4 Теми для самостійного опрацювання

4.1 Викладення теоретичного матеріалу, завдання для перевірки засвоєння

нового матеріалу

Розділ 1 основи екології

Тема 1.1 Основи теоретичної екології

Самостійна робота № 1 Еволюція взаємовідносин людини і довкілля. Сучасні напрямки

екологічних досліджень (2 год.)

Питання 1 Еволюція взаємовідносин людини і довкілля

Розвиток першої глобальної екологічної кризи. З появою на планеті Земля найвищого біологічного виду - людини, з її розвитком, розмноженням, міграціями, адаптацією і небаче-ною активізацією діяльності в біосфері почали розвиватися процеси особливого, антропоген-ного характеру. З самого початку поведінка людини в довкіллі стала відрізнятися від поведін-ки інших вищих істот агресивністю. Людина була не рівноправним співмешканцем у середо-вищі існування, а підкорювачем, насильником, жадібним споживачем, не здатним до само-обмеження.

У далеку давнину, коли кількість людей на Землі була порівняно невеликою, а їхній інтелектуальний, технічний потенціал - дуже слабким, природа практично не відчувала на со-бі тиску людини: вона легко самоочищувалася і самовідновлювалася. Але минули тисячо-ліття, народонаселення почало зростати такими темпами, досягло таких адаптацій і поширен-ня на планеті, яких не знала жодна інша популяція. З часом людська діяльність обернулася на могутню силу, здатну впливати на природу в межах окремих районів, континентів, на планеті в цілому. Проте свого ставлення до природи, її ресурсів людина за тисячоліття не змінила, і це призвело до виникнення глобальних кризових екологічних ситуацій.

Сотні тисяч років тому, в епохи палеоліту, мезоліту, для людської спільноти характер-ним було пристосування до природи, велика повага до неї, схиляння перед її силами й явища-ми. Люди збирали дари природи, виготовляли примітивні знаряддя праці, полювали, рибали-ли. Пізніше, в період неоліту (8-3 тисячоліття до н. е.), зародилися примітивне землеробство, скотарство, почалося виготовлення досконаліших знарядь праці і виробів із кістки, рогу, ка-меню, дерева, глини (гачки, сітки, пастки, сокири, човни, посуд), будівництво перших жител і святилищ. Людина використовувала лише силу своїх м’язів, її вплив на довкілля був міні-мальним і практично не позначався на функціонуванні екосистем суші. На екосистеми Світо-вого океану людина не впливала взагалі.

Першого удару природі люди завдали, почавши інтенсивно розвивати землеробство, особливо коли для підготовки площ під сільськогосподарські угіддя стали випалювати тисячі гектарів лісів (пізній неоліт). За допомогою вогню люди полювали на диких звірів, завдаючи відчутних збитків природі. А розвиток скотарства супроводжувався виїданням худобою тра-в’янистих масивів на великих площах аж до їх повної деградації.

Ще на початку неоліту, коли людина винайшла лук, спис та інші ефективні знаряддя вбивства, дуже швидко майже на всій планеті були винищені мамонти, шаблезубі тигри, інші великі тварини - вичерпалося основне джерело харчування. Почалася перша глобальна екологічна криза.

* Історія свідчить про наявність сумної закономірності: вибухи чисельності популяцій виду гомо сапіенз, що відбувалися періодично у зв’язку з його розселенням на планеті, як правило, супроводжувалися цілковитим винищенням великих травоїдних тварин і птахів.

* 100-40 тис. років тому в Євразії зникли мамонти, лісові слони (5 видів), бегемоти, носороги (лісовий і шерстистий), гігантські олені, гігантські лані, шаблезубі тигри, печерні леви і ведмеді, гігантські нелітаючі лебеді та інші тварини.

* У XII-XI ст. до н.е. у Північній Америці, а в IX-V ст. до н.е. в Центральній і Південній Америці зникли гігантські лінивці (2 види), слони, гігантські лами, броненосці, бізони, леви, печерні ведмеді, гігантські птахи (таратони, лелеки, індики), гігантські черепахи (масою 300-400 кг).

