Основи екології Білявський

Г.О. Білявський, Р.С.Фурдуй, І.Ю.Костіков

ОСНОВИ ЕКОЛОГ
ІЇ

Затверджено
Міністерством освіти і науки України

Підручник для студентів вищих навчальних закладів

Друге видання

Київ

"Либідь"

2005

ББК. 20.1я73 Б61

Найважливіші
етапи
світового
екологічного
руху

Розповсюдження
и
тиражування без офіційного дозволу
видавництва заборонено

Рецензенти:

д-р с.-г. наук, проф., акад. НАНУ і УААН О. О. Созінов

(Інститут агроекології та біотехнології УААН);

д-р с.-г. наук, проф. В. А. Копілевич

(Національний аграрний університет)

Сутьпроблеми, якапосталапередлюдствомнасучасній стадіїйогоеволюції, полягаєсамевтому, щолюдине встигаютьадаптуватисвоюкультурувідповіднодотих змін, котрісаміжвониівносятьуцейсвіт, іджерелацієї кризи—всередині, анепозалюдськоюістотою, котра розглядаєтьсяйякіндивідуальність, іякколектив. Вирішенняцихпроблемзалежитьнасампередвідлюди­ни, їївнутрішньоїсутності.

А. Печчеї,

італійський учений,

засновник і перший президент

Римського клубу

Редакція літератури з природничих і технічних наук Головний редактор Т. В. Ковтуненко
Редактор А. С. Мнишенко

Затверджено Міністерством освіти і науки України
(рішення колегії № 1/11—2883 від 10.07.2003 р.)

Білявський Г. О. та ін.

Б61 Основи екології: Підручник / Г. О. Білявський, Р. С Фур-дуй, І. Ю. Костіков. — 2-ге вид. — К.: Либідь, 2005. — 408 с
ISBN
966-06-0377-0.

Підручник підготовлено з урахуванням положень Концепції еколо­гічної освіти України й вимог та рекомендацій Всесвітньої стратегії еколо-го-збалансованого розвитку людства в XXI столітті. Сутність, структура й роль сучасної екології розглядаються з позиції її бачення як нової філософії життя, нової комплексної науки про виживання людства на планеті Земля, головним завданням якої є пізнання законів розвитку й функціонування біосфери як цілісної системи під впливом природних та антропогенних факторів.

Для студентів вищих навчальних закладів.

ББК 20.ІЯ73

Г. О.
Білявський, Р. С Фурдуй, І. Ю. Костіков, 2004

ISBN 966-06-0377-0

У

''середині
XX cm.
проблеми охорони навколишнього середовища
й природних ресурсів привернули увагу світової спільноти. Початок руху за збереження довкілля часто пов 'язують із публікацією у 60-х
роках у США
книги Рейчел
Карсон про забруднення навколишнього
середовища «Мовчазна весна». Згодом з'явилися перші науково-аналітичні праці,
які пробудили в суспільстві усвідомлення негативних екологічних

дків

економічного розвитку. Відгуком міжнародного співтовариства
на появу паростків екологічного руху стала Конференція ООН
із
навколишнього середовища в Стокгольмі в 1972 р.

Вивчення, аналіз і визнання існуючих суперечностей у відносинах між соціосферою і біосферою спричинили ті зміни в осмисленні, оцінці
й визначенні форм і напрямів подальшої діяльності людства, котрі й започаткували нову течію в суспільно-політичній думці, квінтесенцією якої є концепція збалансованого (стійкого) розвитку. Певним чином причетною до виникнення цієї концепції була публікація Римського клубу
• Межі зростання» (1972), в якій висунуто тезу про обмеженість
економічного зростання внаслідок виснаження природних ресурсів.
Зародившися на грунті полеміки між прихильниками двох концепцій
поступу земної цивілізації
— технологічної і біосферної, ідея збалансованого розвитку підвела людство до ревізії основ його функціонування, висунувши на передній план проблему переходу до інших форм суспільної організації, які б забезпечили насамперед його
самозбереження.

«Існування й добробут людини можуть залежати від того, чи
вдасться нам піднести принципи довготривалого та стійкого розвитку до
рівня всесвітньої етики», — наголошується в доповіді «Наше спільне

з
0-U87

майбутнє» (1989), підготовленій Комісією ООН
із довкілля під
керівництвом Гру Брундландт.

У цій доповіді було дано найповніше й загальноприйняте означення
збалансованого (стійкого) розвитку: «Збалансований розвиток — це
розвиток, який дає змогу на довгостроковій основі забезпечити стабільне
економічне зростання, що не призводить до деградаційних змін у
навколишньому природному середовищі; вихід на рівень стійкого розвитку
розрахований на задоволення потреб як сучасного, так і майбутніх
поколінь...».

У 80-х роках
XX cm.
перед людством постало глобальне й болюче питання — яким шляхом іти далі? Незважаючи на політичні й економічні суперечності між державами світу, які завжди виникали при
відстоюванні їхніх національних інтересів, попри загострення протиріч між багатою Північчю, або країнами «золотого мільярда» (Північна
Америка, Західна Європа, Японія), та злиденним Півднем, або країнами, що тільки розвиваються, це проблемне питання заклало підґрунтя для їх майбутньої консолідації.

Нова концепція назавжди сполучила в один омріяний віртуальний
тандем навколишнє середовище й розвиток і змусила соціум визнати себе
відповідальним за його подальшу долю. Підтвердженнями дієвості цієї ідеї
стали як власне факт організації Конференції ООН
з питань довкілля й розвитку в Ріо-де-Жанейро у 1992 р., так
і її назва. Накреслений нею
план дій
— «Порядок денний
XXI
століття», хоч і мав дещо концептуальний характер, проте був першим кроком міжнародного співтовариства на шляху до гармонійного розвитку й збалансованого співіснування із земною біосферою.

Певним підсумком розв 'язання глобальних проблем людства став
Саміт Тисячоліття в 2000
p.,
який у своїй Декларації Тисячоліття спробував визначити пріоритетні цілі з розвитку людства на тривалий історичний період. Через 10 років після конференції в Ріо людство відчуло гостру потребу оцінити, наскільки його діяльність є оптимальною щодо глобальних тенденцій у еволюції системи суспільство—природа й зробити конкретні практичні кроки для переходу до збалансованого розвитку. Аби надати новий імпульс реалізації Порядку денного
XXI
століття, 26 серпня
2002 р. у
Йоганнесбурзі (Південна Африка) зібрався Всесвітній саміт зі стійкого розвитку. Учасники цієї події планетарного значення намагалися відповісти на виклики збалансованому розвиткові та
розробити механізми й плани дій і графік їх реалізації на всіх рівнях земного соціуму.

І нарешті, для гармонійного розвитку Євро-Азійського регіону визначальним став екологічний форум «Довкілля для Європи», що відбувся
в травні 2003 р. в
Києві.

ЛЮДСТВО

В
НАВКОЛИШНЬОМУ

ГЛАВА

СЕРЕДОВИЩІ

І спустошенням стане земля на мешканців її, через плід їхніх
учинків.

Старий Заповіт.

Книга

Пророка Михея 1:13

§ 1.1.^ Еволюціявзаєминлюдинийприроди

Ми
одержали
в
спадок
невимовно
прекрасний
і
різноманітний

сад
,
але
біда
наша
в
тому
,
що
ми
погані
садівники
,
які
не
засвоїли

найпростіших
правил
садівництва
.
Недбало
ставлячися

до
цього
саду
,
ми
робимо
це
з
благодушним
самовдоволенням

неповнолітнього
ідіота
,
котрий
шматує
ножицями
картину

Рембрандта
.

