- •Київ нухт 2013
- •Розділ і. Прикладні аспекти екології як науки
- •1.1. Визначення та основні напрями екології
- •1.2. Короткий історичний нарис розвитку екології
- •1.3. Зв’язок екології з іншими науками
- •1.4. Прикладна екологія
- •1.5. Інженерна екологія
- •1.6. Основні фактори деградації навколишнього середовища
- •Демографічний фактор
- •Промислово-енергетичний фактор
- •Ресурсопоглинання й продукування відходів
- •Зменшення біорізноманітності
- •Спустелювання
- •Урбанізація
- •Загибель водних екосистем
- •Деградація ґрунтів
- •Забруднення атмосфери
- •Знищення лісів
- •1.7. Екологічний стан в Україні
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 2. Природне середовище і біосфера
- •2.1. Людське суспільство та середовище його існування
- •2.2. Структура природного середовища
- •2.2.1. Географічна оболонка
- •2.2.2. Структура, склад та особливості літосфери
- •Екологічне значення літосфери полягає в тому, що:
- •2.2.3. Структура, склад та екологічне значення атмосфери
- •Хімічний склад атмосферного повітря
- •2.2.4. Структура, склад та особливості гідросфери
- •2.3. Структура, склад та особливості біосфери
- •Складові біосфери
- •Функції живої речовини в біосфері
- •Загальні властивості біосфери
- •2.4. Ноосфера
- •2.5. Еволюція антропогенної діяльності та взаємовідносин людини з біосферою
- •Запитання для самоперевірки
- •Роздiл 3. Природнi ресурси
- •3.1. Класифікація природних ресурсів
- •3.2. Водні ресурси
- •3.3. Атмосферне повітря
- •3.4. Енергія
- •Нетрадиційні джерела енергії
- •Вторинні енергетичні ресурси
- •3.5. Сировина
- •Показники вичерпності мінеральних ресурсів
- •3.6. Грунти
- •3.8. Простір для життя
- •3.9. Продовольство
- •3.10. Генетичний фонд
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 4. Основні поняття і закони загальної екології
- •4.1. Поняття середовище та екологічні фактори, їх класифікація
- •4.1.1. Середовища, їх типи
- •4.1.2. Екологічні фактори та їх вплив на життєдіяльність організмів
- •4.1.3. Загальні закономірності дії факторів середовища на організми
- •4.2. Екологічна система
- •4.2.1. Організація екосистем
- •4.2.2. Функціональна, або екологічна, структура біоценозу
- •4.2.3. Біогеоценоз як елементарна екосистема біосфери
- •4.2.4. Класифікація екосистем
- •4.2.5. Антропогенні екосистеми
- •4.3. Екологічна ніша організму
- •І реалізованої (реальної) ніші у трьохвимірному просторі факторів:
- •4.4. Динаміка та розвиток екосистем. Сукцесії
- •4.5. Трофічні ланцюги
- •4.6. Екологічні піраміди
- •І біомас для екосистем океану – б
- •4.7. Природний колообіг речовин
- •Колообіг карбону
- •Колообіг оксигену
- •Колообіг нітрогену, фосфору, сульфуру
- •Колообіг води
- •4.8. Ресурсний цикл в антропогенних екосистемах
- •4.9. Основні екологічні закони
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 5. Забруднення біосфери
- •5.1. Забруднення та їх класифікація
- •5.2. Природне забруднення біосфери. Екологічні кризи та катастрофи
- •5.3. Антропогенне забруднення біосфери
- •5.3.1. Характеристика хімічних забруднювачів
- •5.3.2. Фізичні забруднення біосфери
- •5.4. Нормування якості навколишнього середовища
- •Гранично допустимима концентрація шкідливих речовин у повітрі
- •Гранично допустима концентрація шкідливих речовин у воді водних об’єктів
- •Гранично допустима концентрація шкідливих речовин у грунтах
- •Гранично допустима концентрація шкідливих речовин у продуктах харчування
- •Нормування викидів забруднювальних речовин у навколишнє середовище
- •Нормування скидів забруднювальних речовин у навколишнє середовище
- •Нормування накопичення відходів
- •5.5. Екологічне навантаження
- •5.6. Екологічний моніторинг і якість природного середовища
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 6. Екологічна безпека атмосфери
- •6.1. Забруднення атмосфери
- •6.2. Класифікація забруднень атмосфери
- •6.3. Екологічний вплив забруднень атмосфери
- •6.4. Трансформація забруднень в атмосфері