Та освоївши землеробство і приручивши тварин (розвиток скотарства), люди створили собі нову екологічну нішу. Це була неолітична революція свідомості і буття людства: насе-лення земної кулі скоротилось у 8-10 разів, стали швидко розвиватися сільське господарство, тваринництво, потім - почались інтенсивне використання мінеральних, енергетичних ресур-сів літосфери, розвиток промисловості.

Розвиток другої глобальної екологічної кризи. З розвитком землеробства і скотарства пов’язані перші локальні і регіональні екологічні кризи, спричинені різкою зміною мікроклі-мату, складу і стану флори, фауни, ґрунтів, зменшенням природних біологічних ресурсів. Приклад цього - пустелі Північної і Центральної Африки, Близького Сходу, центральної час-тини Північної Америки, що утворилися під впливом діяльності людини лише кілька тисяч років тому.

Наступний етап збільшення тиску людини на природу пов’язаний із розвитком про-мисловості в XV-XVIII ст., коли кількість населення перевищила 500 млн. чоловік і були до-сягнуті значні успіхи в будівництві, техніці, хімії, почалося вивчення й освоєння Світового океану.

Концентрування великої кількості людей у перших містах супроводжувалось активним винищенням лісів навколо них (деревина йшла на будівництво, опалення, випалювання цег-ли, виготовлення меблів і знарядь праці, транспортних засобів тощо), спустошенням луків, пасовиськ, виснаженням сільськогосподарських угідь. Міста поступово ставали районами екологічних напружень, а процес урбанізації обернувся на негативний екологічний фактор.

Від кінця XVIII і до першої половини XX ст., в період бурхливого розвитку фізики, хімії, техніки, винайдення парового й електричного двигунів, освоєння атомної енергії, роз-витку авіації, коли кількість населення перевищила 3,5 млрд. чоловік, негативні екологічні процеси почали набувати глобального характеру, хоча ще не досягли масштабів кризи. В цей період люди активно «підкорювали» природу, боролися з нею, хижацько споживали всі її ре-сурси з упевненістю в тому, що вони невичерпні.

Останні 35-40 років XX ст. - це був період атомної енергетики і комп’ютеризації, на який припадав активний розвиток другої глобальної екологічної кризи. Вона проявлялась у перевиснаженні природних ресурсів, часом - у вичерпанні їх, у перезабрудненні довкілля, деградації біосфери, до чого призвели суперіндустріалізація, суперхімізація, супермілітариза-ція і суперспоживання.

Важлива особливість сучасного періоду - поява спочатку окремих учених і «друзів природи», потім - колективів учених, багатьох громадських «зелених» організацій, рухів у всьому світі (лише в Україні в 2002 р. офіційно зареєстровано понад 450), які, усвідомивши значення природи для життя людини, необхідність зберігати її, раціонально використовувати і відновлювати, почали активну боротьбу за збереження й охорону довкілля. Зміцнюється міжнародне співробітництво в галузі охорони природи, укладено важливі екологічні угоди, більшість держав прийняли природоохоронні закони, широко розвивається екологічна освіта.

Для того щоб жити в нашому спільному домі, ми повинні виробити не лише деякі загальні правила поведінки - правила співжиття, загальнолюдську стратегію свого розвитку, що охоп-лює буквально всі грані життєдіяльності людей (нові системи промислових ресурсозберігаю-чих і безвідходних технологій, сільськогосподарських, що вдосконалюють обробіток ґрунтів, застосування добрив, культивування рослин із великим коефіцієнтом корисного використан-ня сонячної енергії). Вирішення подібних проблем посильне лише людству в цілому.

Незважаючи на певні досягнення в природоохоронній діяльності в окремих країнах (Німеччина, США, Велика Британія, Китай, Японія, Нідерланди), на зростання занепокоєнос-ті людей станом природи своїх регіонів і біосфери в цілому, сьогодення характеризується поглибленням глобальної екологічної кризи, надзвичайно низьким рівнем екологічної освіти і свідомості більшості населення, дальшим нарощуванням промислових, сільськогосподарсь-ких потужностей, нещадною експлуатацією всіх видів природних ресурсів, збільшенням за-бруднень геосфер і накопиченням шкідливих відходів.

