IV. Ідеї в. Вернадського та їх значення для становлення екології.

Відкриття нашого земляка В. І. Вернадського, який був першим президентом Академії наук України і засновником кількох сучасних наук, посідають особливе місце в історії екології.

Головні ідеї В.Вернадського:

• він довів наявність широ­комасштабного впливу живих організмів на абіотичне середовище;

• запропонував вчення про біосферу як про одну з оболонок Землі;

• вперше ввів у вивчення біосфери кількісний підхід, що дозволило об'єктивно оцінити масштаби біогеохімічного кругообігу речовин;

• всі рослини Землі кожен рік видихають 123 млн. т СО₂

• сформулював поняття про живу речовину, яку визначив як сукупність живих організмів.

• людина є частиною живої природи, але вплив людства на геохімічні процеси відрізняється від впливу інших живих істот

Такі самі думки дали привід французькому геологу Тейяр де Шардену запропонувати теорію, що біосфера в даний момент швидко геологічно переходить у новий стан – у ноосферу, тобто такий стан у який людський розум і робота, що направляється їм, являють собою нову могутню геологічну силу.

• Щорічно з надр Землі добувається більше елементів, ніж включається в біологічний кругообіг: кадмію — в 160 разів, ртуті — 110, свинцю — 35, миш'яку, фтору — 15, урану — 6, олова — 5, міді — 4, молібдену — в З рази

Ноосфера - це етап розвитку біосфери, на якому людина, свідомо використовуючи свої знання, буде підтримувати існування біосфери та сприяти її розвитку.

V. Методи екологічних досліджень.

• Методи, які використовує екологія як комплексна наука, поділяються на 3 групи:

1. методи збору інформації про стан екологічних об’єктів (рослин, тварин, мікроорганізмів,

2. методи обробки отриманої інформації;

3. методи інтерпретації отриманих матеріалів (тлумачення, розкриття змісту).

• Засоби і методи екологічних досліджень:

• спостереження - передбачає невтручання в природний плин подій;

  • - безпосередньо у природі - Фарлі Моуєт,

  • - в лабораторії - дає можливість запобігти впливу сторонніх факторів - внутрішньовидові відносини - інбридинг - запам’ятовування батьків (Конрад Лоренц -гусята).

• експеримент - передбачає свідоме втручання в природний хід процесу з метою з’ясування функції відгуку системи на той чи інший вплив. Досить поширеним є поділ експериментів на польові та лабораторні.

  • - вивчення вирубок лісу, створення водосховищ, заростання та заселення

вулканічних покладів - Кракатау;

• - „Біосфера 2”

У 1991 р. група американський дослідників проводила експеримент, що дістав назву “Біосфера-2”. У пустельному районі штату Арізона споруджено комплекс ізольованих від навколишнього природного середовища приміщень зі скляним дахом і стінками (ззовні надходила лише сонячна енергія). У цих приміщеннях було створено п’ять поєднаних одна з іншою біот: вологий тропічний ліс, савана, пустеля, болото й море (басейн глибиною 8 м з живим кораловим рифом). У “Біосферу-2” було переселено 3800 представників фауни і флори, причому головним критерієм відбору була користь, яку вони могли приносити людям (вживатись в їжу, очищати повітря, давати ліки тощо). У “Біосферу-2” була включена й техносфера, що мала житлові й робочі приміщення, розрахована на вісім чоловік, спортзал, бібліотеку, город, ферму й числення технічне устаткування (дощувальні установки, насоси для циркуляції води й повітря, комп’ютерна установка з численними датчиками, що мала вести моніторинг життєво важливих параметрів комплексу).

Метою експерименту, розрахованого на два роки, було створення замкненої екосистеми, своєрідної міні-біосфери, яка б функціонувала на основі самозабезпечення й була б незалежною від “Біосфери-1” (так автори називають “велику” біосферу, тобто біосферу Землі). В майбутньому модель схожої штучної біосфери, за задумкою авторів, могла б використовуватись для створення колоній людей на Місяці, Марсі й у відкритому космосі. Таким чином, автори проекту намагались створити замкнуту систему життєзабезпечення зі штучно підтримуваним гомеостазом, тобто здійснити, хоч і не у великих масштабах, мрію В.І.Вернадського про біосферу, що керується людським мозком (ноосферу).

Експеримент закінчився невдало – менше як за півроку дослідників евакуювали з “Біосфери-2” назад, до рідної “Біосфери-1”. Бажаної керованості процесів і збалансованості техносфери й “Біосфери-2” досягти не вдалося: більше того, основні параметри системи, зокрема, вміст у повітрі вуглекислого газу, склад мікроорганізмів у грунтах тощо вийшли з-під контролю.

