Промислова екологія - Апостолюк C.O. - Розділ 1. ЛЮДИНА ТА ПРИРОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ

1.1. Поняття про природне середовище

Під терміном "навколишнє природне середовище" розуміють не тільки природне фізичне середовище, але й олюднену природу, компоненти якої є наслідком діяльності людини: населені пункти, природні зони, водосховища тощо.

Основним компонентом природного середовища є біосфера. За визначенням В.І. Вернадського, біосфера — це зовнішня оболонка Землі, сфера поширення життя. З досліджень останніх років відомо, що товщина біосфери становить 40—50 км. Біосфера — сукупність екосистем, що охоплює нижню частину атмосфери (до 25—30 км у висоту, до озонового шару), практично всю гідросферу (ріки, озера, моря, океани) і верхню частину земної кори — літосферу (до 3 км у глибину).

Живий світ Землі, її біосфера складаються з організмів таких основних видів, як продуценти, консументи, редуценти.

Продуценти, або автотрофи, — організми, що створюють органічну речовину завдяки утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини, яких на Землі налічується близько 350 000 видів. їхня маса, за підрахунками В.І. Вернадського, становить 2,4 х 1012 т.

Консументи, або гетеротрофи, — організми, що отримують енергію, харчуючись автотрофами чи іншими консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки і паразити, а також хижі рослини та гриби. Кількість видів цієї групи найбільша — 1,5 млн, а їхня маса — 2,3 х 1012 т.

Редуценти — мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук — води, вуглекислого газу й мінеральних сполук. їх налічується 75 000 видів, а сумарна маса становить 1,8 х 10е т.

Вся ця величезна кількість живих істот перебуває у надзвичайно складних взаємовідносинах між собою та з неживими речовинами. Кількість можливих зв'язків між членами екологічної системи визначають за формулою [1]

де А — число зв'язків; N — число видів у системі.

Завдяки живим організмам у біосфері підтримуються взаємозв'язок і взаємообумовленість. Цей багатосторонній і різноманітний зв'язок визначає біосферу як гігантську екологічну систему, в якій людина є, з однієї сторони, біологічною часткою всієї системи, а з іншої — активним її перетворювачем.

Некерована, постійно зростаюча технічна та енергетична оснащеність людства негативно впливає на збалансованість процесів у біосфері. Тому зараз глобальним завданням є визначення та застосування допустимих меж впливу шкідливих факторів на біосферу з метою запобігання екологічній катастрофі.

Остаточна мета людини відносно біосфери — керування всіма важливими процесами, що відбуваються в екологічних системах, тобто перетворення біосфери в ноосферу — "сферу розуму".

Ноосфера — це вища стадія розвитку біосфери, що характеризується збереженням всіх природних закономірностей, притаманних біосфері, при високому рівні розвитку продуктивних сил, наукової організації впливу суспільства задовольняти матеріальні й культурні потреби людства.

Ноосфера — це не лише суспільство, що існує в певному середовищі, і не лише природне середовище, яке піддається значному впливу суспільства, а одне ціле, яке охоплює суспільство, що розвивається, і природне середовище, яке змінюється.

Атмосфера — це природна зовнішня газоподібна оболонка Землі. Вона забезпечує фізіологічні процеси дихання, регулює інтенсивність сонячної радіації, слугує джерелом атмосферної вологи, а також середовищем, в яке відводяться газоподібні продукти життєдіяльності людей та інших живих організмів. На відміну від інших компонентів біосфери, атмосфера утворює неподільну єдність у масштабі всієї Землі. Для атмосфери характерна стійка саморегуляція якісного складу. Якість атмосфери, як і всіх інших компонентів біосфери, характеризується узагальнюючим показником, що відображає такий її стан, при якому забезпечується постійний обмін речовин та енергії між живими і неживими компонентами природи, що й обумовлює постійне, безперервне відтворення життя на Землі.

На сучасному етапі розвитку людства значно збільшився негативний вплив на якісний стан атмосфери: забруднення шкідливими хімічними речовинами, шумом, вібрацією, електромагнітними та радіоактивними випромінюваннями; зменшення запасів кисню; руйнування озонового шару. Якісний стан атмосфери безпосередньо впливає на рослинний світ, особливо ліси, світовий океан та ґрунти, а також на стан здоров'я людей.

Гідросфера — це водна оболонка Землі, що включає океани, моря, континентальні водоймища та льодові покриття материків.

