Підручники з Біології / Біологія 11 клас / Шаламов Біологія 11 клас 2019

Життєві запитання — обійти не варто!

Елементарно про життя

1. Засмічення території є небезпечним через А зміну інтенсивності дії абіотичних факторів на організми

Б створення потужного електромагнітного поля на сміттєзвалищах В велику кількість кисню, що утворюється під час розкладання сміття Г гірший розвиток інвазійних видів на сміттєзвалищах

2. Виберіть подію, що НЕ є наслідком біологічного забруднення. А загибель популяцій окремих видів

Бзбільшення видового різноманіття екосистем В руйнування трофічних мереж

Г збільшення кількості хвороб, що спричинені бактеріями 3. Оскільки вміст важких металів у ґрунтах Запорізької і Миколаївської областей перевищує ГДК, а пестицидів — не перевищує, то

А ґрунти Запорізької області є чистіші за ґрунти Миколаївської

Бпестицидів у ґрунтах Запорізької області менше, ніж важких металів

В ґрунти Запорізької і Миколаївської областей забруднені важкими металами Г ГДК для важких металів є меншою за ГДК для пестицидів 4. Увідповідніть тип забруднення з конкретним прикладом.

1 хімічне 2 фізичне 3 механічне 4 біологічне А потрапляння генномодифікованого штаму бактерій до стічних вод

Б накопичення будівельного сміття на прибудинковій території після ремонту В накопичення солей Плюмбуму в ґрунтах мисливських угідь Г зменшення чисельності птахів біля торців злітно-посадкових смуг аеропортів

У житті все просто

5. Чому найпоширенішим типом забруднення є саме хімічне? Чи можна

йому повністю запобігти?

6. Розгляньте карту, наведену на рисунку 23.5, та схарактеризуйте найбільш забруднені регіони України й причини такого стану.

У житті не все просто

7. Обміркуйте вдома й обговоріть у класі причини, що спонукають людей викидати сміття на стихійні сміттєзвалища. Як можна запобігти таким нееколо-

гічним діям громадян/громадянок?

8. Як правильно боротися із борщівником Сосновського? Дослідіть, як це роблять у вашій місцевості, та в разі потреби порекомендуйте зміни для його більш ефективного винищення.

Проект для дружної компанії

9. У світі все популярнішою стає концепція «Zero Waste», що має сприяти значному зменшенню, а теоретично й узагалі зведенню до нуля, відходів від життя. Складіть план реалізації цієї концепції у вашому навчальному закладі. Спробуйте реалізувати окремі його елементи за підтримки адміністрації установи.

152

Найбільший унесок у парниковий ефект роблять вуглекислий газ (20 %), водяна пара (50 %) та краплинки води в хмарах (20 %). При цьому метан є в більш ніж 25 разів потужнішим парниковим газом, ніж вуглекислий, тому його вклад зростає швидше. Як видно з таблиці 24.1, основними джерелами антропічних (антропогенних) викидів є добування й спалювання викопного палива, а також сільськогосподарська діяльність. Незважаючи на те, що основний унесок у парниковий ефект належить водяній парі, її кількість у атмосфері залежить від температури, яка своєю чергою залежить від умісту решти парникових газів. Отже, збільшення їхньої концентрації спричиняє й збільшення концентрації водяної пари. Тому «відповідальними» за глобальне потепління є якраз вуглекислий газ і метан.

Глобальне потепління спричиняє зміни клімату

Через підвищення температури на планеті спостерігається розбалансування клімату: відхилення температури від середньої стають усе більшими. Так, наприклад, у липні 2017 року середньомісячна температура повітря в Києві перевищувала на 1,6 °С кліматичну норму, а 5 серпня того ж року в Дніпрі — установила рекорд у +51 °С. Водночас частотність екстремальних спеки, посухи та надмірних злив зростають протягом останніх 40 років. Проте різкі похолодання відбуваються рідше, що робить клімат полярних країн і країн помірного клімату (як-от України) м’якшим і теплішим. Тривалі спеки й посухи спричиняють пересихання рослинності, зменшення врожаїв і почастішання лісових пожеж. Площі територій, що страждають від бездощів’я, зростатимуть і досягнуть половини всієї поверхні суходолу до 2050 року (рис. 24.2, А). А в занадто зволожених місцях кількість опадів протягом року лише збільшуватиметься. Усі ці зміни негативно позначаться як на живій природі, так і на житті людини.

