Біосфера та людина

БІОСФЕРА ЯК СИСТЕМА, ЩО ЗАБЕЗПЕЧУЄ ІСНУВАННЯ ЛЮДИНИ. ЕКОЛОГІЯ ЛЮДИНИ.

 

Живі організми завдяки різноманітності будови та функцій, широті адаптивних властивостей мають здатність заселяти практично всі існуючі на планеті ділянки суходолу та Світового океану. Обмежена тільки нездоланними космічними та геологічними бар’єрами, жива речовина створює цілісну оболонку нашої планети – біосферу. Елементи, що її складають, перебувають в постійній динамічній взаємодії. Загалом біосферу можна розглядати як єдину планетарну  екосистему, що має свої рівні ієрархії, складну систему напрямків перерозподілу речовини,  шляхів  трансформації  енергії. Так само як і локальна екосистема, біосфера перебуває в постійному розвитку. Біомаса біосфери порівняно з масою планети незначна. Навіть порівняно з масою земної кори вона складає приблизно 0,1 %, але значення її в житті планети винятково велике. Організми, що заселяють біосферу, взаємодіючи з абіотичним середовищем, беруть активну участь у формуванні  рельєфу,  клімату, грунту.

Тривале безперервне існування життя на Землі забезпечується  процесами розпаду,  деструкції речовин, в ході яких виділяється енергія, а також синтезу необхідних для живих організмів сполук з використанням  зовнішніх джерел енергії. Біосфера – неоднорідна за умовами  існування її компонентів, розподілом  біомаси та  видовою різноманітностю організмів, що її створюють. Проте хімічна та енергетична рівновага підтримується в ній завдяки збалансованості кругообігів кисню й вуглецю, що зберігається, за  підрахунками вчених, вже понад 50 мільйонів років.  Тільки катаклізми глобального рівня  можуть  порушити цей баланс. На планеті  виникла сила, яка поступово стає спроможною впливати на неї: людство. За історично короткий проміжок часу людина  подолала  обмежуючий вплив більшості лімітуючих факторів  і стала потужною силою, що забезпечує власний прогрес, однак здатна завдавати руйнівного впливу на живі системи різного рівня. Одним з важливих завдань сучасного людства є розробка дієвих методів збереження та відтворення природних ресурсів. Медичні аспекти цієї проблеми полягають в тому, що значний арсенал медикаментів, лікувальних процедур, оздоровчих заходів походить від елементів живої природи. Знати ці елементи, вміти правильно визначати можливість їх  використання для підвищення рівня  лікувальної та профілактичної роботи  вимоги сучасної науки.

Термін “біосфера” був запропонований австрійським геологом Е. Зюссом у 1875 р. Саме поняття він визначив у  1909 р. як  “сукупність  організмів, обмежену в просторі і часі, яка мешкає на поверхні Землі”. Поняття “жива речовина” вперше вжив 1909 р. польський учений І. Лукашевич, і відтоді поняття  “біосфера” є передусім поняттям геологічним. З точки зору екології, біосфера це частина оболонок планети в межах поширення живих організмів та продуктів їх життєдіяльності. Функціонально біосфера є планетарною екосистемою, адже опосередковано кожен живий організм на планеті взаємодіє з будь-яким іншим безпосередньо, дистантно або через продукти життєдіяльності; одномоментно або впродовж певного терміну; синхронно чи асинхронно.

Едуа́рд Зюсс (нім. Eduard Suess * 20 серпня 1831, Лондон — †26 квітня 1914, Відень) — австрійський геолог і громадський діяч (ілюстрація з сайту http://uk.wikipedia.org)

Маса живої речовини в біосфері, за деякими оцінками, становить 1/2100 маси атмосфери, а загальна товщина “живої оболонки” досягає  1/320 радіуса планети.

Значний вклад у розвиток вчення про  біосферу зробив видатний вітчизняний вчений, геолог В. І. Вернадський. Його перу належать ґрунтовні праці, присвячені вивченню компонентів довкілля, які прямо чи опосередковано  пов’язані з  життєдіяльністю організмів. У них учений наголошує на тому, що біосфера власне є однією з геологічних оболонок нашої планети, до якої, крім косної речовини, входять біокосні речовини (нафта, води Світового  океану) та біогенні речовини (поклади кам’яного вугілля, вапняки). Він вважав, що земна кора є рештками біосфер минулих епох. З фізичної точки зору біосфера є трифазною (рідка, тверда, газоподібна фази). Вода – єдина речовина, присутня повсюди в біосфері в одній з трьох фаз. Біосфера забезпечує  людство  всіма  необхідними природними ресурсами (Пішак, Бажора, 2009).

Вернадський Володимир Іванович (* 28 лютого (12 березня) 1863, Петербург, Російська Імперія — † 6 січня 1945, СРСР) — українськийфілософ, природознавець, мислитель, засновник геохімії, біогеохімії та радіогеології, космізму

 

З геологічної точки  зору, планету оточують чотири оболонки: літосфера (тверда), гідросфера (рідка), атмосфера (газоподібна) і магнітосфера (складається з магнітних часток різної енергетики). Лише гідросфера повністю заселена, інші оболонки заселені або трансформовані внаслідок діяльності живих організмів частково. Літосферу нашої планети звичайно називають земною корою. Товщина її коливається від 8 км у північній частині Тихого океану до 84 км в районі гір Тянь-Шаню .

Перетин Землі від ядра до екзосфери (ілюстрація взята із сайту . http://uk.wikipedia.org )

Нижню межу біосфери визначає  верхній край базальтового шару літосфери, а верхню – озоновий шар (на висоті 20-25 км над поверхнею планети). Поза цими межами неможливе автономне існування живих організмів і не відбувається накопичення продуктів їхньої життєдіяльності. Максимальна висота, на якій зафіксовано існування вищих рослин, 7000 м над рівнем моря. Це один з видів зірочника. Максимальна висота, на якій зареєстровано польоти птахів –  12500 м (на цій висоті зафіксовано зіткнення хижого птаха білоголового сипа з літаком). Окремі види комах живуть на висоті близько 6000 м, а їхні польоти зареєстровані на висоті понад 11 км. Вище  можуть проникати лише бактерії. Описано знаходження життєздатних бактерій на висоті 77 км (Пішак, Бажора, 2009).

Біохімічна і біогеохімічна концепції пов’язані із складними перетвореннями речовин у живих організмах за рахунок хімічної енергії, нагромадженої в процесі фотосинтезу. Практично всі речовини земної кори з тією чи іншою інтенсивністю і в різних кількостях втягуються у кругообіг речовин у природі та проходять через живі істоти.

Біогеоценотична концепція біосфери пов’язана з тим, що елементарною структурою її є біогеоценоз, який складається з організмів з різним типом обміну речовин. Біогеоценози включають у себе продуценти органічної речовини (фото- і хемосинтетики), консументи, які існують за рахунок органічних речовин, що нагромадилися синтетиками, і редуценти, які мінералізують органічні сполуки. У цих процесах відбувається трансформація сонячної енергії. Трансформація речовин, енергії та інформації в біогеоценозах і біосфері в цілому відбувалася і відбувається безперервно з моменту зародження життя, чим суттєво видозмінюється вигляд нашої планети.

Вивчення принципів організації і регулювання, які здійснюються в живій природі у зв’язку з трансформацією речовин, енергії та інформації, складає предмет кібернетичної концепції біосфери. Із біосфери людина бере засоби існування, одночасно своєю діяльністю її перетворює, створює ноосферу. Із цим пов’язана соціально-економічна концепція біосфери.

Роль живих організмів у біосфері необхідно розглядати в їх сукупності як єдине ціле. Таку сукупність всього живого на Землі В.І.Вернадський запропонував називати живою речовиною. Всі живі організми в сукупності утворюють біомасу планети. Вона становить близько 0,01% маси земної кори, але, незважаючи на незначну загальну масу, роль живих організмів у процесах, які відбуваються в біосфері, величезна: вони перетворюють інші оболонки планети. Діяльністю живих організмів зумовлені хімічний склад атмосфери, концентрація солей у гідросфері, у літосфері – утворення одних і руйнування інших гірських порід, формування ґрунту тощо.

Літосфера

Органогенне походження мають вапняки, які утворюються в морях із скелетів організмів, діатоміт – із залишків одноклітинних водоростей, вугілля, горючі сланці, нафта – із залишків м’яких тканин тварин і рослин, які зазнали хімічних перетворень. Запаси органічної речовини в земній корі в кілька разів перевищують живу органічну речовину. Так, кількість вуглецю в кам’яному вугіллі, горючих сланцях, торфі та в інших породах становить близько 10 трлн т, тобто в середньому 200 т на 1 га земної поверхні. Проте організми не тільки створюють гірські породи, але безпосередньо й опосередковано сприяють їх руйнуванню. Прикладом безпосереднього впливу є лишайники, які руйнують скелі своїми ферментами. Непряму дію організмів ілюструє такий приклад. Природні води містять розчинені (біогенного походження) кисень і вуглекислий газ, а також органічні сполуки. Завдяки такому складу розчинна здатність природних вод значно збільшується, і вони руйнують багато гірських порід.

Ґрунт

Вихідним матеріалом для утворення ґрунту служать поверхневі шари гірських порід. Із них під впливом мікроорганізмів, рослин і тварин формується ґрунтовий покрив. Організми концентрують у своєму складі біогенні елементи. Після відмирання рослин і тварин і розкладання їх ці елементи переходять до складу ґрунту, завдяки чому в ньому акумулюються біогенні елементи, а також нагромаджуються органічні речовини, які неповністю розклалися. У ґрунті знаходиться величезна кількість мікроорганізмів. Так, в 1 т чорнозему кількість їх досягає 25х10⁸. Таким чином, ґрунт має біогенне походження. Він складається із неорганічних і органічних сполук, і живих організмів. Поза біосферою виникнення й існування ґрунту неможливі. Ґрунт – це середовище існування багатьох мікроорганізмів, із нього рослини одержують поживні речовини і воду.

Поняття про ерозію ґрунту та її види

Ерозія ґрунту (від лат. erosio-роз’їдання) – це руйнування його верхнього найродючішого горизонту і підґрунтя під впливом природних та антропогенних чинників.

Залежно від природних чинників руйнування ґрунту, розрізняють водну та вітрову ерозію.

Водна ерозія проявляється у змиванні верхнього шару ґрунту або розмиванні його в глибину під впливом талих, дощових і поливних (іригаційних) вод.

За характером руйнування ґрунту водна ерозія поділяється на краплинну – роздроблення агрегатів ґрунту ударами дощових крапель, внаслідок чого шпари ґрунту забиваються мулистими фракціями, зменшується водопроникність і посилюється поверхневий стік і змив ґрунту; площинну, або поверхневу, коли ґрунт рівномірно змивається невеликими струмками талих і дощових вод по всій поверхні площі; лінійну, або глибинну, коли ґрунт розмивається углиб концентрованими потоками води; іригаційну, яка виникає в умовах неправильно організованого зрошення на схилових землях, коли по лінії течії поливної води є схили, здатні до розмивання.

Розвиток водної ерозії тісно пов’язаний з рельєфом місцевості. Як правило, руйнування ґрунтів починається на схилах крутизною 1-2°.

За ступенем змитості ґрунти поділяються на слабко-, середньо-, сильнозмиті та розмиті. Ступінь змитості ґрунту визначається порівнянням еталонного (незмитого) ґрунту з профілем змитого. Притому вважається, що у слабкозмитих ґрунтах змито не більше половини гумусового горизонту Н(А), у середньозмитих – змито верхню частину перехідного (ілювіального) горизонту, а в розмитих ґрунтах ерозією зруйновано весь профіль, і на поверхню виходять ґрунтотворні породи.

Вітрова ерозія, або дефляція, виникає за умови сильних вітрів, які видувають ґрунт. Інтенсивність видування ґрунту значною мірою залежать від його гранулометричного складу і вмісту в ньому гумусу.

Зокрема, на ґрунтах супіщаного гранулометричного складу вітрова ерозія починає проявлятися при швидкості вітру 3-4 м/с, на легкосуглинкових – 4-6, на важкосуглинкових – 5-7 і на глинистих -7-8 м/с. Пісок (0,05-0,10 мм) переміщується при швидкості вітру З -3,5 м/с на висоті 15 см. Частки ґрунту розмірами 0,25 мм переносяться вітром у повітрі.

Якщо збільшується сила вітру – зростає інтенсивність вітрової ерозії.

Розрізняють зони дефляції, звідки видувається ґрунт, і зони акумуляції, де він нагромаджується. У зоні акумуляції на суглинкових ґрунтах утворюються наносні ґрунти, а під час розвіювання пісків – похований під них ґрунт.

Розрізняють два типи вітрової ерозії: повсякденну і пилові бурі.

Повсякденну дефляцію спричинюють вітри навіть малих швидкостей (5 м/с), відбувається вона повільно і непомітно, переважно на піщаних, супіщаних і карбонатних ґрунтах. За цього виду дефляції можуть спостерігатись оголення насіння, загорнутого у ґрунт, а також пошкодження молодих сходів рослин. Найсильніше повсякденна дефляція проявляється на вітроударних схилах, які не захищені лісосмугами.

Пилові, або чорні, бурі найактивніший і найшкідливіший вид дефляції. Такі бурі виникають під впливом сильного вітру (зі швидкістю понад 12-15 м/с) і можуть поширюватись на великі території, знищити посіви на сотнях тисяч гектарів, знести багато родючого ґрунту. Пил, що підіймається під час бур на значну висоту, може перенестися на великі відстані.

Крім водної та вітрової ерозії, виділяють ще так звані пасовищну, агротехнічну та технічну.

Пасовищна ерозія полягає в механічному руйнуванні та переміщенні ґрунту копитами тварин на схилах балок внаслідок збільшення навантаження на обмежену площу пасовища.

Агротехнічна ерозія зводиться до переміщення ґрунту під час його обробітку. Так, під час оранки упоперек схилу внаслідок неповного перевертання скиби вгору спостерігається осипання землі вниз по схилу. Ґрунт на схилах частково переміщується вниз і під час культивації, боронування, сівби.

Технічна, або технологічна, ерозія відбувається під час добування відкритим і підземним способами різних корисних копалин, засипання ґрунту шаром будівного сміття під час будівництва житлових та промислових об’єктів, використання ґрунту для прокладання транспортних шляхів тощо.

