Основи екології - Олійник Я.Б. - 3.3. Антропогенні фактори

Вплив людини як екологічного фактора надзвичайно сильний та різнобічний. Жодна екосистема на планеті не уникнула цього впливу, а багато екосистем були повністю знищені. Навіть цілі біоми, наприклад степи, майже повністю зникли з лиця землі. Антропогенний означає "народжений людиною", і антропогенними називають ті фактори, які своїм походженням зобов'язані будь-якій діяльності людини. Цим вони принципово відрізняються від факторів природних, які виникли ще до появи людини, але існують і діють досі.

Антропогенні фактори (АФ) виникли лише з появою людини у період стародавнього етапу її взаємодії з природою, але тоді вони були ще дуже обмеженими за своїми масштабами. Першим істотним АФ став вплив на природу за допомогою вогню; значно поширився набір АФ з розвитком тваринництва, рослинництва, появою великих поселень. Особливе значення для організмів біосфери мали такі АФ, аналогів яких не було у природі раніше, оскільки в ході еволюції ці організми не змогли виробити певних пристосувань до них.

Нині вплив людини на біосферу досяг велетенських масштабів: відбувається тотальне забруднення природного середовища, географічна оболонка насичується технічними спорудами (містами, заводами, трубопроводами, шахтами, водосховищами тощо); технічними предметами (тобто залишками космічних апаратів, контейнерами з токсичними речовинами, звалищами); новими речовинами, які не асимілюються біотою; новими процесами - хімічними, фізичними, біологічними та змішаними (термоядерний синтез, біоінженерія тощо).

Антропогенні фактори - тіла, речовини, процеси та явища, які виникають внаслідок господарської та іншої діяльності людини і діють на природу разом з факторами природними. Усю різноманітність антропогенних факторів поділяють на такі основні підгрупи:

o Фактори-тіла - це, наприклад, штучний рельєф (кургани, терикони), водойми (водосховища, канали, ставки), споруди і будівлі тощо. Фактори цієї підгрупи характеризуються чіткою просторовою визначеністю та тривалою дією. Вироблені колись, вони часто існують віками і навіть тисячоліттями. Багато з них поширені на значні площі.

o Фактори-речовини - це звичайні та радіоактивні хімічні речовини, штучні хімічні сполуки та елементи, аерозолі, стічні води тощо. Вони, на відміну від першої підгрупи, не мають конкретної просторової визначеності, постійно змінюють концентрацію та переміщуються, змінюючи відповідно ступінь впливу на елементи природи. Частина з них з часом руйнується, інші можуть бути присутні у середовищі десятки, сотні й навіть тисячі років (наприклад, деякі радіоактивні речовини), що зумовлює можливість їх акумуляції у природі.

o Фактори-процеси - це підгрупа АФ, до якої належать вплив на природу домашніх тварин та рослин, знищення шкідливих та розведення корисних організмів, випадкове або цілеспрямоване переміщення організмів у просторі, видобування корисних копалин, ерозія ґрунтів тощо. Ці фактори часто займають обмежені ділянки природи, але іноді можуть охоплювати й великі простори. Крім прямого впливу на природу, часто викликають і низку опосередкованих змін. Усі процеси мають високу динаміку і часто односпрямовані.

o Фактори-явища - це, наприклад, тепло, світло, радіохвилі, електричне й електромагнітне поля, вібрація, тиск, звукові ефекти та ін. На відміну від інших підгруп АФ, явища здебільшого мають точні параметри. Як правило, по мірі віддалення від джерела їх вплив на природу зменшується.

На основі викладеного антропогенними факторами можна називати лише ті вироблені людиною тіла, речовини, процеси та явища, які не існували у природі до появи людини. У тому випадку, якщо певні АФ не існували до появи людини лише у якомусь (певному) регіоні, їх називають регіональними антропогенними факторами; якщо їх не було лише якогось сезону, то їх називають сезонними антропогенними факторами.