Тривалість теплого періоду року вже зараз зростає через більш ранній прихід весни й пізній початок зими, особливо в полярних регіонах. Наприклад,

Рис. 24.2. Наслідки зміни клімату

А. Посухи в Африці спричиняють масову загибель худоби й різке зменшення врожаїв, тому мільйони людей опиняються на межі виживання.

Б. Потужні урагани завдають колосальної шкоди й забирають чимало життів.

154

у Канадській Арктиці весна починається тепер на два тижні раніше, ніж це було в минулому столітті, а 2017 року в Україні було найдовше літо за всю історію спостережень (на момент написання книги). Такі зміни звичної для організмів сезонності погіршують їхнє виживання. Підвищення температури океану є причиною посилення вітрів, збільшення висоти хвиль й сили ураганів, що завдаватимуть дедалі більшої шкоди природі й людській інфраструктурі (рис. 24.2, Б). А зміна океанічних течій унаслідок потепління може стати причиною зміни континентального клімату. До прикладу, сповільнення Північ- но-Атлантичної течії спричинить загальне похолодання клімату Європи.

Для сповільнення потепління необхідне швидке зменшення викидів вуглекислого газу

Згідно з прогнозами Міжурядової групи експертів із питань змін клімату в разі нехтування проблемою викидів парникових газів їхня кількість зросте на 100 % щодо теперішнього рівня до 2050 року, що спричинить підвищення температури майже на 8 °С до 2100 року. Тому треба якнайшвидше вжити заходів, спрямованих на зменшення їх викидів.

Найпростішим шляхом зменшення утворення парникових газів є припинення спалювання викопного палива задля отримання енергії. Для цього потрібно ввести ліміти й податки на викиди вуглекислого газу та покращити ефективність використання отриманої спалюванням енергії. Відмова від викопного палива й перехід на атомну чи відновлювану енергії (сонячну, вітрову, геотермальну, енергію біомаси тощо) є найперспективнішим напрямком розвитку енергетики з огляду на зменшення викидів. Утім, ці шляхи є економічно витратними, тож для їхньої реалізації можна використати гроші, отримані з «вуглекислотного податку». Крім цього, уловлювання вуглекислого газу на електростанціях і заводах та закачування його до підземних сховищ, а також збільшення площ лісів сприятиме сповільненню темпів зростання концентрації вуглекислого газу в атмосфері.

Забруднення атмосфери оксидами Сульфуру й Нітрогену спричиняє кислотні дощі

Окрім забруднення атмосфери парниковими газами, унаслідок людської діяльності в повітря потрапляють й інші речовини (табл. 24.2). Основними джерелами цих забруднювачів є електростанції й заводи, що спалюють викопне паливо, а також автомобільний транспорт. Леткі органічні сполуки й оксиди Нітрогену (NO, NO2) небезпечні тим, що вони під дією світла здатні утворювати озон1 й інші окисники, які є токсичними й спричиняють пошкодження покривів рослин (рис. 24.3), подразнення слизових оболонок у тварин і сприяють розвитку багатьох хвороб у людини. Також збільшення вмісту озону в приземному шарі повітря зменшує врожаї.

1 Утворення озону в стратосфері (на висоті від 8–10 до 50–60 км) є природним процесом, але поява його в тропосфері (нижче 8–10 км) у значних кількостях є небезпечною для живого.