Екологічна криза другої половини XX ст. в історії людства була найбільш глибокою і трагічною, і подолати її надзвичайно важко. Відбувається процес її активізації, що призво-дить до значних міграцій народів, провокує війни, інші соціальні потрясіння локального, регіонального і навіть глобального масштабу, передусім через дефіцит прісної питної води й енергоресурсів.

Питання 2 Основні завдання сучасних і майбутніх екологічних досліджень

Основними завданнями сучасних і майбутніх екологічних досліджень більшість вчених вважає вирішення таких проблем:

- народонаселення (або демографачна проблема);

- парникового ефекту (чи глобального потепління);

- кислотних дощів;

- озонових дір;

- повної утилізації відходів (промислових і побутових);

- екологічно «чистого» транспорту;

- екологічно «чистої» енергетики (або альтернативної, нетрадиційної енергетики);

- дехімізації сільського господарства;

- демілітаризації;

- рекультивації літосфери і ресурсозбереження тощо.

Для перевірки засвоєння матеріалу самостійної роботи № 1 необхідно усно відповісти на питання:

1 Коли людина завдала першого удару по природі й у чому він полягав?

2 До яких наслідків для довкілля призвів активний розвиток землеробства і скотарства?

3 У чому полягали особливості розвитку глобальної екологічної кризи другої половини

ХХ ст.?

4 Назвіть головні причини розвитку і загострення екологічної кризи.

5 Наведіть кілька прикладів на підтвердження факту наростання глобальної екологічної

кризи.

6 В чому полягає проблема народонаселення?

7 Дайте скорочену характеристику таким наслідкам забруднення повітря, як парниковий

ефект, кислотні дощі та озонові діри?

8 В якому напрямі має розвиватися сучасна енергетика? Які види енергії відносяться до

нетрадиційної?

9 Як людство вирішує проблему дехімізації сільського господарства?

Термін виконання – 1 тиждень.

Самостійна робота № 2 Склад біосфери. Ноосфера – біосфера майбутнього (2год.)

Питання 1 Склад біосфери

Живий світ Землі, її біосфера, складається з організмів 3 груп (за способом харчування або за способом участі в біологічному кругообігу).

Продуценти, або автотрофи – організми, що створюють органічну речовину за раху-нок утилізації сонячної енергії, мінеральних солей, вуглекислого газу, води. До цього типу належать рослини, яких на Землі є близько 350000 видів.

Консументи, або гетеротрофи – організми, що одержують енергію за рахунок харчу-вання автотрофами чи іншими консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки і паразити, хижі рослини і гриби. Кількість видів цієї групи найбільша – понад 1,5 млн.

Редуценти – мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консу-ментів до простих сполук – води, мінеральних солей, вуглекислого газу. Їх налічується

75 тис. видів.

Крім того, біосфера складається з речовин 4 типів:

1 живої – рослин, тварин, мікроорганізмів і людей;

2 біогенної – органо- і органо-мінеральні продуктів, створених живими організмами (кисень

і вуглекислий газ, такі корисні копалини, як вугілля, торф, природний газ тощо);

3 косної – гірських порід неорганічного походження (гранітів, базальтів, пісків, глини тощо) і

води;

4 біокосної – продуктів синтезу живої речовини і неживої природи (грунтів, намулу тощо).

Питання 2 Ноосфера – якісно новий стан біосфери

Людина в біосфері Землі нині є новою силою, новим фактором. „Суспільство, - писав В. Вернадський, - стає в біосфері єдиним у своєму роді агентом, могутність якого з часом збільшується із наростаючою швидкістю. Воно одне змінює по-новому й з великою швидкіс-тю структуру самих основ біосфери”.

Нині людина оволодіває найбільшими, найпотаємнішими силами природи, і це поста-вило її перед найболючішим питанням – про себе саму. Хто ж вона, людина, яке її місце в світі? Які її права й обов’язки щодо матері – природи й самої себе?