- •Аерозолі
- •6.5. Парниковий ефект
- •6.6. Кислотні опади
- •6.7. Руйнування озонового шару
- •6.8. Очищення промислових газодимових викидів
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 7. Екологічна безпека гідросфери
- •7.1. Споживачі води
- •7.2. Джерела забруднення гідросфери
- •Стічні води
- •7.3. Поведінка забруднень у водоймах
- •7.3.1. Самоочищення води
- •7.3.2. Евтрофікація водойм
- •Зони сапробності
- •7.4. Нормативні вимоги до якості води
- •Вимоги щодо якості питної води
- •7.5. Очищення стічних вод
- •7.5.1. Механічне очищення стічних вод
- •7.5.2. Фізико-механічні методи очищення стічних вод
- •7.5.3. Хімічні методи очищення стічних вод
- •Методи нейтралізації
- •Методи окислення
- •7.5.4. Фізико-хімічні методи очищення стічних вод
- •7.5.5. Біохімічні методи очищення стічних вод
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 8. Екологічна безпека літосфери
- •8.1. Забруднення літосфери
- •8.1.1. Види забруднення ґрунтів
- •8.1.2. Ерозія грунтів
- •8.1.3. Протиерозійні заходи
- •8.1.4. Відходи антропогенної діяльності
- •8.2. Контроль і управління якістю ґрунтів
- •8.3. Утилізація та переробка відходів господарської діяльності
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 9. Раціональне природокористування
- •9.1. Антропогенний ресурсний цикл
- •9.2. Безвідходні та маловідходні технології
- •9.3. Раціональне використання водних ресурсів
- •9.4. Рекуперація відходів та комплексна переробка сировини
- •9.5. Раціональне використання енергоресурсів
- •Запитання для самоперевірки
- •Роздiл 10. Організаційна система управління екологічної безпеки довкілля
- •10.1. Екологічний аудит та експертиза
- •10.2. Екологізація виробництва та "зелені" технології
- •Запитання для самоперевірки
- •Розділ 11. Новітні галузі екології
- •11.1. Екологія людини
- •11.1.1. Вплив навколишнього природного середовища на здоров’я людей
- •11.1.2. Негативний вплив на людство антропогенних порушень біосфери
- •11.1.3. Харчування людини і нормування якості харчових продуктів
- •Вода і харчові продукти
- •Забруднення харчової сировини і продуктів
- •11.1.4. Вплив забруднюючих речовин на організм людини
- •11.1.5. Раціональне харчування
- •11.2. Урбоекологія
- •11.3. Мілітаристична екологія
- •11.4. Екологія космосу
- •11.5. Радіоекологія
- •Запитання для самоперевірки
- •Список рекомендованої літератури Базова
- •Допоміжна
2.4. Ноосфера
Надпотужна техногенна діяльність людства суттєво змінює біосферу Землі, яка за визначенням В.І.Вернадського перетворює її в ноосферу (гр. “ноос” – розум), тобто сферу розумного життя, сферу цивілізації.
Термін “ноосфера” був запропонований у 1927 році французьким філософом Е. Леруа. Значний внесок у вчення про ноосферу зробили П. Тейяр де Шарден та В.І. Вернадський.
За сучасним уявленням, ноосфера – це сфера гармонійної взаємодії природи і суспільства, в межах якої розумна діяльність стає головним, вирішальним фактором розвитку біосферних процесів.
В.І. Вернадський писав (1967): “Ноосфера – це сфера взаємодії природи і суспільства, у межах якої головною рушійною силою стає розумна людська діяльність”. Вчення В.І.Вернадського про ноосферу включає 4 основні положення:
Ноосфера – історично останній стан геологічної оболонки біосфери, що перетворюється діяльністю людини.
Ноосфера – сфера розуму і праці.
Зміни біосфери зумовлені як свідомою, так і підсвідомою діяльністю людини.
Розвиток ноосфери пов’язаний з розвитком соціально-економічних факторів.
За концепцією ноосфери, людство перетворилося на найпотужнішу геологічну силу на планеті. Ноосфера відрізняється від біосфери величезною швидкістю в розвитку. В.І. Вернадський підкреслював, що протягом останніх 500 років воно освоїло нові форми енергії – парову, електричну, атомну, й навчилося використовувати майже всі хімічні елементи. Людство освоїло вся біосферу й одержало набагато більшу, порівняно з іншими організмами, незалежність від навколишнього середовища.
