2. Основні типи екосистем

Екосистеми, що є в сучасній біосфері, належать до двох основних категорій.

По-перше, це природні екосистеми, що виникають та існують незалежно від людини, по-друге, штучні антропогенні екосистеми, які, як, наприклад, посіви, створюються людиною. Важко не помітити, що всі природні екосистеми зараз у тій чи іншій мірі змінені під впливом господарської діяльності людини.

Природні екосистеми досить різноманітні. Але за спільністю основних структурних ознак, особливостями функціонування, характеру потоку енергії та кругообігу речовин їх можна об’єднати в декілька основних типів. Практично при виділення типів екосистем перш за все базуються на ознаках біоценозів. У цьому випадку все різноманіття екосистем світу можна звести до 15 основних типів:

А) екосистеми суходолу:

1. Тундра; 2. Шпилькові ліси помірної зони; 3. Листяні ліси помірної зони; 4. Степи; 5. Тропічна та субтропічна злакова рослинність; 6.Савана; 7. Пустеля; 8. Вічнозелений тропічний ліс; 9. Болота; 10.Луки.

Б) екосистеми водойм:

1. Стоячі водойми: озера та ставки; 2. Екосистеми текучої води: річки і джерела; 3. Екосистеми відкритого океану; 4. Екосистеми континентального шельфу; 5. Естуарії.

Перераховані типи екосистем часто називають біомами.

Біом – це великі регіональні одиниці розчленування біосфери, що мають специфічну фауну і флору, які пристосувалися до певних грунтово-кліматичних умов та сумісного життя. Найбільш важливим для біосфери є біоми лісів та різних типів злакової рослинності. На лісові біоми припадає 27 % території суходолу (40,5 млн. км²).

Екосистеми поділяються на 4 основних класи (за Р.Уіттекером 1975 р.):

1. Екосистеми найвищої продуктивності, в межах 2000-3000 г/м² на рік (тропічні вологі ліси);

2. Екосистеми високої продуктивності, в межах 1000-2000 г/м² на рік (ліси помірної зони та луки);

3. Екосистеми помірної продуктивності, в межах 250-1000 г/м² на рік (ліси, чагарники);

4. Екосистеми низької продуктивності, менше 250 г/м² на рік (пустелі, напівпустелі).

3. Закони екосистем

Розглянемо основні з точки зору вчених екологічні закони. Закон біогенної міграції атомів (або закон В.І.Вернадського): міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється під переважаючим впливом живої речовини організмів. Жива речовина або бере участь і біохімічних процесах безпосередньо, або створює відповідне збагачене поживними речовинами середовище.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги.

Речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем і їх ієрархії дуже тісно пов’язані між собою, так, що будь-яка зміна одного з показників неминуче призводить до структурних змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи – речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні. Закон внутрішньої динамічної рівноваги – один з найголовніших у природокористуванні. Він допомагає зрозуміти, що у разі незначних втручань у природне середовище, його екосистеми здатні саморегулюватися та відновлюватися, але коли ці втручання перевищують певні межі, вони приводять до значних порушень енерго- та дисбалансу на значних територіях.

Закон генетичної різноманітності.

Все живе генетично різне й має тенденцію до збільшення біологічної різнорідності.

Закон має важливе значення у природокористуванні, особливо в сфері біотехнології, коли не завжди можна передбачити результат нововведень під час вирощування нових мікрокультур (генна інженерія).

Закон історичної необоротності.

Розвиток біосфери й людства як цілого не може відбуватися від пізніших фаз до початкових, загальний процес розвитку однонаправлений. Повторюються тільки окремі елементи відносин.

Закон константності (сформульований В.І.Вернадським).

Кількість живої речовини біосфери є величина постійна. Цей закон тісно пов’язаний із законом внутрішньої динамічної рівноваги.

Закон кореляції (сформульований Ж.Кюв’е).