У тих випадках, коли вироблені людиною тіло, речовина, процес або явище за своїми якостями і властивостями аналогічні до природного фактора, то його можна вважати антропогенним фактором лише тоді, коли він кількісно переважає над природним. Наприклад, тепло, що є природним фактором, стає антропогенним, якщо його кількість, яку виділяє підприємство у навколишнє середовище, викликає підвищення температури цього середовища. Такі фактори називають кількісно-антропогенними.

Інколи під впливом людини здійснюється перехід тіл, процесів, речовин або явищ у нову якість. У цьому випадку йдеться про якісно-антропогенні фактори, наприклад, піски, що стають рухомими внаслідок знищення людиною рослинності, яка їх закріплювала, або вода, яка утворюється з льодовика при його таненні під впливом антропогенного потепління.

Комплекс антропогенних факторів, що впливають на стан біосфери, дуже різноманітний. Дія кожного з них або їх групи може стати причиною різних негативних наслідків. Ті чи інші "події" у біосфері, викликані антропогенними факторами, розвиваються за принципом ланцюгової реакції. Вплив людини на природу може бути свідомим (спеціальним) та випадковим (необдуманим). Так, людина свідомо створює нові біогеоценози, виводить високопродуктивні та стійкі до захворювань форми організмів, розселює одні види та знищує інші тощо. Такі дії, як правило, позитивні, але нерідко вони стають негативними, коли набувають рис необдуманих. До випадкових дій відносять ті, які не були заздалегідь передбачені та заплановані, наприклад, випадкове завезення різних шкідників чи паразитів разом із вантажем, харчовими продуктами тощо, або небажані явища, викликані цілком свідомими діями, - осушенням боліт, цілини, надмірним випасом худоби, зрошенням, вирубуванням лісів та ін.

Розглянемо такий звичайний антропогенний вплив, як випас худоби. По-перше, це одразу призводить до пригнічення в біоценозі низки видів, яких поїдають свійські тварини. По-друге, внаслідок цього на території утворюється угруповання з відносно невеликою кількістю видів, котрих худоба не вживає, тому кожен з них має значну чисельність. По-третє, біогеоценоз, що виник таким чином, стає малостійким, легко піддається коливанням чисельності популяцій, і тому, якщо дія фактора (випасу худоби) посилюватиметься, це може призвести до глибоких змін і навіть повної деградації біогеоценозу.

При виявленні та вивченні АФ основна увага приділяється не тим засобам, якими вони вироблені, а тим їх елементам, які викликають зміни у природі. З позицій вчення про фактори антропогенний вплив на природу можна визначити як свідомий та несвідомий вплив через вироблені людиною АФ. Цей вплив здійснюється не лише у процесі людської діяльності, а й після її завершення. Вплив людини, який класифікується за видами діяльності, є комплексним фактором. Наприклад, якщо проаналізувати орання поля трактором як дію комплексного антропогенного фактора, можна навести такі його складники: 1) ущільнення ґрунту; 2) роздавлювання ґрунтових організмів; 3) розпушення ґрунту; 4) перевертання ґрунту; 5) розрізання організмів плугом; 6) вібрація ґрунту; 7) забруднення ґрунту залишками пального; 8) забруднення атмосфери вихлопами; 9) шумові ефекти тощо.

Є багато класифікацій АФ за різними ознаками. За природою АФ поділяють на:

- механічні - тиск колесами автомобілів, вирубка лісів, перешкоди на шляху руху організмів тощо;

- фізичні - тепло, світло, електричне поле, колір, зміни вологості тощо;

- хімічні - дія різних хімічних елементів та їх сполук;

- біологічні - вплив інтродукованих організмів, розведення рослин і тварин, лісопосадки тощо.

- ландшафтні - штучні ріки та озера, пляжі, ліси, луки та ін.

Слід зазначити, що будь-який вид діяльності людини не може бути визначений просто як сума АФ, тому що ця діяльність передбачає елементи, які жодним чином не можна вважати факторами у природничому сенсі, наприклад, технічні засоби, продукція, самі люди, їх виробничі відносини, технологічні процеси тощо. Лише у окремих випадках технічні засоби (наприклад, греблі, лінії зв'язку, будівлі) можуть бути названі факторами, якщо вони своєю присутністю безпосередньо викликають зміни у природі, наприклад, є перешкодою для руху тварин, бар'єром для повітряних потоків тощо.