За ступенем прояву ерозію ґрунтів поділяють на нормальну і прискорену.

Нормальна, або геологічна, ерозія проявляється у природних умовах (без втручання людини) і відбувається повільніше, ніж формування профілю ґрунту під час процесів ґрунтоутворення. Вона спостерігається на цілинних землях, у лісах, на луках і, як правило, не призводить до утворення еродованих ґрунтів.

Прискорена, або антропогенна, ерозія виникає внаслідок нераціональної господарської діяльності людини і відбувається інтенсивніше, ніж процеси ґрунтоутворення. Вона призводить до утворення еродованих ґрунтів.

2. Чинники та умови виникнення і розвитку ерозійних процесів

Чинники, які впливають на виникнення та інтенсивність ерозійних процесів, ділять на дві групи: природні та соціально-економічні, пов’язані з господарською діяльністю людини.

Сучасна ерозія, як правило, проявляється у випадку поєднання обох груп чинників. Природні чинники створюють умови для виникнення ерозії, а неправильна виробнича діяльність людини є основною причиною, що призводить до інтенсифікації її розвитку.

До природних чинників належать: рельєф місцевості, клімат, опади, вітер, температура, рослинність і сам ґрунт.

Основними чинниками розвитку водної ерозії є особливості та інтенсивність випадання опадів, товщина снігового покриву, глибина промерзання ґрунту, інтенсивність танення снігу, а також рельєф місцевості – крутизна і довжина схилів, їх форма . Так, на схилах з опуклим профілем на верхніх ділянках (при крутизні до 2°) змивання ґрунту не спостерігається, а із збільшенням крутизни вниз по схилу інтенсивність змивання ґрунту підвищується. Зокрема, доведено, що ерозійні процеси найбільш виражені на коротких схилах (100-200 м), де середня крутизна досягає найвищих значень (2,8-3°). Якщо довжина схилів 700 м і більше, то середня їх крутизна зменшується до 1,50-2,08°, відповідно знижується й еродованість ґрунтового покриву.

Відповідно до рельєфу вітрова ерозія насамперед проявляється на випуклих ділянках поверхні та на схилах з переважаючими вітрами.

Визначальним чинником процесів ерозії, як і ґрунтоутворення, є кліматичні особливості будь-якого району. При цьому найважливіше значення має кількість атмосферних опадів та їх інтенсивність, швидкість вітру. Наприклад, у степовій зоні інтенсивність водно-ерозійних процесів переважно визначається кількістю опадів у вигляді злив і меншою мірою стокових вод. У Лісостепу змивання та розмивання ґрунтів однаковою мірою залежить від стоку зливових і талих вод, хоч у загальному об’ємі поверхневого стоку більшу частину займають талі води. На Поліссі на інтенсивність ерозійних процесів впливають кількість опадів у вигляді снігу та швидкість його танення.

Запаси води у сніговому покриві на початок весняного сніготанення, які визначають величину стоку талих вод і вологозабезпеченість ґрунту у весняний період, становлять у середньому 20-40 мм з відхиленням від 10 мм у південних районах Степу до 70 мм і більше на Поліссі. Висота снігового покриву і запаси вологи та снігу зменшуються з північного заходу на південний схід.

Територія України є своєрідним районом інтенсивних атмосферних процесів. Циркуляція повітряних мас визначає систему панівних вітрів: на заході переважають вітри західних румбів, що несуть потік повітря з Атлантики, на сході – південно-східних та південних, зумовлені наявністю сибірського антициклону. Внаслідок зіткнення теплої повітряної маси з холодним вітровим бар’єром вітер посилюється до 25-30 м/с і більше, що призводить до поземки та пилових бур .

Атмосфера

Атмосфера Землі складається із суміші газів: азот (78%), кисень (20,9%), аргон (0,93%), вуглекислий газ (0,03%). Із цих елементів тільки аргон не зв’язаний із життєдіяльністю організмів. Нижня частина атмосфери – тропосфера, її висота      7-10 км над полюсами і до 16-18 км над екватором. На цей шар припадає 4/5 земної атмосфери. Стратосфера (наступний шар атмосфери) має висоту 20-60 км, на висоті 25-35 км розташовується шар озону. Потім (на висоті 60-80 км) розташована мезосфера, тут велика розрідженість газів і температура знижується до -80°С. Вище знаходяться шари термо- (іоно-) і екзосфери (сфера розсіювання).

Повітря атмосфери є найважливішим фактором навколишнього середовища. Атмосфера як зовнішня оболонка Землі захищає її від потоку випромінювання: гамма-, рентгенівських, ультрафіолетових та інших променів. Якби енергія цих променів досягла поверхні Землі, то все живе було б знищене. Завдяки атмосфері затримується потік метеоритів: більша їх частина згорає, не досягнувши поверхні Землі. Атмосфера знижує добові коливання температури на нашій планеті. За відсутності атмосфери температура на Землі досягла б +100°С, а вночі вона знижувалася б до -100°С. Зрозуміло, що такі коливання несумісні з життям організмів.

Будова атмосфери Землі ( ілюстрація взята із сайту ru.wicipedia. org)

Гідросфера

Це водна оболонка Землі: сукупність океанів, морів, озер, рік, підземних вод та льодовикових відкладів. Гідросфера становить 70,8% поверхні Землі. Вода необхідна для всіх біологічних процесів. Вона стала колискою життя.

Хімічний склад води формується під впливом організмів. Живі організми і продукти їхньої життєдіяльності сприяли руйнуванню гірських порід і вимиванню з них ряду речовин. З річковими потоками ці речовини надходять у Світовий океан. У прісних і особливо в морських водах розчинені речовини концентруються багатьма організмами. Наприклад, залізо вноситься в море у вигляді сполук з органічними речовинами. Частина цього заліза осідає біогенним шляхом: нагромаджується у скелетах саркодових, голкошкірих, у морських водоростях.

Таким чином, біосфера включає: а) живу речовину, тобто сукупність усіх живих організмів; б) біогенну речовину, яка утворюється в результаті діяльності живих організмів (гази атмосфери, органічні гірські породи: вугілля, нафта, вапняк тощо); в) речовину, яка виникла без участі живих організмів (виверження гірських порід, метеорити); г) речовину, яка включає в себе результат діяльності живих організмів і абіогенних процесів (ґрунт).

Велика роль живих організмів у біосфері пов’язана із здатністю: а)акумулювати і трансформувати сонячну енергію; б)розмножуватися і цим забезпечувати безперервність своєї діяльності, результати якої нагромаджуються; в)здійснювати хімічні реакції з такою швидкістю, яка в багато разів перевищує швидкість реакцій у неживій природі (Пішак, Захарчук, 2011)

 Будова атмосфери Землі ( ілюстрація взята із сайту Aspen global change institute: http://www.agci.org).

Атмосфера – єдина оболонка, товщина якої над усією землею майже однакова (біля 100 км). Життя можливе лише в її приземному шарі c тропосфері (до 15 км над поверхнею планети), вище можна зустріти лише спори, пилок вищих рослин та окремі продукти життєдіяльності живих організмів. У нижньому шарі тропосфери відбувається випаровування і конденсація води, формуються повітряні потоки, клімат і погода. Саме тут  зосереджена найбільша кількість живих організмів, що пов’язано передусім з парціальним тиском кисню і вуглекислого газу. Хімічний склад чистого повітря приблизно такий: 78,08 %  азоту,  20,94 % кисню,  0,93 %  аргону, 0,03 % вуглекислого газу, менш як 0,00005 % озону. В незначних кількостях присутні також неон, гелій, метан, криптон і  водень. Вміст  біогенних газів зі збільшенням висоти над рівнем моря швидко знижується, і вже на висоті 4000c5000 м біомаса зменшується у десятки разів порівняно з її кількістю на рівні моря. Найважливішими для живих організмів компонентами атмосфери є кисень, вуглекислий газ. озон і водяна пара. Вміст останньої коливається від 0 до 4 %. Цікаво, що походження атмосфери і гідросфери нашої планети до цих пір не  з’ясоване  остаточно. Існує гіпотеза, згідно  з якою атмосферу складають рештки газової туманності, з котрої утворилася Сонячна система. Більшість учених вважають, що гідро- та атмосфера утворилися в результаті міграції легких речовин з надр планети на її поверхню.  Магнітосфера, – зовнішня оболонка планети, що складається з  протонів та інших ядерних часток , які утримуються в електромагнітному полі  Землі. Як і будь-яке фізичне  тіло, наша планета має надзвичайно потужне  власне електромагнітне поле, силові лінії якого орієнтовані відносно магнітних полюсів.

Магнітосфера складається з кількох радіаційних поясів, що відрізняються один від одного складом частинок, захоплених магнітним полем Землі. Ця оболонка планети лише недавно почала вивчатися з точки зору її ролі в життєдіяльності організмів, адже  досліджувати її можна тільки за допомогою спеціальної складної апаратури. Вперше існування радіаційних поясів нашої планети було доведено під час польоту американського супутника “Піонер-1”

у 1958 р. Склад і стан магнітного поля планети впливає на перебіг біохімічних процесів живих систем, а тому  останнім  часом актуальним стало  вивчення впливу змін у магнітному полі на здоров’я людини. (Пішак, Бажора, 2009)

Кругообіг речовин та енергії в біосфері

Організми в процесі життєдіяльності поглинають речовини навколишнього середовища. Кожний вид організмів переробляє їх по-своєму і повертає в навколишнє середовище вже в іншій формі. Продукти життєдіяльності одних організмів використовуються іншими організмами. І зрештою в єдиний ланцюг втягуються всі види. Внаслідок цього одна і та ж речовина багаторазово використовується для побудови живої матерії.

У природі встановлюється певна рівновага між гетеро- і автотрофами. У відношенні живлення гетеротрофні організми завжди залежать від інших організмів. Це призводить до виникнення складних харчових ланцюгів.

Тварини і людина для свого існування споживають кисень і органічні речовини, які синтезовані рослинами. Зелені рослини в процесі фотосинтезу використовують вуглекислий газ, який видихають живі організми. Бактерії і гриби розкладають органічні речовини. Всі живі істоти втягуються у кругообіг речовин у природі. Продукти життєдіяльності одних необхідні для існування інших. Створюється нерозривна єдність всієї живої і неживої природи.

Постійно здійснюваний процес переходу хімічних елементів із одних сполук в інші, із складу земної кори в живі організми, потім розщеплення їх на неорганічні сполуки і хімічні елементи і знов перехід до складу земної кори називається кругообігом речовин і енергії.

За час існування біосфери неодноразово змінювався видовий склад тварин, рослин і мікроорганізмів, які забезпечували цей кругообіг. Проте завжди їх сумісна дія підтримувала той біогеохімічний режим, який необхідний для існування життя.

Із загальної кількості відомих хімічних елементів близько 40 задіяно живими організмами в активному кругообігу, їх називають циклічними, або біогенними. Для живих організмів найбільше значення має кругообіг вуглецю, азоту, кисню, водню, заліза, фосфору, сірки, калію, кальцію, магнію, кремнію (Пішак, Захарчук, 2011.

Кругообіг води.

Більша частка води, що проходить через екосистеми, припадає на транспірацію,випаровування і атмосферні опади. На кожен грам первинної продукції наземних угруповань випаровується приблизно 500 г води. Якщо брати до уваги, що річна первинна продукція наземних місцезростань  становить приблизно 1,1 х 1017 г сухої речовини, то в ході транспірації наземною рослинністю повинно випаруватися близько 55 χ 1018 г води. Сумарне випаровування з поверхні Землі становить за рік приблизно 378 χ 1018г. Для того, щоб забезпечити таке переміщення на планеті, витрачається п’ята частина сонячної енергії, яка досягає поверхні Землі. Якщо припустити, що біосфера існує 3C4 млрд років,то виходить, що вся вода Світового океану пройшла повний біологічний цикл не менш як 300 разів.  (Пішак, Бажора, 2009).

Кругообіг кисню.

Загальна маса  кисню в атмосфері C 1,1 χ 1021 г, але у зв’язаному вигляді його значно більше в складі літо- та гідросфери. У ході фотосинтезу зелені рослини щороку вивільняють біля 2,7  Х 10¹⁴ г кисню, що дорівнює  1/2500 його вмісту в атмосфері. Вважають, що близько 4,5 млрд років тому атмосфера Землі мала склад, аналогічний тому, який мають вулканічні викиди. Це, в основному, водяна пара, двоокис вуглецю і двоокис  азоту. Після затвердіння земної кори дощі поступово вимили з атмосфери вуглекислий газ, а кисень з’явився пізніше як  результат фотосинтезу зелених рослин. Певна частка кисню перетворилася в озон під дією сонячного світла. Весь вільний кисень атмосфери пройшов біологічний кругообіг за час існування біосфери не менш як 1 млн разів.

Кругообіг вуглецю.

 В ньому беруть участь лише органічні сполуки і двоокис вуглецю. Щороку рослинами асимілюється  близько 105 – 1Ο²¹ г вуглецю, а в ході дихання повертається у навколишнє середовище майже третина цієї кількості. Якщо порівняти вміст вуглецю в  оболонках Землі з інтенсивністю його обміну живими організмами, то виявиться, що тривалість кругообігу цієї речовини становить  300-400  років. Унаслідок спалювання людиною нафти і  кам’яного  вугілля кількість С0₂ в атмосфері щороку зростає. Вчені ще не мають одностайної думки про те, як цей процес позначиться на загальному стані біосфери. Найпоширенішою є гіпотеза глобального потепління, яке може спричинити зменшення маси полярного льоду, через що підвищиться загальний рівень Світового океану і насиченість атмосфери вологою. Передбачають також пом’якшення клімату в полярних регіонах, посилення вітру та зміни у проявах деяких інших кліматичних явищ. Безумовно, якщо такі події відбуватимуться швидкими темпами, то медицина постане перед серйозними проблемами зміни підходів до діагностики та лікування багатьох хвороб. Двоокис вуглецю не лише поглинається під час фотосинтезу, але й  розчиняється у воді. Одержувані в ряді хімічних перетворень карбонати (переважно важкорозчинні), поступово накопичуються в осадових породах і видаляються з кругообігу. До тієї кількості, С0₂ , яка виділяється організмами під час дихання, щороку додається ще 5-7 % від спалювання різних видів палива. Оцінки приросту кількості С0₂ в повітрі вказують на те, що парниковий ефект може стати  суб’єктивно  відчутним вже впродовж XXI ст. Сутність парникового ефекту полягає в тому, що двоокис вуглецю утримує тепло земної атмосфери. Враховуючи те, що за останні 100 років кількість С0² в атмосфері зросла на 10-12 %, вчені прогнозують поступове підвищення середніх річних температур на планеті. Ймовірність такого явища підсилюється тим, що частка двоокису вуглецю  постійно зростає через збільшення населення планети і розвиток промисловості. Одним з найпомітніших ефектів потепління може бути підвищення рівня води у Світовому океані внаслідок танення льодовиків. Під загрозою  затоплення можуть  опинитися величезні масиви суші, густо заселеної людьми вздовж берегів морів.

