Запитання для самоперевірки

1. Які екологічні фактори Ви знаєте та в чому виражається їх прояв?

2. Що таке стенобіонти і еврибіонти? Як їх поділяють в залежності від конкретного фактора?

3. В чому полягає зміст лімітуючого фактора?

4. Розкрийте зміст "сумаційного" ефекту при комплексній дії екологічних факторів.

5. В чому полягає принцип конкурентного виключення (принцип Гаузе)?

6. Що таке екологічна ніша? Дайте визначення і наведіть приклади.

7. Які критерії визначення екологічної ніші Ви знаєте?

8. Що таке фундаментальна і реалізована ніші?

9. Що називають екологічною диверсифікацією?

10. Що називається екосистемою?

11. Яка структурна будова біоценозу і яка може бути його найпростіша структурна будова?

12. Що називається біоценозом, біотопом і біогеоценозом, видом, популяцією?

13. Що таке автотрофи і гетеротрофи?

14. Які види екосистем Ви знаєте? Наведіть приклади.

15. В чому полягає сутність сукцесії?

16. Що називається трофічним ланцюгом (сіткою).

17. Від чого залежить біомаса біосфери, екосистеми?

18. В чому полягає сутність колообігу речовин (води, вуглецю, кисню, азоту, фосфору, сірки)?

19. В чому полягає різниця ресурсного циклу в природній і антропогенній екосистемах?

20. В чому полягає сутність біологічної та екологічної рівноваги в біосфері?

Розділ 5. Забруднення біосфери

5.1. Забруднення та їх класифікація

Внесення в природне середовище, або виникнення в ньому нових, зазвичай нехарактерних, фізичних, хімічних, інформаційних або біологічних агентів, або перевищення в даний час природного середнього багаторічного рівня впливу перерахованих агентів на середовище, що призводить до негативних (з позицій людини) наслідків, називають забрудненням.

Надлишок одних речовин в природному середовищі або присутність інших призводять до зміни екологічних факторів (змінюються склад атмосфери, води, ґрунту та ін.). При цьому порушуються процеси обміну речовин, знижується інтенсивність асиміляції продуцентів і біопродуктивність біогеоценозу в цілому.

Речовини, які спричиняють забруднення навколишнього природного середовища називають забруднювачами або полютантами.

Забруднення поділяються на:

• природні, викликані будь-якими природними, катастрофічними чинниками (повені, виверження вулканів, селевий потік і ін.),

• антропогенні, які виникають внаслідок діяльності людей.

За масштабами дії розрізняють такі забруднення біосфери:

• локальне – характерне для міст, крупних промислових і транспортних підприємств, районів видобутку корисних копалин, крупних тваринницьких комплексів і т. п.;

• регіональне – охоплює значні території і акваторії як результат впливу крупних промислових районів;

• глобальне – поширюється на великі відстані від місця виникнення і справляє несприятливий вплив на крупні регіони, аж до загальнопланетарного впливу (найчастіше пов'язане з викидами в атмосферу).

5.2. Природне забруднення біосфери. Екологічні кризи та катастрофи

Забруднення біосфери в кінцевому підсумку призводить до екологічної кризи чи катастрофи.

В історії планети багато прикладів екологічних криз і катастроф різного масштабу, які були наслідком виникнення різних природних ситуацій, раптових істотних змін умов існування, різких змін фізичних, хімічних чи біологічних факторів, як окремих, так і разом узятих, шо спричиняли загибель багатьох видів і популяцій живих організмів і навіть цілих екосистем, а також істотно змінювали генотипічний склад біосфери.

Екологічні кризи і катастрофи – це порушення природної екологічної рівноваги, втрата стійкості біологічними системами.

Екологічна криза – це ситуація, що виникає в природних системах в результаті порушення рівноваги під дією стихійних природних явищ або в результаті дії антропогенних факторів, не руйнує систему повністю, а приводить її в стан нестійкості, з якого можливий вихід до зміни рівня функціонування або управління системою, або до загибелі системи. Таким чином, криза може бути і оборотною.

Екологічна катастрофа – це необоротний комплекс змін в природній системі, які ведуть до її руйнування і зникнення. При катастрофі порушується одночасно велика кількість взаємозв'язків, припиняє функціонувати системоформуючий фактор, і система, як така, перестає існувати.

Катастрофи в біосфері за час її існування бували рідко і не залишали генотипічних слідів, бо призводили до вимирання великої кількості видів. Після цього вимирання відбувалися великі еволюційні перебудови, з'являлися нові види, що значно відрізнялисяза своєю організацією від попередніх.

Причинами катастроф були безповоротні природні явища (локальні посухи, мори), а також перебудови (передусім кліматичні) в усій біосфері, пов'язані з періодами горотворення, глобальних потеплінь або похолодань, утворення, руху або танення льодовиків. Під час тих древніх катастроф вимирало більше половини усіх видів, що живуть на Землі, причому зникали клімаксні (стійкі) співтовариства і планета заселялася як би наново, вже іншими видами, якими починалися нові (первинні) сукцесійні ряди.

В наші дні більше 90% світових стихійних лих приходиться на повені, урагани, землетруси і посухи. 10%, що залишилися, в сумі складають сіли, цунамі, торнадо, снігопади і т. п. За матеріальними збитками для людини найбільш значущими є повені, а за числом людських жертв – урагани.

Природні катастрофи спричиняються екзогенними й ендогенними факторами, тобто зовнішніми навколоземними або космічними та внутрішніми силами Землі, зумовленими процесами в її надрах. Зовнішні та внутрішні сили тісно пов´язані між собою, розвиток одних часто стимулює появу інших.