За часом походження і тривалістю дії антропогенні фактори поділяють на такі групи:

- фактори, вироблені в минулому: а) ті, що припинили свою дію, але її наслідки відчуваються і нині (знищення певних видів організмів, надмірний випас худоби тощо); б) ті, що продовжують діяти і у наш час (штучний рельєф, водосховища, інтродуковані види тощо);

- фактори, які виробляються у наш час: а) ті, що діють лише у момент виробництва (радіохвилі, шум, світло); б) ті, що діють певний час і після закінчення виробництва (стійкі хімічні забруднення, вирубаний ліс та ін.).

Більшість АФ поширені у зонах інтенсивного розвитку промисловості і сільського господарства. Проте деякі, вироблені на обмежених територіях, можуть зустрічатися у будь-якому регіоні земної кулі внаслідок їх здатності до міграції (наприклад, радіоактивні речовини з тривалим періодом розпаду, стійкі отрутохімікати). Навіть ті АФ, які дуже широко розповсюджені на планеті або в окремому 'й' регіоні, у природі поширюються нерівномірно, створюючи при цьому зони високої та низької концентрації, а також зони повної їх відсутності. Так орання ґрунту та випас худоби здійснюються лише на певних ділянках, які необхідно точно знати.

Отже, основним кількісним показником АФ є ступінь насичення ними простору, що називають концентрацією антропогенних факторів. Концентрація АФ на конкретній території зумовлена, як правило, інтенсивністю і характером виробництва АФ; ступенем здатності цих факторів до міграції; властивістю до акумуляції (накопичення) у природі та загальними умовами конкретного природного комплексу. Тому кількісні особливості АФ суттєво змінюються у часі і просторі.

За ступенем здатності до міграції антропогенні фактори поділяють на ті, які:

- не мігрують - діють лише у місці виробництва та на деякій відстані від нього (рельєф, вібрація, тиск, звук, світло, завезені людиною нерухомі організми тощо);

- мігрують із потоками води й повітря (пил, тепло, хімічні речовини, гази, аерозолі та ін.);

- мігрують із засобами виробництва (кораблі, поїзди, літаки тощо);

- мігрують самостійно (завезені людиною рухомі організми, здичавілі домашні тварини).

Далеко не всі АФ виробляються людиною безперервно; вони мають уже різну періодичність. Так, сінокосіння відбувається у певний період, але щорічно; забруднення атмосфери промисловими підприємствами здійснюється або у певні години, або цілодобово. Вивчення динаміки виробництва факторів є дуже важливим для правильної оцінки їх впливу на природу. При збільшенні кількості періодів та їх тривалості вплив на природу посилюється внаслідок зменшення можливостей для самовідновлення кількісних та якісних особливостей елементів природи.

Динаміка кількості та набору різних факторів чітко виражена протягом року, що зумовлено сезонністю багатьох виробничих процесів. Виявлення динаміки АФ проводиться для певної території за обраний час (наприклад, за рік, сезон, добу). Це має дуже велике значення для порівняння їх із динамікою природних факторів, що дає змогу визначити ступінь впливу на природу АФ. Вітрова ерозія ґрунтів найбільш небезпечна влітку, а водна ерозія - навесні при таненні снігу, коли ще немає рослинності; стічні води одного й того ж об'єму і складу взимку більше змінюють хімізм річки, ніж навесні, внаслідок малого об'єму зимового стоку.

За таким важливим показником, як здатність накопичуватися у природі, АФ поділяються на:

- ті, що існують лише у момент виробництва, тому за своєю природою не здатні до накопичення (світло, вібрація тощо);

- ті, які здатні зберігатися у природі тривалий час після їх виробництва, що призводить до їх накопичування - акумуляції - і посилення впливу на природу.

До другої групи АФ можна зарахувати штучний рельєф, водосховища, хімічні та радіоактивні речовини тощо. Ці фактори є дуже небезпечними, оскільки з часом зростають їх концентрації і ареали, відповідно й інтенсивність впливу на елементи природи. Деякі радіоактивні речовини, здобуті людиною з надр Землі та уведені в активний кругообіг речовин, можуть виявляти радіоактивність протягом сотень і тисяч років, здійснюючи при цьому негативний вплив на природу. Здатність до акумуляції різко посилює роль АФ у розвитку природи, а в окремих випадках навіть є вирішальною у визначенні можливості існування окремих видів та організмів.

