двигуном кругообігу є енергія Сонця. Щорічно для створення первинної продукції біосфери використовують під час фотосинтезу 1% води, що потрапляє у вигляді опадів. Людина тільки для побутових і промислових потреб використовує 20 мм опадів – 2,5 % загальної їх кількості за рік. Безповоротний щорічний водозабір тепер становить 5,5 куб. м. Щорічно він збільшується на 4–5 %.

Живі організми пристосовуються до різного хімічного складу середовища, можуть переносити велику концентрацію тих елементів, які тут звичайно є у великих кількостях. Елементи, які рідко зустрічаються у природі і у малих концентраціях, під час нагромадження стають отруйними для живих істот.

1.2.4. Трансформація енергії у біосфері. Продуктивність біосфери

Трансформація енергії в біосфері – це перетворення енергії Сонця в енергію живих зв’язків. Живі організми постійно споживають енергію. Джерело енергії – Сонце. Живий світ Землі, її біосфера, складається з організмів трьох основних типів. Потік енергії у біосфері має один напрямок: від Сонця через рослини (автотрофи) до тварин (гетеротрофи), або від продуцентів до консументів.

Рис. 13. Загальна схема фотосинтезу

Автотрофи (грецьк. αὐτός – «сам» та τροφή – «їжа») – це організми, які створюють органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу (рис.13), використовуючи сонячну енергію. До автотрофів належать зелені вищі рослини, лишайники, водорості і бактерії, що мають фотосинтезуючі пігменти.

В екології автотрофи називають також продуцентами (лат. producentis – той, що виробляє) – це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей.

До цього типу належать рослини, яких на Землі є близько 350000 видів. Продуценти утворюють складні сполуки, в яких у хімічних зв’язках зосереджена енергія, що вивільняється під час розкладання їх у процесі травлення у тварин та інших гетеротрофів.

Гетеротрофи (грець. heteros – «різний» та trophe – «живлення») – це організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби.

В екології гетеротрофів поділяють на консументів та редуцентів.

Консументи – це споживачі готової органічної продукції.

Редуценти – це організми, які розкладають органічні речовини, це мінералізатори органіки. Їх часто називають деструкторами.

Потік енергії від рівня продуцентів супроводжується перетворенням енергії і великими її витратами: від одного рівня до другого біомаса і кількість енергії зменшується приблизно в 10 разів.

Редуценти споживають частину поживних речовин, розкладають мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних сполук (води, вуглекислого газу та мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Продуктивність біосфери – це здатність живої речовини створювати, трансформувати й нагромаджувати органічну речовину. Все живе створюється в результаті біопродукційного процесу та є наслідком життєдіяльності організмів: живлення та розмноження рослин, тварин та мікроорганізмів. Завдяки біопродуктивному процесу існують екосистеми та біосфера Землі.

Всі функції живих організмів у біосфері (утворення газів, окисні й відновні процеси, концентрація хімічних елементів тощо) не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом. Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене Вернадським: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система, з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконує свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати, тобто стійкість її існування була відразу започаткована її складністю.

Отже, біосфера дуже неоднорідна. Вона складається з великої кількості різної величини угруповань.

1.2.5. Вплив антропогенного фактора на кругообіг речовин та енергії у біосфері

Господарська діяльність людини порушила збалансованість геологічного і біологічного кругообігів, що відбуваються в біосфері.

Головними причинами порушення кругообігу речовин в біосфері є:

1. сильне штучне прискорення процесів вивітрювання осадових і гранітних порід, пов’язане з видобуванням і переробкою корисних копалин, спалюванням вугілля, нафти, торфу, природного газу. Як результат в атмосфері збільшується вміст вуглекислого газу, оксидів сірки, через кислотні дощі зменшується рН ґрунту, що призводить до переходу багатьох елементів у розчинений стан. Деякі з них у великих концентраціях токсичні й небезпечні для живого (наприклад, важкі метали – мідь, цинк, свинець).

