Навколишнє середовище та науково-технічний прогрес

Найбільш поширені організми із широким діапазоном толерантності по відношенню до всіх екологічних факторів. Найвища толерантність характерна для бактерій та синьо-зелених водоростей, які виживають у широкому діапазоні температур, радіації, рН. 

Виключне важливе значення у екології має закон ВНУТРІШНЬОЇ ДИНАМІЧНОЇ РІВНОВАГИ – речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем та їх ієрархії взаємопов'язані настільки, що будь-яка зміна одного з показників викликає супутні функціонально-структурні кількісні та якісні зміни, які зберігають загальну суму речовинно-енергетичних, інформаційних та динамічних якостей систем, де ці зміни проходять, або в їх ієрархіях. 

Закон має цілий ряд наслідків: 

1. Будь-яка зміна середовища (речовини, енергії, інформації, динамічних якостей екосистем) незмінно приводить до розвитку природних ланцюгових реакцій, які йдуть у напрямку нейтралізації зробленої зміни або формування нових природних систем, утворення яких при значних змінах середовища може прийняти незворотній характер. 
2. Взаємодія речовинно-енергетичних екологічних компонентів (енергії, газів, рідин, субстратів, продуцентів, консументів та редуцентів), інформації та динамічних якостей природних систем, кількісно не пропорційно, тобто слабка дія або зміна одного з показників може викликати сильні відхилення у інших (і всієї системи в цілому). 
3. Вчинені у крупних екосистемах зміни відносно незворотні. Проходячи по ієрархії знизу вгору – від місця дії до біосфери в цілому – вони змінюють глобальні процеси і цим переводять їх на новий еволюційний рівень. 
4. Всіляке місцеве перебудування природи – викликає у глобальній сукупності біосфери та в її найкрупніших підрозділах відповідні реакції, які призводять до відносної незмінності еколого-економічного потенціалу, зростання якого можливе лише шляхом значного зростання енергетичних вкладень. Штучний зріст еколого-економічного потенціалу обмежений термодинамічною стійкістю природних систем. 

 

Закон внутрішньої динамічної рівноваги – одне з головних положень у природокористуванні. Доки зміни середовища слабкі й заподіяні на відносно невеликій площині, вони або обмежуються конкретним місцем, або "згасають" у ланцюгу ієрархії екосистем. Але як тільки зміни досягають суттєвих значень для великих екосистем, вони призводять до значних зрушень у цих величезних природних утвореннях, а через них, згідно наслідку №2, і в усій біосфері Землі. Будучи відносно незворотними (3-й наслідок) зміни у природі кінець кінцем виявляються важконейтралізуємими із соціально-економічної точки зору: їх виправлення потребує великих матеріальних коштів і фізичних зусиль. 

Зрушуючи динамічно рівноважний стан природних систем за допомогою значних вкладень енергії (наприклад, шляхом орання та інших агротехнічних заходів), люди порушують співвідносини екологічних компонентів, досягаючи зростання продукції (врожаю) або стану середовища, сприятливого для життя людини. Якщо ці зрушення "згаснуть" в ієрархії природних систем і не викликають термодинамічного розладу у даній системі, стан сприятливий. Однак перебільшення вкладення енергії та, як наслідок, речовинно-енергетичний розлад ведуть до зниження природно-ресурсного потенціалу аж до опустелювання місцевості, яке проходить без компенсації: замість квітучих садів з'являються пустелі. 

Закон внутрішньої динамічної рівноваги доводить, що людина у своєму нестримному перетворюванню природи повинна бути вкрай обережною та передбачливою 

Розглянуті вище терміни, поняття та закони складають лише невелику частину їх, діючих в екології. Про деякі інші розмова піде у наступних темах цього курсу.

Біосфера є найбільшою (глобальною) екосистемою Землі. 

Це складна за будовою і органічним наповненням оболонка, що охоплює нижню частину атмосфери, всю гідросферу та верхню частину літосфери, які населені живими організмами, "область існування живої речовини" (В.І.Вернадський). 

Термін БІОСФЕРА введений в 1875 р. австрійським ученим геологом Е. Зюсом. 

Учення про біосферу, як про активну оболонку Землі, в якій сукупна діяльність живих організмів (у тому числі й людини) проявляється як геохімічний фактор планетарного масштабу та значення, створено В.І.Вернадським (1926). 

 

Рис. 2.1 Вертикальна потужність біосфери. 

 

"Межі біосфери зумовлені, передусім, полем існування життя" (Вернадський В.І. "Біосфера"). Це "поле існування життя", особливо активного, за новітніми даними, обмежено в прямовисній межі, головним чином, висотою майже 6 км над рівнем моря, до якої зберігаються позитивні температури у атмосфері і можуть жити хлорофілоносні рослини-продуценти (6.2 км у Гімалаях). 

Вище мешкають лише павуки, ногохвістки і деякі кліщі, які споживають зерна рослинної пилки, спори рослин, мікроорганізми та ін. органічні частки, що заносяться вітром. Ще вище живі організми потрапляють лише випадково. 

Нижня межа існування активного життя традиційно обмежується дном океану та ізотермою 100° С в літосфері, розташованими відповідно на відмітках майже 11 км та, за даними надглибокого буріння на Кольському півострові, майже 6 км (фактично життя розповсюджено в літосфері до глибини 3-4 км). Таким чином, прямовисна потужність біосфери в океанічній області Землі досягає понад 17 км, а в суходольній – 12 км. 