Кругообіг азоту .

В атмосфері міститься близько 385 – 1Ο¹⁶т молекулярного азоту. Він необхідний для синтезу амінокислот, але абсолютна більшість організмів не здатна його асимілювати в такій формі. Складний шлях перетворення азоту в доступну для засвоєння форму проходить у  ґрунті за допомогою мікроорганізмів C азотфіксуючих і нітрифікуючих бактерій. У живих  системах міститеся лише 3 % всього доступного азоту Землі, а решта C в детриті. Кругообіг інших біогенних макро- та мікроелементів спричинює передусім ерозія материнських порід та діяльність редуцентів, під впливом якої сполуки цих елементів переходять у форму,  придатну для всмоктування кореневою системою рослин або мікоризою. Далі вони накопичуються в первинній продукції і зрештою потрапляють в організм людини. Наприклад, нестача в харчових продуктах заліза спричинює анемію. Нестача марганцю можевикликати порушення координації рухів, ускладнення пологів. Найбільше цього елемента накопичується в зеленій масі буряків. Мідь  входить до складу багатьох ферментів  людини і  накопичується в печінці, мозку, нирках, серці. Нестача міді спричинює порушення розвитку елементів скелету. Молібден також входить до складу  деяких  ферментів, і його нестача корелює з розвитком кам’яної хвороби нирок. Цинк відомий як активатор багатьох ферментів, надлишок цинку відкладається у волоссі та нігтях. Нестача фтору призводить до порушення розвитку кісток,  зокрема зубної емалі. Разом з тим надлишок фтору викликає негативні реакції з боку організму. Такі  мікроелементи, як кадмій,  ртуть, нікель,  свинець та інші,  здатні накопичуватися в організмі людини і можуть спричинити важкі розлади.

Біоми.

Сукупність тварин і рослин, які перебувають в однакових  умовах адаптації, мешкають в одній природній зоні і характеризуються певним типом структури своїх угруповань називають біомом. В сучасній біосфері можна виділити декілька типів біомів,  кожен з  яких позначається участю певних видів тварин і рослин, характерних для однієї природної кліматичної зони.

Водні біоми (морські тa прісних водойм). При незначній площі, яку займають прісноводні екосистеми, вони є досить  різноманітними за видовим складом, особливо завдяки значній участі  квіткових рослин, чого немає у морських екосистем. Останні характеризуються тим, що біомаса гетеротрофів у них переважає над біомасою автотрофів за

рахунок швидкої зміни поколінь у видів фітопланктону.  Таким чином, у морських екосистемах  автотрофи утворюють порівняно малу біомасу при дуже високій біопродуктивності (для порівняння автотрофи наземних екосистем утворюють  досить  значну біомасу при відносно невисокій біопродуктивності).

Біоми узбережжя морів, де складаються неповторні умови середовища завдяки поєднанню різних фізичних властивостей води і поверхні суші, являють собою окремий біом. Залежно від того, наскільки  стрімко берег  сходить до водного дзеркала, площа, зайнята цим біомом, може  великою мірою змінюватися. Якщо  узбережжя  скелясте, то це буде лише літораль (узбережна зона морського дна, яка осушується під час відпливу). Якщо ж берег відлогий, то формується смуга, де співіснують характерні види рослин і тварин. Своєрідні біоценози виникають на засолених маршах, які утворюються у випадках,  коли берег  підтоплюється солоною водою.  Особливе місце займають лимани їхня  біота також входить  у цей  біом. В  Україні широко відомі своїми лікувальними властивостя ми грязі Куяльницького лиману. Крім цього лиману, бальнеологічне значення мають Тілігульський, Хаджибейський та інші лимани.

Біоми приполярних регіонів, льодовики та високогір’я. Біомаса їх буває лише адвентивною (занесеною з інших місць). Живі  організми, що можуть періодично тут з’являтися, походять з біомів інших типів. Так, поблизу Північного полюса інколи з’являються  білі  ведмеді, на високогірних льодовиках часом  знаходять  метеликів, які  випадково сюди потрапили.

Тропічний біом (вологі тропіки). Цей біом займає лише 5 % території планети, даючи при цьому біля 28  % продукції  наземних екосистем. Цьому біомові властива найвища біопродуктивність, найбільша видова різноманітність і найскладніша внутрішня  структура. Дуже  чітко  простежується ярусність тропічних біомів. Види, що населяють верхні яруси, ніколи не спускаються на ґрунт, а в нижні яруси ніколи не проходять сонячні промені. У цьому біомі закономірно формуються численні популяції з невеликою кількістю членів. Географічно вологі тропіки займають приекваторіальне положення. Тут відсутня зміна пір року, а біоритми організмів частіше пов’язані зі зміною вологих і сухих періодів. Основні лімітуючі чинники цього біому – світло і ґрунтові ресурси.

Гірський тропічний біом різко контрастує за біомасою з  біомом  вологих  тропіків.  Відносна бідність гірського тропічного біому пов’язана з тим, що шар ґрунту тут дуже тонкий, а процеси ґрунтоутворення гальмуються високою швидкістю  використання детриту. Лімітуючими чинниками біому є температура і ґрунтові ресурси.

Пустельний (пустелею вважають територію, на якій випадає не більше 20 см опадів на рік). Цей тип біомів має найнижчу загальну біомасу і відзначається найбільшою амплітудою коливання приросту біомаси. Це стає помітно у випадках, коли в пустелях випадають дощі. В ці  короткі проміжки часу окремі  рослини і тварини встигають пройти повний цикл розвитку, тим часом як впродовж тривалих безводних періодів приросту біомаси немає.

В пустелях значно більша біомаса  зосереджена в ґрунті, ніж на його поверхні, що також пояснюється строгим водним режимом пустель (це  єдиний лімітуючий чинник даного біому). Наприклад, у пустелі Калахарі дощі не випадають роками, а місцеві рослини і тварини пристосувалися використовувати вологу, яка конденсується вранці під час добового перепаду температури. Найсухішим місцем на планеті є Долина смерті, що в Каліфорнії (США). Дощі там практично не випадають, але живі організми існують.

Чагарники і рідколісся. Даний  біом формується в умовах  різких  сезонних змін  зволоженості за незначних перепадів температур. Для цього  біому характерний найвищий приріст біомаси гетеротрофів на одиницю біомаси автотрофів, що досягається передусім за рахунок чіткої зміни дощового періоду та засухи.  Сюди  відносяться африканська  савана,

американський чапараль, середземноморський макі(маквіс). В Україні цей біом  фрагментарно  представлений у Криму та степовій зоні.

Ліси помірних зон. Біом формується в  умовах теплого вологого літа і  сніжної зими. Основу біому складають листопадні ліси. Тут біомаса автотрофів набагато  перевищує біомасу гетеротрофів, а до складу піраміди детриту входить більше видів, ніж до  складу  піраміди чистої первинної продукції. В Україні цей біом широко зустрічається у лісовій та лісостеповій зонах, у Карпатах і гірському Криму.

Степи (прерії). Біом цього типу вузькою смугою простягається вздовж Євразійського континенту від Центральної Європи до Монголії (степи). Формується біом в умовах засушливого літа і холодної зими. У Північній Америці до нього належить прерія, що свого часу  займала величезну територію сучасних США. У південній півкулі  степовий біом представлений спорадично на території Аргентини, ряду  африканських країн, на півдні Австралії та в Новій Зеландії. Біом цього типу найбільше потерпів від антропогенного впливу. Умови функціонування біоценозів степових біомів такі, що в результаті утворюються  родючі  ґрунти. Саме завдяки цьому степи давно  розорані в усіх  доступних регіонах планети, а природні залишки їх ретельно охороняються нечисленним заповідниками.

Гірський біом помірних зон. Цей біом відзначається  різким  перепадом добових температур,невеликою кількістю фізіологічно доступної рослинам води, наявністю  певної частини адвентивної біомаси. Автотрофний компонент  біому  включає гірські луки і хвойне криволісся. В Україні зустрічається тільки у високогір’ї Карпат.

Хвойні ліси помірних зон (тайга). Для цьогобіому характерне абсолютне переважання біомаси автотрофів над біомасою гетеротрофів. Це один з найстабільніших за видовим складом біомів, йому властиве оптимальне і найбільш стале забезпечення водою. Наприклад,  у Сибіру тисячі квадратних кілометрів, зайнятих біомом цього типу, вкриті фітоценозами дуже  близького  видового  складу. В Україні такого біому немає.Тундра. Займає приполярні регіони північної іпівденної півкуль в  умовах екстремального  коливання тривалості дня і ночі, перепадів температур впродовж  року. Для  біомів цього  типу характерний найнижчий приріст біомаси і дуже низька видова різноманітність. Для тварин, які постійно водяться в тундрі, характерна здатність до  анабіозу. В тундру на період гніздування мігрує величезна кількість  птахів. Це викликано значною тривалістю світлового дня  влітку,  величезними  харчовими ресурсами і  незначною кількістю  природних ворогів.

ТУНДРА (від фінськ. tunturi – безліса гола піднесеність), тип біому з дуже характерною безлісістю в субарктичному поясі Північного півкулі. Займана площа – близько 3 млн. км² простягається  вздовж північного узбережжя Північної Америки і Євразії суцільна смуга до 500 км. Тундра зустрічається на деяких островах біля Антарктиди. У горах утворює висотний ландшафтний пояс (гірська тундра).

Рослинність

Головна риса тундри – безлісся монотонних заболочених низовин за умов суворого клімату, високої відносної вологості, сильних вітрів і багаторічної мерзлоти. Рослини в тундрі притискаються до грунту, створюючи густі пагони. У рослинних співтовариствах помітні найрізноманітніші життєві форми.

Типи тундри

Розрізняють мохово-лишайникову тундру, де зелені та інші мохи чергуються з лишайниками (найважливіший із них – ягель, яким харчується північний олень); чагарникову тундру, де поширені зарості, особливо ерник (полярна верба, руниста вільха), але в Далекому Сході – кедровий стланик. Ландшафти тундри не позбавлені розмаїття. Великі простору зайняті кочкарной і горбистої тундрою (де купина утворює купини і бугри серед боліт), і навіть полигональной тундрою (з “особливими формами мікрорельєфу як великих многоугольников, розбитих морозобойными тріщинами).

Крім розрідженій мохово-лишайниковой рослинності, в тундрі поширені багаторічні холодостойкие трави (осока, пухівка, дріада, жовтці, кульбаби, макі й ін.). Вигляд квітучою навесні тундри виробляє незабутні враження за розмаїттям фарб та відтінків, пестливих очей впритул до горизонту.

Ділянки тундри зустрічаються в лісотундрі.

Тваринний світ

Досить бідний тваринний світ тундри спостерігався період зледеніння, який визначає його відносну молодість та наявність ендеміків, і навіть видів, що з морем (птахи, живуть на пташиних базарах; білий ведмідь, лежбища ластоногих). Тварини тундри пристосувалися до суворим умовам існування. Чимало їх ми залишають тундру взимку; деякі (наприклад, лемінги) бодрствуют під снігом, інші впадають у сплячку. Широко поширені песець, горностай, ласка; зустрічаються вовк, лисиця; з гризунів – полівки. До эндемикам тундри ставляться: з копитних – мускусний бик і давно одомашненный північний олень з птахів – білий гусак, пуночка, сокол-сапсан. Численні біла і тундряная куріпки, рогатий жайворонок. З риб переважають лососеві. Обильны комарі та інші кровососущие комахи.

Охорона тундри

Для охорони і вивчення типових і унікальних природних ландшафтів тундри у Північній Америці й Євразії створено цілу низку заповідників і національних парків: Лапландский заповідник, Острів Врангеля, Таймырский заповідник (у Росії) і Риситунтури (у Фінляндії) та інших. Назва «тундра» зберігається у деяких географічних назвах: Большеземельская тундра, Малоземельская тундра, Мончетундра та інші. Екосистеми тундри малоустойчивы і легкоранимы, вони порушуються головним чином результаті антропогенних впливів (наприклад, від руху гусеничного транспорту, який пошкоджує дернину), що зумовлює деградації ландшафтів, до утворення осідань і ярів, до їх зниження якості оленячих пасовищ.

Традиційні заняття населення – оленярство, рибальство і полювання на хутрового і морського звіра.

Людство як активна геологічна сила

Виникненням людського суспільства сприяло появі нового – найважливішого – антропогенного фактора, пов’язаного з присутністю людини та її трудовою діяльністю.

Спочатку вплив людини на навколишнє середовище не відрізнявся від впливу інших організмів. Використовувані людиною із природи засоби існування відновлювалися природним шляхом, а продукти життєдіяльності надходили в загальний кругообіг речовин. Біосферний гомеостаз не порушувався. З часом ріст чисельності населення і все зростаюче використання природних ресурсів людським суспільством вилились у значний екологічний фактор, який порушив попередню рівновагу в біосфері.

На сучасному етапі існування нашої планети найбільші перетворення в біосфері здійснюються саме людиною, її діяльність відбивається на кліматі, рельєфі місцевості, складі атмосфери, видовому і кількісному складі фауни і флори. Використання атомної енергії, випробування атомної зброї призвели до нагромадження радіоактивних речовин в атмосфері, ґрунті і воді. Величезної шкоди екології завдала аварія на Чорнобильській атомній електростанції. Важкі наслідки цієї катастрофи до цього часу не з’ясовані і віддалені результати передбачити неможливо.