В межах ноосфери нині виділяють антропосферу – сукупність людей як організмів, і техносферу – сукупність штучних об’єктів антропогенної діяльності та природних об’єктів, змінених цією діяльністю.
Крім цього, виділяють ще соціосферу, під якою розуміють сферу суспільної виробничої діяльності, охопленої людською працею. Основою існування соціосфери є праця, соціальний обмін речовини і суспільні відносини.
Перехід до ноосфери слід вважати ідеальним варіантом майбутнього, в основі якого лежить складний процес гармонізації відносин між біосферою та господарською діяльністю людини. Визначальним чинником має бути не стихія природного розвитку, а високий інтелект людини. Розум і мудрість повинні стати гарантом подальшого розвитку.
2.5. Еволюція антропогенної діяльності та взаємовідносин людини з біосферою
Близько 4,5 млрд. років тому сформувалася літосфера. Первинний океан (гідросфера) виник, можливо, близько 4 млрд. років тому, оскільки найдавніші осадові породи, утворення яких можливе в той час тільки у воді, мають вік 3,9 млрд років.
Найдавніші рештки мікроорганізмів знайдено в гірських породах, датованих 3,2 млрд. років тому. 3 млрд. років тому температура повітря досягала 70°С, і за таких умов могли існувати лише бактерії та ціанеї (синьо-зелені водорості).
Бурхливий розвиток органічного світу на Землі, освоєння рослинами і тваринами континентів відбулося лише 0,5–0,4 млрд. років тому. Близько 600 млн років тому на планеті Земля з'явилися перші багатоклітинні організми (вважають, що саме тоді для цього склалися сприятливі умови – вміст кисню в атмосфері досяг 3–4 %), і одразу відбувся еволюційний вибух – виникли нові форми життя – губки, черви, корали, молюски, а також предки перших рослин і тварин, які в палеозойську еру заповнили всі акваторії й вийшли на континенти. Розвиток земної рослинності зумовив збільшення кисню в атмосфері та поживних речовин в грунтах, а також появу крупних тварин. Активно змінювався склад поверхні Землі, атмосфери, гідросфери, виникла біосфера.
Величезне значення мав біологічний обмін речовин. Подальший процес еволюції живих організмів призвів до появи людини – найвищого біологічного виду, який, розвиваючись, дедалі більше впли¬вав на природу.у. Отже, географічна оболонка Землі тривалий час була абіотичною (неживою) геосистемою, в якій відбувався геологічний колообіг речовин у вигляді взаємопов'язаних фізичних та хімічних процесів.
Розвиток земної рослинності зумовив збільшення вмісту кисню в атмосфері та поживних речовин в грунтах, а також появу великих тварин. Активно змінювався склад поверхні Землі, атмосфери, гідросфери, виникла біосфера. Величезне значення мав біологічний обмін речовин, в який включився і геологічний, що суттєво його трансформував.
З розвитком органічного світу абіотична геосистема поступово перетворилася на глобальну екосистему – біосферу, що складається з двох взаємодіючих підсистем – неживої (абіотичної) і живої (біотичної).
Обмінні речовинно-енергетичні процеси у цій новій системі були значно видозмінені. Для утворення біосфери вирішальне значення мала поява на землі рослинності, яка містить хлорофіл. Подальший процес еволюції живих організмів призвів до появи людини – найвищого біологічного виду, який, розвиваючись, дедалі більше впливав на природу.
З появою людей на Землі почався вплив їх діяльності на колообіг речовин та енергетичний обмін у біосфері. Цей вплив пов'язаний не тільки з ростом народонаселення, а й з технічним забезпеченням та вмінням організовувати працю.
Аналіз результатів різноманітних наук, зокрема археології, антропології, історії, географії, дозволяє стверджувати, що з впливом людської діяльності глобальна екосистема почала поступово перетворюватися у трикомпонентну глобальну екосистему, у функціонуванні якої все більшу роль відігравало людське суспільство.