Дж. Даррелл,

англійський зоолог, письменник

Р

озвиток першої глобальної екологічної кризи.
З появою на планеті Земля біологічного виду найвищої організації — людини, з її розвитком, розмноженням, міграціями, адаптацією й небаченою активізацією діяльності в біосфері почали розвиватися процеси особливого, антропогенно­го характеру. Із самого початку поведінка людини в довкіллі ста­ла відрізнятися від поведінки інших вищих істот агресивністю. Людина була не рівноправним співмешканцем у середовищі існу­вання, а підкорювачем, насильником, жадібним споживачем, не здатним до самообмеження.

У далеку давнину, коли кількість людей на Землі була порів­няно невеликою, а їхній інтелектуальний і технічний потен­ціал — дуже слабким, природа практично не відчувала на собі тиску людини: вона легко самоочищувалася й самовідновлювала-ся. Але минули тисячоліття, народонаселення почало зростати та­кими темпами, досягло таких адаптацій і поширення на планеті, яких не знала жодна інша популяція. З часом людська діяльність обернулася на могутню силу, здатну впливати на природу не лише в межах окремих районів і континентів, а й на планеті в цілому. Проте свого ставлення до природи, її ресурсів людина за тисячоліття не змінила, і це призвело до виникнення глобальних кризових екологічних ситуацій.

Сотні тисяч років тому, в епохи палеоліту, мезоліту, для людської спільноти характерним було пристосування до природи, велика повага до неї, схиляння перед її силами та явищами. Лю­ди збирали дари природи, виготовляли примітивні знаряддя праці, полювали, рибалили. Пізніше, в період неоліту (8—3-тє ти­сячоліття до н. є.), зародилися примітивне землеробство, скотар­ство, почалося виготовлення досконаліших знарядь праці та виробів із кістки, рогу, каменю, дерева, глини (гачки, сітки, паст­ки, сокири, човни, посуд), будівництво перших жител і святи­лищ. Людина використовувала лише силу своїх м'язів, її вплив на довкілля був мінімальним і практично не позначався на функ­ціонуванні екосистем суші. На екосистеми Світового океану лю­дина не впливала взагалі.

Першого удару природі люди завдали, почавши інтенсивно розвивати землеробство, особливо коли для підготовки площ під сільськогосподарські угіддя стали випалювати тисячі гектарів лісів (пізній неоліт).

За допомогою вогню люди полювали на диких звірів, завдаю­чи відчутних збитків природі. А розвиток скотарства супроводжу­вався виїданням худобою трав'янистих масивів на великих площах аж до їх повної деградації.

Ще на початку неоліту, коли людина винайшла лук, спис та інші ефективні знаряддя вбивства, дуже швидко, можливо, за кілька тисячоліть, майже на всій планеті були винищені мамон­ти, шаблезубі тигри та інші великі тварини — вичерпалося основ­не джерело харчування.

Почалася перша

глобальна екологічна криза.

7

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

• Історіясвідчитьпронаявністьсумноїзакономірності: вибухичисельностіпопуляційвидуHomo sapiens, щовідбувалисяперіодичноузв'язкузйого розселеннямнапланеті, якправило, супроводжувалисяцілковитимвини­щеннямвеликихтравоїднихтвариніптахів.

• 100—40 тис. роківтомувЄвразіїзниклимамонти, лісовіслони (5 видів),бегемоти, носороги (лісовийішерстистий), гігантськіолені, гігантськілані,шаблезубітигри, печернілевийведмеді, гігантськінелітаючілебедітаіншітварини.

• УXII—XI ст. дон. є. уПівнічнійАмериці, авIX—V ст. дон. є. вЦент­ральнійтаПівденнійАмерицізниклигігантськілінивці (2 види), слони,гігантськілами, броненосці, бізони, леви, печерніведмеді, гігантськіптахи(таратони, лелеки, індики), гігантськічерепахи (масою 300—400 кг).

Та освоївши землеробство й приручивши тварин (розвиток скотарства), люди створили собі нову екологічну нішу. Це була неолітична революція свідомості й буття людства:
населення земної кулі скоротилось у 8—10 разів, стали швидко розвиватися сільське господарство, тваринництво, а потім — почались інтен­сивне використання мінеральних та енергетичних ресурсів літо­сфери, розвиток промисловості.

11 Розвиток
другої глобальної екологічної кризи.
З розвитком землеробства й скотарства пов'язані перші локальні й регіональні екологічні кризи, спричинені різкою зміною мікроклімату, скла­ду й стану флори, фауни, грунтів, зменшенням природних біологічних ресурсів. Приклад цього — пустелі Північної й Цен­тральної Африки, Близького Сходу, центральної частини Північ­ної Америки, що утворилися під впливом діяльності людини лише кілька тисяч років тому.

Наступний етап збільшення тиску людини на природу пов'язаний із розвитком промисловості в XV—XVIII ст., коли кількість населення перевищила 500 млн чоловік і були досягнуті значні успіхи в будівництві, техніці, хімії, почалося вивчення й освоєння Світового океану.

Концентрування великої кількості людей у перших містах супроводжувалось активним винищенням лісів навколо них (деревина йшла на будівництво, опалення, випалювання цегли, виготовлення меблів і знарядь праці, транспортних засобів тощо), спустошенням луків, пасовиськ, виснаженням сільськогоспо­дарських угідь. Міста поступово ставали районами екологічних 8

напружень, а процес урбанізації обернувся на негативний екологічний фактор.

Від кінця XVIII і до першої половини XX ст., в період бурх­ливого розвитку фізики, хімії, техніки, винайдення парового й електричного двигунів, освоєння атомної енергії, розвитку авіації, коли кількість населення перевищила 3,5 млрд чоловік, негативні екологічні процеси почали набувати глобального харак­теру, хоча ще не досягли масштабів кризи. Особливості ставлен­ня людини до природи в цей період полягали в активному «підко<-ренні» її, в боротьбі з нею, хижацькому споживанні всіх її ресурсів з упевненістю в тому, що вони невичерпні.

Останні 35—40 років XX ст. — це був період атомної енергети­ки й комп'ютеризації, на який припадав активний розвиток другої г.юбальної екологічної кризи.
Вона проявлялась у перевиснаженні природних ресурсів, часом — у вичерпанні їх, у перезабрудненні довкілля, деградації біосфери, до чого призвели суперіндустріалі-зація, суперхімізація, супермілітаризація та суперспоживання.

Важлива особливість сучасного періоду — поява спочатку ок­ремих учених і «друзів природи», потім — колективів учених і ба­гатьох громадських «зелених» організацій і рухів у всьому світі (лише в Україні в 2002 р. офіційно зареєстровано понад 450), які, усвідомивши значення природи для життя людини, необхідність зберігати її, раціонально використовувати й відновлювати, визна­чивши безпосередню залежність між добробутом людей, їхнім здоров'ям та різноманітністю природи, почали активну боротьбу за збереження й охорону довкілля. Зміцнюється міжнародне співробітництво в галузі охорони природи, укладено важливі еко­логічні угоди, більшість держав прийняли природоохоронні зако­ни, широко розвивається екологічна освіта.