Біосфера включає в себе всі живі організми (живу речовину), біогенні, біокосні і косні речовини, таким чином є областю системної взаємодії живої і косної речовини на планеті. До біосфери відноситься і людське суспільство з його виробництвом. 

ЖИВА РЕЧОВИНА – сукупність тіл живих організмів, що населяють Землю поза залежністю від їх систематичної належності. Загальна маса живої речовини оцінюється величиною   т (в сухій масі). 

За різними оцінками, в наш час на Землі існує майже 2 млн. видів організмів, з них на частку рослин припадає майже 500 тис. видів, а на частку тварин – 1,5 млн. видів. 

Маса рослин-фотосинтетиків на Землі складає   т, а вторинних організмів (тваринних) – т. Біомаса мікроорганізмів не оцінена належним чином, але припускається, що вона значно менше біомаси вищих організмів. 

В.І.Вернадський неодноразово зазначав, що жива речовина невіддільна від біосфери, є її функцією і, одночасно, "однією з самих могутніх геохімічних сил нашої планети". Жива речовина являє собою нерозривну молекулярно-біохімічну єдність, системне ціле з характерними для кожної геологічної епохи рисами. Знищення багатьох видів живої речовини людиною може порушити цю єдність, що призведе до різкої зміни молекулярно-біохімічних властивостей живої речовини і можливості існування багатьох високоорганізованих видів, що процвітають, і в тому числі, надто певно, і самої людини. Звідси випливає важливість збереження видів і в цілому живої речовини сучасного геологічного періоду. 

БІОГЕННА РЕЧОВИНА – речовина що утворювалася або перероблялася організмами (нафта, газ, руда та ін.). 

БІОКОСНА РЕЧОВИНА – речовина, "що утворюється одночасно живими організмами і косними процесами" і є "закономірною структурою з живої і косної речовини" (наприклад, ґрунт). 

КОСНА РЕЧОВИНА – речовина, "що утворюється процесами, в яких жива речовина не бере участь". (Вернадський В.І. "Хімічна будова біосфери Землі і її оточення"). Наприклад, вивержені гірські породи. 

 

 

Геохімічний розвиток нашої планети починає змінюватися з моменту появи на ній живої речовини (4 млрд. років тому). За цей період (а це  історії земної кори) відбувається стрункий процес ускладнення живих систем. 

Згідно із законом БІОГЕННОЇ МІГРАЦІЇ АТОМІВ (закон Вернадського) міграція елементів на земній поверхні і в біосфері в цілому відбувається під переважним впливом живої речовини, організмів. Так було і в геологічному минулому, мільйоні років тому, таке і є в сучасних умовах. Жива істота або приймає участь в біохімічних процесах безпосередньо, або утворює відповідне, багате киснем, вуглекислими газом, воднем, азотом, фосфором та іншими речовинами, середовище. 2,3 млрд. років тому з гідросфери в атмосферу починає проникати вільний кисень (завдяки життєдіяльності рослин-фотосинтетиків). Первісна атмосфера Землі, що складалася з водяної пари, аміаку, метану і водню – продуктів дегазації мантії Землі, змінюється: в ній з`являється кисень (О), вуглекислий газ (СО), аміак (NH) перетворюється на азот (N). Атмосфера стає біогенною – забезпечує життєдіяльність на нашій планеті. 

В протерозойську еру величезного масштабу набула діяльність феробактерій (утворення залежів залізних руд) і синє-зелених водоростей (утворення карбонатних порід). Відбувається утворення та накопичення біогенної та біокосної речовин. 

Жива речовина, біомаса якої складає майже 0,0001% від маси біосфери, стає однією з найпотужніших сил нашої планети. Цей етап еволюції біосфери називають БІОГЕНЕЗОМ (від грецької bio – життя і genesis – походження). 

Поява людини, людського суспільства, перетворення його на потужну силу, що свідомо, цілеспрямовано, закономірно і неповоротно змінює все навколишнє середовище, знаменує поступовий перехід біосфери на новий етап еволюції: етап розвитку життя БІОГЕНЕЗ замінюється етапом розвитку розуму – НООГЕНЕЗОМ (від грецької ноо – розум), тобто НООСФЕРА закономірно приходить на зміну БІОСФЕРІ. 

Сучасне розуміння ноосфери було розроблено у 1930-1940 рр. В.І.Вернадським, який зазначав, що "ноосфера знаходиться не над біосферою, не поза нею, а є закономірним і неминучим етапом розвитку самої біосфери, етапом розумного регулювання взаємовідносин людини і природи". 

"Ноосфера це нове геологічне явище на нашій планеті. В ній вперше людина стає найбільшою геологічною силою". Розумна людська діяльність стає головним фактором, який визначає розвиток на Землі. А так як людина може мислити і діяти тільки у поясі життя – біосфері, стає зрозумілим її відповідальність за екологічне благополуччя на Землі. Треба так керувати процесами взаємовідносин між людиною і біосферою, щоб вони були взаємовигідні, і щоб розвиток суспільства не призвів до деградації біосфери. В ноосфері розум людини - міра екологічного добробуту на планеті.