„Людина вперше реально зрозуміла, - писав вчений, - що вона – житель планети й мо-же, повинна мислити і діяти в новому аспекті, не лише в аспекті окремої особи, сім’ї або ро-ду, держав або їх союзів, але й в планетарному аспекті”.

Особливе значення в усвідомленні людиною місця і ролі на Землі мав її вихід у Кос-мос, коли вона змогла подивитися на свій „дім” збоку, з висоти космічних орбіт. Дійсно, зараз складаються зовсім нові взаємовідносини в системі людина – біосфера. Земля, що зда-валася людині завжди неосяжною, безкраєю, великою, сили якої були грізним нагадуванням про слабкість гомосапієнс, сьогодні вже такою не є. Хоча природні сили і нині не стали слаб-кішими і час від часу нагадують про себе руйнівними землетрусами або іншими стихійними лихами, але могутність людини здається просто безмежною. Діяльність людини нині зрів-нялася з деякими геологічними силами. Наприклад, за рахунок роботи тисяч радіостанцій, телепередавачів, релейних ліній тощо Земля випромінює енергії в радіодіапазоні (на метро-вих хвилях) більше, ніж Сонце. Щорічно людство лише в сільському господарстві перемішує, перевертає, перелопачує своїми плугами, тракторами масу грунту, в 200 разів більшу, ніж увесь пісок, намул, глина, які виносяться в океан всіма річками Землі. Ми стали провокувати справжні землетруси – й не лише за рахунок підземних ядерних вибухів, а й завдяки споруд-женню в сейсмічних районах великих водосховищ. Сьогодні людина не лише використовує всі елементи таблиці Менделєєва, а й створює такі, яких раніше не було на Землі, наприклад плутоній.

Усе добуте з надр, людина розсіює на величезних просторах. Запаси, які природа на-копичувала в своїх коморах протягом цілих геологічних періодів, людина розтратила за лічені десятиріччя. Натомість вона вносить в природу нові сполуки, здебільшого шкідливі для біосфери.

Люди ще не усвідомили як слід очевидного факту: Земля, на якій вони розвинулися до сучасного рівня, - маленька планета з обмеженими ресурсами, з дуже вразливим режимом. Вона вимагає до себе тим дбайливішого становлення, чим ширшими стають можливості лю-дини порушити цей режим.

В золотий фонд світової науки увійшла В.І. Вернадського „Декілька слів про ноо-сферу”, яка з’явилася в 1944 році. Тут у концентрованому вигляді викладено його бачення еволюційно-історичного процесу, перспектив майбуття людства як космічного феномену. Стверджується, що під впливом розвитку науки і пізнання біосфера має стати ноосферою, тобто цариною розуму, де панують закони мудрості і гармонії.

Термін „ноосфера” (з грец. - сфера розуму) запропонували французькі математик і фі-лософ Е. Ле-Руа та філософ і природознавець П. Тейяр де Шарден. Виповнив його змістом і розвив В.І Вернадський. Він вважав, що ноосфера – такий стан біосфери, в якому повинні проявлятися розум і спрямована ним праця людини як нова, небувала на планеті геологічна сила. З наукової точки зору, ноосфера – колективна свідомість, яка стане контролювати нап-рямок майбутньої еволюції біосфери. Розумна діяльність людини повинна стати головним фактором розвитку біосфери.

Згідно закону ноосфери Вернадського: біосфера неминуче перетвориться в ноосферу, тобто сферу, де розум людини буде грати домінуючу роль в розвитку системи людина-приро-да. Іншими словами, хаотичний саморозвиток, заснований на процесах природної саморегу-ляції, буде замінений розумною стратегією.

Очевидно, що ноосфера в просторі значною мірою перекривається з біосферою, але не тотожна їй. Темпи розвитку ноосфери незрівнянно вищі від темпів змін біосфери.