Протягом багатовікової історії людства на Землі його взаємовідносини із навколишнім природним середовищем були неоднаковими і безперервно змінювалися. До відносно недавнього часу жодна з багаточисельних живих істот не загрожувала гомеостазу біосфери. Тільки з появою нашого предка гомогабіліса (в кінці третинного періоду близько 1,5 – 1,7 млн. років тому) ці взаємовідносини почали суттєво змінюватися.
Процес еволюції людини тривав більше одного мільйона років, перш ніж наші далекі предки палеонтропи взяли гору в конкурентній боротьбі з іншими ссавцями. Перші людиноподібні примати майже нічим не виділялись серед інших живих істот і жили в злагоді з оточуючим середовищем. На підставі аналізу результатів археологічних, палеонтологічних, антропологічних, історичних і географічних досліджень у взаємовідносинах людського суспільства з природою виділено чотири періоди, що різняться за характером цих стосунків і обсягом заподіяної навколишньому середовищу шкоди.
Перший період еволюції взаємовідносин людського суспільства та довкілля розпочався з появою гомосапієнс близько 200 тис років тому. Чисельність населення постійно зростає, а з нею постійно зростають потреби в харчуванні, одязі тощо. Швидко відбувається розселення по земній кулі. Чисельність населення 100 тис. років тому досягла 1 млн., а щільність населення становила вже 0,012 мешканців на 1 км2.
Для задоволення потреби в їжі гомосапієнс розпочинають охоту на великих диких тварин, одомашнюють тварин і займаються скотарством.
Дія на природу наших далеких предків була обмеженою. Перший, давній, період включає палеоліт, мезоліт і неоліт. У палеоліті (від майже 2 млн років до 30-35 тис. років тому) жили збирачі та перші мисливці – пітекантропи, синантропи, неандертальці та кроманьйонці. У мезоліті (від 30 до 10 тис. років тому) до збирання та полювання людей додається рибальство, з'являються більш досконалі знаряддя з кістбк, каміння, рогу, дерева (гачки, сітки, сокири, човни, глиняний посуд). Неоліт (8 – 4 тис. років тому) відзначається появою землеробства, скотарства, свердлування, шліфування, перших будинків, святилищ.
Перший, давній, період характеризується накопиченням знань про природу, пристосуванням людини до природи та дуже незначним антропогенним впливом на неї. Основним джерелом енергії тоді була мускульна сила людини, яка повністю залежала від природи.и первісні мисливці оволоділи вогнем, вони розпочали руйнівний наступ на оточуючу природу. Вогонь був першим технічним завоюванням людини. Використання вогню для загону і вилову дичини 100 тис років тому викликало першу екологічну кризу в біосфері, яка пов’язана з руйнуванням рослинного та тваринного світу в різних районах земної кулі. На місці лісів з’явились савани в західній частині Африки та Південно-Східної Азії. У Північній Америці близько 10 тис років тому утворилися прерії після випалювання лісів під пасовиська для бізонів.
Відбувається відчутне збіднення видового складу крупних хребетних, які населяли різні райони Землі. Так, близько 50 тис років тому було знищено більше 50% крупних ссавців, що пережили далекий третинний період. В палеоліті індійці Північної Америки винищили мамонтів та стародавніх бізонів. В Південній Америці не без людини були винищені гліптодонти та гігантські птахи.
Другий період (4 тис.років тому – середина XVIII ст.) – рабовласницький лад і феодалізм. У цей період інтенсивно розвивається землеробство, скотарство, виникають ремесла, розширюється будівництво сіл, міст, фортець. Людство своєю діяльністю починає завдавати природі відчутної шкоди, особливо після виникнення та розвитку хімії та одержання перших кислот, пороху, фарб, мідного купоросу. Чисельність населення в XV– XVII ст. уже перевищувала 500 млн. Цей період можна назвати періодом активного використання людиною природних ресурсів, взаємодію з природою. Тиск на довкілля в цей час був загалом ще незначним і локальним.
Слід зазначити, що в перші два періоди одним з найважливіших факторів впливу людини на природу був вогонь – використання: штучно створених пожеж для полювання на диких звірів, розширення пасовиськ, підсічно-вогневого способу землеробства.
Випалювання рослинності на великих територіях заподіяло першу непоправну шкоду біосфері, призвело до різких змін складу флори, фауни, грунтів і клімату в цілому.
