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

§ 25. Антропічний вплив на гідросферу

Наслідком накопичення вуглекислого газу в атмосфері є закислення океанічних вод

Глобальне потепління спричиняє підвищення рівня Світового океану

Унаслідок підвищення середньорічної температури на планеті дедалі зростає темп танення льоду полярних широт. Так, наприклад, за останнє десятиліття його площа в Арктиці зменшилась майже на 14 % (рис. 25.2). Танення високогірних льодовиків негативно впливає на екосистеми, що розташовані нижче, оскільки тала вода часто є єдиним джерелом вологи для посушливих гірських плато. Швидке її надходження часто спричиняє повені й ґрунтові потоки, що руйнують стабільні біоценози й поселення людей, а також є причиною заболочування окремих місцин.

Зрештою, вода від талого льоду потрапляє у Світовий океан, що спричиняє поступове підвищення її рівня в ньому (рис. 25.3). Глобальне потепління також сприяє тепловому розширенню води в гідросфері. Наслідком цих процесів є те, що протягом останніх років рівень води в морях і океанах підвищується чи збільшується на 3,3 мм щороку. Згідно із різними прогнозами до 2100 року

161

рівень підвищиться ще на 0,6–2,7 м щодо рівня 2010 року. Найбільше від цього постраждають острівні держави, середня висота території яких часто не перевищує 1–3 м над рівнем моря. Наприклад, до 2100 повністю або частково «потонуть» Мальдіви, Соломонові й Маршалові острови. Цілі квартали міст, розташованих на узбережжі, можуть бути затоплені. Унаслідок розмивання берегів пришвидшиться руйнування берегової лінії багатьох країн. Підняття рівня моря змінить умови в значній кількості прибережних і берегових екосистем, спричинивши зникнення сотень видів організмів.

У світі спостерігається дедалі більша нестача чистої води

Лише 0,3 % всього об’єму гідросфери припадає на прісну воду, що є доступною для споживання людиною. Від її використання залежить близько 40 % урожаїв і 20 % електроенергії, що виробляється у світі. Але окремі країни забезпечені чистою водою по-різному, і сьогодні близько 0,8 млрд людей не мають доступу до чистої питної води. Через територію України протікає щорічно близько 1000 м3 річкової води в розрахунку на одну людину, при цьому 48 % її використовує промисловість, 40 % — сільське господарство й лише 12 % застосовується в побуті й комунальному господарстві. Тим не менш, наукова спільнота вважає водозабезпеченість України недостатньою, особливо її східних і південних регіонів.

При цьому кількість доступної води на певній території залежить і від швидкості її біогеохімічного колообігу в природі: якщо кількість опадів зменшиться, то зменшиться й кількість доступної прісної води. Вирубування лісів, осушування боліт, приховування ґрунту під штучним покриттям (асфальтом,

162

плиткою, бетоном) зменшують кількість води, що випаровується з поверхні Землі. Це спричиняє зниження вологості повітря й зменшення кількості опадів. А інтенсифікація використання води в промисловості й сільському господарстві, побудова гребель і ставків часто є причиною недостатньої зволоженості регіонів, що розташовані в нижній течії річок.

Основну небезпеку для людського здоров’я становить біологічне забруднення гідросфери

Звичайно ж, кількість чистої води зменшується також і внаслідок забруднення. Основними забруднювачами гідросфери є патогенні мікроорганізми, гельмінти та хімічні речовини (табл. 25.1).

Таблиця 25.1. Основні забруднювачі гідросфери

163

захворювання. Дезінфекція води, використання каналізації та її ефективне очищення, упровадження, підтримання і контроль за гігієнічними показниками, а також валеологічна1 освіта сприяють значному зменшенню ризику такого зараження (докладніше про гігієнічні навички йтиметься у § 34).

Хімічне забруднення водойм спричиняє загибель організмів

Рештки життєдіяльності організмів є природним компонентом водних екосистем. Але їхнє надходження у водойми значно зросло через масове потрапляння до водойм неочищених каналізаційних стоків і змивів із ферм. Гниття решток під впливом бактерій-редуцентів є аеробним процесом, під час якого споживається кисень, розчинений у воді. Через інтенсифікацію гниття вміст кисню

уводі зменшується у 2–5 разів, що спричиняє його нестачу для водних організмів, які починають гинути. Такі «мертві зони» часто можна побачити в місцях впадіння рік, що приносять рештки, у озера чи моря.