Але життя на Землі безпосередньо залежить також від низки космічних факторів, найголовнішим (але далеко не єдиним) з яких завжди вважалось випромінювання Сонця. Усвідомлення пеетворюючого впливу життя на одне з космічних тіл – планету Земля – і без-посередній зв’язок земного життя космічними факторами дозволили В.І. Вернадському ви-словити свою думку: життя на планеті – явище космічне. На його думку, зародки життя заносяться з космосу на всі планети, які виникають у Всесвіті, а далі за сприятливих умов різні форми життя можуть еволюціонувати, урізноманітнюватись і вдосконалюватись – за-лежно від конкретних умов даної планети, посилаючи в свою чергу зародки життя у космос на усі інші планети Всесвіту.

Чи є вихід з цієї кризи, яку переживає людство? Чи має воно шанси на виживання? Одним із варіантів виживання є виконання принаймні 2 головних завдань:

1 Перехід до енергоспоживання за рахунок відновних ресурсів і використання най-

більш екологічно чистих технологій.

Оскільки сучасне енергоспоживання на 90 % базується на невідновних ресурсах, то відмова від них і перехід на відновні спричинить скорочення енергоспоживання приблизно в 10 разів. Щоб це не призвело до катастрофи, слід виконати друге основне завдання.

2 Скорочення чисельності населення Землі в 10 разів порівняно з нинішнім рівнем. Скорочення має бути пропорційним кількості населення кожної країни при безумовно-му збереженні малих народів і відбуватися шляхом впровадження програм регулювання сім’ї тощо. Цю програму слід поєднати з програмою обмеження енерго- і ресурсоспоживання.

Ми повинні ясно розуміти, що людство і надалі буде перетворювати біосферу, але це перетворення має узгоджуватися з потребами зростаючого людства й з розвитком суспільст-ва. Деякі дії людей повинні бути заборонені. До них належать, перш за все, продовження гонки озброєнь, накопичення смертоносної ядерної, хімічної і бактеріологічної зброї, непро-думані грандіозні плани „перетворення природи”, нерозумне втручання в рівновагу при-родних процесів.

Для перевірки засвоєння матеріалу самостійної роботи № 2 необхідно усно відповісти на питання:

1 Які речовини входять до складу біосфери? Дайте їм характеристику.

2 Дайте визначення організмів 3 груп за способом участі в біологічному кругообігу. Наведіть

конкретні приклади.

3 Доведіть тезу В.Вернадського про те, що біосфера сформована великою кількістю видів

організмів і кожен з них виконує певну роль.

4 В якій роботі і ким було викладено бачення еволюційно-історичного процесу і перспектив

майбуття людства?

5 Підтвердіть на конкретних прикладах справедливість думки В.Вернадського про те, що

нині діяльність людини в біосфері може бути порівняна з могутніми геологічними силами.

6 Дайте визначення ноосфери. Чому її називають якісно новим станом біосфери?

7 Чи є у людства шанси подолати екологічну кризу і вижити? І які заходи воно повинно

вжити?

Термін виконання – 1 тиждень.

Самостійна робота № 3 Основні екологічні закони. Закони екології Б.Комонера (2 год.)

Питання 1 Основні екологічні закони

Екологія - молода наука, й, мабуть, через це вона ще не сформулювала своїх законів із математичною чи фізичною точністю. Можливо, це буде зроблено пізніше. Поки що ж прий-нято вважати, що екологічні закони - це середньостатистичні прояви певних причиново зу-мовлених явищ. На думку відомого еколога Д. Чіраса, природа розвивається і функціонує за чотирма основними принципами:

– рециклічності, або повторного багаторазового використання найважливіших речовин;

– постійного відновлення ресурсів;

– консервативного споживання, коли живі істоти споживають лише те й у такій кількості, як

їм необхідно;

– популяційного контролю — природа не допускає вибухоподібного росту популяцій, регу-

люючи кількість особин того чи іншого виду створенням відповідних умов для його існу-

вання і розмноження.

Більшість цих та інших екологічних принципів і законів вдало узагальнив американсь-кий еколог Б. Комонер у 1974 р., звівши їх до чотирьох законів.