Для
того
щоб
жити
в
нашому
спільному
домі
,
ми
повинні виробити
не
лише
деякі
загальні
правила
поведінки
—правила
співжиття
,
а
й
стратегію
свого
розвитку
...
Правила
співжиття мають
здебільшого
локальний
характер
,
де
все
вирішується
культурою
населення
,
технологічною
й
,
головне
,
екологічною грамотністю
й
дисципліною
місцевих
чиновників
(
зобов
'
язаних дотримуватися
сформованої
новою
наукою
екологією
нової
системи
заборон
у
сфері
взаємовідносин
людини
п
природи
,
нових законів
про
охорону
природи
й
людини
)...
Аби
виробити
загальнолюдську
,
планетарну
стратегію
—мало
самої
тільки культури
та
екологічної
освіченості
,
мало
й
дій
грамотного
(
що
буває
надзвичайно
рідко
)
уряду
.
Постає
необхідність
створення загальнолюдської
стратегії
,
що
охоплює
буквально
всі
грані

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
ава1

Людство
в
навколишньому
середовищі

життєдіяльності
людей
(
нові
системи
промислових
ресурсозберігаючих
і
безвідходних
технологій
,
сільськогосподарських
,
що
вдосконалюють
обробіток
Грунтів
,
застосування
добрив
,
культивування
рослин
із
великим
ко­ефіцієнтом
корисного
використання
сонячної
енергії
)...
Необхідно
,
нарівні
з
регламентацією
,
створювати
нові
біогеохімічні
цикли
,
тобто
новий
кругообіг
речовин
...
Вирішення
подібних
проблем посильне
лише
людству
в
цілому
.
А
це
вимагатиме
змін
усієї організації
планетарного
суспільства
,
формування
нової
цивілізації
,
перебудови
найголовнішого
—тих
систем
цінностей
,
які
встановлювалися
віками
!

М. М. Моисеев

Незважаючи на певні досягнення в природоохоронній діяль­ності в окремих країнах (Німеччина, США, Велика Британія, Ки­тай, Японія, Нідерланди), на зростання занепокоєності людей станом природи своїх регіонів та біосфери в цілому, сьогодення характеризується поглибленням глобальної екологічної кризи, надзвичайно низьким рівнем екологічної освіти й свідомості більшості населення, дальшим нарощуванням промислових та сільськогосподарських потужностей, нещадною експлуатацією всіх видів природних ресурсів, збільшенням забруднень геосфер і накопиченням шкідливих відходів.

Екологічна криза другої половини XX ст. в історії людства бу­ла найбільш глибокою й трагічною, і подолати її надзвичайно важко. Відбувається процес її активізації, що призводить до знач­них міграцій народів, провокує війни, інші соціальні потрясіння локального, регіонального й навіть глобального масштабу, пере­дусім через дефіцит прісної питної води й енергоресурсів.

§ 1.2. Основніфакторидеградаціїдовкілля

Кінець
XX
століття
поставив
людство
п
біосферу
в
зовсім
нові
умови
існування
,
для
яких
традиційні
стандарти
життя
навряд чи
стануть
придатними
.

М. М. Моисеев

п;

[очаток XXI ст. — теж надзвичайно складний, .вирішальний період в історії людства — період небаченого досі, загрозливого для існування цивілізації посилен­ня низки негативних факторів,

до яких передовсім належать:

10

занепад людської моралі; зростання бідності, злочинності; підвищен­
ня агресивності; поширення хвороб (особливо СНІДу й злоякісних
пухлин); деградація природи; загострення до критичного рівня кон­флікту між
техносферою та
біосферою.

Занепокоєні ситуацією, що склалася на планеті останніми де­сятиліттями, провідні вчені, мислителі й політичні діячі більшості країн світу докладають величезних зусиль, аби знайти вихід із неї:

• вивчаються причини, динаміка й особливості розвитку зазна­чених негативних факторів та виявляються закономірностіформування складних взаємозв'язків між ними;

• моделюються численні сценарії різноманітних природних і ан­ тропогенних процесів;

• складаються прогнози й розробляються рекомендації щодо по­дальшого збалансованого еколого-економічного розвиткусуспільства й біосфери в цілому;

• детальніше досліджуються особливості функціонування еко­систем усіх рівнів в умовах зростання забруднень;

• виявляються нові закономірності у взаємовідносинах людини йприроди;

• укладаються нові міжнародні угоди в галузі охорони біосферита її складових.

Безперечно, вирішальна роль у розвитку суспільства майбут­нього й гармонізації відносин між людиною й природою нале­жить сучасній молоді. Тому вкрай необхідним для неї є підви­щення рівня екологічної освіти, осмислення можливих шляхів розвитку суспільства й природи у XXI ст., засвоєння складних, але надзвичайно важливих екологічних законів, принципів функціонування екосистем і біосфери, життєствердних зв'язків людства зі світом, що оточує його.

Спеціалісти Організації Об'єднаних Націй (ООН), учені-екологи відомих міжнародних і національних природоохоронних організацій, члени славнозвісного Римського клубу на підставі наукового аналізу матеріалів про особливості й тенденції демо­графічного, соціально-економічного розвитку суспільства й наслідків науково-технічної революції, даних про стан і перспек­тиви використання природних ресурсів, а також про стан і динаміку забруднень геосфер і стан біосфери зробили дуже невтішні висновки.

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
п
ав
а 7

Людство
в
навколишньому
середовищі

Погіршення стану більшості екосистем біосфери, істотне зменшення біопродуктивності й біорізноманітності, катаст­рофічне виснаження грунтів і мінеральних ресурсів, небачена за­брудненість поверхні Землі, гідросфери й атмосфери пов'язані з інтенсивним зростанням чисельності населення планети та роз­витком науково-технічного прогресу протягом останніх 50 років. Саме необхідність задоволення дедалі більших потреб людського суспільства призвела до гігантського розширення масштабів гос­подарської діяльності, змін у пропорціях світового господарства, у виробничих потужностях, техніці й технологіях, асортименті продукції, виробничому й особистому споживанні. Моделі вироб­ництва й споживання, що склалися в світі, перестали відповідати умовам нормального співіснування людини й природи.

До розвитку глобальної екологічної й тісно пов'язаної з нею соціально-економічної кризи, які сьогодні загрожують існуванню нашої цивілізації, призвели, образно кажучи, два «вибухи» — демографічний,
тобто різке зростання чисельності населення Землі за останнє століття, й промислово-енергетичний,
а також спричинені ними катастрофічні ресурсопоглинання й продукування
відходів.

Розгляньмо ці та інші фактори докладніше, а також спробуй­мо визначити зв'язки між ними, бо це допоможе зрозуміти, як взаємозалежать людина й природа, яким має бути ставлення людської спільноти до довкілля, як слід відрегулювати вироб­ництво й споживання енергії та речовин.

■ Демографічний фактор. За даними американського експерта Р. Макнамари, протягом багатьох тисячоліть кількість населення на планеті збільшувалася зі швидкістю руху равлика: понад мільйон років знадобилося, щоб до 1800 р. вона досягла 1 млрд чоловік. Однак далі темп почав різко зростати: наступний мільярд додався вже за 130 років, третій — за 30, четвертий — за 15 і п'ятий — усього за 12 років!

За висновками експертів, некероване зростання населення плане­
ти
— головна причина розвитку глобальної екологічної кризи, яка спричинила решту криз (виснаження ресурсів, забруднення геосфер,
негативні кліматичні зміни тощо).

У 1750 р. чисельність населення Землі становила близько 500 млн чоловік; протягом наступних 200 років вона збільшила-

12

ся вдвоє, ще раз удвоє зросла вже за 80 наступних років, у 1975 р. досягла 4 млрд чоловік, а в 2002 р. перевищила 6 млрд.

ЧисельністьнаселенняЗемлінинівжетака, щоякбилюдейрівномірно розподілитинаповерхніпланети, товідстаньміжнимидорівнювалаб лише 300 м.