Процеси кругообігу речовин у біологічному циклі вповільнюються – адже гинуть носії живої речовини. Та чим більше елементів переходить у розчин, тим більше їх вимивається у Світовий океан.

Прискорені темпи загибелі біоти, вповільнені темпи повторного використання доступних мінеральних речовин, зростання швидкості їх вимивання спричиняють перезбагачення Світового океану біогенними елементами. Внаслідок цього частішають спалахи «цвітіння» океану мікроскопічними водоростями, які нерідко бувають токсичними й пригнічують розвиток консументів, котрі їх споживають. Так, порівняно з минулими століттями частота спалахів «цвітіння» в Світовому океані зросла в 50–130 разів. Усе це прискорює процеси вилучення з біосфери доступних біогенних речовин і їх консервації в донних відкладеннях.

2. у процесі своєї господарської діяльності створює численні речовини (наприклад, пластмаси), які надалі не можуть бути ні використані продуцентами, ні розкладені до доступних мінеральних речовин редуцентами. Вони утворюють особливу групу антропогенних «осадових» порід – відходи нашої цивілізації, які археологи чомусь назвали «культурним шаром».

Ці відходи зрештою будуть трансформовані в літосфері в граніти й потім, у процесі вивітрювання, знову стануть доступними для живої речовини, але відбудеться це в геологічних вимірах часу – через мільйони років. Тому є реальна загроза того, що доступні ресурси біосфери можуть бути перероблені на відходи швидше, ніж завершиться цикл геологічного кругообігу. Що в цьому разі станеться з біосферою (зокрема й з людиною), передбачити нескладно.

Люди й далі продовжують діяти в тому самому напрямі, не усвідомлюючи очевидного факту що Земля, на якій вони розвинулись до сучасного рівня, – це маленька планета з обмеженими ресурсами й дуже вразливим режимом і вимагає до себе тим обережнішого й дбайливішого ставлення, чим ширшими стають можливості людей порушувати цей режим.

Сьогодні можна констатувати, що біосфера різко змінюється під впливом технологічної діяльності людини, дедалі більше замінюється техносферою, в якій дехто з учених іще недавно схильний був убачати початок формування ноосфери, передбаченої В.І.Вернадським.

Проте сьогодні стало відомо, що наступ техносфери супроводжується такими змінами природного середовища, які вже почали загрожувати самому існуванню людини на Землі. Відбувається прискорене руйнування основних, життєво важливих комірок біосфери, яке прогресує й уже здатне призвести до її повної деградації і загибелі, що автоматично означає загибель людства, оскільки люди не можуть існувати в іншому середовищі, ніж те, в якому вони з’явились та існували.

Отже, дедалі активніше рухаючи вперед «технічний прогрес», людство лише погіршує загальну ситуацію в біосфері і своє власне становища.

Господарська діяльність людини зумовила пошкодження і вичерпання природних ресурсів, що призводить до реформації сформованих упродовж багатьох мільйонів років природного кругообігу та енергетичних потоків на планеті. Внаслідок чого почалося прогресуюче руйнування біосфери Землі, що може набути характеру незворотних процесів і довкілля може стати непридатним для існування людини.

1.2.6. Ноосфера

Розвиток екології зумовив розуміння єдності людини та природи, того, що людина має підпорядковуватись законам природи, а не намагатись їх змінити чи взагалі відмінити (ойкуменічний світогляд).

П.Т. де Шарден

В.І.Вернадський, який створив вчення про біосферу, ще в першій половині ХХ століття передбачав, що біосфера розвинеться у ноосферу (термін запропонували у 1927 році французькі філософи Едуард Леруа та П’єр Тейяр де Шарден).