Питання 2 Закони екології Барі Комонера

Перший закон екології - Усе пов’язано з усім. Закон відображає існування колосальної мережі зв’язків у біосфері між живими компонентами і фізико-хімічним (природним) оточен-ням. За рахунок цих зв’язків формуються гармонійні системи кругообігу речовин та енергії. Будь-яка зміна в природному середовищі по існуючих зв’язках передається як усередині біо-геоценозів, так і між ними, впливає на їх розвиток. Будь-яке втручання в роботу збалансова-ного механізму біосфери викликає відповідь одразу за багатьма напрямами, що робить прог-нозування в екології надзвичайно складною справою.

Наприклад, Китай. Величезна кількість горобців заповнила міста країни. Уряд з ме-тою захисту зернових і соняшникових культур видав наказ про відстріл цих птахів. Масові відстріли призвели до зменшення їх кількості і збільшення осіб сарани, попелиці та інших шкідливих комах, які наносили непоправну шкоду врожаю.

Другий закон екології – Усе мусить кудись діватися. Ніщо не зникає безслідно, та чи інша речовина просто переміщається з місця на місце, переходить з однієї молекулярної фор-ми в іншу, впливаючи на життєві процеси живих організмів. Дія цього закону – одна з при-чин загострення екологічної кризи.

На прикладі біологічного кругообігу видно, як рештки і продукти життєдіяльності од-них організмів є в природі джерелом існування для інших. Людина поки ще не створила тако-го гармонійного кругообігу в своїй господарській діяльності. Будь-яке виробництво постійно «випускає» принаймні дві речі - необхідну продукцію і відходи. Відходи самі собою не зни-кають: вони нагромаджуються, знову втягуються в кругообіг речовин і призводять до непе-редбачених наслідків.

Наприклад, велика кількість нафти, природного газу, залізної руди та інших корисних копалин видобута з надр Землі і розвіяна у довкіллі.

Третій закон екології – Природа „знає” краще. Цей закон базується на результатах виникнення і розвитку життя на Землі, на природному відборі в процесі еволюції. Він стверд-

жує, що штучне введення органічних речовин, які не існують у природі, а створені людиною, але беруть участь у живій системі, швидше завдасть шкоди. Для будь – якої органічної речо-вини, що утворюється організмами, в природі існує фермент, здатний її розкласти. В природі ні одна речовина не буде синтезована, якщо немає можливості її розкласти, нейтралізувати. Всупереч цьому людина створила ряд хімічних сполук, які потрапляючи в природне середо-вище, не розкладаються, накопичуються і забруднюють його (пластмаси, ДДТ, каучук, фарби тощо). Закон застерігає людство від самовпевненості, попереджує про необхідність ро-зумного перетворення природи.

Більшість видів тварин, рослин пристосовані до певного комплексу природних ре-сурсів, місцевості. Так, кактус має колючки, бобер – різці тощо.

Четвертий закон екології Барі Комонера – ніщо не дається задарма (або за все по-трібно платити). Біосфера є єдиним цілим, в рамках котрого будь-який виграш сполучений із втратами, але в іншому місці. За все потрібно платити, нехай не зараз, а пізніше. Четвертий закон стверджує: природні ресурси не нескінченні. Людина в процесі своєї діяльності нині бере у природи в «борг» частину її продукції, залишаючи під заставу ті відходи і ті забруд-нення, яким не може чи не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою й люди сповна не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності. Це усунення потребуватиме дуже великих затрат, які і стануть сплатою цього боргу.

Наприклад, при вирощуванні зерна, овочів із ріллі вилучаються хімічні елементи (азот, фосфор, калій та інші) і якщо в неї не вносити мінеральні добрива, то врожайність поступово зменшиться. Згідно з четвертим законом, люди повинні повертати природі все те, що вони в неї беруть, інакше катастрофа.

Для перевірки засвоєння матеріалу самостійної роботи № 3 необхідно усно відповісти на питання:

1 Сформулюйте та обгрунтуйте на певних прикладах із повсякденного життя справедливість

4 загальних законів екології Барі Коммонера.

Термін виконання – 1 тиждень.