Подібне вичерпання кисневих запасів може бути й наслідком евтрофікації через надмірне потрапляння до води змивів мінеральних добрив із полів, що містять надлишкові кількості Нітрогену й Фосфору (про механізми евтрофікації йшлося в § 19 і § 22). Іще одним джерелом Фосфору у водоймах є широке використання фосфоровмісних мийних засобів, які потрапляють у річки разом із неочищеними стічними водами. Від евтрофікації страждають як дрібні річки, через їхню незначну водоносність, так і акваторії Чорного й Азовського морів, особливо біля гирл річок. Наслідком такого забруднення є значне скорочення рибних ресурсів морів, через що вилови деяких видів риб скоротилися більш ніж у 10 разів за останні півстоліття.

На жаль, через низький рівень очистки стічних вод (в Україні зі стічних вод вилучається лише 10–40 % забруднювачів), а також через надмірне використання отрутохімікатів на полях до водойм потрапляють великі кількості важких металів і синтетичних органічних речовин, що здатні накопичуватися в організмах, передаватися харчовими ланцюгами (згадайте приклад про ДДТ

утканинах пінгвінів, викладений у § 14) і потрапляти до продуктів харчування людини. У результаті, виживання багатьох популяцій, існування цілих екосистем та здоров’я людини опиняються під великою загрозою.

Рис. 25.5. Наслідки розливу нафтопродуктів

А. Море з нафтовими плямами. Б. Пінгвін, укритий плівкою з мазуту.

1 Від лат. valeo — бути здоровим і грец. logos — учення: валеологія — це вчення про здоров’я і здоровий спосіб життя.

164

Нафта й нафтопродукти, які потрапляють під час аварій чи недбалого ставлення до відходів, укривають водну поверхню плівкою, що порушує газообмін і освітлення водних екосистем, а також убиває організми (рис. 25.5).

Оцінка екологічного стану водойм ґрунтується на багатьох критеріях

Основним критерієм безпечності води є гранично допустимі концентрації (ГДК) речовин у ній. Завдяки цьому можна оцінити її якість і наявність хімічного забруднення. Окрім ГДК, санітарні норми визначають кількість бактерій і зважених частинок, прозорість, колір, запах води, що надходить до споживачів. Однією з найважливіших характеристик природних водойм є біохімічна потреба кисню — кількість кисню, що потрібна для окиснення наявних у воді органічних речовин. Цей параметр вказує на кількість органіки у воді й можливий розвиток кисневого дефіциту. Як вже зазначалося раніше, у забруднених органікою водоймах спостерігається значне зменшення біорізноманіття. Ефективним способом визначення стану водойми також є метод біологічної індикації, який заснований на вивченні наявності й щільності особин індикаторних видів у водній екосистемі (докладно цей метод було описано в § 12).

Збереження чистоти водойм і уникнення виснаження водних ресурсів є реальним

Існує кілька шляхів зменшення витрат води на виробництві, у сільському господарстві й побуті, що має не лише екологічну, але й економічну доцільність. Значна кількість підприємств намагаються впроваджувати технологічні процеси, що дозволяють економити воду. Наприклад, охолодження устаткування може здійснюватися потужним потоком повітря замість омивання водою. Економити воду можна й у побуті, закривши кран під час чищення зубів чи намилювання. Іншим шляхом є повторне використання води чи циркуляція її замкненими циклами, коли вода, що вже виконала свою функцію, використовується знову в іншому процесі чи такому ж після відповідної обробки. До речі, цей метод легко адаптувати для домашнього вжитку, використавши брудну воду після миття посуду для змиву в туалеті чи воду після миття підлоги для поливу городу або квітів.

Задля зменшення кількості хімічних

ібіологічних забруднювачів, що потрапляють у водойми, стічні води підприємств

іканалізаційна вода проходять обробку на очисних спорудах (рис. 25.6), кількість яких в Україні сягає 2,8 тисяч. Це дозволяє відокремити хімічні речовини й знищити або суттєво зменшити кількість не-

безпечних мікроорганізмів. На жаль, значна частина цих споруд у нашій країні потребує реконструкції та осучаснення.

165

Життєві запитання — обійти не варто!