До зовнішніх сил природи, здатних призвести до катастрофічних наслідків для екосистем, належать:

• зміни магнітного, електричного, гравітаційного полів і радіаційного поясу, спричинені явищами, що відбуваються в космічному просторі (спалахи наднових зірок, проходження поблизу Землі великих космічних тіл);

• падіння на Землю великих метеоритів;

• урагани; повені; цунамі; сильні посухи; страшні зливи; зсуви; осипи; селі; обвали.

Внутрішніми силами Землі викликаються надзвичайні екологічні ситуації:

• виверження вулканів;

• землетруси;

• переміщення велетенських мас гірських порід через утворення в земній корі великих розломів тощо.

Наслідками найбільших катастроф були регіональні або глобальні кліматичні зміни, загибель багатьох живих істот, зміни розвитку різних видів, популяцій і родів, мутації організмів. Палеонтологам і палеогеографам добре відомі такі «критичні епохи» в розвитку біосфери – на початку й наприкінці палеозойської ери, на межі мезозою й кайнозою та ін.

Різкі кліматичні зміни, а також катастрофічні зміни геофізичних полів Землі можуть бути наслідком таких грізних космічних явищ, як спалахи наднових зірок: деякі зірки раптово спалахують і починають випромінювати світла в мільйони разів більше, ніж до спалаху.

Визначено, що вибух наднової зірки супроводжується дуже потужними потоками ультрафіолетового й рентгенівського випромінювання, згубного для всього живого, а також космічних променів високої енергії.

На біосферу Землі має значний вплив, перш за все, сонячна активність. Внаслідок періодичних вибухів на Сонці, спалахів у його хромосфері відбувається збурення геофізичних полів Землі, що є причиною появи полярних сяйв, магнітних бур та ін.

Багато неспростованих даних свідчать про те, що багато явищ на Землі і в біосфері тісно пов’язані з активністю Сонця. Так, різке збільшення чисельності окремих видів і популяціїй (“хвилі життя”) – це результат зміни сонячної активності. Існує думка, що сонячна активність впливає також на багато геологічних процесів (катастрофи, катаклізми), а також на соціальну активність людського суспільства.

На розвиток життя має великий вплив магнітне поле Землі. Магнітне поле захищає життя на планеті від йонізуючого сонячного і космічного випромінювання, яке згубно впливає на тканини та генетичний апарат організмів. Під дією зменшення напруженості магнітного поля в тканинах організмів виникають необоротні зміни та розвивається безпліддя.

Як засвідчують геофізики, в геологічній історії Землі, магнітне поле неодноразово зменшувало напруженість і навіть північний і південний полюси мінялися місцями. Такі інверсії відбувалися неодноразово.

За останні століття щільність магнітного поля Землі значно знизилася. Вплив цього в 1989 році відчули на собі жителі сходу Канади. Сонячні вітри прорвалися через слабкий магнітний щит і викликали значні пошкодження в електричних мережах, залишивши Квебек без світла на дев'ять годин.

Без магнітного поля сонячний вітер і плазма від сонячних спалахів досягатимуть верхніх шарів атмосфери, нагріваючи її і викликаючи катастрофічні зміни клімату.

Крім того, це призведе до стрибкоподібного підвищення рівня сонячної радіації. Космічні промені уб'ють усе живе або викличуть мутації. З ладу вийдуть усі електричні, навігаційні і комунікаційні прилади і супутники, що знаходяться на земній орбіті. Мігруючі тварини, птахи і комахи втратять здатність до орієнтації.

З давніх часів до наших днів на Землі періодично відбуваються грандіозні катастрофи, спричинені падінням космічних тіл (великих метеоритів, астероїдів, комет). Учені виявили на поверхні Землі багато слідів таких катастроф у вигляді велетенських метеоритних кратерів – лійкоподібних заглиблень діаметром у десятки й навіть сотні кілометрів.

Наприклад, в Україні, біля села Болтишка Кіровоградської області, знайдено заповнений осадовими породами кратер діаметром 25 км – слід падіння метеорита, що сталося близько 100 млн. років тому.

Ще більший кратер – діаметром близько 100 км – знайдено в Сибіру, в басейні річки Хатанга. Підраховано: енергія цього колосального удару, внаслідок якого уламки скель діаметром до 20 м було розкидано на відстань понад 40 км від кратера, дорівнювала енергії вибуху 120 млн. атомних бомб, що за потужністю відповідають скинутим на Хіросіму й Нагасакі.

Учені вважають, що більшість космічних тіл падала у Світовий океан, і це також призводило до значних катастроф (утворення велетенських хвиль – цунамі, небачені за силою й тривалістю зливи, грози, запилення атмосфери й пов´язані з цим кліматичні зміни).

Останній досить великий метеорит упав на Землю в районі Аризони (США) 50 тис. років тому. Тут утворився кратер діаметром 1200 м і завглибшки 180 м.

Тунгуське явище в Сибіру 1908 р. (деякі вчені вважають, що це було не падіння метеорита, а вибух в атмосфері ядра невеликої комети) спричинило величезну пожежу й виламування лісу в тайзі на площі в кілька сотень квадратних кілометрів. Лише безлюдність сибірської тайги врятувала від трагічних наслідків.

Такі катастрофічні події природного характеру, як землетруси, виверження вулканів, тайфуни та інші, мають локальний характер і вплинути на еволюцію біосфери в цілому не можуть. Урагани (тайфуни, тропічні циклони) утворюються над теплими водами Світового океану, в його тропічній зоні, й найбільшої шкоди завдають країнам басейну Карибського моря, Бангладеш, Індонезії, Філіппінам. За даними світової статистики, лише за 1960–1980 рр. 20 ураганів у різних районах світу позбавили життя 350 тис. чоловік і завдали матеріальних збитків на суму понад 5 млрд. доларів.