Е.Леруа

Спочатку В.І.Вернадський розглядав ноосферу (грец. νоος – «розум» і σφαῖρα – «сфера») як особливу «розумову» оболонку Землі, яка розгортається над біосферою, поза нею. Але згодом він дійшов висновку, що ноосфера – це новий стан біосфери, за якого розумова діяльність людини стає тим фактором, який визначає її розвиток.

В.І.Вернадський встиг тільки в загальних рисах намітити основи цього вчення (він помер у січні 1945р.), але його слова залишаються актуальними і звучать застережливо: «У геологічній історії біосфери перед людиною відкривається величезне майбутнє, якщо вона зрозуміє це і не буде використовувати свій розум і свою працю на самознищення».

browser does not support the video tag.

«В.І.Вернадський. Життєвий шлях»

Біосфера – замкнена система. Стійкий розвиток людства можливий тільки за тієї умови, що воно, спираючись на свій розум, зуміє «включити» свою технологічну діяльність у природний кругообіг речовин, який існує мільйони років. Фундаментальна постановка завдання – гармонізація стосунків з природою шляхом перебудови технологій таким чином, щоб вони перестали бути шкідливими. Для цього необхідна й перебудова свідомості людини. Перебудова людської діяльності має йти не супроти, а в унісон з організованістю біосфери, бо людство, що творить ноосферу, усіма своїми коренями пов’язане з біосферою.

Ноосфера – це біосфера, перетворена людьми відповідно до пізнаних і практично освоєних законів її будови і розвитку. Вона є необхідним і природним наслідком людських зусиль.

Процес утворення ноосфери досить поступовий, і сьогодні думки вчених про реальність ноосфери неоднозначні. Навіть сам Вернадський, за всією властивої йому геніальності, де в чому помилявся. Ноосферу треба прийняти як символ віри, як ідеал розумного втручання людини в біосферні процеси і вживати необхідних заходів щодо втілення цього ідеалу. «Біосфера перейде так чи інакше, рано чи пізно в ноосферу. На певному етапі розвитку людина вимушена буде взяти на себе відповідальність за подальшу еволюцію планети, інакше у неї не буде майбутнього» – писав В.І.Вернадський.

В.І.Вернадський у своїй праці «Наукова думка як планетне явище» зазначав, що під впливом наукової думки і людської праці біосфера переходить у новий стан – ноосферу. Людство все більше відходить від інших організмів як нова, небувала біогенна геологічна сила. Завдяки своїй науковій думці, техніці, людина заселяє ті частини біосфери, куди раніше вона не проникала або де життя було відсутнє взагалі.

Людина створила нову форму біогеохімічної енергії, яку В.І.Вернадський називав енергією людської культури, або культурною біогеохімічною енергією. Ця енергія за своєю потужністю і різноманітністю значно переважає біогеохімічну енергію, створену іншими організмами. Ця нова форма енергії і визначає процес переходу біосфери в ноосферу, який буде підсилюватись у міру об’єднання зусиль людства для вирішення глобальних проблем.

Для ноосфери як нового якісного етапу в розвитку біосфери характерний тісний зв’язок законів природи і соціально-економічних законів суспільства, заснований на науково-обгрунтованому, раціональному використанні природних ресурсів біосфери, який передбачає відновлюваність кругообігу речовин та потоку енергії.

Характерною рисою ноосфери є екологізація всіх сфер життя людини. До вирішення будь-яких проблем людина має підходити з позицій екологічного мислення, тобто з позицій збереження і поліпшення стану природного середовища.

Отже, ноосфера – це якісно нова форма організації біосфери, яка формується внаслідок її взаємодії з людським суспільством.

Вихід з екологічної кризи може бути тільки у використанні розуму людства (у вигляді суми знань і технологічних розробок) не лише для експлуатації природних ресурсів, а й для їхнього збереження і примноження.

1.2.7 Природні ресурси біосфери та їх використання

Рис. 14. Класифікація природних ресурсів

Природні ресурси – це найважливіший компонент природного середовища який використовується для створення матеріальних і духовних потреб суспільства. Згідно з законом обмеженості природних ресурсів, усі вони в умовах Землі вичерпні (рис. 14).