Добуваючи з надр руду і спалюючи вугілля, нафту, гази, виплавляючи метали, створюючи синтетичні речовини, яких не існувало в природі, людина значно підсилює біогенну міграцію елементів. За час існування людства загальна маса живих організмів скоротилася, за останні 300 років біомаса планети зменшилася приблизно на чверть.

Із всесвітньої історії відомо, що людина далеко не завжди, на жаль, розумно використовувала та й тепер використовує природні багатства нашої планети.

Природні ресурси діляться на відновлювальні і невідновлювальні. До невідновлювальних відносяться корисні копалини, запаси яких обмежені. Відновлювальні багатства пов’язані з життєдіяльністю організмів. Але при нераціональному використанні і вони виснажуються, що може викликати непоправні зміни в біосфері. У результаті нераціональної діяльності людини тільки протягом останніх віків винищено багато видів тварин і рослин. Недостатньо очищені промислові відходи при спусканні їх у водойми знищують у них живі істоти. Вирубка лісів без урахування їх відтворення призводить до зниження рівня води в річках і ерозії ґрунтів. Зменшення площі лісів, ріст міст, доріг та інших територій з покриттям, яке перешкоджає проникненню води у ґрунт, призводить до збіднення ґрунту водою. Водночас потреба у воді збільшується. Перед людством стала проблема забезпечення прісною водою.

Виникає проблема і з кількістю кисню в атмосфері. Атмосферне повітря відноситься до категорії відновлювальних ресурсів, але інтенсивний розвиток промисловості, зменшення рослинного покриву Землі в останнє десятиріччя підсилюють негативний антропогенний вплив на атмосферу. Наприкінці XIX ст., тобто до початку бурхливого промислового розвитку, вміст вуглекислого газу становив 0,029%, а зараз у середньому – 0,033%. Підвищення концентрації СО₂ в атмосфері може призвести до досить небезпечних наслідків: створення «парникового» ефекту, потепління клімату на планеті, танення льодів у полярних зонах. Якщо ця тенденція збережеться, то на кінець першої чверті XXI ст. рівень світового океану, за розрахунками спеціалістів, підніметься на 1-1,5 м, що призведе до затоплення значної частини суші і може стати катастрофою для багатьох держав.

Баланс кисню і вуглекислого газу регулюється в основному рослинністю лісів і океанів. Проте необхідно зазначити, що в багатьох регіонах виділяється менше кисню, ніж використовується. Наприклад, сучасний пасажирський літак при польоті за 8-10 год забирає з атмосфери 50 т кисню, за кожні 1000 км автомобіль поглинає річний раціон кисню для людини.

Щорічно вміст кисню в атмосфері зменшується. Якщо врахувати, що з розвитком промисловості і зростанням населення підвищується використання кисню, то через 160-170 років його процентний вміст може досягти критичного рівня.

Протягом останніх трьох десятиріч збільшувалося використання палива і, отже, зростала кількість викидів відпрацьованих речовин у атмосферу (двоокису сірки, окисів азоту, вуглецю, попелу). У процесі переміщення в атмосфері викиди сірки й азоту, а також вуглеводнів перетворюються на сірчану й азотну кислоти, які випадають на землю іноді за сотні і тисячі кілометрів від місця їх викидання з дощем, росою, снігом, інеєм.

За останні роки у верхніх шарах атмосфери відбулося виснаження озонового шару, який захищав все живе від згубної сонячної радіації. Особливо руйнівну дію на озоновий екран виявляють вільні молекули і сполуки хлору і фтору, які використовуються у промисловості та в побуті (наприклад, хлорфторвуглець).

Зміна складу атмосфери має великі соціально-економічні наслідки, завдаючи шкоди рослинному і тваринному світу планети і здоров’ю людей. Починаючи з 70-х років багато розвинених країн вживають заходів щодо покращання якості повітря в індустріальних районах, проте ця проблема глобальна і може бути розв’язана тільки за активної участі всього людства. Боротьба із забрудненням атмосферного повітря хоч і вимагає значних економічних зусиль, але ці заходи знаходяться в межах можливого і рентабельні в порівнянні із сумою завданих збитків.

Сьогодні перед людством постає питання про можливість екологічної кризи, тобто такого стану навколишнього середовища, коли через зміни, які в ньому відбулися, воно може стати непридатним для життя. Діяльність людини призводить як до позитивних, так і негативних змін у біосфері. До позитивних необхідно віднести створення нових високопродуктивних сортів культурних рослин, порід тварин, штамів мікроорганізмів, штучне розведення риби в морях і Світовому океані, створення культурних біогеоценозів тощо. До негативних наслідків призводять: нерегульовані лісорозробки, масове збирання дикорослих рослин, забруднення вод, атмосфери і ґрунту промисловими, сільськогосподарськими і побутовими відходами, нераціональний обробіток землі, що призводить до ерозії тощо. Звичайно, негативні впливи на біосферу необхідно обмежувати.

Тут варто зазначити, що коли В.І.Вернадський говорив про перехід до ноосфери, він мав на увазі планове, науково обґрунтоване використання природних ресурсів, яке передбачало відновлення в кругообігу речовин того, що людина руйнує.

Дослідження повітря, води, ґрунту дозволили виділити відносно екологічно комфортні території, тобто умовно чисті, з невеликим перевищенням нормативів забруднення та екологічно дискомфортні території. В останній групі виділяють: а)райони надзвичайного забруднення із збільшеним ризиком для здоров’я людей; б)райони екологічної біди. До районів екологічної біди відноситься близько 15% усієї території України: 30-кілометрова зона навколо Чорнобиля і прилеглі області, в тому числі частина Херсонської області і північна частина Криму. До групи надзвичайно забруднених регіонів відносяться Донецька область, південь Луганської і Дніпропетровської областей, Чернівецька, частина Миколаївської, Запорізької і схід Криму. За даними Міністерства охорони здоров’я України, на сьогодні в країні на радіаційно забрудненій території проживає близько 1 млн. людей, у тому числі 250000 дітей.

У результаті безгосподарності на Україні фактично знищено багато малих річок. Очисними спорудами обладнано лише 50% джерел викидання. У водойми і водозливи республіки щорічно викидається близько 19 куб. км стічних вод, причому 41% – без очистки. Близько 50% річного стоку Дніпра використовується промисловими підприємствами. Недостатня очистка води різко погіршує її якість і може згодом призвести до втрати Дніпра як джерела питної води для 30 млн. населення. За останні 40 років вміст солей у водах Дніпра збільшився в 1,5 раза, у Дністрі і Південному Бузі – у 2 рази.

На сьогодні в Україні залишилось тільки 4% лісів, які можна віднести до природних, в яких збереглася біоценотична різноманітність флори і фауни.

Стан флори тісно пов’язаний із різноманітністю фауни. Із 270 видів птахів, які гніздувалися в Україні, за останні 40 років фактично зникло 8 видів, на межі зникнення ще 25 видів (Пішак, Захарчук, 2011).

Медичні аспекти аварії на Чорнобильській АЕС

Катастрофічний стан охорони природи, зростаюче забруднення довкілля призвели до підвищення рівня захворюваності населення, що суттєво відображається на медико-демографічних показниках. Порівняно з 1985 роком зросли показники:

–       хвороби крові та кровотворних органів – на 21,4%;

–       психічні розлади – на 8,4%;

–       уроджені аномалії – на 5,3%;

–       ускладнення вагітності та пологів – на 4,8%;

–       ураження кістково-м’язової системи – на 10%.

Рівень злоякісних новоутворень щорічно зростає на 1,8%. Змінилася і структура онкозахворювань. Переважають рак щитоподібної залози, порожнини рота, прямої кишки, лімфатичної та кровотворної систем, рак органів дихання, передміхурової залози в чоловіків та статевих залоз у жінок. У дітей – новоутворення лімфатичної системи і кровотворної тканини, нервової та сечовидільної систем. У чоловіків – пухлини трахеї, бронхів, легень, травного тракту. У жінок – рак молочних залоз та геніталій.

Невпинно знижується народжуваність (у 1989 році – 2 дітей народжувалося однією жінкою; у 1999 – 1,1). Смертність: у 1990 – 12,1 на 1000 населення; у 1995 – 15,1. Дитяча смертність по різних регіонах України коливається від 15,5 до 20 померлих у віці до 1 року на 1000 новонароджених.

За показниками тривалості життя Україна займає 68 місце у світі.

До зон особливого контролю з різним ступенем забрудненості віднесено 78 районів 12 областей, більше 2 000 населених пунктів.

Особливо небезпечне погіршення стану здоров’я дітей. Падає опір їх організму до різних інфекційних хвороб, зростає питома вага дітей із поганим фізичним розвитком, прогресують хвороби, зумовлені генетичними порушеннями, уроджені вади розвитку.

За даними Пілинської О.М. і співавт.(1996) в уражених районах Київської та Рівненської областей у населення спостерігається зростання захворюваності відповідно за нозологіями:

–       вегетативні дисфункції – 6,0%;

–       астено-невротичний стан – 13,3%;

–       захворювання нервової системи – 20,5%;

–       пульмонологічна патологія – 26,5%;

–       захворювання печінки і жовчовивідних шляхів – 54,2%;

–       у 42,9% обстежених спостерігали симетричні й асиметричні хромосомні аберації.

Захист біосфери в національних і міжнародних наукових програмах

З метою збереження видового різноманіття понад 30 країн світу (у тому числі й Україна) приєдналися до розробленої Міжнародною спілкою охорони природи (МСОП) Всесвітньої стратегії охорони природи, теоретичною базою якої є розуміння того, що кожний вид організмів є необхідним компонентом біосфери.

У 1948 році при МСОП було організовано постійну Комісію по видах рослин і тварин, яким загрожує зникнення. Результатом роботи комісії стало створення Міжнародної Червоної книги, окремі випуски якої почали видавати з 1966 року. Водночас триває робота й по складанню так званих Чорних списків видів, які зникли, починаючи з 1600 року. Підставою для введення певного виду до Чорного списку є відсутність вірогідних його знахідок принаймні протягом останніх 50 років.

Створюються списки видів, які потребують охорони на теренах окремих держав та національні Червоні книги. Так, існує Європейський Червоний список. В Україні перше видання «Червоної книги» вийшло у світ у 1980 році (їй передував виданий у 1977 році список рідкісних видів та тих, що перебувають під загрозою зникнення), наступне – у 1994 році (тварини) та 1996 (рослини). Згідно з «Положенням про «Червону книгу України», прийнятим Верховною Радою у 1992 році, «Червона книга» – це державний документ про сучасний стан видів тварин і рослин, які перебувають під загрозою зникнення, та про заходи щодо їхнього збереження й науково обґрунтованого відтворення. До неї вносять види тварин і рослин, які постійно чи тимчасово (наприклад, перелітні птахи) мешкають у природних умовах на території України або в межах її територіальних вод.

Види, занесені до «Червоної книги України» залежно від стану їхніх популяцій та ступеня загрози зникнення розподілено на сім категорій.

Зниклі види – види, які не виявлені в дикій природі після неодноразових пошуків, проведених у місцях їхнього можливого існування.

Зникаючі види – види, які перебувають під загрозою зникнення, збереження яких малоймовірне, якщо триватиме дія чинників, що негативно впливають на стан їхніх популяцій.

Вразливі види – види, які в недалекому майбутньому можуть бути віднесені до категорії зникаючих, якщо не вжити негайних заходів для їхнього збереження.

Рідкісним видам у даний час не загрожує зникнення, хоча внаслідок їхньої незначної чисельності або обмеженого ареалу така загроза може виникнути за несприятливих змін середовища існування.

Невизначені і недостатньо відомі види потребують охорони, але відсутність вірогідної інформації не дає змоги визначити, до якої з перерахованих вище категорій їх слід віднести.

Відновлені види – види, стан популяцій яких, завдяки вжитим заходам охорони, не викликає стурбованості. Проте вони не підлягають використанню і потребують постійного контролю.

Для кожного із занесених до «Червоної книги України» видів наведені дані про їхнє поширення, особливості будови, функціонування, життєвий цикл, чисельність у природі, вжиті заходи охорони або ті, що плануються тощо. Нині в Україні потребують охорони близько 600 видів рослин і понад 380 видів тварин (Захарчук, Пішак, 2011).

Червона книга України – основний природоохоронний документ.

Природоохоронні території

Охороняють та відновлюють види, занесені до Червоної книги, різними способами, зокрема створенням різноманітних природоохоронних територій: заповідників, заказників, національних парків, пам’яток природи тощо.

Відтворення та використання територій, які є національним надбанням, здійснюється згідно із «Законом України про природно-заповідний фонд» (1992 рік). Природно-заповідний фонд України складають ділянки суходолу й водойм, природні комплекси та об’єкти яких мають особливу природоохоронну, наукову, естетичну тощо цінність для збереження різноманітності ландшафтів, генофонду видів, підтримання екологічного балансу.

Заповідники – це природоохоронні науково-дослідні установи загальнодержавного значення, які створюються з метою збереження в природному стані типових для даної місцевості або унікальних природних комплексів, вивчення природних процесів і явищ, що в них відбуваються, розробки наукових засад охорони природи. На території України заповідники розміщені в усіх природних зонах: мішаних лісів (Поліський), лісостеповій (Канівський, «Розточчя», «Медобори»), степовій (Чорноморський, Асканія-Нова, Луганський, Український степовий, Дніпровсько-Орільський, «Дунайські плавні», «Єланецький степ»), гір Криму та на його південному узбережжі (Карадазький, Кримський, Ялтинський гірсько-лісовий, «Мис Мартьян»), в українських Карпатах (Карпатський, «Горгани»).

Особливу категорію становлять біосферні заповідники (Асканія-Нова, Карпатський, Чорноморський), які мають міжнародне значення і створюються з метою збереження у природному стані найтиповіших природних комплексів біосфери та здійснення екологічного моніторингу. У біосферних заповідниках реалізують міжнародні наукові та природоохоронні програми.

Національні природні парки – природоохоронні, науково-дослідні та культурно-просвітні установи, покликані зберігати цінні природні, а також історико-культурні комплекси та об’єкти. На їхній території за умов дотримання заповідного режиму можливий організований туризм та певні форми відпочинку. В Україні нині існує сім національних природних парків (Карпатський, Шацький, Азово-Сиваський, Вижницький, «Синевір», «Подільські Товтри», «Святі гори»).