Щохвилининаселеннянашоїпланетизбільшуєтьсяна 172 людини. Це означає: щотижнядонаселенняЗемлідодається 1,7 млнчоловік— стільки, скількизаразпроживаєвтакихмістахУкраїни, якЗапоріжжя, ЖитомиріВінницяразомузятих.

За прогнозами, в найближчому майбутньому чисельність на­селення зростатиме приблизно на три особи щосекунди, тобто на 90—100 млн на рік, а в першій половині XXI ст. досягне 7— 8 млрд. При цьому приріст населення відбуватиметься за рахунок країн, що розвиваються (88 %). Учені-демографи вважають, що до 2100 р. чисельність населення Землі має стабілізуватися десь на рівні 9—13 млрд чоловік (рис. 1.1).

Спеціальні дослідження показують, що для підтримання нор­
мального існування такої кількості людей природних ресурсів Землі й можливостей біосфери буде абсолютно недостатньо. Навіть як­що кількість населення становитиме 7—8
млрд
чоловік, на планеті
відбуватимуться масові вимирання людей від голоду, поширювати­
муться епідемії, хвороби, спалахуватимуть війни через нестачу
прісної води.

Окрім того, зростання чисельності населення супровод­жується аномальним територіальним розподілом його за рахунок гіперурбанізації й формування мегаполісів із 15—25 млн меш­канців. За прогнозами експертів ООН, на початку третього тися­чоліття з 60 світових міст-гігантів 50 будуть розташовані в країнах, що розвиваються. На думку фахівців, найбільшими містами стануть Мехіко, Токіо, Сан-Паулу, Калькутта й Бомбей. Близько третини людства сьогодні проживає в містах із населен­ням 1 млн чоловік і більше. В країнах, які розвиваються, щороку в міста переселяються близько 80 млн чоловік. Саме міста-гіган-ти стали найбільшими та найнебезпечнішими забруднювачами довкілля й згубниками природи, її «раковими пухлинами». Для них характерним є перезабруднення й активізація деградації при­роди на великих прилеглих площах; крім того, ускладнюється контроль над соціальною й економічною сферами, станом

13

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

'
лава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

11 10 g9 S о

і7 5 б 8 5

5 з І 2

/
Л
■
і і німіпі—ГТТТ	_~——-—'	mm
			1
------ .—-~— .1......................................... "._..

1950

1750

1800

1850

1900

2000

2050 2100 Роки

-І

90 h

80

70

60

50

40

ЗО

20

10

1800

1750

1900 1950 2000

2050 2100 Роки

1850

б

Країни, щорозвиваються Промисловорозвиненікраїни

Рис. 1.1

Абсолютне зростання населення Землі (e) та приріст його за десятиліттями (б)

ловкілля, транспортом, водопостачанням, забезпеченням жит­лом, безпекою й т. д., а також управління ними.

Демографи передбачають, що до 2050 р. близько 50 % насе­лення планети мешкатиме в містах.

Добробут суспільства безпосередньо залежить від кількості на-веяення,
рівня розвитку господарства й стану довкілля. Всі ці фактори тісно пов'язані між собою, і зміна одного з них не може не вплинути на інші. Важко точно визначити, що таке добробут людини, однак найважливішими його складовими прийнято вва-

и здоров'я та матеріальну забезпеченість. Неспростовним фактом для всіх є те, що наш добробут (а відтак, і здоров'я)

ком залежить від стану природного середовища, в якому ми живемо, від якості повітря, води та їжі, котрі ми споживаємо, від здатності природи самоочищуватися й самовідновлюватися. Тому гарантія нашого добробуту й добробуту наших нащадків — збере­ження чистого довкілля, біосфери, що нормально функціонує.

Промислово-енергетичний фактор.
Учені підрахували, що ілсна біосфера Землі здатна підтримувати нормальне існування лозвиток не більш як 4—5 млрд чоловік, до того ж за умов оптимального розподілу національних доходів, взаємодопомоги, гримки та взаєморозуміння всіх націй, їхньої високої еко­логічної культури, ефективного використання загальнолюдського інтелекту для забезпечення добробуту всіх людей планети, гло­бального миру, раціонального природокористування й охорони природи. Навіть за стабілізації енерговиробництва на рівні тепло­вого бар'єру (100 млрд кВт) чисельність населення має не пере­вищувати 10 млрд чоловік (необхідна для життя кількість енергії на душу населення становить близько 10 кВт • год).

Останніми ж десятиліттями цих умов не дотримують, що спричинює розвиток глобальної енергетичної й екологічної кри-іи. появу нових страшних захворювань (СНІД, пропасниця Ебо-ла. нові різновиди грипу, «коров'ячий сказ» тощо), почастішання епідемій різних захворювань, спалахування воєн, виникнення лашних аварій, природних і техногенних катастроф. Дедалі більше регіонів планети стають зонами екологічного лиха: Україна, Приазов'я, Чорне, Балтійське та Японське моря, Урал, Арат і Приаралля, Чечня, Перська й Мексиканська затоки, Куз­бас, Тюменські нафтопромислові райони, Нова Земля, Сахель, Ефіопія, Афганістан, Югославія, райони всіх міст-гігантів та ін.

15

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
а
в
а
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

Нерегульований приріст населення, котрий призвів до розши­рення енерговиробництва й як наслідок — до активного забруд­нення природи, випадання кислотних дощів, утворення озонових «дір», парникового ефекту, появи й поширення хвороб, зубо­жіння більшості населення планети, став причиною також того, що сьогодні у світі близько 10
млн
дітей приречені до напівголодно­
го існування, майже 200
млн
— харчуються неповноцінно, спожива­
ючи при цьому недоброякісні продукти й воду.

Мільярд найбідніших на планеті мають найбільшу кількість дітей і поповнюють легіони жебраків та хворих. У боротьбі за ви­живання вони змушені вирубувати залишки лісів, винищувати диких тварин, рибу, птахів, вибирати до решти цінні природні ре­сурси, не дбаючи про їх збереження чи відтворення. А водночас мільярд найбагатших у світі споживає більшу частину природних ресурсів, грішить небаченим марнотратством і виробляє левову частку відходів. Так, європейські екологи підрахували, що США випалили над собою практично весь кисень і підтримують енер­гетичні процеси за рахунок «підсмоктування» його із суміжних регіонів. При 6 % світового населення ця країна споживає близь­ко 40 % природних ресурсів Землі й дає приблизно 60 % усіх забруднень на планеті.

Сьогодні енергетичні об'єкти, промисловість і транспорт спо­
живають стільки кисню, скільки його вистачило б для дихання
43
млрд
людей.

Якщо людство витрачатиме воду такими самими прискорюва­
ними темпами, як і до цього часу, то до 2100 р. запаси прісної води остаточно вичерпаються.

Вивчення динаміки споживання людством мінеральних ре­сурсів показало, що десь через 200—250 років на Землі скінчаться запаси нафти, вугілля, горючих сланців і торфу.
В разі збереження сучасних промислових та енергетичних технологій приблизно за цей самий період буде вичерпано до 2/3 запасів кисню в атмо­сфері планети за одночасного неухильного зниження темпів його відтворення зеленими рослинами (внаслідок деградації біосфери, зменшення площі лісів, біорізноманітності, біомаси й біопродук-тивності взагалі).

Нині середня тривалість життя в США, Канаді, Японії, Західній Європі становить 73—75 років, і лише 9 дітей із 1000 по­мирають у віці до 5 років. Водночас середня тривалість життя в
Латинській Америці, Південній Азії та Африці становить відповідно

16

65, 57, 52 роки, а у віці до 5 років помирають 80—95 дітей на 1000
чоловік, у зонах екологічного лиха (Приаралля, Ефіопія)
— 150 і
биьше дітей на 1000 чоловік.