У процесі міграції деякі фактори можуть переходити з одного природного середовища в інше та діяти в усіх середовищах, які є у певному регіоні. Так, радіоактивні речовини у випадку аварії на атомній електростанції розповсюджуються в атмосфері, а також забруднюють ґрунти, проникають у ґрунтові води та осідають у водоймах. А тверді викиди промислових підприємств з атмосфери потрапляють на ґрунт та у водойми. Ця особливість властива багатьом АФ з підгрупи факторів-речовин. Деякі стійкі хімічні фактори у процесі кругообігу речовин виносяться з водойм за допомогою організмів на сушу, а потім з неї знов змиваються у водойми - так відбувається довготривала циркуляція та дія фактора у ряді природних середовищ.

Дія антропогенного фактора на живі організми залежить не тільки від його якості, а й від кількості у розрахунку на одиницю простору, що називають дозою фактора. Доза фактора - це кількісна характеристика фактора у певному просторі. Доза фактора випасу буде кількість тварин певного виду на га пасовища за добу або сезон випасу. Із дозою фактора тісно пов'язано визначення його оптимуму. АФ залежно від їхньої дози можуть по-різному впливати на організми або бути до них індиферентними. Деякі дози фактора викликають максимум позитивних змін у природі і практично не спричинюють негативних (прямих та опосередкованих) змін. їх називають оптимальними, або оптимумом.

Одні АФ безперервно діють на природу, інші - періодично або спорадично. Тому за періодичністю вони поділяються на:

- безперервно діючі - забруднення атмосфери, води та ґрунту викидами промислових підприємств та вилучення з надр корисних копалин;

періодичні фактори - орання ґрунту, вирощування та збір сільськогосподарських культур, випас домашніх тварин та ін. Ці фактори прямо діють на природу лише у певні години, тому вони пов'язані із сезонною і добовою періодичністю дії АФ;

- спорадичні фактори - аварії транспортних засобів, що призводять до забруднення природного середовища, вибухи ядерних і термоядерних пристроїв, лісові пожежі та ін. Вони діють у будь-який час, хоча у деяких випадках можуть бути прив'язані до певного сезону.

Дуже важливо розрізняти антропогенні фактори за тими змінами, до яких призводить або може призводити їхня дія на природу і живі організми. Тому їх поділяють також за стійкістю зумовлювальних змін у природі:

- АФ, що викликають тимчасові зворотні зміни, - будь-яка тимчасова дія на природу, що не приводить до повного знищення видів; забруднення води або повітря нестійкими хімічними речовинами тощо;

- АФ, що викликають відносно незворотні зміни, - окремі випадки інтродукції нових видів, створення невеликих водосховищ, знищення деяких водойм та ін.;

- АФ, що викликають абсолютно незворотні зміни у природі, - суцільне знищення якихось видів рослин і тварин, повне вилучення з родовищ корисних копалин тощо.

Дія деяких АФ може викликати так званий антропогенний стрес екосистем, який буває двох різновидів:

- гострий стрес, для котрого характерні раптовий початок, швидкий підйом інтенсивності і невелика тривалість порушень компонентів екосистем;

- хронічний стрес, який характеризується порушеннями незначної інтенсивності, але вони тривають достатньо довго або часто повторюються.

Природні екосистеми мають здатність протистояти гострому стресу або відновлюватися після нього. Потенційні стресори містять, наприклад, промислові відходи. Особливо небезпечними серед них є ті, до складу котрих входять вироблені людиною нові хімічні речовини, до яких компоненти екосистеми ще не мають пристосувань. Хронічна ж дія цих факторів може призвести до істотних змін у структурі та функціях спільнот організмів у процесі акліматизації та генетичної адаптації до них.