Елементарно про життя

1. Розгляньте графік на рисунку 25.2, А й визначте, як змінилася кількість

2. Арсен і Дарина висловилися щодо причини зниження вмісту кисню в річковій воді. Арсен упевнений, що причиною цього є надмірне надходження кухонної солі з кар’єру, розташованого поруч. А Дарина вважає, що причина в інтенсивному гнитті органічних решток. Хто з них має рацію?

А лише Арсен Б лише Дарина В обидвоє Г жоден

3. Одним із способів економії води на виробництві є А використання води для охолодження Б охолодження обладнання за допомогою вентиляторів

В одноразове використання води для промивання руди Г очищення стічних вод після використання

4. Увідповідніть забруднювач і його вплив на гідросферу.

У житті все просто

5. Чому наявність каналізації зменшує ризик інфікування біологічними

забруднювачами? Які ще особливості нашого побуту повинні сприяти цьому? 6. Порівняйте різні види хімічних забруднювачів за їхньою дією на приро-

ду. Які з них, на вашу думку, є найбільш небезпечними й чому?

У житті не все просто

7. Одного дня в ставку поряд із вашим будинком на поверхню спливла велика кількість мертвої риби. Запропонуйте кілька гіпотез, що пояснювали б її

масову загибель. Як їх можна перевірити?

8. Запропонуйте кілька способів зменшення забруднення й економії водних ресурсів у домашньому побуті. Порівняйте їх за співвідношенням ціна/ ефективність та ефективність/зручність. Чому люди, здебільшого, нехтують цими методами?

Проект для дружної компанії

9. Якість води, що ми вживаємо.

1) Відберіть зразок води, що ви щоденно вживаєте, чи зразок із поряд розташо- ваної водойми.

2)Здайте зразок в організацію, що може здійснити аналіз її якості (зазвичай це лабораторії в районних і міських санітарно-епідеміологічних станціях).

3)Порівняйте отримані результати зі стандартами, що затверджені в Україні.

166

§ 26. Антропічний вплив на літосферу

Добування корисних копалин із надр погіршує стан навколишнього середовища

Зі збільшенням чисельності людства й розвитком технологій зростають масштаби використання надр. Нині видобувається близько 200 видів корисних копалин масою до 25 млрд т щороку й використовується майже 90 різних хімічних елементів! При цьому лише близько 1 % маси видобутих твердих копалин потрапляє до кінцевих продуктів, а решта перетворюється на відходи.

Під час видобування значною мірою руйнується не тільки поверхневий шар біосфери, але й внутрішні пласти літосфери. Унаслідок цього зникають природні екосистеми, порушується ґрунтовий покрив, забруднюються й змінюються поверхневі та підземні води. Шахти й кар’єри, що з’являються під час розробки родовищ, часто є причинами землетрусів, зсувів ґрунту, обвалів породи (рис. 26.1). Розгортання й підтримання промислової інфраструктури (прокладання доріг, ремонт устаткування тощо) також негативно впливає на довкілля.

Рис. 26.1. Наслідки добування корисних копалин

А. Обвал породи над калійною шахтою на Львівщині. Б. Зсув ґрунту біля кар’єру на Закарпатті.

Унаслідок нераціонального ставлення до ґрунтів відбувається дегуміфікація

Близько третини площі всього суходолу використовується людством для отримання продуктів харчування. Основним джерелом родючості цих земель є ґрунт, що забезпечує рослини потрібними хімічними елементами й водою. Утім надмірне використання ґрунтів для отримання сільськогосподарської продукції спричиняє їх виснаження (деградацію), і, як наслідок, зменшення врожаїв.

Однією з ознак виснаження ґрунту є зменшення вмісту гумусу (органічних речовин) у ньому — дегуміфікація. Її причиною є неправильне ведення господарства й споживацьке ставлення до землі, коли з ґрунту із врожаями виноситься більше поживних речовин, ніж повертається, а також його ерозія. За останнє століття вміст гумусу в українських чорноземах зменшився у шість разів! Для його відновлення землі повинні час від часу перебувати під парою у складі степових екосистем. Випалювання стерні, лук і степових ділянок, забруднення їх токсичними речовинами, зменшення шпаристості через обробку

167

угідь важкою технікою спричиняють загибель ґрунтової мікрофлори, що сповільнює темп відновлення гумусу.