За матеріалами ООН, близько 250
млн
чоловік уживають пит-юду низької якості.
При цьому середиьостатистичний мешка­нець Північної Америки споживає води в 70—75 разів більше, ніж житель Центральної Америки чи Аравійського півострова, а 70 % усієї прісної води, шо споживається у світі, йде на зрошення, хо­ча майже половина її іпрачається, не досягаючи кореневої систе­ми рослин.

а Ресурсопоглинання й продукування відходів.
За останні 100 років людство в 100 разів збільшило швидкість свого пе­реміщення в просторі, в 1000 разів — використання енергетичних ресурсів, у 7 млн разів — військову могутність, у сотні мільйонів разів — швидкості зв'язку, обміну інформацією й розв'язання різних наукових і практичних задач за допомогою електронно-обчислювальної техніки. Водночас людство виробляє відходів у 2000 разів більше, ніж решта біосфери.

Світова промисловість нині виробляє в 7—100 разів більше
товарів і видобуває в 3—4 рази (за масою) більше корисних копалин,
ніж 25—30 років тому.
Для задоволення своїх потреб, що дедалі зростають, і підвищення комфортності існування людина до над­звичайно високого рівня розвинула енергетику, хімічну, нафтопе­реробну, гірничу, металургійну й легку промисловість, машино­будування, транспорт, засоби зв'язку. Щороку людство видобуває з надр Землі понад 3,5 млрд т вугілля, щодня^використовує при­близно 10 млн т нафти та її продуктів. Його вплив сягнув найвіддаленіших куточків земної кулі й навіть поширився на ближній Космос і планети Сонячної системи.

Сьогодні на всі живі істоти біосфери негативно діють понад
50 тис. хімічних речовин, які використовує людина. Щороку в світі
синтезується близько 250 тис. нових хімічних сполук, 1,5 тис.
шкідливих речовин отруюють атмосферу, приблизно 10 тис. — воду
й грунти.
Більшість із цих синтетичних речовин (особливо нові), як і деякі відходи, що продукуються людиною, не переробляють­ся природою, оскільки є «чужими» в процесі життєдіяльності екосистем, а нагромаджуються, отруюючи довкілля.

Понад 500
млн
автомобілів щороку викидають в атмосферу
Землі майже 400
млн т
оксидів вуглецю, 100
млн т
вуглеводнів,

17

Q-U87

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

- 5
€
З
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

сотні тисяч тонн свинцю. Промислові підприємства, теплові елек­
тростанції, авто- й авіатранспорт щорічно спалюють більш як
5
млрд
т нафти, вугілля й приблизно трильйон кубометрів газу. А у водойми світу щороку скидається близько 500
млрд т
промислових і побутових стоків, у тому числі кілька мільйонів тонн нафти.
Адже ж одного літра нафти достатньо, щоб зробити непридатною (для пиття, зрошення, технічних потреб) 1 млн л води.

Щорічно світова промисловість виробляє близько 2100
млн т
твердих відходів, із них 340
млн т
— потенційно небезпечні.
Спеціалісти підрахували, що на початок
XXI cm.
буде нагромадже­
но принаймні 1
млн мг
найнебезпечніших відходів — високорадіоак­
тивних.
Однією з найгостріших екологічних проблем людства в найближчі десятиліття залишається необхідність демонтажу сотень блоків АЕС, які відпрацювали свій ресурс, транспортуван­ня й безпечне поховання твердих і рідких радіоактивних відходів.

■ Зменшення біорізноманітності. Вчені стверджують, що про­
тягом найближчих 20—ЗО років через техногенні зміни в навколиш­ньому середовищі світ може втратити більш як 1
млн
видів рослин
і тварин.
Швидкість вимирання видів сьогодні в 1000 разів пере­вищує природну. Близько 10 % видів рослин зони помірного клімату та 11 % видів птахів світу опинилися під загрозою зник­нення. Така сама доля в найближчому майбутньому чигає на 130 тис. видів тропічної зони.

Адже добре відомо, що одна з умов ефективного існування, виживання, пристосування до змін будь-якої екосистеми — наявність певної кількості видів живих організмів у ній, котрі еволюційно добре пристосувалися до існування й активно функціонують, взаємодіючи один з одним у процесах обміну речовиною, енергією, інформацією. Інакше кажучи, біологічна різноманітність — це запорука стійкості, витривалості як окремих екосистем, так і біосфери в цілому. Екологічні взаємодії різних видів живих істот із довкіллям формують екосистеми, від стану яких залежить життя людей. Зменшення біорізноманітності
— це
серйозна втрата біосфери, одна з головних екологічних проблем
сьогодення.

Ж
Спустелювання. За даними ООН, понад 900 млн чоловік проживають у посушливих зонах нашої планети, землі яких потерпають від спустелювання. Щорічні збитки через спустелю-

18

вокня

становлять щонайменше 42
млрд
доларів, у тому числі для
Аза

— 21
млрд,
Африки — 9, для Північної Америки й Австралії —
-: 3 .ирд, для Європи
— 1
млрд
доларів.
Близько 100 держав, землі ких схильні до цього згубного явища, належать до найнеблаго-■ояучніших з погляду й інших екологічних проблем, найсер-•озніші з яких мають глобальний характер. Із цих країн 81 нале-хить до тих, що розвиваються, тобто мають іще слабкий еконо­мічний потенціал, потерпають від голоду, злиднів, хвороб, де рівень науки й освіти дуже низький. Тут екологічні проблеми о пов'язані з соціально-економічними й призводять до полі­тичних збурень, революцій, воєн, що, знову ж таки, закінчується гкологічними катастрофами.

• Щорічнийприрістнаселенняпланетинаближаєтьсядо 100 млнчоловік.

• Загальначисельністьнаселенняміст-гігантів (Мехіко, Токіо, Нью-Йорк,Сеул, Сан-Паулу, Москва) перевищила 100 млнчоловікінеконтрольова-нозбільшується.

»Кількістьлюдей, якімаютьпотребувчистійводі, досягла 1,5 млрді продовжуєзростати.

• Середньостатистичнийєвропеєцьвитрачає 500 лпрісноїводизадобу, а мешканецьЦентральноїАфрики— 8 л; дефіцитпрісноїводистаєдедалігострішимувсьомусвіті.

«Кількістьлюдей, щоголодують, напланетів 1970 р. становила 460 млн, у 1990 р. — 550 млн, анапочаткуXXI ст. — 650 млнчоловік.

• Традиційнеземлеробствониніможепрогодуватилишеблизько 3 млрдчоловік.

• Масштабизнищеннялюдиноютропічнихлісів, уякихживе 50 % усіхтва­риннапланетійросте 50 % усіхрослин, стализагрозливими (особливовБразиліїтаІндії), акількістьлюдей, існуванняякихзалежитьвідтропічнихлісів, становить 200 млн.

• СьогоднінаЗемліпідзагрозоюзнищенняопинилосяблизько 25 тис. видіврослин, 72 млнгатропічнихлісів.

• Щоднянапланетізникаєвідодногододесятивидівтварин, щотижня—мінімумодинвидрослин.

• СьогоднівАфрицікількістьвеликихссавцівстановитьлише 10 % тієї, щобулатам 100 роківтому. ЩеЗОроківтомунацьомуконтинентіжили100 тис. носорогів, анині—меншеніж 4 тис.