• екологічна індикація – дозволяє визначити стан природного середовища за видовим складом, чисельністю та розвитком певних видів.

  • найвідомішими живими індикаторами залишаються лишайники. Кожен лишайник має певний рівень стійкості до забруднення повітря. Високий рівень токсичних речовин вбиває лишайники. Склад угруповання лишайників в якому-небудь місці може бути використаний як біологічний показник рівня забруднення повітря;

  • якщо в лісі на стовбурах дерев зникають лишайники, це означає, що в повітрі є сірчистий газ

  • для визначення забруднення довкілля також використовуються молюски, які пропускають через себе великі обсяги води і концентрують у своїх тканинах токсичні речовини, наприклад, отруйні метали та пестициди;

  • відсутність річкових раків також вказує на певний рівень хімічного забруднення, або на недостатній рівень кисню у воді.

• моделювання - передбачає створення моделі і подальше вивчення системи проводять не на реальному об’єкті, а на його моделі. Модель можна визначити як будь-яке спрощене відображення об’єкта (реального чи уявного). Особливо цінним моделювання є у випадках, коли досліди над реальною системою проводити неможливо (з огляду на масштаби системи – скажімо, біосфери в цілому, океану, моря тощо або ж небезпечно – вплив радіації на екосистеми...

  • акваріум – модель ставка, але чим складніше природний об’єкт, тим важче моделювання – ліс;

• математичне моделювання - дає змогу прогнозувати можливі варіанти перебігу подій, виділяти окремі зв’язки, комбінувати їх.

• космічні аеровізуальні спостереження.

  • зміни в екосистемах - скорочення площі тропічних лісів, опустелівання;

  • спостереження за забрудненням акваторій нафтопродуктами (Швеція - радіоізотопний аналіз нафтових плям);

  • Словенія. Словенські дослідники здійснили проект по спостереженню за переміщеннями бурих ведмедів за допомогою супутника. Для цього вони відловили двадцятьох ведмедів та наділи на них спеціальні нашийники з апаратурою GPS, яка дозволяла визначити місце перебування тварини с точністю до кількох метрів, і знову відпустили на волю. Устрій, відпрацював рік, самостійно відпадав з шиї ведмедя. На невеликій території Словенії мешкає майже 430 бурих ведмедів.

• застосування автоматичних систем.

  • Росія. На Далекому сході створено новий заказник „Леопардовий”, головне завдання якого - збереження далекосхідного леопарда. Оскільки чисельність популяції складає всього кілька десятків особин, можливості проведення польових спостережень за поведінкою та коливанням чисельності хижака обмежені. Вирішити цю проблему вдалося завдяки широкому застосуванню методу фотозйомки. Фотоапарати, встановлені на деревах біля мисливських стежок леопардів, реагують на тепловий рух. Кожна фото сесія дає вчених багатий матеріал не тільки життя рідкісного хижака і й інших мешканців лісу.

  • фото- та кінозйомка – суматранський тигр, сурікати, канадський журавель);

Моніторинг навколишнього природного середовища.

Моніторинг у наукову географічну літературу увійшов на початку 80-х років і означає (у перекладі з латинської мови ) нагадування, попередження, зосередження.

Моніторинг навколишнього природного середовища – це система спостережень, збирання, оброблення, передавання та аналізу інформації про стан екологічних систем, що розвиваються природним шляхом, так і під впливом антропогенного (техногенного) навантаження.

Структура моніторингу:

1. збір інформації

2. обробка інформації

3. аналіз інформації

4. висновки

5. прогнозування наслідків

6. рекомендації

Система моніторингу навколишнього природного середовища створюється з дотриманням загальнодержавних та міжнародних вимог і будується на наступних принципах:

1. об’єктивності і достовірності ( ОБК - одна бабка казала);

2. систематичності спостережень за станом навколишнього природного середовища

(статистична достовірність);

3. багаторівневості;

4. узгодженості нормативного та методичного забезпечення (застосування однакових

методик спостереження – стаціонарних, маршрутних, кільцювання птахів);

5. узгодженості технічного та програмного забезпечення;

6. комплексності в оцінці екологічної інформації;

7. відкритості інформації для населення.

• В США застосовують бальний показник, що іменується індексом якості природного середовища. Його максимальне значення для найкращих умов становить 700 балів. Він визначається за наслідками експертної оцінки стану води, повітря, грунту, природних ресурсів і т. ін. Відомо, що цей індекс у США знижувався з 406 балів у 1969 р., до 343 в 1977 р., однак нині стійко підвищується.

• Типи моніторингу:

• локальний (моніторинг окремої міської водойми);

• В Угорщині з 1999 р. до 2009 р. популяція міських ластівок скоротилася на 65%, сільських – на 44%, берегових – на 30%. Стосовно міських ластівок мова безумовно йде про погіршення стану міського середовища. Це погіршення довкілля негативно впливає на міських жителів.

