- •Міністерство освіти і науки україни
- •1.2. Теоретичні аспекти сучасної екології
- •Основні завдання сучасної екології:
- •Питання для самоконтролю:
- •Лекція 2 найголовніші екологічні закони, правила і принципи. Методологічні особливості сучасної екології
- •2.1. Найголовніші екологічні закони, правила і принципи
- •2.2. Методологічні особливості сучасної екології
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 3 біосфера
- •3.1. Характеристики біосфери та її становлення
- •Таблиця 3.1. Маса головних резервуарів біосфери
- •3.1.1. Атмосфера
- •3.1.2. Літосфера
- •3.1.3. Гідросфера
- •3.2. Становлення біосфери
- •3.3. Трансформація енергії у біосфері
- •3.4. Загальні властивості біосфери
- •3.4.1. Жива речовина
- •3.4.2. Екологічні чинники середовища
- •3.5. Організація біосфери. Екосистеми
- •3.5.1. Рівні організації органічного світу
- •3.5.2. Екосистеми
- •3.5.3. Ланцюги живлення та піраміди мас, чисел і енергії
- •3.5.4. Екологія популяцій
- •3.5.5. Принципи функціонування екосистем
- •3.5.6. Стійкість екосистеми
- •Питання для самоконтролю
- •Лекція 4 техносфера
- •4.1. Загальні поняття
- •4.2. Техногенний вплив на атмосферу
- •Таблиця 4.1
- •4.2.1. Підприємства енергетичного комплексу
- •Таблиця 4.3
- •4.2.2. Підприємства чорної металургії
- •4.2.3. Хімічна і нафтохімічна промисловість. Промисловість будівельних матеріалів. Целюлозно-паперова промисловість
- •4.2.4. Транспорт
- •4.2.5. Зміни в атмосфері, зумовлені її забрудненням
- •Самоочищення атмосфери
- •4.3. Техногенний вплив на гідросферу
- •4.3.1. Забруднення поверхневих вод
- •4.3.2. Світовий океан та його забруднення
- •Основні забруднювачі Світового океану
- •4.3.4. Водні проблеми України
- •4.3.5. Стічні води, їх класифікація та методи очищення
- •4.3.6. Проблеми відходів людської діяльності
- •Короткі характеристики різних типів відходів
- •Лекція 5 агросфера
- •5.1. Загальні положення
- •5.2. Агроекосистеми
- •5.3. Ґрунти
- •5.3.1. Механічний і фазовий склад ґрунту
- •5.3.2. Хімічні процеси в ґрунті і роль ґрунту в біосфері
- •5.4. Розподіл ґрунтів у світі і причини втрати ґрунтів
- •5.5. Основні забруднювачі грунтів
- •5.6. Рекультивація земель
- •5.6.1. Основні напрямки рекультивації техногенних ландшафтів
- •5.7. Системи землеробства
- •Лекція 6 ноосфера
- •6.1. Від зародження концепції до стратегії гармонійного розвитку
- •6.2. Витоки ноосферної ідеї
- •6.3. Сучасні підходи до ідеї ноосфери
- •6.4. Екологічний виклик і сталий розвиток
- •6.5. Індикатори гармонійного розвитку
- •Групи індикаторів екологічних аспектів гармонійного розвитку
- •6.6. Проблеми гармонійного розвитку України
- •У соціальній сфері
- •В екологічній сфері
- •Додаток до лекції 6 “Ноосфера”
- •Лекція 7 еколого-економічні основи природокористування
- •7.1. Загальні поняття природокористування
- •7.2. Основні завдання економіки природокористування
- •7.3. Правові основи природокористування
3.1.2. Літосфера
Літосфера - зовнішня тверда оболонка Землі (земна кора з частиною верхньої мантії), яка складається з осадових, магматичних і метаморфічних порід. Земна кора - тонка верхня оболонка Землі товщиною на континентах - 40-80 км, під океанами - 5-10 км (що становить ~1% маси Землі), яку складають O2, Si, H2, Al, Fe, Mg, Ca, Na. Верхній шар земної кори на континентах і в океанах становлять осадові породи. Основну частина літосфери (95%) складають магматичні породи. Верхню частину континентальної земної кори становлять ґрунти, які мають принципове значення для життєдіяльності людини.
Ґрунт- самостійне природне органо-мінеральне тіло, яке складається з твердих мінеральних і органічних часток, виникло разом з живою речовиною і розвивалось під впливом рослин, тварин і мікроорганізмів, доки не стало цінним для людини родючим субстратом. Товщина грунтів в залежності від кліматичних, географічних і геологічних умов становить від 15-25 см до 2-3 м.
3.1.3. Гідросфера
Гідросфера- водна сфера планети, сукупність океанів, морів, вод континентів, льодовикових покриттів. ЇЇ маса - 16 млрд. куб. м, що становить 0,25% маси Землі. Близько 80% води перебуває в глибинних зонах мантії Землі (ґрунтові, міжпластові, тріщанні води і води карстових порожнин у легкорозчинних гірських породах - вапняках, гіпсах тощо).