• Щорокупонад 6 млнгаземельперетворюютьсянапустелі.

19

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

- ава1

Людство
в
навколишньому
середовищі

II Урбанізація. Як бачимо, глобальні негативні біологічні й кліматичні зміни (спустелювання, деградація ґрунтів, біосфери, зменшення біорізноманітності, почастішання кислотних дощів, розвиток парникового ефекту й збільшення розмірів озонових «дір» в атмосфері) відбуваються через неконтрольовану, не узго­джену із Законами Життя й Природи діяльність людини. І чим активніша ця діяльність, тим сильніша зворотна реакція Приро­ди, яка помщається на людях, відповідаючи ударом на удар, за їхнє бездушне, безжалісне втручання у віками налагоджені ритми й режими життя. Яскравий приклад цього — регіони великих міст, промислових та енергетичних центрів практично в усьому світі, де за комфорт люди розплачуються хворобами, стресами, неповноцінними дітьми, скороченням тривалості життя, вирод­женням.

Взяти хоча б Москву та Київ — сучасні міста-гіганти, одні з найбільших у світі. їхні мешканці користуються такими благами, як комфортабельні квартири, театри, музеї, наукові центри, пре­стижні вищі навчальні заклади, школи, розкішні магазини, мет­ро, автобуси, аеропорти тощо. Життя тут насичене, різноманітне, цікаве, є великі можливості для самореалізації. Однак за тепло й затишок, за світло й газ, за зручний транспорт і зв'язок, за роз­ваги й задоволення люди платять своїм здоров'ям.

У цих містах, що розрослися вшир і ввись, поглинувши зелені передмістя, околишні ліси й паркові зони, повітря сьогодні в де­сятки й сотні разів брудніше, ніж у віддалених селах. Навіть у «найчистіших» районах Москви й Києва вміст у повітрі газів, пилу, парів бензину, а також шумове й електромагнітне забруд­нення в 1,5—2,5 раза перевищують гранично допустимі, а в еко­логічно напружених районах, де зосереджено об'єкти енергетики й промисловості, розташовано великі транспортні артерії та вузли, аеропорти й вокзали, концентрація шкідливих речовин у 10—15, іноді в 20—30 разів перевищує гранично допустиму (ГДК). Як у Москві-ріці, так і в Дніпрі, перевищення ГДК всіля­ких забруднювальних речовин (передусім — важких металів) дво-—шестикратне, в річці Либідь — набагато більше. Далека від іде­альної й часто не відповідає нормам питна вода у водопровідних мережах. Останні рекреаційні території і в містах, і на їхніх око­лицях зараз незаконно захоплюються під будівництво розкішних приватних котеджів, вирубуються дерева, засмічується будівель-

20

■ши відходами місцевість. У водосховищні зони й безпосередньо в Москву-ріку та в Дніпро потрапляють каналізаційні стоки.

Сьогодні десятимільйонна Москва стала одним із найзасе-леніших міст світу, вулицями якого щодня мчать понад 2 млн аігтомобілів (у Києві — близько 500 тис.) — більше, ніж у Лондоні ни в Парижі.

Через негативний вплив комплексу техногенних факторів (у тюму числі шумових і фізичних полів) на мешканців Москви та
Києва тривалість їхнього життя за останні ЗО років скоротилася
в середньому на 5—6 років, смертність збільшилася в 1,5—2 рази,
захворюваність (особливо дітей) підвищилася в кілька разів. Порів­
няно з Європою смертність дітей у цих містах на сьогодні вища в З рази, а середня тривалість життя чоловіків (57—58 років)
— менша на 15—16 років. Окрім того, в дітей шкільного віку спос­
терігають зниження коефіцієнта інтелектуальності.

Загибель водних екосистем. Величезна кількість отруйних речовин, що накопичуються навколо міст, промислових центрів і

енасичених хімічними добривами й пестицидами сільськогос-

арських угідь, виноситься поверхневими та ґрунтовими вода­ми в річки, а звідти — в моря й океани. До них додаються забруд­нювачі, що переносяться вітром, нафтопродукти від аварій

керів та від роботи нафтопромислів, побутові стоки міст і ^елиш, розташованих на узбережжях.

Підприємства хімічної промисловості, а також ті, що виробля­
ють добрива, щороку скидають у річки й водойми України близько 50
млн т
агресивних речовин, у яких містяться, зокрема, фенол,
фтор, пестициди, формальдегід.

Природа довго «терпіла», але всьому є межа: в більшості узбе­режних зон Європи, Америки, Африки, Азії, навіть Австралії, де не так давно в чистих водах вирувало життя, водилося багато видів риб, буяли різноманітні водорості, жили мідії, корали, бен-тосні організми й планктон, сьогодні кількість їх зменшилася в декілька разів, почастішали явища Ель Ніньє («червоні припли­ви»), «цвітіння» та «гниття» води, формуються «мертві зони» від нестачі кисню й нагромадження решток, що гниють. Підвищила­ся захворюваність мешканців узбереж, збільшилася кількість епідемій. Почастішали смертельні випадки, пов'язані з уживан­ням отруєної шкідливими речовинами риби (хвороба Мінамата в Японії, загибель норвезьких і шведських рибалок).

21

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

- -

ава

1

Людство
в
навколишньому
середовищі

Почала різко знижуватися біопродуктивність колись най­більших рибних районів, зменшився промисел, настали тяжкі часи для риболовецького флоту. Нещодавно в Мексиканській затоці біля гирла річки Міссісіпі, яка виносить великий об'єм дуже забруднених вод, утворилася величезна «мертва зона» (пло­щею понад 4 тис. км2
). Дедалі частіше такі зони утворюються в гирлах Дунаю, Дніпра, Дністра, Південного Бугу. Вже багато років «цвітуть» наші Дніпровські водосховища, в яких триває накопичення забруднювачів, а біомаса стає дедалі меншою, життєстійкість і продуктивність водяних організмів знижуються.

Хижацький промисел риби у Світовому океані та внутрішніх морях (без урахування можливостей самовідтворення) протягом останніх 25—30 років призвів до катастрофічного зменшення рибних запасів у всьому світі, до повного зникнення деяких найцінніших видів риб. А в озерах Північної Америки й Сканди­навії риба періодично гине через підвищення кислотності води (випадають кислотні дощі, принесені з промислових районів Великої Британії та Північної Європи). Бувало, що кислотність у 10 разів і більше перевищувала норму, і тоді гинули не лише риба, а й ліс. Ця проблема вже постала в Бразилії, Китаї, Індії, Венесуелі, Замбії, у Росії і в нас в Україні.

Я Деградація ґрунтів. Останнім часом багато проблем у люд­ства виникло також у зв'язку з безжалісною експлуатацією земельних угідь. У всьому світі швидкими темпами відбуваються деградація й ерозія грунтів. Як відомо, для утворення шару ро­дючого ґрунту потрібні тисячі, навіть мільйони (залежно від клімату й складу материнської породи) років. А сучасна людина здатна зруйнувати грунт за 1—2 роки. Підраховано: щорічно з оброблюваних земель виноситься понад 25 млрд т корисних речо­вин. За оцінкою Міжнародного ґрунтового центру (Нідерланди), в результаті діяльності людини вже деградувало більш як 15 % усієї
площі світової суші, причому близько 6 % земель знищено водною
ерозією, 28 %
— вітровою, 12 % — засолено через неправильне зро­
шення, близько 5 % виведено з обороту внаслідок перехімізації та
фізичної деструкції
(витоптування худобою, розробка кар'єрів, ек­стенсивне переорювання та ін.). Таким чином людина сама себе позбавила багатьох мільйонів гектарів землі-годувальниці.