Регіональні ландшафтні парки – природоохоронні установи місцевого значення, за статусом близькі до національних парків.

Заказники – природні території, створені з метою збереження і відтворення певних природних комплексів або окремих видів організмів. Наукову та деякі види господарської й культурно-просвітньої діяльності на їхній території виконують із дотриманням вимог охорони довкілля.

Пам’ятки природи – окремі унікальні природні утворення, які мають природоохоронне, наукове, естетичне або пізнавальне значення.

Особливе місце у здійсненні природоохоронних заходів посідають ботанічні сади та зоологічні парки, які створюються для вивчення, збереження, акліматизації та ефективного господарського використання рідкісних й інших видів як місцевої, так і світової фауни та флори. Але головне призначення цих закладів – проведення освітньо-виховної роботи, формування в населення дбайливого ставлення до природи.

До складу природно-заповідного фонду України, крім заповідників і національних природних парків, також входять 259 заказників, 124 пам’ятки природи, 17 ботанічних садів, 6 зоопарків, 24 дендрологічні парки, 87 парків-пам’яток садово-паркового мистецтва. Усього мережа природно-заповідного фонду налічує 6 450 територій та об’єктів загальною площею 1 665 тис. гектарів, що становить 2,8% території України.

Збереження й відтворення природних комплексів та окремих видів організмів неможливе без відповідної правової бази. Природоохоронна діяльність забезпечена основним законом нашої держави – Конституцією України (1997 рік).

Питання охорони навколишнього середовища і раціонального використання природних ресурсів регулюються положеннями «Закону України про охорону навколишнього природного середовища» (1991 рік). Ним визначаються загальні принципи забезпечення екологічної безпеки, їх також регламентують «Закон України про тваринний світ» (1993 рік), «Закон України про охорону атмосферного повітря» (1992 рік), «Кодекс України про надра», «Водний кодекс України» та «Лісовий кодекс України».

В Україні організація охорони довкілля та загальне керівництво природоохоронними заходами належить Міністерству охорони навколишнього природного середовища і ядерної безпеки.

За ініціативою ООН у 1972 p. установлено Всесвітній день охорони навколишнього середовища – 5 червня.

Питання стану навколишнього природного середовища і його покращання знаходяться під контролем спеціалізованих установ ООН: ЮНЕСКО, Продовольчої і сільськогосподарської організації (ФАО), Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), Міжнародної організації по радіологічному захисту (МАГАТЕ) тощо (Пішак, Захарчук, 2011).

Екосистеми. Перетворення речовини та енергії в екосистемах

Перше чітке визначення екосистеми було наве­дено англійським вченим А. Тенслі у 1935 р. В су­часній біології екосистемою називають сукупність популяцій автотрофних і гетеротрофних організмів, пов’язаних між собою трофічними та енергетични­ми зв’язками, спільною територією чи акваторією. Екосистема є відкритою системою, має здатність до саморегуляції і може існувати тривалий час. Організми (популяції) в межах екосистеми поєднані спільними ресурсами. Екосистема характеризуєть­ся як властивостями окремих її компонентів, так і специфічними рисами, створеними нею. Це – потік речовини і потік енергії.

Згідно другого закону термодинаміки екосисте­ма, як будь-яка жива система, поглинає світлову енергію, перетворює її у енергію ковалентних зв’язків органічних сполук, а потім послідовно пе­ретворює її в механічну, електричну, світлову енер­гію тощо. На кожному етапі перетворення мають місце закономірні втрати енергії у вигляді тепла.

Екосистема є елементарною структурно-функціо­нальною одиницею біосфери, в рамках якої мають місце прояви кругообігу речовин і енергії. Екосисте­ма може займати різний гіпероб’єм: від об’єму крап­лини води, в якій співіснують мікроскопічні авто- та гетеротрофи, до усієї живої оболонки Землі. Екосис­тема може бути природною або створеною штучно (наприклад, внутрішній простір космічного корабля).

Природні екосистеми формуються спонтанно шляхом конкурентного взаємовиключення видів (по­пуляцій) у ході вибору ними (диференціації) екологіч­них ніш. Екологічна ніша – це сукупність параметрів середовища, які характеризують місце виду в еко­системі. Кожен вид має свою просторову нішу (пев­ний об’єм простору), що залежить від розмірів осо­бин, їхньої рухливості, чисельності, та трофічну нішу, що визначається харчовими потребами виду. Тро­фічна ніша широка у тих видів, які мають різно­манітні харчові вподобання (всеїдні), і вузька у спеціалізованих видів (наприклад, ендопаразит лю­дини аскарида людська).

На планеті існує два основних середовища, де закладаються екологічні ніші організмів: водне і повітряне. Виділяють також ґрунтове середовище, підземне (фреатичне) і внутрішнє середовище організмів (середовище існування ендопаразитів).

Залежно від того, які трофічні категорії організмів входять до складу екосистем, виділяють повночленні і неповночленні екосистеми. Так, неповночленними є екосистеми підземних озер, де відсут­ня власна біопродукція.

Первинні екосистеми є такими, що сформува­лися в умовах середовища, не зміненого діяльністю будь-яких живих організмів. Розвиток екосистеми на первинному субстраті називають екогенезом.

Природні екосистеми.

Вторинні екосистеми формуються або існують в умовах середовища, змінених під дією живих організмів, у тому числі й людини. У порівнянні з природними, вторинні антропогенні екосистеми ма­ють нестабільний видовий склад, значні коливання приросту біомаси і загалом нижчу біопродуктивність. Процес утворення вторинних екосистем зви­чайно підлягає поняттю “сукцесія”, оскільки в ході їх становлення відбувається поступова зміна видо­вого складу угруповань. Сукцесія – явище посту­пової зміни одних біоценозів іншими на певній ділянці території.

Антропогенними називають екосистеми, в яких видовий склад та (або) фізичні параметри середо­вища певною мірою контролюються людиною. Вони поділяються на дві категорії: культиваційні і руде­ральні. Культиваційні антропогенні екосистеми є результатом керованого використання природних ресурсів, при якому людина прагне поповнити їх втрати. Залежно від напрямку господарської діяльності культиваційні екосистеми бувають промисловими (лісові насадження, рибогосподарські ставки), аг­рарними (посіви, пасовища) і рекреаційними (пар­ки, сквери, декоративні водойми).

Найбільшою проблемою культиваційних екоси­стем є відсутність власного механізму кругообігу речовин, оскільки людина відбирає з них ті ресур­си, які їй необхідні, незалежно від ступеня їх відтворюваності. Це викликає потреби в штучному по­новленні таких ресурсів шляхом насадження і висі­вання рослин, штучного вирощування окремих видів тварин, внесення мінеральних і органічних добрив. Тому такі екосистеми неспроможні існу­вати довгий час і без контролю з боку людини швидко перетворюються у вторинні. Рудеральні екосистеми формуються на механічно або хімічно пошкоджених людиною ґрунтах і складаються пе­редусім з видів, які мають високу екологічну пла­стичність, – експлерентів. Вони швидко займають вільні еконіші, швидко розмножуються і швидко зни­кають, уникаючи конкуренції. До них належать зай­няті бур’янами занедбані орні землі, звалища, при­дорожні смуги тощо. З медичної точки зору є по­тенційними джерелами розповсюдження перенос­ників збудників хвороб людини.

Найважливішими типами взаємовідносин між організмами в екосистемі є трофічні та енергетичні, тому що вони визначають параметри середовища в межах екосистеми. Кожна екосистема займає певний біотоп. Біотоп – це ділянка території чи акваторії, на якій існують однорідні абіотичні умо­ви, зайнята біоценозом. Екотоп — це біотоп, який набув певних змін внаслідок діяльності живих організмів. Наприклад, ділянка, зайнята лісом, являє собою екотоп, адже ґрунт, в якому знаходяться ко­реневі системи рослин і живуть нижчі тварини, є результатом діяльності живих організмів. Крім того, екотоп характеризується власним мікрокліматом, він має власні добові (перепади температури), се­зонні (весняний розлив річок на заплавних луках) та вікові (зміна рослинності з лучної на степову) ритми.

В межах екосистеми формується біоценоз — історично складена сукупність об’єднаних спільним біотопом популяцій різних видів організмів (рослин, тварин, грибів, мікроорганізмів), які характеризу­ються пристосованістю до умов навколишнього середовища, певними взаємовідносинами, прямими або опосередкованими трофічними зв’язками. Біо­ценоз – це динамічна система, яка постійно змі­нюється якісно і кількісно. Сукупність рослин, що входять у біоценоз, виділяють у фітоценоз, тварин –у зооценоз тощо. Вперше поняття “біоценоз” вико­ристав у 1877 р. німецький зоолог К. Мебіус. Істо­рично складену сукупність популяцій організмів, об’єднаних спільним біотопом, але без урахування існуючих між ними зв’язків, називають біотою.

Взаємообумовлений комплекс наземного біоце­нозу і екотопа називають біогеоценозом. В ме­жах біогеоценозів здійснюються процеси обміну речовини і енергії наземних екосистем. Просторові межі біогеоценозу співпадають з просторовими межами фітоценозу.

Головними параметрами екосистем є видовий склад, чисельність популяцій, біомаса та біопродуктивність. Біомаса — загальна маса живої органіч­ної речовини особини, популяції, угруповання чи біо­ценозу в цілому, яка припадає на одиницю поверхні або об’єму. Це найбільш уживане поняття в еко­логії. Біомасу виражають зазвичай у масі сухої або живої речовини. Фітомасою називають біомасу рос­линного компонента екосистеми, зоомасою – масу тваринного компонента. Біопродуктивність –кількість сухої органічної речовини, яка створена екосистемою або її частиною за одиницю часу на одиниці площі (об’єму).

Трофічна структура екосистем основана на хар­чових потребах і життєвій стратегії учасників. їх поділяють на три головні категорії: продуценти, консументи і редуценти.

Продуценти – це автотрофні організми, які син­тезують органічні речовини з використанням зов­нішніх джерел енергії (енергія Сонця для фотосинтезуючих зелених рослин і прокаріотів або енергія окислювально-відновлювальних реакцій зі сполука­ми окремих хімічних елементів для прокаріотів-хемотрофів). Біомаса продуцентів складає первинну продукцію екосистем. Сумарна маса усіх проду­центів біосфери складає біля 95 % маси усіх живих організмів.

Консументи – це гетеротрофні організми, які споживають живу біомасу (і, відповідно, акумульо­вану в ній енергію) автотрофів або гетеротрофів. Залежно від харчових потреб виділяють консументів першого, другого і вищих порядків. Первинні консументи – це облігатно залежні від автотрофів гетеротрофи, які вживають у їжу біомасу проду­центів (рослиноїдні тварини – вівця, кінь, корова, заєць, товстолоб, дафнія, гусінь). Вторинні консу­менти – споживачі біомаси первинних консументів (вовк, ластівка). Третинні консументи – хижаки, які вживають у їжу вторинних консументів. Вони присутні не у всіх типах екосистем. Особливий ста­тус мають паразити і всеїдні гетеротрофи, до яких належить і людина. Залежно від уживаної їжі консу­ментів поділяють на фітофагів (рослиноїдних), зоо­фагів (хижих), некрофагів (споживачі трупів), копрофагів (споживачі екскрементів). Міксотрофні організми поєднують у собі здатність харчуватися авто- або гетеротрофним шляхом залежно від об­ставин. Всеїдні консументи можуть вживати їжу різноманітного походження. Наприклад, енотовид­на собака, поширена в Україні, харчується тварин­ною, рослинною їжею, а в скрутних умовах може бути некро- і копрофагом.

Редуценти – це гетеротрофні або міксотрофні організми, які живляться мертвою органікою рос­линного походження (сапрофаги), або напіврозкладеною органікою (детритофаги). Значення цієї ка­тегорії організмів полягає в тому, що вони розкла­дають складні органічні сполуки до простих органіч­них і неорганічних. В останньому випадку мова йде про мінералізацію детриту (слід зазначити, що час­ткова мінералізація органіки протікає у всіх без ви­нятку організмів). Планетарна роль детритофагів полягає якраз в мінералізації решток, які постійно накопичуються в ході життєдіяльності організмів. Передусім редуцентами виступають бактерії та гриби. Аеробні редуценти відновлюють азот до молекулярного стану, сірку до сірководню. Анае­робні виробляють метан, водень, різні вуглецьвмісні сполуки. Основна частина мінералізації наземної органіки відбувається у грунті. Інтен­сивність процесів мінералізації настільки велика, що весь органічний опад широколистяних лісів помірної зони повністю розкладається протягом 2-4 років, хвойних за 4—5, а тропічних за 1-2 роки.

Енергія потрапляє в екосистему у формі соняч­ного випромінювання, яке зелені рослини перетво­рюють в енергію хімічних зв’язків органічних спо­лук. Екосистеми відрізняються між собою, зокре­ма, й первинною продуктивністю. Вона є показ­ником ефективності асиміляції сонячної енергії. Пер­винна продукція екосистеми – це кількість асимільо­ваної нею енергії. Загальна продукція екосистеми – це вся енергія, асимільована в ході фотосинтезу. Чиста продукція екосистеми – це частка загальної продукції, котра виражається в прирості біомаси.

Показники чистої продукції наземних і водних екосистем суттєво різняться. Серед наземних еко­систем найбільше її утворюється в тропічних лісах, а найменше – в тундрі і пустелях; серед водних – найбільше у відкритому океані.

Лише 0,1 % світлової енергії, що падає на повер­хню планети, асимілюється рослинами (в наземних екосистемах – 0,3 %), а біля 40 % її поглинається атмосферою і випромінюється в космос у вигляді тепла. Кількість енергії, що припадає на одиницю площі поверхні планети, суттєво коливається залеж­но від висоти над рівнем моря, клімату, рельєфу.