155

Таблиця 24.2. Основні забруднювачі атмосфери

Сірчистий газ (SO2) та оксиди Нітрогену є причиною випадіння кислотних опадів. Кислотні опади (кислотні дощі) — це всі можливі види атмосферних опадів (туман, дощ, сніг, град), за яких кислотність розчину є більшою за звичайну (рН2 < 5,5). Основними кислотами, що спричиняють підвищення кислотності, є сульфатна (H2SO4) та нітратна (HNO3). Cульфур(IV) оксид під дією окисників перетворюється на сульфур(VI) оксид (SO3), який під час розчинен-

156

Озонові діри в атмосфері є наслідком забруднення атмосфери галогеновмісними органічними сполуками

Озоновий шар — це збагачена озоном (О3) частина стратосфери на висоті 20– 30 км. Його молекули кисню й озону поглинають ультрафіолетові промені з короткими та середніми довжинами хвиль (від 100 до 315 нм), не дозволяючи їм доходити до поверхні Землі. У 1980-х роках було помічено, що в деяких місцях концентрація озону в стратосфері зменшилася більш ніж на 50 %, спричинивши утворення так званих озонових дір над полюсами планети (рис. 24.5). Унаслідок «потоншання» озонового шару велика кількість ультрафіолету починає потрапляти на організми та спричиняє пришвидшення старіння шкіри,

157

на озоновий шар. Наприклад, у холодильниках і балончиках галогеноводні було замінено на алкани (пропан, бутан, пентан). Завдяки виконанню умов протоколу 196-ма країнами на початку 2010-х років кількість озону біля полюсів почала збільшуватися.

Смог утворюється в промислово розвинених містах

Промислові міста від початку індустріальної епохи почали все частіше страждати від смогу1. Він дуже схожий на туман, проте містить значну кількість речовин антропічного походження, що роблять повітря непрозорим. Смог негативно впливає на здоров’я людей: подразнює слизові оболонки, спричиняє загострення хронічних і збільшення кількості гострих хвороб дихальної системи, підвищує частотність вад і смерті новонароджених, а також є причиною отруєння токсичними речовинами. Наприклад, Великий смог у Лондоні (рис. 24.6, А), що тривав чотири дні в грудні 1952 року, спричинив загибель близько 12 тис. людей у наступні місяці.

Перші димові смоги з’явилися внаслідок спалювання великих кількостей вугілля в містах і на заводах. Їх причиною було змішування частинок сажі й сірчистого газу з туманом у прохолодну безвітряну погоду. У середині ХХ ст. розвинені країни припинили активно спалювати вугілля, тому й частинок сажі в повітрі стало менше. Утім через викиди автомобільного транспорту виник інший вид смогу — фотохімічний. Він з’являється, коли значні кількості оксидів Нітрогену, летких органічних сполук і кисень взаємодіють між собою під дією ультрафіолетових променів і утворюють непрозору токсичну завісу в повітрі (рис. 24.6, Б). Наразі найчастіше від смогу страждають міста Індії, Китаю, Пакистану й Монголії. При цьому продукти фотохімічних реакцій уражають не тільки людей, але й рослин і тварин. Основним способом попередження смогу є встановлення ефективних очисних систем на автомобілі й підприємства, що здійснюють газові викиди.

Рис. 24.6. Смог у великих містах

А. Великий смог у Лондоні. Б. Пекін у сонячний день та в полоні смогу.

1 Від англ. smoke — дим і fog — туман.

158

Цікаве життя

Фреони — озонові діроколи

Рис. А. Молекула дифлуоро- Рис. Б. Полярні стратосферні (перламутрові) хмари дихлорометану (фреону R-12). пришвидшують утворення хлор-радикалів.