# ЩорокуземліУкраїнивтрачають 24 млнтгумусу (перегною), щовизначає родючістьґрунтів.

22

Через те що ґрунти стали неродючими, активізувалося спусте-

• --іння й триває вирубування лісів, лише в 21 державі Африки■ 1984—1985 pp. потерпіло близько 30 млн чоловік, 10 млн людейічшєні були змінити місце свого проживання, ставши «еколо­гічними» біженцями.

■ Забруднення атмосфери. Величезну тривогу в світі викликає псрезабруднення атмосфери шкідливими газами, що призводить зо
збільшення площ озонових «дір» та активізації розвитку пар­никового ефекту на планеті. Перше явище спричинило знижен­ня захисної дії озонового шару від сонячного ультрафіолетового випромінювання й, як наслідок, — масові захворювання людей к шкіри, опіки, втрата зору) і тварин — дельфінів, китів, які проживають під озоновими «дірами» (Австралія, Південна Арген­тина, Ірландія, Скандинавія). Парниковий ефект призводить до епління клімату, танення льодовиків, значного глобального □ищення рівня Світового океану, до змін режиму утворення оонів і буревіїв, порушення функціонування, навіть деградації екосистем окремих районів суші.

Знищення лісів. Вирубування лісів у Бразилії, США, Пів­денній Азії, Альпах, Карпатах призвело до почастішання повеней, у тому числі катастрофічних, на річках цих регіонів, а отже, й до значного збільшення економічних втрат. Якщо раніше сильні повені й селі траплялися один раз на 50—80 років, то тепер — через кожні 4—6 років, а паводки — практично після кожного сильного дощу (в гірських районах з голими схилами).

Щогодининанашійпланеті:

• 6—8 гапродуктивноїземлістаєпустелею;

• 2 тис. дітейпомираютьізголоду;

• 55 чоловікгинутьвідотруєнняпестицидамитаіншимихімічнимиречови­нами;

• 1 тис. людейпомираєвідотруєнняводою;

• 2 тис. ткислотнихдощіввипадаєуПівнічнійпівкулі.

Щохвилини:

•знищуєтьсяпонад 20 гатропічнихлісів; - використовуєтьсяблизько 159 лнафти;

знищується 50 тродючихґрунтів;

•викидаєтьсяватмосферупонад 12 тис. твуглекислогогазу.

23

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

' ~
ава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

І

Ставлячися так до природи і її багатств, люди начебто забули, що для підтримання існування життя на Землі іншого джерела, крім біосфери та її ресурсів, немає. А за сучасних енерго­озброєності й передових технологій швидкість використання ресурсів набагато перевищує можливості їх відтворення. Такий спосіб життя сьогодні стає згубним для людства. Вихід із критич­ної ситуації, що склалася, може бути знайдений лише за умови екологічно грамотного господарювання, розумних взаємин з Природою, реалізації в глобальному масштабі стратегії розумно­го самообмеження, ресурсозбереження, впровадження нових тех­нологій природокористування, які не суперечать законам функціонування й розвитку біосфери.

Людству залишається одне: почавши з підвищення рівня освіченості народів, їхньої загальної культури, формування в них екологічної свідомості, із забезпечення технологічної дисципліни на виробництві, підвищення екологічної ефективності науки, поступово, але якомога швидше, створити нову спільноту — високоінформаційну, з могутнім колективним інтелектом, здатну організувати свій збалансований розвиток у злагоді з Природою.

§ 1.3. J Екологічнікатастрофи

...
Ніхто
,
власне
,
не
знає
,
котра
саме
з
безлічі
небезпек

і
проблем
—далеко
не
всі
з
яких
ми
вже
встигли
відчути

й
усвідомити
—розпочне
ту
ланцюгову
реакцію
,
що
поставить

людство
на
коліна
...

А. Печчеі

В

історії Землі екологічні кризи неодноразово були наслідком виникнення різних природних ситуацій, раптових істотних змін умов існування, різких змін фізичних, хімічних чи біологічних факторів, як окремих, так і разом узятих, що спричиняло погіршення стану або загибель окремих живих істот, популяцій і навіть цілих екосистем. Такі надзвичайні кризові екологічні ситуації називаються катастрофами.
Залежно від причин виникнення катастрофи бувають природні
й антропогенні,
а залежно від розмірів заподіяної

24

■коли й кількості негативних наслідків, тобто від масштабів скоєного лиха, — локальні, регіональні
чи глобальні.

~ ~хю
чергою, як природні, так і антропогенні катастрофи залежно від фактора-збудника поділяються на космічні, ендогенні, тектонічні, екзогенні, метеорологічні, хімічні, фізичні
та ін.

Раніше переважали природні катастрофи. За нашого часу кількість таких катастроф практично не змінилась, одначе внаслідок людської діяльності зросла їхня потужність, що дедалі

стотніше позначається на стані екосистем, окремих ландшафтів, регіонів, континентів і біосфери в цілому.

Природні катастрофи спричиняються екзогенними й ендо­генними факторами, тобто зовнішніми навколоземними або космічними та внутрішніми силами Землі, зумовленими процеса­ми в її надрах. Зовнішні та внутрішні сили тісно пов'язані між собою, розвиток одних часто стимулює появу інших.

До зовнішніх сил природи, здатних призвести до ка­тастрофічних наслідків для екосистем, належать: зміни магнітно­го, електричного, гравітаційного полів і радіаційного поясу, спричи-

і явищами, що відбуваються в космічному просторі (спалахи
наднових зірок, проходження поблизу Землі великих космічних тіл);
падіння на Землю великих метеоритів; урагани; повені; цунамі;
ciLibHi
посухи; страшні зливи; зсуви; осипи; селі; обвали.
Внут­рішнімисилами Землі викликаються надзвичайні екологіч­ні ситуації: виверження вулканів; землетруси; переміщення
ве.іетенських мас гірських порід через утворення в земній корі вели­ких розломів тощо.

У літературі є багато описів грізних явищ природи: вивержень вулканів Везувію, Кракатау й Мон-Пеле; землетрусів у Сан-Франциско, Мехіко, пустелі Гобі, Спітаку; ураганів і тайфунів у Японії та Центральній Америці; торнадо в США та ін.

Наслідками найбільших катастроф були регіональні або гло-

ьні кліматичні зміни, загибель багатьох живих істот, зміни розвитку різних видів, популяцій і родів, мутації організмів. Па­леонтологам і палеогеографам добре відомі такі «критичні епохи» в розвитку біосфери — на початку й наприкінці палеозойської ери, на межі мезозою й кайнозою та ін.

Різкі кліматичні зміни, а також катастрофічні зміни геофізич­них полів Землі можуть бути наслідком таких грізних космічних явиш, як спалахи наднових зірок: деякі зірки, що зовні майже не

25

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

'
пава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

відрізняються від інших, раптово спалахують і починають ви­промінювати світла в мільйони разів більше, ніж до спалаху. ♦ Останню подібну подію в нашій Галактиці було зафіксовано стародавніми китайськими астрономами, які описали появу в 1054 р. «зірки-гості». Вона була такою яскравою, що її можна було спостерігати навіть удень, яскравіша від Венери, й поступа­лася потужністю світіння лише Місяцю. Через кілька місяців зірка поступово згасла, а на місці її появи сучасні астрономи спо­стерігають крабоподібну туманність — світну газову оболонку наднової зірки, що продовжує розширюватися після спалаху зі швидкістю десятків тисяч кілометрів за секунду.