Послідовність трансформації речовини та енергії в межах екосистеми забезпечується наявністю тро­фічних ланцюгів. Трофічний ланцюг – це ряд жи­вих організмів, пов’язаних між собою трофічними зв’язками. Одночасно в екосистемі може існувати багато трофічних ланцюгів, що визначається хар­човими потребами її членів. Кожна ланка одного трофічного ланцюга складає окремий трофічний рівень. Одночасно на одному й тому ж трофічному рівні може знаходитися багато видів. Наприклад, у степовій екосистемі всі види рослин, які зростають в ній (а це може бути кілька сотень видів) знахо­дяться на першому трофічному рівні. Ними жив­ляться численні консументи першого порядку – ли­чинки комах, рослиноїдні птахи, гризуни. Вони пе­ребувають на другому трофічному рівні. Якщо, на­приклад, пташка може поїдати насіння різних видів рослин, то личинки деяких комах живляться зеле­ною масою лише одного виду рослин (гусениця метелика молочайного бражника поїдає тільки зе­лень молочаю). З другого трофічного рівня беруть початок багато різних трофічних ланцюгів. На тре­тьому трофічному рівні знаходяться м’ясоїдні хи­жаки і ендопаразити, всеїдні гетеротрофи.

Аналізуючи трофічні зв’язки, що складаються в екосистемі загалом, легко помітити багатовекторність харчових уподобань окремих гетеротрофів. Тому переміщення біомаси в екосистемі має досить складний характер. Так, серед консументів друго­го порядку існують комахоїдні, рибоїдні хижаки. Гетеротрофи, які поїдають живу їжу, називаються біофагами, а їдці мертвої органіки – сапрофага­ми. Детрипгофаги, на відміну від сапрофагів, бе­руть участь у мінералізації органічних решток. Су­купність напрямків перенесення речовини та енергії між окремими членами екосистеми називають тро­фічною сіткою.

Коефіцієнт корисної дії метаболічних процесів, особливо в гетеротрофів, далекий від абсолютних показників. Кожен етап трансформації енергії су­проводжується закономірними її втратами. Певна частка поглинутої з їжею енергії витрачається гетеротрофами на виконання механічної роботи (пе­ресування в просторі, забезпечення циркуляції рідин організму і т. п.), але значно більше енергії розсі­юється у вигляді тепла. Ще одна частка енергії втра­чається з фекаліями, які поповнюють детрит. Тра­воїдні та значна кількість хижих тварин відзначають­ся ще й тим, що поїдають далеко не всю біомасу організмів, якими живляться. Корови і коні спасають лише частину надземної маси рослин; лев або тигр з’їдає лише частину здобичі; кістки великих тварин, що стали жертвами хижаків, у будь-якому випадку не з’їдаються ні біотрофами, ні сапротрофами.

Енергетична цінність окремих харчових ресурсів досить сильно варіює. Якщо не враховувати втрати на фекалії, то найвищу енергетичну цінність має біо­маса хребетних тварин (6,3 ккал на 1 г сухої маси). Далі (в низхідному порядку) йде біомаса комах, безхребетних, насіння квіткових рослин, фітомаса водоростей і наземних рослин.

Екосистема є динамічною системою. Зако­номірність змін окремих її параметрів залежить, по-перше, від норми реакції окремих біокомпонентів і, по-друге, від потреби членів екосистеми в абіотичних ресурсах. Ці дві сили зумовлюють відтворюваність середовища за рахунок відтворення ресурсів (наприклад, витрачені на внутрішні потреби організмів мінеральні речовини відтворюються в ході міне­ралізації). Відтворення тих ресурсів, які стають не­потрібними, припиняється. Ефективна робота ме­ханізмів відтворення ресурсів і видового складу еко­системи є запорукою її стабільності. Чим більший видовий склад екосистеми, тим нижча її стабільність.

Закономірності функціонування наземної екоси­стеми в сучасній екології розкриваються наступним чином. Кількість вторинної продукції залежить від швидкості утворення нової біомаси гетеротрофни­ми організмами. Між первинною і вторинною про­дукцією існує позитивна кількісна кореляція, але вторинної продукції набагато менше. Це загальна риса всіх консументних систем. Тому трофічну структуру екосистеми можна представити у вигляді піраміди. Вперше таку закономірність встановив К. Елтон (1927), а детальна розробка структури тро­фічної піраміди екосистем належить Р. Ліндеману (1942). Зауважимо, що стосується вона біомаси, а не чисельності організмів. Наземна екосистема, сформована на основі лісової рослинності, характе­ризується більшою видовою різноманітністю тва­рин, ніж сформована на основі лучної чи степової. В основі “перевернутої” піраміди водних екоси­стем знаходиться біомаса одноклітинних автотрофів фітопланктону. Вони високопродуктивні, але три­валість їхнього життя мала. Тому зоопланктон у даний момент часу буде мати більшу біомасу, оск­ільки впродовж життя кожен тваринний організм з його складу поглинає біомасу кількох поколінь та­ких продуцентів. Крім того, фітопланктон має най­вищий коефіцієнт використання: до 40 % його біо­маси асимілює зоопланктон, а до 21 % біомаси –вищі водні тварини. Для порівняння – консументами засвоюється біля 14 % біомаси лучних рослин і 5 % біомаси деревних рослин. Загалом середні значення ефективності використання первинної біо­маси становлять для лісів 5 %, степів – 25 %, вод­них екосистем – 50 %.

У наземних екосистемах розподіл речовини та енергії відбувається паралельно двома шляхами: шляхом чистої первинної продукції і шляхом детри­ту. Суттєва різниця між ними визначається тим, що на першому шляху (піраміда первинної продукції) мають місце постійні втрати речовини через фекалії і мертві рештки. На другому шляху (піраміда дет­риту) таких втрат немає, бо фекалії і мертві рештки постійно поповнюють основу самої піраміди. Фун­даментальне значення цієї відмінності полягає в тому, що енергія, акумульована в детриті, зрештою може бути повністю використана в ході обміну ре­човин, багаторазово проходячи через систему редуцентів. Виняток становить експорт біомаси (ви­мивання, віднесення талими водами і т. п.)

Порівнюючи функціональне значення проду­центів, консументів і редуцентів у екосистемах різного рівня, вчені дійшли висновку, що система консументів має найвищі показники перетворення енергії в планктонних (морських) екосистемах. Най­нижчими вони є у лісових і річкових екосистем. У лісових і річкових екосистемах, навпаки, набагато більше трансформуюче значення мають редуценти. Різниця полягає, в тому, що річкові екосистеми отримують значну частку детриту шляхом імпорту з берегів водотоків (змив, опад), тобто, їхні енерге­тичні потреби не є автономними. Речовина, на відміну від енергії, може багаторазово проходити через екосистему.

Стійкість угруповань визначається мірою сприй­няття ними порушень. Стійкість залежить як від комплексу умов середовища, так і від щільності популяцій. Якщо угруповання зберігає свої власти­вості лише у вузькому діапазоні параметрів сере­довища, то воно є динамічно нестійким. Якщо угру­повання витримує досить широкий діапазон коливань параметрів, то воно динамічно стійке. Чим складні­ша структура угруповання (за видовим складом, кількістю трофічних рівнів), тим менш стійким воно стає. Властивості екосистем загалом схожі з влас­тивостями популяцій, які входять до їхнього складу.

Динамічні явища в екосистемах проявляються таким чином: 1) зміна меж поширення екосистеми. Причиною її служать різкі коливання фізичних па­раметрів середовища, клімату або антропогенний вплив; 2) зміна видового складу екосистеми. Це явище базується на відмінностях в адаптивних мож­ливостях різних видів при коливанні значень пара­метрів середовища. За однакових зовнішніх умов діапазон можливостей підтримання оптимальних значень метаболізму в різних видів суттєво коли­вається. Це неодмінно спричиниться до недостат­ньої харчової забезпеченості окремих видів, унаслі­док чого можливе їх часткове вимирання, міграції, перехід до анабіозу тощо; 3) коливання біопродуктивності та біомаси екосистеми. Це звичайне для реальних екосистем явище, основане на синхроні­зації біоритмів організмів з коливаннями параметрів навколишнього середовища.

Загалом слід відзначити, що динамічні явища в екосистемах призводять до змін угруповань чи ценозів у тому випадку, якщо коливання параметрів лімітуючого чинника тривалий час виходять за межі норми реакції хоча б одного виду, який займає ви­значальне місце в екосистемі. Наприклад, якщо на території, зайнятій степовим рослинним угрупован­ням, впродовж тривалого часу рівень зволоженості дорівнює рівневі зволоженості на луках, то степове рослинне угруповання поступово зміниться лучним. Відповідно зміниться видовий склад гетеротрофів. Поступово вся степова екосистема зміниться луч­ною (сукцесія).

Особливості антропогенних екосистем

В сучасному оточуючому середовищі вплив діяльності людини на природні (первинні) екосисте­ми постійно посилюється. Деякі країни (наприклад, Нідерланди) практично позбавлені природних еко­систем. Передусім причиною посилення такого впливу є порушення природного балансу екологіч­них чинників унаслідок антропогенного забруднен­ня навколишнього середовища.

Забруднення навколишнього середовища – го­ловний негативний результат діяльності людини. Забруднювачами можуть бути тверді, рідкі, газо­подібні речовини, мікроорганізми, випромінювання різної частоти.

За ступенем впливу на стан екосистем забруд­нювачі поділяються на високотоксичні, малоток­сичні, нетоксичні, руйнівні, а за тривалістю дії — на стійкі, малостійкі, нестійкі. Токсичні речови­ни стають небезпечними в тому випадку, якщо вони просочуються в джерела питної види.

До високотоксичних забруднювачів належать, зокрема, ртуть та її сполуки, до малотоксичних отрутохімікати (ДДТ, дихлофос), до нетоксичних – рештки їжі. Руйнівний ефект спричинюють речови­ни, здатні роз’їдати каркаси і фундаменти споруд. Стійким забруднювачем є нафта, малостійким –хлорофос, нестійкими – білки.

Нині велика увага приділяється вторинному ви­користанню деяких відходів з тих, що забрудню­ють довкілля. Наприклад, токсичні відходи елект­ронної промисловості перебувають у такому стані, що можуть бути використані як сировина для дея­ких інших промислових виробництв. Найефективні­ший спосіб утилізації таких відходів – їх хімічна пе­реробка. Деякі відходи можна переробляти біологіч­ними методами. Таким способом можна знезара­жувати відходи з вмістом фенолів, пестицидів, де­тергентів. Часто застосовують спалювання органі­чних решток, хоча цей спосіб досить дорогий. Існу­ють також методи захоронения решток у глибоких шахтах, на дні морських западин тощо, проте вони пов’язані з попередніми ретельними геологічними дослідженнями, а якщо йдеться про морське захо­ронения, то першорядне значення мас надійність ре­зервуарів, у яких захоронюють відходи.

Серед антропогенних екосистем найбільші те­риторії займають культурні екосистеми аграрного рівня {агроценози).

Під впливом діяльності людини в ряді випадків створюються умови, за яких змінюють локалізацію або збільшують площу природні осередки деяких хво­роб. Наприклад, жовта пропасниця – факультативно-трансмісійне захворювання, збудник якого передаєть­ся людині з укусом комара роду Аеdеs, водночас є природно-осередковим захворюванням через на­явність резервуарів (кількох видів мавп) у деяких тро­пічних регіонах. Урбанізація регіонів, де поширена ця хвороба, призвела до появи місць, придатних для роз­витку личинок комара, в межах населених пунктів. У свою чергу, наближення переносника хвороби до лю­дини спричинило явище передачі збудника від людини до людини без участі резервуара. Аналогічно відбу­лося розширення ареалу біологічних переносників ма­лярійних плазмодіїв – комарів роду Апорhеlеs, спри­чинене збільшенням посівних площ рису. Мілководдя на рисових чеках — найкраще місце для розвитку ли­чинок переносника збудників малярії.

Наслідки антропогенних змін в екосистемах прослідковуються також у випадках занесення збудників захворювань на нові території. Так, на початку XX ст. епідемії малярії почали охоплювати регіони Півден­ної Америки, куди було занесено комарів роду Апорhеlеs  разом зі збудником хвороби. Останнім часом спостерігається збільшення популяцій цих комарів і в Україні. Особливо небезпечне це явище для південних регіонів країни. Вологі підвали буді­вель, інші місця, де застоюється вода, стають осе­редками розмноження комарів і, як наслідок, – мож­ливим джерелом поширення малярії.

Біологічні аспекти екології людини.

Екологія людини — нова, ще мало роз­роблена наука, яка займається вивченням взаємовідносин людини з навко­лишнім середовищем, яке включає абіотичні, біотичні та соціальні умови існування. Дія природного середовища на людину завжди більш або менш видозмінена завдяки використанню одягу, вогню, побудові житла, а найближче оточення змінене жилими, господарськими, промисловими будівля­ми, деревонасадженнями, сільськими угіддями, роботою промислових під­приємств і транспорту

Викиди промислових газів і газопилових сумішей забруднюють атмосферу.

На відміну від будь-яких живих організмів, які займають тільки певний ареал, що пов’язаний з певними природними умовами існування, людина змогла розселитися по всій планеті і має найширший космополітичний ареал. Але все-таки людина успішно існувати у будь-яких географічних умовах може тільки тоді, якщо їй вдає­ться підтримувати навколишнє середовище на такому рівні, на якому від­бувалася її еволюція.

Основні закономірності взаємодії людини з біогеографічними і антропо­генними факторами середовища роз­глянемо на різних рівнях організації: організмовому, популяційно-видовому, біоценотичному і біосферному.

На організмовому рівні проходять онтогенез і фізіологічні процеси. Для їх здійснення людина, як і будь-який живий організм, потребує певних умов: їжі, води, світла, тепла тощо.

Індивідуальні реакції організму на фактори середовища чітко виявляю­ться в умовах геохімічних провінцій, які пов’язані з надлишком або неста­чею тих чи інших хімічних елементів. У цих умовах порушується обмін ре­човин, організм не має змоги відрегу­лювати його, виникають ендемічні (місцеві) хвороби.

При дефіциті кобальту послаблює­ться синтез ціанокобаламіну (віт. В₁₂) і його всмоктування через слизову обо­лонку товстої кишки, що позначається на зниженні нуклеїнового обміну і адаптивних можливостей пристосуван­ня до несприятливих факторів середовища. Недостатність міді призводить до порушення обміну ліпідів, затримки дозрівання еритроцитів.