Внаслідок цього виникли перші локальні та регіональні кризи – значні території Близького Сходу, Північної та Центральної Африки перетворилися на кам'яні та піщані пустелі. Надалі розвиток цивілізацій супроводжувався дедалі тяжчими екологічними кризами
Третій період (XVIII ст. – перша половина XX ст.) – час бурхливого розвитку фізики, техніки, винайдення парового двигуна, електричного мотора, атомної енергії, стрімкого зростання чисельності населення(понад 3,5 млрд).
Це – період активного розвитку локальних і регіональних екологічних криз, протистояння природи та людського суспільства, страшних за своїми екологічними наслідками експлуатації всіх природних ресурсів. Основними принципами розвитку суспільства на той час були боротьба з природою, її підкорений, панування над нею та впевненість, що природні ресурси невичерпні.
Четвертий період (останні 50–60 років) характеризується розвитком глобальної екологічної кризи, виникненням і посиленням парникового ефекту, появою озонової дірки та кислотних дощів, суперіндустріалізацією, супермілітаризацією, суперхімізацією, суперспоживанням і суперзабрудненням усіх геосфер. Чисельність людства в 1992 р. перевищила 5,4 млрд чоловік. Особливостями цього періоду є також виникнення та поширення громадського руху за охорону природу в усіх розвинених країнах світу, активне міжнародне співробітництво в галузі охорони довкілля, стала найбільша в історії всесвітня конференція ОOH з проблем навколишнього середовища та розвитку, яка відбулася в Ріо-де-Жанейро в червні 1992 р. У роботі конференції взяли участь делегати понад 180 країн світу, Представниками більше 100 країн були голови держав і урядів, зокрема й лідери «великої сімки». Учасниками конференції були також принц Чарльз, Жак Ів Кусто, Джейн Фонда, Тед Тернер, далайлама, Елтон Джон, Стінг та інші всесвітні знаменитості, всього блияьто 30 тис. чоловік. У дуже гострих дискусіях між дипломатами різних країн, ученими та представниками «зелених» з усього світу на конференції прийнято пакет важливих міжнародних угод про охорону біосфери, збереження біологічного розмаїття, клімату та ін.
Оскільки екологічна криза екосфери планети в останній, четвертий, період розвивалася нерівномірно залежно від обсягів впливу різних антропогенних факторів, її тривалість умовно можна поділити на три етапи.
Перший етап (1945–1970 pp.) характеризується нарощуванням гонки озброєнь всіма розвиненими країнами світу, хижацьким знищенням природних ресурсів у всьому світі, розвитком кризових екологічних ситуацій у межах Північної Америки, Європи, окремих регіонів колишнього СРСР.
Другий етап (1970–1980 pp.) позначився бурхливим розвитком екологічної кризи в світі (в Японії, більшості регіонів колишнього СРСР, Південної Америки, Азії, Африки), інтенсивним зростанням ступеня забрудненості вод Світового океану та космічного простору.
Це – етап дуже широкої хімізації, максимального світового виробництва пластиків, розвитку глобального мілітаризму, реальної загрози глобальної катастрофи (внаслідок ядерної війни) та виникнення могутнього міжнародного державного й громадського руху за спасіння життя на планеті.
Третій етап (з 1980 р. до теперішнього часу) характеризується зміною ставлення людей на планеті до природи, всебічним розвитком екологічної освіти в усіх країнах, широким громадським рухом за охорону довкілля, виникненням величезної кількості «зелених» (організацій, асоціацій, товариств), появою й розвитком альтернативних джерел енергії, розвитком дехімізації та ресурсозберігаючих технологій, прийняттям нових національних і міжнародних законів про охорону природи. На цьому етапі також почалася демілітаризація в найбільш розвинених країнах світу.
В останній період людина виступає як могутня геологічна сила, що змінює стан екосфери всієї планети. Масштаби людської діяльності вражають своїми розмірами. На превеликий жаль, ця діяльність переважно негативно впливає на природу. Видобуваючи щорічно понад 10 млрд т гірських порід з земних надр, ми тисячами свердловин, шахт, різних гірських виробок порушуємо земну поверхню, послаблюємо міцність верхньої частини земної кори й до не- впізнання змінюємо її вигляд кар'єрами, териконами, горами відвальних порід, шлаконакопичувачами, полями зрошення, звалищами. Виплавляючи понад 800 млн т різних металів, людство викидає в повітря та гідросферу величезну кількість промислового бруду, різних відходів. Саме через людську діяльність на планеті зникло 150 видів ссавців.