Оскільки відтворення відновних природних ресурсів відбувається повільніше, ніж їх споживання, з одного боку, а невідновні ресурси перетворюються на форми, непридатні для подальшої експлуатації через значну розсіяність потрібних елементів або нову хімічну структуру – з іншого, то відбувається вичерпність багатьох природних ресурсів.

Ще до недавнього часу людство вважало природні ресурси невичерпними, а тому прагнуло взяти від природи якнайбільше, нічого не віддаючи їй.

Нині переконалися, що практично невичерпних ресурсів, крім сонячної енергії та космічного випромінювання, теплоти земних надр, сил гравітації та обертання Землі, енергії вітру, припливів і талої води, у природі більше не існує.

Умовно невичерпними поки що, на даному етапі розвитку суспільства, можна вважати загальні запаси кисню в атмосфері та води в гідросфері. Однак через нерівномірний розподіл та антропогенне забруднення вже нині в окремих районах Землі відчувається гостра їх нестача, особливо чистої питної води.

Вичерпні – це ресурси, кількість яких невпинно зменшується відповідно до їх добування або вилучення з природного середовища. Їх, у свою чергу, поділяють на відновні (чисте повітря, вода, родючі грунти, рослинність, тваринний світ) і невідновні (мінеральні ресурси). Мінеральна сировина належить до невідновних ресурсів, і найголовніші з них (вугілля, нафта, природний газ, залізо, манган, поліметали) нині вичерпані або майже вичерпані.

У господарській діяльності ресурси поділяють щодо використання їх у сфері матеріального виробництва та невиробничій сфері.

Ресурси матеріального виробництва – це промислові і сільськогосподарські.

Ресурси невиробничої сфери – це ресурси прямого і непрямого споживання. З практичною метою ресурси кожного класу поділяють на дрібніші групи. Так, промислові ресурси – на енергетичні (нафта, вугілля, природний газ), ресурси для металургійної промисловості (залізна, манганова, титанова руди тощо), сировину для одержання предметів безпосереднього споживання (деревина) та продуктів харчування (гриби, фрукти, ягоди та інші дари ланів, садів, городів і лісів).

Біосфера Землі є замкненою системою з відносно сталою масою і обмінюється з космічним простором лише енергією. Тому людство має враховувати її здатність самовідтворювати свою біопродуктивність та вичерпність запасів невідновних ресурсів. Потрібно економно і раціонально використовувати природні ресурси, свідомо відмовившись від надлишків.

Подальший розвиток життя на Землі залежить від наявності природних ресурсів, простору для життя і об’єктів для задоволення культурних та інших потреб.

Наявна екологічна ситуація не може бути змінена природними системами регуляції, що еволюційно сформувалися на різних рівнях організації живої матерії. Вирішення проблеми передбачає активне регулювальне втручання людини в біосферні процеси, аж до спрямованого контролю чисельності та біологічної активності економічно значущих видів і формування штучних екосистем із заданими властивостями. В основі вирішення цього завдання мають лежати глибокі знання природних законів формування й функціонування біологічних систем різного рангу.

Питання для самоконтролю

1. Що таке біосфера і де її межі проводять?

2. Що таке жива речовина?

3. Які властивості живої речовини?

4. Хто розробив вчення про біосферу?

5. Що означає термін «ноосфера»?

6. Які є кругообіги речовин?

7. Як розподіляється, запасається і трансформується енергія, що надходить до Землі?

8. Яку роль має біологічний кругообіг речовин для існування біосфери?

9. Суть кругообігу кисню, вуглецю, азоту в біосфері.

10. Чим відрізняється біологічний кругообіг від геологічного?

11. Розкрити вплив антропогенного фактора на біосферу.

12. Що таке природні ресурси та як їх класифікують?

Попередня тема

На початок

Наступна тема