При надлишку молібдену порушує­ться пуриновий обмін, з яким пов’яза­ний синтез сечової кислоти, у резуль­таті чого сечова кислота як малороз­чинна сполука може нагромаджувати­ся у суглобах і викликати захворюван­ня, подібне до подагри, яке називають молібденовою ендемічною подагрою. При надлишку стронцію може розви­ватися захвлрювання, яка призво­дить до карликовості, короткорукості, коротконогості, короткопалості. У біо­хімічних провінціях з дефіцитом йоду поширений ендемічний зоб, при якому збільшується щитовидна залоза.

Індивідуальні реакції організму чіт­ко проявляються при зміні середовища існування, особливо коли людина по­трапляє у екстремальні, вкрай тяжкі умови. Пристосування (акліматизація) зумовлене фізіологічними резервами організму. При зміні температури се­редовища вступають у дію терморегу­ляторні механізми. При переміщенні у новий годинний пояс або при підні­манні у гори для акліматизації може знадобитися кілька діб, при переселен­ні в інші кліматичні умови — іноді тижні або місяці. Іноді людина так і не може адаптуватися до нових умов. Компенсаторні механізми пристосуван­ня до різних факторів середовища не в усіх однакові, вони індивідуальні.

Вивчення компенсаторних можливо­стей людського організму і встанов­лення фізіологічних причин індивіду­альних коливань цих можливостей важливі в зв’язку з освоєнням арктич­них, глибин океану, кос­мосу тощо.

На популяційно-видовому рівні у епоху верхнього палеоліту сформува­лись основні расові риси, які мають пристосувальний характер.

Темна шкіра екваторіальної раси запобігає проникненню ультрафіолето­вих променів, а кучеряве волосся, що не прилягає щільно до голови, захищає від спеки. Підсилене потовиділення сприяє охолодженню організму, виве­денню надлишку тепла. Тонкі губи, вузький розріз очей, епі­кантус монголоїдної раси сформува­лись як пристосування до сухого і хо­лодного клімату північно-східних сте­пів і пустинь, де пил і холод можуть пошкодити слизову оболонку ока, а плеската форма обличчя (як це під­тверджено у спеціальних експеримен­тах) зменшує небезпеку обмороження.

Біла шкіра європеоїдної раси, мож­ливо, сформувалась як результат при­стосування до північного клімату, де нестача кальциферолів (віт. D) у їжі призводить до захворювання рахітом. Під впливом сонячних променів цей вітамін може синтезуватися у товщі шкіри, але для цього вона не повинна мати темного пігменту.

Окрім расових ознак на популяцій­но-видовому рівні у людини сформу­вались адаптивні типи. Вони являють собою реакції у різних популяціях, що знаходили­ся у подібних умовах існування не­залежно від їхньої генетичної спорід­неності і расової належності. Так, близький комплекс адаптивних ознак, властивих для тропічної зони, відмі­чається у європеоїдного населення Індії, аборигенів Австралії і негроїдів Америки. Аналогічно подібний адап­тивний арктичний тип мають європеої­ди саамі, монголоїди ненці, чукчі, ескі­моси. Але якщо расові ознаки сформу­вались на світанку людської історії, то адаптивні типи формуються протягом всієї історії людства.

Адаптації у людини проявляються у двох формах:

–         неспецифічній і специ­фічній.

Неспецифічна пов’язана із за­гальним підвищенням імунних власти­востей і підсиленням стійкості організ­му до несприятливих умов. Специфіч­на адаптація вузько направлена на пристосування до певних умов середо­вища (на холод — підвищенням тепло­продукції, у жаркому кліматі — на збільшення поверхні випаровування, в умовах гіпоксії — на підвищений вміст гемоглобіну і збільшення об’єму легень тощо).

Антропологами виділені регіональні адаптивні типи населення різних те­риторій. Для арктичного типу характерне пристосування до вологого, хо­лодного клімату і кисневої недостат­ності, яка характеризується підвищен­ням газообміну, високим вмістом хо­лестерину у сироватці крові, високою мінералізацією кісток скелета. Ці ри­си властиві усім арктичним популя­ціям незалежно від раси і походжен­ня. Мабуть, тільки ті з поселенців, хто за своїм генотипом найбільше відпо­відав умовам існування у даних екстремальних умовах, виявились най­більш пристосованими до них і змогли тут прижитися, створити певну локаль­ну популяцію. Люди, що живуть на Півночі, мають більші розміри тіла, більшу масу, ніж мешканці Півдня. На Півночі більша маса тіла сприяє кращому збереженню тепла, бо поверх­ня тіла сприяє віддачі тепла, а об’єм — його збереженню, таку ж роль відіграє шар підшкірного жиру. В умовах Пів­ночі він значно більший, виконує функцію теплоізоляції. У північних районах люди потребують більшої кількості їжі, у них інтенсивніший об­мін речовин.

У експериментах встановлено, що люди з ендоморфним типом будови ті­ла і з великим шаром підшкірного жиру краще переносять холод. Цікаво, що саме такий тип будови тіла мають більшість плавців на довгі дистанції. У жителів Півночі у пропорціях тіла проявляється зменшення довжини ніг у порівнянні з довжиною рук. Такі ознаки відмічені у якутів, бурятів; де­що меншою мірою вони характерні і для росіян, старожилів тих же місць.

Один з найважливіших факторів які забезпечують адаптацію людини до умов Крайньої Півночі,— потреба у аскорбіновій кислоті (віт. С). Вона підвищує стійкість організму до бак­теріальних інфекцій, інтенсивність фа­гоцитозу, вироблення антитіл. Чим нижча температура навколишнього се­редовища, тим більше необхідно аскор­бінової кислоти. Добовою нормою для Крайньої Півночі вважається 120— 150 мг. Внаслідок нестачі сонячного світла спостерігається гіповітаміноз D, що особливо розвивається у дітей.

У корінних жителів Півдня середня маса тіла менша, ніж у жителів Пів­ночі, підшкірний жир розвинений сла­бо. Особливо яскраво проявляються морфологічні і фізіологічні особливості у популяцій, які живуть в умовах ви­сокої температури і нестачі вологи, у пустелях і напівпустелях та районах, які до них прилягають. Для пустель властиві велика інтенсивність сонячної радіації (температура у затінку дося­гає + 50 °С), мала кількість опадів, сухість повітря.

У цих умовах, коли організм одер­жує велику кількість тепла, основне фізіологічне завдання — підвищення тепловіддачі для збереження гомео­стазу.

Велику роль відіграє випаровування води, кожний грам випаровуваної рі­дини виносить 2,43 кДж (0,58 ккал) тепла. Віддача тепла іде більш інтен­сивно через шкіру шиї, рук, обличчя, тут особливо багато потових залоз. Довгі кінцівки і худорляве тіло мають більшу поверхню відносно до об’єму, а чим більша поверхня, тим інтенсив­ніше віддається тепло. Відомо, що аборигени Центральної Африки, Пів­денної Індії та інших районів з жар­ким сухим кліматом відзначаються довгими  худорлявими  кінцівками,  не­великою масою тіла.

Для компенсації втрат води, яка ви­кликана підвищеним потовиділенням, виникає необхідність у збільшенні спо­живання води. Місцеве населення більш адаптоване до цих умов. Так, споживання води у корінних жителів Середньої Азії становить на добу 1120—2550 мл. У людей, які приїхали у район з жар­ким кліматом із помірної зони, добо­ва потреба вища і становить 3870± ±54,3 мл.

В умовах високих температур потре­ба в білках і жирах зменшується, бо ця їжа має високий енергетичний по­тенціал. Крім того, вони підсилюють спрагу. Харчування з переважним вмістом вуглеводів збільшує виносливість організму, дозволяє виконувати важку фізичну роботу більш тривалий час, ніж при білкових або жирових раціонах. У результаті інтенсивного потовиділення вміст аскорбінової кис­лоти та інших водорозчинних вітамінів у плазмі крові зменшується. У зв’язку з цим для людей, які працюють у жар­кому кліматі, добова норма вітамінів збільшується.

Пояс помірного клімату займає про­міжне положення між тропіками та Арктикою. Це і визначає адаптивний тип, який властивий для помірних широт. Інтенсивність метаболізму і морфологічні особливості тіла жителів помірного поясу займають проміжне положення між тропічним і арктичним адаптивним типами. Нерідко на мор­фології осіб із окремих локальних по­пуляцій позначається вплив особливо­стей біогеохімічних провінцій.

Одним із складних у екологічному відношенні районів проживання люди­ни є район високогір’я. Деякі міста розташовані на значній висоті над рів­нем моря: Мехіко — 2277 м, Аддіс-Абе­ба — близько 2000 м. На великій ви­соті розташовано багато сільських поселень на Кавказі, у Гімалаях, Па­мірі та в інших місцях. У цілому в умовах високогір’я живуть десятки мільйонів людей різних рас і націо­нальностей. Життя у горах має ряд екологічних труднощів: людина повин­на пристосуватися до зниженої темпе­ратури, зменшення барометричного тиску, гіпоксії внаслідок зниженого парціального тиску кисню.

Популяції, які здавна живуть у цих умовах, мають ряд адаптивних при­стосувань. Так, у індіанців Перуансь­ких Анд (висота, на якій вони живуть і працюють, близько 4000 м) підвище­ний вміст гемоглобіну, кількість ери­троцитів у крові збільшена (до 8-10¹² у 1 л крові). Для горців властиві кон­ституційні особливості, які описані в класифікації Giro як респіраторний тип. Властиві добре роз­винена дихальна система, збільшення життєвої ємності легень, посилення ле­геневої вентиляції. Адаптація до гіпок­сії здійснюється і на молекулярному рівні: підвищена активність окислю­вальних ферментів, гемоглобін швидше зв’язується з киснем і легше віддає його тканинам. У м’язах збільшений вміст міоглобіну.

Дослідження, проведені серед тад­жиків і киргизів — корінних жителів високогірних місцевостей Тянь-Шаню і Паміру, показали, що в них зменше­на активність щитовидної залози. Така помірна гіпофункція має пристосу­вальне значення, бо це дозволяє зни­зити основний обмін, більш економно використовувати кисень. У популяціях цих же національностей, які живуть у долинах, цих особливостей немає. Проте гормон щитовидної залози не тільки регулює основний обмін, а й впливає на ріст тіла у довжину. З цим може бути пов’язане уповільнення про­цесу росту, яке спостерігається у цих місцях.

Висловлюється припущення, що до­бір у популяціях відбувався на стадії внутрішньоутробного розвитку. Саме у цей період організм, що розвиває­ться, особливо чутливий до нестачі кисню. У європейців, які недавно по­селилися у гірських районах Перу, від­мічається висока частота народження мертвих дітей у порівнянні з абориге­нами. Добір, який тривав протягом ти­сячоліть, привів до вироблення особли­вого характеру перебігу біохімічних реакцій. Європейці, які живуть у го­рах протягом десятиліть, все-таки значно відрізняються від корінних жи­телів. Це свідчить про те, що тут має місце не проста акліматизація, а гене­тична адаптація. Риси такого комплек­су проявляються у представників різ­них рас і етнічних груп.

Таким чином, і сьогодні, не зважаю­чи на великі досягнення людства у техніці, побуті, культурі, організм лю­дини зберігає ряд пристосувальних особливостей.

Необхідно підкреслити, що адаптив­ні типи людини не є вузькоспеціалізованими, вони тільки сприяють існуван­ню у певному природному середовищі і не перешкоджають можливості існу­вання в інших екологічних умовах.

Біоценотичний рівень пов’язаний з тим, що людина, ставши біосоціальною істотою, все ж є частиною природи.

Перебуваючи в біоценозі, людина як жива істота вступає у ті чи інші взаємовідносини з іншими організма­ми. З деякими видами у людини по­стійний тісний зв’язок, оскільки вона сама є біоценозом, у якому існують бактерії-симбіонти (наприклад кишко­ва паличка, компонент нормальної кишкової флори). Крім того, у люди­ни можуть бути екто- і ендопаразити. Все середовище, яке оточує людину, практично є штучним, створені люди­ною ценози (біоценози) або природні біоценози у тій чи іншій мірі видозмі­нені її діяльністю. Абсолютно незмінених біогеоценозів на нашій планеті уже немає. У цих біогеоценозах (їх можна назвати антропобіогеоценозами) вирує життя, здійснюється госпо­дарська діяльність.

З   медико-біологічних   позицій   всі біогеоценози можна поділити на три групи

–         природні біоценози, які ще мало зазнали впливу людини;

–          сільські угруповання;

–          міські і промислові угруповання.

Перша група біоценозів характери­зується ще великою різноманітністю диких видів рослин і тварин. Ці цено­зи зустрічаються у різних ландшафт­но-географічних зонах і тому досить різноманітні. На території Європи роз­різняють такі ландшафтні зони: арк­тичних пустинь, тундри, лісотундри, тайги, змішаних і широколистих лісів, лісостепів, степів, напівпустинь, суб­тропічних лісів, мусонних і мішаних лісів.

З природними біогеоценозами пов’я­зане існування природних осередків хвороб. Ці осередки протягом багатьох віків могли існувати у природі неза­лежно від людини. Але проникання людини у споконвічні осередки при­родних хвороб нерідко стає причиною спалахів захворювання. Перетворення природи може привести до затухання і ліквідації осередків, винесення ін­фекції за межі первинних осередків або навіть до виникнення нових осе­редків, які пов’язані з діяльністю лю­дини.

Жовта пропасниця спочатку зустрі­чалась тільки у Західній і Централь­ній Африці, де була хворобою прима­тів, яка передавалася комарами, що жили в джунглях. Згодом, коли один з видів комарів, який передає вірус жовтої пропасниці, Aedes aegypti став жити поблизу житла людини, він став синантропним (rp. sin — разом і anthropos — людина), тобто видом, який живе поряд з людиною. З’явились місь­кі осередки жовтої пропасниці. Коли ж разом з європейцями і неграми-невільниками у тропічну Америку проник збудник жовтої пропасниці і комар Aedes aegypti, там виникли осередки спочатку міські, а потім вторинні пригородні. У останніх хазяїнами збудни­ка виявились уже американські (ши­роконосі) мавпи, а переносниками — американські види комарів.