В організмі як цілісній системі всі його частини відповідають одна одній як за будовою, так і за функціями.

Закон піраміди енергій (сформульований Р.Ліндеманом).

З одного трофічного рівня екологічної піраміди на інший переходить у середньому не більше 10 % енергії.

За цим законом можна виконувати розрахунки земельних площ, лісових угідь.

Науковій громадськості широко відомі також чотири закони екології американського вченого Б.Коммонера:

1. все пов’язане з усім;

2. все мусить кудись діватися;

3. природа знає краще;

4. ніщо не минається даремно (за все треба платити).

Лекція 4. Повітря як біотичний фактор

План

1. Забруднення атмосфери.

2. Вплив людини на глобальні біосферні процеси.

1. Забруднення атмосфери

Повітряна оболонка Землі, атмосфера, є однією з найголовніших умов життя. Без їжі людина може жити місяць, без води – тиждень, без повітря – не може прожити і двох хвилин. Маса атмосфери колосальна – 5,1510¹⁵ тонн. Проте атмосферне повітря можна вважати невичерпним природним ресурсом лише умовно, адже людині для життя потрібне повітря певної кількості. А під впливом антропогенного фактора його хімічний склад і фізичні властивості надалі погіршуються, на Землі вже практично не залишилося таких ділянок, де повітря зберігало б свою первісну чистоту та якість. Забруднення атмосфери – це привнесення у повітря сторонніх речовин і явищ, а також збільшення концентрації звичайних компонентів. Забруднюючи атмосферу речовини можуть бути у вигляді газів та твердих часток.

Рідкі забруднюючи речовини лише інколи попадають у повітря. Серед загальної маси забруднюючих речовин, які потрапляють до атмосфери, гази становлять 90 %, тверді частки – 10 %. Сумарно від усіх джерел забруднення кожного року утворюється пересічно 2,3 млрд. тонн атмосферних аерозолів з можливою похибкою до 1,4 млрд. тонн. З цієї кількості на забруднення антропогенного походження припадає в середньому 15 %.

Природне забруднення атмосфери.

Джерелами природного забруднення атмосфери можуть бути різноманітні гази, аерозолі, радіоактивні речовини, пароподібна волога, які утворюються внаслідок виверження вулканів, лісових або степових пожеж, ерозії земель, виділень рослин та тварин.

Виверження вулканів – один з найголовніших факторів забруднення атмосфери, адже продукти могутніх вулканічних вивержень можуть досягати стратосфери і зберігатися там протягом року і більше, змінюючи хімічний склад і впливаючи на прозорість атмосфери.

Найголовнішим природним джерелом надходження аерозолів в стратосферу є морські солі, глобальний потік яких становить 1,5 млрд. тонн на рік. Морські сольові аерозолі утворюються під час здуванням вітром бризок з гребнів хвиль. Морські солі можуть бути важливим джерелом засолення ґрунтів. Щорічно в Асканію-Нова (південь Херсонщини), яка лежить на відстані 25 км. від озера Сиваш, затоки Азовського моря, привноситься 319 кг. солей на 1 гектар.

Значно забруднює атмосферу пил – континентальний і космічний. Континентальний пил може потрапляти в атмосферу внаслідок виверження вулканів або утворення пилових бур. Пилові бурі – характерна особливість посушливих районів. Вони найбільш проявляють себе у пустелях Африки, Азії, деяких регіонах США. в Україні пилові бурі найчастіше бувають навесні, нерідко взимку. Великої шкоди сільськогосподарським культурам і ґрунту завдали пилові бурі 1969 р., якими була охоплена територія півдня України, рівнинної частини Північного Кавказу. На мільйонах гектарів площі був знесений шар ґрунту товщиною 1-5 см.

Космічний пил потрапляє в атмосферу внаслідок роздроблення і випаровування в ній великих метеорів, а також дуже малих космічних пилинок. Космічний пил створює помітне помутніння верхніх шарів атмосфери. Загальна кількість космічного пилу, який випадає на Землю, становить майже 10 тис. тонн на добу.