• Риби, що мають підвищену чутливість до якості води, використовуються в моніторингу чистоти водойм Пекіну. Ці риби розміщені в акваріумах з водою, взятою з різних водойм міста і яка весь час поновлюється. Враховуючі той факт, що риби можуть адаптуватися до забрудненої води, кожні два тижні екологи замінюють в акваріумах одних риб на інших.

• регіональний (моніторинг басейну Дніпра);

• глобальний (моніторинг стану прісних водойм північної півкулі).

  • Одним із прикладів міжнародного співробітництва є глобальна система моніторингу навколишнього середовища (ГСМНС), яка була створена ще у 1975 році, але активно запрацювала тільки в останні роки. Ця система складається з п’яти взаємопов’язаних підсистем: вивчення кліматичних змін, далекого переносу забруднюючих середовище речовин, гігієнічних аспектів навколишнього середовища, дослідження Світового океану та ресурсів суходолу. Існує сітка із 22 діючих станцій системи глобального моніторингу, а також міжнародні та національні системи моніторингу. Ця робота проводиться під егідою ЮНЕП. Станції комплексного фонового моніторингу України розташовані в біосферних заповідниках (Чорноморський, Асканія-Нова)

  • Важливим наслідком проведення моніторингу є створення бази даних. Порядок створення та функціонування моніторингової системи в Україні визначає Положення про Державну систему моніторингу довкілля. Інформація, що зберігається в системі моніторингу, використовується для прийняття рішень у галузі охорони довкілля, раціонального використання природних ресурсів та екологічної безпеки органами державної влади та органами місцевого самоврядування.

• Структура моніторингу:

• спостереження,

• оцінка фактичного стану,

• прогноз стану;

• оцінка стану, який прогнозується.

Особливу роль у системі екологічного моніторингу відіграє біологічний моніторинг, тобто моніторинг біологічної складової екосистеми (біоти). Біологічний моніторинг – це контроль стану навколишньої природного середовища за допомогою живих організмів. Головний метод біологічного моніторингу – біоіндексація - реєстрація будь-яких змін в біоті, викликаних антропогенними факторами.

• різке зменшення кількості дощових червів свідчить про погіршення якості грунтів в великих містах. Внаслідок цього гинуть дерева, зникають птахи, погіршується якість повітря. Все це може привести до екологічної катастрофи.

Україна В Україні є „Положення про Державну систему моніторингу довкілля”, у якій визначенні основні завдання моніторингу навколишнього середовища в Україні:

- спостереження за станом навколишнього природного середовища;

- аналіз стану навколишнього природного середовища та прогнозування його змін;

- забезпечення органів державної виконавчої влади систематичною і оперативною

інформацією про стан природного навколишнього середовища, а також прогнозами і

попередженнями про можливі його зміни;

- розробка науково-обгрунтованих рекомендацій для прийняття управлінських рішень.

На сьогодні моніторингові спостереження проводяться за наступними складовими навколишнього природного середовища:

• повітряне середовище;

• водне середовище;

• тваринний і рослинний світ;

• грунт;

• клімат.

Державна система моніторингу довкілля функціонує на трьох рівнях: загальнодержавному

(національному), регіональному і локальному.

=======================================================================

Словник нових термінів:

• Аутекологія (екологію організмів) - вивчає взаємозв’язки представників виду з оточуючим їх середовищем.

• Біогеоценологія (екологія екосистем) - вивчає конкретні екосистеми.

• Біосферологія (глобальна екологія )- вивчає біосферу як єдине планетарне ціле, з’ясовує закономірності еволюції біосфери.

• Демекологія (екологію популяцій) - вивчає умови формування, структуру і динаміку окремих популяцій видів, а точніше внутрівидових угруповань, які називаються популяціями.

• Екологія – наука, яка вивчає взаємозв’язки організмів та їх популяцій з навколишнім середовищем, досліджує вплив середовища на будову ,життєдіяльність і поведінку організму, встановлює залежність між середовищем і чисельністю популяції.

• Ноосфера - етап розвитку біосфери, на якому людина, свідомо використовуючи свої знання, буде підтримувати існування біосфери та сприяти її розвитку.

• Синекологія (екологію угруповань) - вивчає багатовидові угруповання організмів, що населяють екосистеми, та їх взаємодії між собою, так і з абіотичним середовищем.

• Моніторинг навколишнього природного середовища - це система спостережень,

збирання, оброблення, передавання та аналізу інформації про стан екологічних систем, що розвиваються природним шляхом, так і під впливом антропогенного (техногенного) навантаження.