Із винайденням у 1920–30-х роках ефективних методів синтезу флуорохлоровуглеводнів з’явилась можливість заміни амоніаку як холодоносія (хладогену) в холодильних установках і кондиціонерах. Ці речовини є нетоксичними й зручними, оскільки хімічно інертні (не горять і не вибухають, не взаємодіють із металами, кислотами, лугами), мають близькі до нуля температури кипіння й великі питомі теплоти випаровування й теплоємності. Завдяки цим властивостям вони не руйнують охолоджувальні системи й поглинають багато теплоти. Також такі холодоносії легко зріджуються, що доз-

волило використовувати їх і в аерозольних балончиках.

Але вже у 1960–70-х роках стало зрозуміло, що фреони (рис. А), як почали називати флуорохлоровуглеводні за найменуванням торгової марки одного з перших їх видів, значно пришвидшують руйнування озону в стратосфері. Під дією ультрафіолетового світла від фреонів відщеплюються радикали хлору (Cl·), які перетворюють молекули озону на молекули кисню, а самі при цьому не витрачаються. Тобто хлор-радикали діють як каталізатор процесу розщеплення озону: один радикал знаходиться в стратосфері близько двох років і встигає за цей час зруйнувати понад 100 тис. молекул озону! Ба більше, атоми хлору можуть «консервуватися» в деяких атмосферних сполуках, із яких вони вивільняються згодом під дією світла. Через особливості повітряних потоків хлоровмісні сполуки почали накопичуватися в полярних широтах, спричиняючи там зменшення товщини озонового шару. Активну роль у цьому процесі відіграють полярні стратосферні (перламутрові) хмари, на поверхні частинок яких активно відбуваються процеси утворення хлору (рис. Б).

Завдяки підписанню в 1980-х роках Віденської конвенції про охорону озонового шару й Монреальського протоколу до неї, а згодом і Кіотського протоколу з урегулювання кількості парникових газів кількість фреонів, що потрапляє до атмосфери, почала поступово зменшуватися й знизилася більше ніж на 15 % від пікової кількості 25-тирічної давнини, а озоновий шар почав відновлюватися. У побутових холодильниках і аерозолях фреони було замінено короткими вуглеводнями (ізобутаном, пентаном, пропеном), хоча в кондиціонерах продовжують використовувати флуорохлоропохідні, але вже більш безпечні.

159

А збільшення сили ураганів Б збільшення тривалості посушливих періодів В зміна океанічних течій Г зростання кількості ультрафіолетових променів 3. Які схеми реакцій ілюструють процес утворення сульфатної кислоти

в атмосфері ([O] позначає окисник)?

АSO2 + SO3 + H2O H2SO3, Н2SO3 + [O] H2SO4 Б SO2 + [O] SO3, SO3 + H2O H2SO4

В SO + [O] SO2, SO2 + H2O H2SO4

Г SO3 + Н2О Н2SO3, Н2SO3 + [O] H2SO4

4. Зазначте дію, що сприяла відновленню вмісту озону в стратосфері.

Аобмеження викидів вуглекислого газу

Б встановлення газових фільтрів на заводах В заміна теплоносіїв у холодильниках Г перехід на використання сонячної енергії

5. Увідповідніть забруднювач і його дію на атмосферу.

А утворення фотохімічного смогу Б випадіння кислотних опадів В збільшення хмарності Г утворення димового смогу

Друйнування озонового шару

Ужитті все просто

6. Яку екологічну проблему відображає малюнок? Запропонуйте кілька змін у повсякденні, що дозволили б зменши-

ти вашу участь у розвитку цієї проблеми.

7. Чи можна повністю уникнути утворення кислотних опадів? Як нейтралізувати їхній вплив на агроекосистеми?

8. Чому поява смогу загрожує і містам України? У яких із них він виникатиме найперше?

У житті не все просто

9. Які причини того, що заходи щодо зменшення викидів парникових газів не дають бажаного ефекту? Як переконати уряди активніше сприяти зменшен-

ню викидів?

10. Одним із напрямків зменшення забруднення атмосфери є перехід транспорту на водневе пальне. У чому переваги цієї технології та які її недоліки? Скільки такі автомобілі коштуватимуть?

160