У процесі соціального обміну речовин (тобто обміну речовин у процесі природокористування) у навколишньому середовищі з'являються речовини та енергія, створені за допомогою технологічних процесів (антропогенних факторів). Деякі з них вже давно мають назву "забруднення". Отже, забрудненнями слід вважати ті АФ, які негативно впливають на цінні для людини організми та ресурси неживої природи. Іншими словами, забруднення - це все те, що з'являється в навколишньому середовищі не у тім місці, не у той час і не у тих кількостях, які звичайно притаманні природі, і що виводить їі зі стану рівноваги. Взагалі існує величезна кількість форм забруднення (рис. 3.5).

Усю різноманітність форм забруднення людиною природного середовища можна звести до таких основних його видів (табл. 3.2):

o Механічне забруднення - запилення атмосфери, наявність твердих часток у воді та ґрунті, а також у космічному просторі.

o Фізичне забруднення - радіохвилі, вібрація, тепло- і радіоактивність тощо.

o Хімічне - забруднення газоподібними та рідкими хімічними сполуками й елементами, а також їх твердими фракціями.

o Біологічне забруднення охоплює збудників інфекційних захворювань, шкідників, небезпечних конкурентів, деяких хижаків.

o Радіаційне - перевищення природного рівня вмісту у природному середовищі радіоактивних речовин.

o Інформаційне забруднення - зміни властивостей середовища, що погіршує його функції як носія інформації.

Таблиця 3.2. Характеристика основних видів забруднення навколишнього середовища

Рис. 3.5. Форми забруднення природного середовища

Одним із показників, що характеризують той чи інший ступінь забруднення середовища, е питома здатність до забруднення, тобто чисельне відношення тонни продукції, яка проходить через одну із систем соціального обміну речовин, до ваги речовин, що викидаються у природу та приходиться на цю тонну. Наприклад, для сільськогосподарського виробництва до речовин, що викидаються у природу на тонну продукції, належать незасвоєні та змиті з полів добрива і отрутохімікати, органічні речовини з тваринницьких комплексів та ін. Для промислових підприємств це всі тверді, газоподібні та рідкі речовини, що викидаються у природу. Для різних видів транспорту розрахунки ведуться на тонну перевезеної продукції, причому до забруднень слід зараховувати не лише викиди транспортних засобів, а й ті вантажі, які були розсіяні у процесі перевезення.

Поняття "питома здатність до забруднення" слід відрізняти від поняття "питома забрудненість1', тобто ступінь забруднення середовища, яке вже здійснено. Цей ступінь визначають окремо для звичайних хімічних речовин, теплового та радіаційного забруднення, що пов'язано з їх різною якістю. Також питому забрудненість необхідно розраховувати окремо для ґрунту, води й повітря. Для ґрунту це буде сумарна вага всіх забруднень на 1 м2 на рік, для води і повітря - на 1 м3 на рік. Наприклад, питома теплова забрудненість - це число градусів, на яке нагріто середовище антропогенними факторами у певний момент або у середньому за рік.

Дія антропогенних факторів на компоненти екосистем не завжди негативна. Позитивним буде такий антропогенний вплив, який викликає зміни у природі, що є сприятливими для людини за наявного характеру взаємодії суспільства з природою. Але при цьому для окремих елементів природи він може бути й негативним. Наприклад, знищення шкідливих організмів є позитивним для людини, але водночас шкідливим для цих організмів; створення водосховищ є корисним для людини, але шкідливим для прилеглих ґрунтів тощо.

АФ різняться за тими наслідками у природному середовищі, до яких призводить або може призводити їхня дія. Тому за характером післядії впливу АФ виділяють такі можливі групи наслідків у природі:

- руйнування або повне знищення окремих елементів природи;

- зміна властивостей цих елементів (наприклад, різке зменшення надходження сонячних промінів на Землю внаслідок запиленості атмосфери, що призводить до змін клімату та погіршує умови здійснення фотосинтезу рослинами);

- збільшення тих, що вже є, та створення нових елементів природи (наприклад, збільшення і створення нових лісосмуг, створення водосховищ тощо);

- переміщення у просторі (з транспортними засобами переміщується багато видів рослин і тварин, у тому числі хвороботворних організмів).