Друга група біоценозів — сільські угруповання, або агроценози, характе­ризується невеликими залишками ди­ких рослин і тварин, значними тери­торіями, які зайняті під культурні рос­лини, великою кількістю свійських тварин (видовий склад яких обмеже­ний) і вирощуваних рослин. Такий склад фауни і особливості господар­ської діяльності можуть сприяти роз­повсюдженню деяких видів гельмінтозів (аскаридоз).

Господарська діяльність у біоцено­зах спрямована на підвищення уро­жайності культурних рослин і продук­тивності свійських тварин. Охорона навколишнього середовища має спря­мовуватися на розумне використання хімічних добрив, пестицидів, проведен­ня профілактичних заходів і запобі­гання захворювань.

Третя група біоценозів — міські і промислові ценози, або урбаноценози, характеризується великими скупчен­нями людей, порівняно невеликою пло­щею штучно посаджених рослин, бід­ністю фауни, нерідко забрудненням навколишнього середовища викидами промисловості і транспорту.

Забруднення середовища і виробничі фактори можуть бути причиною про­фесійних і алергічних хвороб, травма­тизму.

Скупченість, шум, напружений темп міського життя, гіподинамія створю­ють передумови для нервових, психіч­них та серцево-судинних захворювань. Медико-санітарна проблема в урбаноценозах — запобігання забрудненню навколишнього середовища, введення замкнутих безвідходних циклів на ви­робництві, боротьба з шумом, транс­портним і виробничим травматизмом, створення зелених зон всередині міст і навколо них, пропаганда раціональ­ного способу життя.

Діяльність людини як потужний фактор впливу на нав­колишнє середовище. Еволюція зумовила виникнення людського суспільства, яке дедалі сильніше почало вплива­ти на навколишню природу і на Землю загалом. Спочатку цей вплив найчастіше був негативним. Бездумне вирубу­вання лісів по берегах водойм, розорювання річкових за­плав спричинювало їх обміління, замулювання, переси­хання, утворення ярів, вітрову ерозію. Проте упродовж тривалого періоду людської історії ці впливи людей носи­ли місцевий, локальний характер, і лише за останні 100 ро­ків негативний вплив людини на навколишнє середовище зріс у тисячі разів і набув глобального характеру. Це пов’я­зано як з різким зростанням чисельності населення (“де­мографічний вибух”), так і з науково-технічним про­гресом.

Однак діяльність людей не зводиться тільки до руйну­вання навколишнього середовища. Завдяки праці бага­тьох поколінь людей виведено тисячі сортів культурних рослин і сотні порід домашніх тварин. Створено водосхо­вища, в результаті зрошення безводні степи і пустелі пе­ретворено на райони інтенсивного землеробства тощо

 

Захист компонентів біосфери в національних масштабах.

 

Людське суспільство не може існувати поза при­родою, хоча в ході свого розвитку воно все більше віддаляється від прямої залежності від природного середовища. На відміну від інших живих організмів, котрі лише користуються можливостями, які надає їм навколишнє середовище, людина примушує його служити своїм цілям.

Поняття “охорона природи” включає охорону при­родних ресурсів і охорону навколишнього середовища.

В сучасному світі вирішальний вплив на струк­туру, розвиток і функціонування природних екосис­тем здійснює людина. Промислове і сільськогоспо­дарське виробництво спричинює два глобальних деструктивних процеси, які визначають статус су­часних екосистем. Це незбалансоване зменшення природних ресурсів і забруднення навколишнього середовища.

У зв’язку з ростом населення планети все мен­ше залишається місць, які людина ще не освоїла. Але освоєння нових територій завжди тягне за со­бою порушення структури природних екосистем, втрату їхніх окремих елементів. Збір рослин, полю­вання на звірів спричиняються до зникнення дея­ких видів на освоєних ділянках території чи аква­торії. Внаслідок вирубування лісів, розбудови насе­лених пунктів, розорювання земель, створення во­досховищ змінюються або зникають цілі екосисте­ми. Вилучення з екосистеми хоча б одного її елемента призводить до зниження її стійкості і пору­шення функціонування. Екосистеми мають механіз­ми протидії деструктивним явищам, але існує пев­на межа, за якою починається необоротний розпад.

Усі конкретні негативні наслідки, зокрема, зміна видового складу угруповань, розмірів і форми аре­алів, шляхів синтезу окремих речовин, зміни у фе­нологічних явищах, синеволюційні процеси (яви­ща спряженої еволюції) і багато інших, цілком впи­суються в таку схему. Необхідність підтримування природної різноманітності видів тварин і рослин ус­відомлена людиною вже давно. Ще з III ст. до н. е. відомі факти видання правителями різних держав указів, якими регламентувалося використання лісів, мисливських угідь, оброблюваних земель тощо. Перші свідчення про елементи природоохоронної діяльності на теренах Київської Русі відносяться до XII ст. н. е. (відомий документ “Руська правда”). Вже у XVI ст. на її території існувала ціла мережа ділянок, де охоронялися місця розмноження і нагу­лу мисливських тварин. Перші наукові засади охо­рони рослин сформулював на початку XIX ст. відо­мий німецький природодослідник А. Гумбольдт. Він запропонував термін “пам’ятник природи”, яким широко користуються і тепер, а також сформулю­вав ряд природоохоронних ідей, котрі поступово втілювалися в життя. Зокрема, першою спробою створити національний парк було створення у Франції ще в XVII ст. “Лісу на Фонтенбло”. Першим націо­нальним нарком у сучасному розумінні був Йєлоустонський парк (США), створений у 1872.

Успішне розв’язання проблем охорони природи розпочинається з інвентаризації флори і фауни кон­кретної території. Оскільки охорона природи – спра­ва державна, результати інвентаризації у вигляді переліку видів, які перебувають в екстремальному стані (скорочення ареалу, зменшення чисельності тощо), набувають значення державних документів.

Червона книга – універсальна форма державно­го контролю над видами, котрим загрожує зникнен­ня. Кожна цивілізована країна світу розробляє і за­тверджує власну Червону книгу, до якої заносяться види, що на території даної країни потребують охо­рони, тимчасом як в інших країнах вони можуть бути достатньо поширеними, а отже, не підлягають охо­роні. Особливо це стосується видів, які перебува­ють на даній території на межі свого ареалу. Охороняючи види на межі ареалів, ми певною мірою “ук­ріплюємо кордони”, всередині яких види є авто­хтонними (місцевого походження). Тим самим підтримується стабільність та цілісність біомів і планетарної екосистеми в цілому.

Певні види часто не можуть існувати самостійно, а успішно розвиваються і розмножуються лише в складі угруповань. При цьому іноді спостерігаєть­ся приуроченість тих чи інших видів, зокрема енде­мічних, реліктових, до певних рослинних угруповань (ценотипи). Тому при охороні таких видів важливо зберегти фітоценози, в яких вони зростають у при­родних умовах. Враховуючи це, в ряді країн запро­ваджено Зелену книгу, до якої вносять перелік фіто­ценозів, що підлягають охороні. Наприклад, до Зе­леної книги України занесено водні рослинні угру­повання, в яких головним ценозоутворювачем є во­дяний горіх; угруповання з домінуванням ковили Лессінга та багато інших. Орієнтуючись на Зелену книгу, зручніше визначати стан окремих екосистем і потребу в їх охороні. Рідкісними є ті рослинні угру­повання, де ценозоутворювачами стають види, за­несені до Червоної книги.

З огляду на окреслене коло проблем можна дати таке визначення: охорона природи – це комплекс заходів, організованих і контрольованих на дер­жавному, міжнародному і суспільному рівнях, затверджений законодавча і спрямований на збереження видової різноманітності та ста­більності екосистем і природних ресурсів. Ос­новна мета охорони природи – створення оптималь­них умов існування людського суспільства, задово­лення матеріальних та культурних потреб існуючих і майбутніх поколінь людства. Охорона природи – справа територіальна. Цінність територій, що підля­гають охороні, визначається передусім оцінкою ста­ну рослинних угруповань.

Природні ресурси – це частина явищ і предметів навколишнього середовища, котрі можуть бути ви­користані як предмети праці чи умови відновлення робочої сили або засобів виробництва. Ресурси поді­ляються на вичерпні і невичерпні. Вичерпні поді­ляються на відновлювані (рослинні, тваринні, ґрун­тові, ландшафтні) та невідновлювані (корисні ко­палини), а також на біотичні, абіотичні, викорис­товувані та потенційні. Невичерпні ресурси поді­ляються на космічні, кліматичні і водні.

Охорона природи стосується багатьох сфер людської діяльності і розглядається в кількох аспек­тах. Науковий аспект передбачає збереження ета­лонів живої природи на популяційно-видовому і екосистемному рівнях. Вивчення природних процесів необхідне для того, щоб прогнозувати закономірності змін, спричинених втручанням людини в хід глобаль­них і локальних природних процесів. Економічний аспект охорони передбачає ретельне вивчення мож­ливостей подальшого використання ресурсів у плані їх відновлення або збереження стабільності екоси­стем. Перш ніж вилучити з використання певну те­риторію, акваторію чи окремий елемент довкілля, екологи і економісти ретельно підраховують по­тенційні втрати і майбутні надбання. Оздоровчо-гігієнічний аспект охорони має значення перш за все для медицини, тому розглядається окремо. Естетико-виховний аспект враховує потужні можли­вості природного середовища в розвитку спостереж­ливості, формуванні позитивних рис характеру тощо. Реальне втілення програм охорони окремих видів неможливе без контролю території їхнього поширен­ня. Саме тому головною запорукою тут стає відчу­ження ділянок землі (водного дзеркала), на яких постійно зростають певні види рослин або постійно перебувають, годуються чи розмножуються певні види тварин, що потребують охорони. На відчуже­них землях, відповідно рівня охорони, забороняєть­ся організація промислового і сільськогосподарсь­кого виробництва, інших видів діяльності, часом навіть відвідування з метою відпочинку. Впродовж XX ст. у світі поступово сформувався більш-менш універсальний підхід до цієї проблеми. Він полягає у розробці мережі об’єктів охорони природи. Діяльність і завдання кожного об’єкта охорони організується, координується і контролюється з боку відповідного відомства. Пам’ятки природи – це невеликі ділянки, на яких охороні підлягають окремі дерева, озера, фраг­менти лісу чи степу; навколо пам’яток природи по­винні встановлюватися попереджувальні таблички з відповідною інформацією;

Заказники природи – це ділянки площею від кількох десятків до кількох тисяч гектарів, на яких забороняється проведення певних видів господарської діяльності (наприклад, оранка землі, вирубка лісу, збір рослинної сировини, відлов риби тощо). Тери­торія чи акваторія заказників, як правило, демаркується і оснащується необхідною інформацією для відвідувачів; тут також відповідними державними органами регулярно проводиться інспекція;

Заповідники – це державні установи зі своїм штатом співробітників і диференційованою терито­рією; окремі ділянки в заповідниках є абсолютно заповідними, на інших проводять регламентований сінокіс, вирубку дерев та деякі інші господарські заходи. Літопис природи, який ведеться в заповід­никах, використовується при складанні довготрива­лих прогнозів погоди, визначенні термінів проведення певних сільськогосподарських робіт тощо. На те­риторії заповідника строго заборонене перебування сторонніх осіб;

Біосферні заповідники – це заповідники, в яких охороняються унікальні природні об’єкти світового значення. Статус біосферного заповідника присво­юється лише після ретельної інспекції з боку ком­петентних міжнародних організацій; ними ж коор­динується науково-дослідницька та моніторингова діяльність таких заповідників. На території біосферного заповідника строго заборонене перебування сторонніх осіб; національні природні парки. Це великі тери­торії, на яких, крім заповідників, можуть знаходити­ся заказники і пам’ятки природи, населені пункти, сільськогосподарські угіддя, транспортні мережі, інші комунікації, місця відпочинку й оздоровлення. Ця форма охорони природи найбільш відповідає оптимізації матеріальних і культурних потреб людини. Першим справжнім заповідником на території України є Асканія-Нова, де заповідний режим існує з 1841 р. Першим у світі природним національним пар­ком став Йєлоустонський парк, створений у США в 1872 р. В Україні подібні проекти почали втілювати в життя лише наприкінці XX ст. Неабияке значення об’єкти охорони природи мають для медицини.

Сучасна мережа основних об’єктів охорони при­роди в Україні включає:

біосферні заповідники – Карпатський, Асканія-Нова, Чорноморський, Дунайський; природні заповідники – Поліський, Розточчя, Медобори, Горгани, Канівський, Дніпровсько-Орільський, Єланецький степ, Казантипський, Опутцький, Карадазький, Кримський, Ялтинсь­кий гірсько-лісовий, Мис Мартьян, Луганський, Рівненський, Черемський, Український степовий (Його відділеннями с: Хомутівський степ, Михайлів­ська цілина, Кам’яні могили і Крейдова флора); національні природні парки – Шацький, Яво-рівський, Сколівські Бескиди, Синевир, Карпатсь­кий, Подільські Товтри, Вижницький, Деснянсь-ко-Старогутський, Святі Гори, Азово-Сивась-кий, Ужанський, Гуцульщина.

Біорізноманіття рослинного і тваринного світу створює природні ресурси, що забезпечують люди­ну їжею, сировиною для різних галузей промисло­вості, у тому числі фармацевтичної. Незалежно від прикладного значення, біорізноманіття е фактором творення середовища життя людини. Світова гро­мадськість, занепокоєна небезпекою втрати біоріз­номаніття, на Конференції ООН з довкілля та роз­витку (Ріо-де-Жанейро, 1992), схвалила Конвенцію про біорізноманіття, яка набула чинності в грудні 1993 р. Україна приєдналася до цієї Конвенції, яка вступила у дію в нашій державі з 1995 р. після її ратифікації Верховною Радою. Україна бере актив­ну участь в міжнародних програмах, спрямованих на захист довкілля, зокрема, у формуванні Панєвропейської екологічної мережі шляхом розширення системи об’єктів охорони природи. Значну природоохоронну роботу здійснює Національний комітет України з програми ЮНЕСКО «Людина і біосфе­ра». До Світової мережі біосферних заповідників включено шість об’єктів України: – Карпатський, Асканія-Нова, Чорноморський, Дунайський біосферні заповідники, Ужанський національний природ­ний парк з Надсянським регіональним ландшафт­ним парком у складі українсько-польсько-словацького біосферного заповідника “Східні Карпати”, Шацький національний природний парк.