Вода у біосфері була середовищем зародження і розвитку для великої кількості живих організмів, перебуває у безперервному русі, є основою існування життя на Землі, в тому числі і людської цивілізації.
3.2. Становлення біосфери
Еволюція біосфери тісно пов’язана з еволюцією Землі й умовно поділяється на кілька фаз: перша - формування ранньої земної кори, атмосфери і гідросфери, виникнення геологічного кругообігу речовини {циркуляція атмосферних мас, води і розчинених у них мінералів, переміщення продуктів гірських порід на поверхню планети і знов у в її надра (~4,6 млрд. років тому); хімічна еволюція - розвиток процесів синтезу і накопичення простих органічних сполук, необхідних для існування життя: амінокислот, азотистих основ, простих вуглеводів (4,6-3,8 млрд. років тому); розвиток давньої біосфери, виникнення біологічного кругообігу речовин, формування кисневої атмосфери (3,8-1,2 млрд. років тому); заселення суші, розвиток сучасного розмаїття світу (1,2 млрд. років тому - теперішній час). У часи зародження життя на Землі в її атмосфері містилися N2, H2, CO, водяна пара, а також Cl, H2S та інші отруйні для живих організмів речовини. Був відсутній вільний кисень; крім проблем з диханням та горінням це спричиняло незахищеність поверхні планети від згубного сонячного випромінювання, бо не існувало озонового шару. Склад атмосфери визначався вулканічною активністю, а тому про наземне життя годі було й думати. Першими живими організмами були прокаріотні* анаеробні (існували в безкисневому середовищі) бактерії. Згодом з’явилися автотрофні мікроорганізми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук за допомогою сонячної енергії (фотосинтезу) або окисних реакцій (хемосинтезу). За рахунок їх життєдіяльності атмосфера почала насичуватися киснем. Процес відбувався повільно, і ще навіть 2,5 млрд. років тому кисню в атмосфері було дуже мало (~ 1% його сучасного вмісту). Тому життя продовжувало обмежуватися водоймами. Біля 2 млрд. років тому через перше значне похолодання та зледеніння земна кора твердне і з’являються перші аеробні фотосинтезуючі бактерії. Лише ~ 500 млн. років тому, коли насиченість киснем атмосфери становила 3-4% сучасного рівня, виникли сприятливі умови для наземного існування - спочатку деяких еукаріот*, а згодом і багатоклітинних хребетних форм. Саме фотосинтезуючі бактерії дали початок розвитку процесів у ланцюгу живлення, який через неживу речовину - мінеральні сполуки замкнувся в коло. З потоку речовин у цьому колі утворився біологічний кругообіг речовин.
Геологічний і біологічний кругообіги речовин разом склали біогеохімічний кругообіг, з’єднавши в ньому величезну потужність геологічного і надзвичайні швидкість та активність біологічного. Цей кругообіг формувався впродовж 1,5-2 млрд. років, потім стабілізувався і суттєво не змінювався останні 2 млрд. років. Фотосинтезуючі продуценти практично сформували на Землі кисневу атмосферу.
ПРИМІТКИ: Прокаріоти (лат. pro - вперед замість; грец., karyon - ядро) - організми, які не мають клітинного ядра і типових хромосомних апаратів.
Еукаріоти (грец. eu - повністю; karion - ядро) - організми (усі, крім бактерій та синьо зелених водоростей), які мають оформлене клітинне ядро, відокремлене від цитоплазми ядерною оболонкою. Генетичний матеріал розміщено в хромосомах.
Біосфера є відкритою термодинамічною системою, яка отримує енергію від Сонця і з надр Землі (теплова енергія радіоактивного розпаду речовин у земній корі і ядрі планети). Отримана ззовні енергія в біосфері трансформується і розсіюється, підпорядковуючись фундаментальним законам термодинаміки. Перший закон термодинаміки - це закон збереження енергії (енергія не може ні з’явитися, ні зникнути, вона лише трансформується з однієї форми до іншої). Другий закон термодинаміки вивчає напрям якісних змін енергії в процесі її трансформації з однієї форми в іншу (закон описує співвідношення корисної та марної роботи під час трансформації форм енергії). За другим законом термодинаміки, будь-яка робота супроводжується трансформацією високоякісної енергії в енергію нижчої та найнижчої якості - теплоту й призводить до зростання ентропії (кількості енергії найнижчої якості, непридатної до корисної роботи, тобто - розсіювання енергії); ентропія екосистеми - міра невпорядкованості екосистеми, міра кількості енергії, недосяжної для використання; максимальна ентропія характерна для деградованих екосистем, або таких, що перебувають на стадії вимирання.
Вважають, що еволюція біосфери відбувалась у напрямі зменшення ентропії.