При вивченні наслідків дії АФ слід враховувати той факт, що ці наслідки можуть проявлятися не лише у наш час, а й у майбутньому. Так, наслідки інтродукції людиною нових видів у екосистеми проявляються лише через десятки років; звичайні хімічні забруднення часто викликають серйозні порушення життєвих функцій лише при їх накопиченні в живих організмах, тобто через певний час після безпосередньої дії фактора. Сучасна природа, коли багато її елементів є прямими чи опосередкованими результатами діяльності людини, дуже мало схожа на колишню внаслідок внесених людиною змін. Усі ці зміни одночасно - антропогенні фактори, які можна вважати елементами сучасної природи. Однак існує низка АФ, які не можна назвати елементами природи, тому що вони належать суто до діяльності суспільства, наприклад, вплив транспортних засобів, вирубка дерев та ін. Водночас водосховища, штучні ліси, рельєф та інші витвори людини слід вважати антропогенними елементами природи, які одночасно є вторинними АФ.

Важливо виявляти всі види антропогенної діяльності та їх масштаби у кожному регіоні. Із цією метою здійснюється якісна і кількісна характеристика антропогенних факторів. Якісне оцінювання АФ здійснюється відповідно до звичайних методик природничих наук; оцінюють головні якісні показники АФ: загальний характер - хімічна речовина, радіохвилі, тиск тощо; основні параметри - довжина хвилі, інтенсивність, концентрація, швидкість руху та ін.; час і тривалість дії фактора - безперервно вдень, у літній сезон тощо; а також характер впливу АФ на досліджуваний об'єкт - переміщення, знищення або зміна властивостей тощо.

Кількісна характеристика АФ здійснюється для визначення масштабів їхнього впливу на компоненти природного середовища. При цьому досліджуються такі головні кількісні показники АФ:

- розмір простору, у якому виявлено і діє фактор;

- ступінь насичення простору цим фактором;

- загальна кількість елементарних та комплексних факторів у цьому просторі;

- ступінь завданого об'єктам збитку;

- ступінь охоплення дією фактора всіх об'єктів, на котрі він впливає.

Розмір простору, у якому виявлений антропогенний фактор, виявляється на основі експедиційних досліджень та визначення ареалу дії цього фактора. Ступінь насичення простору фактором - це відсоткове відношення фактично зайнятого ним простору до ареалу дії фактора. Загальна кількість факторів (елементарних та комплексних) є важливим комплексним показником ступеня дії людини як антропогенного фактора на природу. Для вирішення багатьох питань, пов'язаних з охороною природи, важливо мати загальне уявлення про потужність та широту дії АФ на природу, що називають напруженістю антропогенної дії. Підвищення показників інтенсивності антропогенної дії має супроводжуватися відповідним збільшенням масштабів природоохоронних заходів.

Усе викладене вище свідчить про невідкладність завдань управління виробництвом та характером дії різних антропогенних факторів. Іншими словами, управління АФ - це регулювання їх набору, розподілу у просторі, якісних та кількісних особливостей з метою забезпечення оптимальних умов розвитку суспільства у його взаємодії з природою. На сьогодні багато шляхів управління АФ, але всі вони потребують удосконалення. Один із таких шляхів - повне припинення виробництва певного фактора, інший - зниження або, навпаки, збільшення виробництва тих чи інших факторів. Ще одним ефективним шляхом є нейтралізація одного фактора іншим (наприклад, вирубка лісів нейтралізується їх повторним насадженням, руйнування ландшафтів - їх рекультивацією та ін.). Здатність людини управляти дією АФ на природу врешті-решт уможливить раціональне керування всім соціальним обміном речовин.

Підсумовуючи, слід підкреслити, що на будь-який вплив природних абіотичних і біотичних факторів у живих організмів вироблені у процесі еволюції певні пристосувальні (адаптивні) властивості, тоді як на більшість антропогенних факторів, які діють переважно раптово (непередбачуваний вплив), подібних пристосувань у живих організмів немає. Саме про цю особливість дії антропогенних факторів на природу люди мають постійно пам'ятати та враховувати її у будь-якій діяльності, пов'язаній з природним середовищем.