Забруднення атмосфери може відбуватись також внаслідок радіоактивного випромінювання. Головним джерелом такого забруднення можуть бути підвищені концентрації радіонуклідів, що характерно для ділянок земної кори, особливо у місцях, де ведуться розробки радіоактивних уранових, торієвих руд, або там, де є граніти, які характеризують в собі уран і торій.

Антропогенне забруднення атмосфери.

Існує надзвичайно велика різноманітність джерел забруднення атмосфери внаслідок діяльності людини. Головними з них вважаються промисловість і транспорт, у значно меншій мірі – сільське господарство.

Загальні об’єми промисловий викидів в повітряний простір колосальні. Найбільш небезпечними забруднювачами атмосфери є кислоутворюючі окисли азоту, окисли сірки, а також вуглекислий газ, чадний газ, аміак, хлор, фтор та промисловий пил. Їхнє надходження в повітря помітно змінило склад сучасної атмосфери порівняно з доіндустріальним періодом.

Сірчаний газ SO₂ утворюється як побічний продукт при металургійному виробництві та спарюванні кам’яного вугілля і нафти, що вміщують домішки сірки. Об’єми видів сірчаного газу залишаються великими у промислово розвинутих країнах, де введений жорсткий державний контроль та економічні санкції на наднормативні викиди окислів сірки.

В утворенні окислів азоту велику роль відіграють теплові електростанції. На їхню долю припадає майже 50 % викидів всіх окислів.

Автомобільний транспорт є головним забруднювачем повітря. Характер шкідливих речовин, що надходять у повітря, насамперед залежить від типу двигунів, які поділяються на бензинові і дизельні. У вихлопних газах двигунів містяться такі забруднюючі як оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, у тому числі канцерогенний бензапирен, альдегіди, сірчистий газ.

Проблема ускладнюються неякісним автомобільним пальним. В Україні воно немає сертифікатів, не відповідає стандартам та технічним нормативам по вмісту сірки та важкої фракції.

Забруднює повітря також і залізничний транспорт. Залізничні локомотиви з дизельними двигунами викидають у повітря альдегіди, сажу, сірчистий ангідрид. Під впливом забруднюючих повітря речовин, а також шуму вздовж залізниць руйнується від 14 до 73% будинків і споруд, вони стають не придатними на 10-20 років раніше нормативних термінів.

На повітряний транспорт припадає лише 1-2 % загальної кількості викидів шкідливих речовин в атмосферу. Але їх вплив може бути значно суттєвішим у порівнянні з викидами наземних або підземних джерел. Так, час існування оксидів азоту поблизу поверхні Землі становить лише кілька днів, а на висотах близько 10 км. – майже рік. Це спричиняє підвищення концентрації оксидів азоту на цих висотах, а отже, впливає на вміст азоту в атмосфері і процеси його руйнування.

За кількістю промислового бруду на душу населення Україна посідає одне з перших місць в Європі. Через те тут нині найнижча тривалість життя – 66 років, тоді як в Японії, Швейцарії, Іспанії та США – 75-79 років. У класифікації ООН, колишній СРСР за тривалістю життя населення посідав 77 місце в світі, а показник збільшення кількості населення в Україні був у 3-4 рази нижчий середнього по СРСР. Нині в Україні смертність населення, особливо дітей, збільшилася. Зонами екологічного лиха є понад 15 % території України, крім того близько 40 % атомних електростанцій СНД розміщені в Україні, при чому майже 100 % електроенергії Хмельницької і Рівненської АЕС йде на експорт. В Україні функціонує 1700 шкідливих виробництв, 1000 з них, це хімічні, становлять особливу екологічну небезпеку, а майже третина з них знаходяться у межах радіаційних зон, тобто в межах зон відновлення здоров’я людей. За показником дитячої смертності Україна посідає перше місце в світі.