Серед усіх складових гідросфери особливе місце займає Світовий океан, частка якого становить 71 % всієї поверхні планети, 96,5 % всіх вод гідросфери. Завдяки величезному обсягу вод Світовий океан, поглинаючи сонячну енергію, розчинені речовини та гази, є основним регулятором обміну речовин і динамічної рівноваги у природі. Роль гідросфери підсилена ще й тим, що жоден живий організм не може існувати без води — необхідного компонента всіх біологічних процесів, середовища проживання багатьох потрібних людині біологічних організмів.

Унаслідок непродуманої господарської діяльності людини гідросфера забруднюється і засмічується шкідливими речовинами, а також виснажується, що негативно впливає на рослинний, тваринний світ, родючість ґрунтів, а також на стан здоров'я людей.

Літосфера — тверда оболонка Землі. її частина, яка знаходиться над поверхнею Світового океану, називається землею. Однією з важливих властивостей землі є родючість. З родючістю пов'язане поняття землі як ґрунту, який дає життя рослинам і забезпечує існування людини.

Основну роль у формуванні та функціонуванні ґрунту як компонента біосфери відіграють мікроорганізми. Ґрунтовий покрив Землі не тільки живить рослини, але й виконує функції, пов'язані з природним біохімічним кругообігом речовин. До них належать:

— мінералізація залишків органічних речовин;

— акумуляція і розподіл енергії, що використовується у фотосинтезі рослин;

— формування стоків річкової води;

— формування хімічного складу суші.

Екологічне значення ґрунту полягає у здійсненні зв'язку живої і неживої природи, атмосферного повітря, вод і надр.

У результаті господарської діяльності людини в ґрунті накопичуються забруднення, які осідають з атмосфери, потрапляють разом із стічними водами, а також тверді відходи. Забруднення справляють негативний вплив або безпосередньо на стан здоров'я людини, або опосередковано через рослини, які вирощуються на забрудненому ґрунті.

Рослинний покрив Землі та її тваринний світ належать до важливих компонентів біосфери. Вони є основними джерелами життєдіяльності людини та інших живих біологічних організмів, а також важливою базою для промисловості.

Рослинний покрив Землі, особливо ліс, виконує життєво важливі функції, слугує джерелом кисню, очищає атмосферу від шкідливих речовин, запобігає посухам, послаблює різке коливання температури, виконує водозахисну функцію — регулює водний режим рік та інших водоймищ тощо. Ліс здатний поглинати практично всі види хімічних шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу у результаті господарської діяльності людини. Ліс та інші рослини виконують важливу екологічну функцію

— підтримують оптимальний для життя газовий склад атмосфери, безпосередньо впливають на клімат планети і санітарно-гігієнічні умови життя людей.

Приблизна маса біосфери становить 3 х 1024 г, а об'єм — 10 х 1024 см3, в тому числі літосфери — 0,6 х 1024 см8, гідросфери — 1,4 х 1024 см8 і тропосфери — 8 х 1024 см8 (приблизна маса тропосфери — 0,004 х 1024 г, гідросфери — 1,4 х 1024 г, а літосфери — товщиною 3 км на суші і 0,5 км під дном океану — становить 1,6 х 1024 г). Приблизна маса біосфери становить 0,05 % маси Землі, а об'єм — 0,4 % об'єму Землі, включно з останнім шаром атмосфери товщиною 2000 км від рівня геоїда. Маса живої речовини ледве сягає (3—5)х10'8% маси Землі і близько (0,7— 1,0) х Ю"8 % маси біосфери. Структуру біосфери та її оточення наведено нарис. 1.1.

Цікаві узагальнення з приводу параметрів біосфери наводить Ф.Я. Шипунов (1980 р.). За його даними, найбільшу товщину біосфера має на тропічних широтах — 22 км, найменшу на полярних — 12 км.

Процеси, які відбуваються у біосфері та планетному середовищі навколо неї, спричинені і підтримуються, з одного боку, космічними, а з другого — земними факторами, пов'язаними з особливостями Землі як планети (напруга гравітаційного і магнітного полів, особливості її речовини, випромінювання тощо). Взаємодія цих двох факторів створює єдиний комплекс — систему

Рис. 1.1. Структура біосфери та її оточення (за Назаровим, 1974)

Землі. Біосфера є структурною частиною цієї складної планетної системи. І якщо жива речовина планетної системи формує найсприятливіше середовище існування і розвитку — біосферу, то біосфера перетворює це середовище таким чином і в таких межах, щоб забезпечити максимальну стійкість своєї структурної організації. Тому біосферу треба розглядати не лише як ділянку розвитку живої речовини на Землі, але й як ділянку, що трансформує близьке оточення у невід'ємне від неї екологічне планетне середовище.