Ерозія ґрунту є причиною його виснаження й опустелювання

Найбільш масштабними процесами руйнування ґрунту є вітрова й водяна ерозії, під час яких родючий шар розпадається на окремі фрагменти, що виносяться під дією зовнішніх сил. Близько 80 % усіх виснажених ґрунтів Землі складають саме еродовані. Основна причина антропічної (антропогенної) ерозії полягає в погіршенні зчеплення частинок ґрунту внаслідок розорювання, надмірного випасу худоби, вирубки лісів. Через ерозії українські чорноземи щороку втрачають близько 19 млн т гумусу. Також ґрунтовій ерозії сприяють надмірна чи недостатня зволоженість ґрунту, що часто є наслідком зміни річкового й ґрунтового водостоку. Так, наприклад, в Україні нині підтоплено понад 50 тис. га зрошуваних земель.

У посушливих регіонах, що охоплюють понад 40 % суходолу, антропічна ерозія спричиняє опустелювання (рис. 26.2, А). У його процесі земля стає неродючою, легко руйнується вітрами, що породжують пилові бурі. Процесам опустелювання сприяє глобальне потепління й зміна клімату, під впливом яких зменшується кількість опадів у посушливих місцях.

Найефективнішим способом боротьби з опустелюванням є висаджування лісу. Кенійська громадська діячка, лауреатка Нобелівської премії миру Вангарі Маатаї 1970 року заснувала загальноафриканський рух «Зелений пояс», учасниками й учасницями якого було висаджено більше 30 млн дерев. Згодом їхня діяльність стала основою проекту «Великий зелений мур» — смуги лісів на межі пустелі Сахари із більш родючими південними землями, покликаної зупинити опустелювання. Завдяки схожому проекту під художньою назвою «Приборкання жовтого дракона» в Китаї за 40 років було висаджено понад 500 тис. км2 штучного лісу, який сповільнив розширення пустелі Гобі

(рис. 26.2, Б).

Монголія

Пустеля Гобі

Пекін

Територія висаджування штучного лісу

Китай Шанхай Ухань

Гонконг

Рис. 26.2. Опустелювання й боротьба з ним

А. Пересохлий ґрунт у долині розтріскується через нестачу води. Б. Карта проекту «Приборкання жовтого дракона».

168

органічних речовин, радіонуклідів, що пригнічують життєдіяльність ґрунтових організмів і культурних рослин. При цьому виникає небезпека потрапляння до продуктів харчування сполук із відходів разом із врожаєм. Змиви з автомобільних доріг й залізничних шляхів містять підвищені концентрації окремих речовин, тож біоценози біля транспортних артерій відрізняється від більш віддалених видовим складом і рівнем забруднення.

Джерелом біологічного забруднення є неочищені стоки з тваринницьких ферм чи приватних господарств (рис. 26.3, В). Зараження ґрунту надмірною кількістю невластивої мікрофлори пригнічує нормальні мікробіологічні процеси в ньому, що виявляється в зниженні родючості, швидшому виснаженні й ерозії. Контроль за такими забрудненнями є важливим і для тваринників, оскільки продуктивність вирощування худоби багато в чому залежить від якості розташованих поряд пасовищ.

Зрештою, забруднювачі до ґрунту можуть потрапляти з повітря разом із опадами. Яскравим прикладом такого процесу є кислотні дощі, що спричиняють закислення середовища. Таке підвищення кислотності завдає удару не тільки по мікроорганізмах, але й змінює хімічний склад ґрунту. Кислі ґрунти містять більше йонів Алюмінію, який є отруйним для багатьох рослин, а йони Кальцію й Магнію легше вимиваються з них, оскільки переходять до складу більш розчинних сполук. Загалом, контроль за забрудненням ґрунтів є необхідною умовою підтримання продуктивності агроценозів й забезпечення людства їжею.

Зміни в технологічних процесах сприяють зменшенню кількості промислових відходів

Більшість твердих відходів в Україні виникають унаслідок роботи промисловості. Переважно це відвали пустої породи, що утворюються після видобування з руди корисних копалин (рис. 26.4). Крім того, частина виробничих відходів закопується в ґрунт у спеціальних місцях зберігання. Ці відвали й сховища є джерелом різноманітних забруднювачів, про які вже йшлося раніше.

Рис. 26.4. Промислові забруднювачі літосфери

А. Відвал порожньої породи біля Кривого Рогу. Б. Закопування радіоактивних відходів.

170