Лекція 10. Складові природних та антропогенних систем

^{10.1 Системи абіотичної складової}

^{10.2 Системи біотичної складової}

^{10.3 Суспільна система}

^{10.4 Техносфера}

^{10.5 Експериментальне підтвердження подібності натуральних і штучних систем.}

^{Під природними системами слід розуміти увесь комплекс систем, що входять до біотичної і абіотичної складових біосфери. За В. І. Вернадським, кордони біосфери обумовлені перш за все полем існування життя. Це «поле» обмежене 6 кілометрами над рівнем моря – до такої саме висоти зберігаються позитивні температури і можуть жити рослини-продуценти (6 км в Гімалаях). Вище (в еоловій зоні) живуть лише павуки і деякі кліщі, що годуються рослинним пилком, спорами рослин та іншими органічними залишками, занесеними вітром. Долішня межа існування активного життя традиційно обмежується дном океану й ізотермою 1000С безпосередньо у літосфері (відмітка 11 км). Теоретична межа біосфери набагато ширша. Живі організми зареєстровано й у воді, наближеній до вулканічних порід при температурі до 250°С.}

10.1 Системи абіотичної складової

^{Природні системи, з фізико-хімічної точки зору, можуть бути поділені на гетерогенні та гомогенні.}

^{Гетерогенні системи – фізико-хімічні системи, що складаються з двох або кількох фаз, наприклад, система: «лід-вода-водяна пара« – гетерогенна система з трьох фаз.}

^{Гетерогенний, (рос. гетерогенный, англ. heterogeneous, нім. heterogen) – неоднорідний, той, що складається з різних за складом частин (протилежне - гомогенний).}

^{Гетерогенні системи – це такі, властивості яких у всьому обсязі однакові. Гетерогенні системи складаються з декількох гомогенних сфер (фаз). Типовими представниками гетерогенних систем і є компоненти навколишнього природного середовища – ґрунти, гідросистема та атмосферне повітря (табл. 10.1).}

^{Таблиця 10.1 – Фазові характеристики компонентів навколишнього середовища}

№№ ч/ч	Компоненти	Кількість фаз	Фази
1	Грунт	3	Газоподібна (повітря), рідка (ґрунтова вода), тверда (порода)
2	Гідросфера	2	Рідка (вода), тверда (домішки завислих речовин)
3	Атмосферне повітря	3	Газоподібна (повітря і газоподібні домішки), рідка (домішки аерозолів), тверда (домішки пилу, диму тощо)

^{Ґрунти – це трифазна система, що складається з твердої речовини (породи), рідини (ґрунтових розчинів) та газу (повітря). Наявність повітря у грунті – обов'язкова умова для забезпечення динаміки ґрунтових процесів, які визначають його родючість.}

^{У грунті завжди утримується повітря, яке заповнює всі порожнини, що не заповнені водою. Для культурних рослин повітря в грунтах має не менше значення, ніж забезпечення водою. Кисень повітря необхідний як для ефективного проходження мікробіологічних процесів, що відновлюють родючість грунту, так і для забезпечення розвитку рослин. Водна компонента забезпечує можливість процесу кругообігу речовин і енергії в грунтах. Зниження наявності води призводить до обмеження цих процесів, викликаючи зниження родючості грунтів і, як наслідок, їхню подальшу деградацію. Кращим співвідношенням між водою і повітрям у грунтах є таке, коли 60% порожнин заповнені водою, а 40% – повітрям.}

^{Гідросистема – двофазна система. Вона складається з води, в якій присутні розчинені хімічні компоненти, а також дисперсні речовини, утворені як під час змиву часток грунту опадами, розмиву берегів водойм, гідродинамічного підйому осадів тощо, так і природними біологічними процесами (фотосинтез хлорофілвміщуючих гідробіонтів та фіксація азоту мікроорганізмами), які також здійснюють стале підвищення вмісту дисперсних поживних речовин. Зазначені біологічні процеси, за відсутності критичних антропогенних навантажень, саморегулюють утворення типового для цієї гідросистеми рівня біологічної продуктивності з формуванням певної якості води.}

^{Атмосферне повітря – трифазна система. Вона складається з домішок газу (азот – 78,08%, кисень – 20,95%, диоксид вуглецю – 0,03%, водяна пара – від 0 до 4% і домішки інертних, неорганічних та органічних газів). Домішки (забруднювачі) повітря – викиди газів та сполук, компоненти дисперсної рідкої фази (аерозолі), домішки твердої фази (пил, дим) тощо.}

^{Усі зазначені складники природного середовища (грунти, гідро­система, атмосферне повітря) мають в своїй основі дві компонен­ти: абіотичну і біотичну. Абіотична підсистема (компонента) фун­кціонує за принципами рівноважної термодинаміки з притаманними ознаками першого і другого гіперциклів (космічна і хімічна ево­люції). На відміну від неї біотична функціонує за принципами нерівноважної термодинаміки, характерними ознаками якої є третій і четвертий гіперцикли (самоорганізація і біологічна еволюція).}