Визначено, що вибух наднової зірки супроводжується дуже потужними потоками ультрафіолетового й рентгенівського вип­ромінювання, згубного для всього живого, а також космічних променів високої енергії. На щастя, спалах наднової зірки в 1054 р. стався дуже далеко від Землі — на відстані понад 1 тис. пк*, і це могутнє космічне явише не вплинуло на земне життя.

Учені встановили, що вибухи наднових зірок у нашій Галак­тиці відбуваються один раз на 100 років, а в околицях Сонячної системи (на відстані близько 10 пк) — один раз на 750 чи навіть на 200 млн років. Отже, за час існування на Землі біосфери подібне катастрофічне явище могло вплинути на неї принаймні кілька разів. У результаті таких спалахів різко підвищувався радіаційний фон на Землі на багато сотень і навіть тисячі років. Це не могло не мати серйозних біологічних, особливо генетичних наслідків для екосистем планети й, можливо, було причиною вимирання багатьох вищих живих організмів, тобто екологічних катастроф.

Як вважають астрономи, аналогічні явища меншого масштабу відбуваються в разі періодичних наближень Землі разом із Соняч­ною системою до центра нашої Галактики. Сонячна система ру­хається навколо центра Галактики не по колу, а по еліпсу зі знач­ною різницею в довжині його осей. Максимальні наближення до центра Галактики, що спостерігаються приблизно один раз на 250 млн років, зміни сил гравітаційних, магнітних і електро­магнітних полів у Космосі під час обертання Сонячної системи навколо центра Галактики викликають на Землі збурення її гео­фізичних полів, стимулюють розвиток вулканізму й землетрусів,

* Парсек — одиниця довжини в астрономії; 1 пк = 3,086 • 10" м.

26

рух

тектонічних плит і деформацію земної кори, а також спричи­няють періодичні зміни клімату (зледеніння й потепління), що супроводжуються екологічними катастрофами.

Великий вплив на біосферу Землі справляють також збурення геофізичних полів унаслідок періодичних вибухів на Сонці, спа­їв у його хромосфері, які є причиною появи на Землі поляр­них сяйв, магнітних бур та ін.

З давніх часів до наших днів на Землі періодично відбувають-грандіозні катастрофи, спричинені падінням космічних тіл і великих метеоритів, астероїдів, комет). Учені виявили на по­верхні Землі багато слідів таких катастроф у вигляді велетенських метеоритних кратерів — лійкоподібних заглиблень діаметром у нтки й навіть сотні кілометрів. ♦> Наприклад, в Україні, біля ;ела Болтишка Кіровоградської області, знайдено заповнений осадовими породами кратер діаметром 25 км — слід падіння ме-рита,
що сталося близько 100 млн років тому. ♦> Ще більший кратер — діаметром близько 100 км — знайдено в Сибіру, в басейні річки Хатанга. Підраховано: енергія цього колосального ру, внаслідок якого уламки скель діаметром до 20 м було роз-ано на відстань понад 40 км від кратера, дорівнювала енергії вибуху 120 млн атомних бомб, що за потужністю відповідають скинутим на Хіросиму й Нагасакі.

Учені вважають, що більшість космічних тіл падала у Світовий

океан, і це також призводило до значних катастроф (утворення

велетенських хвиль — цунамі, небачені за силою й тривалістю

пиви, грози, запилення атмосфери й пов'язані з цим кліматичні

чи
).

♦ Останній досить великий метеорит упав на Землю в районіАрнзони (США) 50 тис. років тому. Тут утворився кратер діамет­ром 1200 м і завглибшки 180 м.

♦ Тунгуське явище в Сибіру 1908 р. (деякі вчені вважають, щоие було не падіння метеорита, а вибух в атмосфері ядра невели­кої комети) спричинило величезну пожежу й виламування лісу втайзі на площі в кілька сотень квадратних кілометрів. Лише без­людність сибірської тайги врятувала від трагічних наслідків.

Такі катастрофічні події природного характеру, як землетруси, виверження вулканів, тайфуни та інші, мають локальний харак­тер і вплинути на еволюцію біосфери в цілому не можуть. Урага­ни (тайфуни, тропічні циклони) утворюються над теплими водами Світового океану, в його тропічній зоні, й найбільшої

27

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

'пава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

шкоди завдають країнам басейну Карибського моря, Бангладеш, Індонезії, Філіппінам. За даними світової статистики, лише за
1960—1980
pp.
20 ураганів у різних районах світу позбавили життя
350 тис. чоловік і завдали матеріальних збитків на суму понад
5
млрд
доларів.

У наш час завдяки супутникам з'явилася можливість попере­джати про наближення ураганів і пом'якшувати їхню дію. Але перед падінням космічних тіл — людина безсила.

Практично ми не захищені й від таких грізних явищ природи, як землетруси та виверження вулканів. Передбачити точний час їх виникнення за допомогою сучасних науково-технічних засобів поки що не вдається. Ці явища супроводжуються виділенням колосальної кількості енергії. ♦ Так, сейсмічна енергія, що виді­лилася за кілька секунд унаслідок катастрофічного землетрусу в Перу 1970 p., дорівнювала приблизно добовому споживанню електроенергії в США.

За повідомленням агентства «Рейтер», у 2001
р. в
усьому світі
від стихійних природних катастроф загинуло близько 25 тис. жи­
телів планети, а загальні економічні збитки становили 36
млрд
доларів
США.
Із 700 великих природних катастроф 2/3 супроводжу­
валися бурями й повенями. Екстремальні погодні умови спричинені
постійними негативними змінами клімату під впливом техногенної
діяльності, яка провокує також і землетруси.

В Україні до сейсмічно небезпечних районів належать гір­ський Крим і Карпати. Як свідчать геологічні дані, протягом останніх 20 млн років тут неодноразово відбувалися землетруси й виверження вулканів. Останніми десятиліттями також трапляли­ся землетруси силою до 6—9 балів. Центральні райони України — сейсмічно спокійні, хоч інколи й сюди від Карпат або гір Вранча (Румунія) докочуються хвилі землетрусів, сила яких не перевищує 3—4 балів.

■ Антропогенні катастрофи.
У XX ст., як і нині, виникнення більшості надзвичайних екологічних ситуацій — катастроф — пов'язане з людською діяльністю й, на жаль, вони дедалі частіша­ють. Умовно їх поділяють на катастрофи хімічного, фізичного, ін­
женерно-геологічного, мілітаристичного
та комплексного характеру.

Перше місце серед них належить катастрофам, пов'язаним із військовою діяльністю, війнами, масштабними випробуваннями ядерної зброї та військовими навчаннями, випробуваннями

28

чної й бактеріологічної зброї. Війни за всіх часів завдавали величезної шкоди довкіллю, сучасні ж війни — це справжні екологічні катастрофи. На відміну від будь-яких звірів, людина зоатна з неймовірною жорстокістю вбивати подібних до себе. Світова термоядерна війна може в лічені секунди знищити все

їство й більшість живих істот планети. Підраховано: накопиче­
них ядерними державами боєголовок, кількість яких перевищує
60 тис. штук, а їхня сумарна потужність становить 20 000
Mm,
достатньо для того, щоб 70 разів поспіль знищити всі великі й малі
міста планети!

Війни — це не лише геноцид, а й екоцид, прикладів чого в історії людства дуже багато, й ось деякі з них:

♦ войовничі походи хетів і гунів, які жорстоко знищували не тільки людей, а й досягнення їхньої цивілізації та природуБлизького Сходу й Римської імперії;

♦ грабіжницькі походи жорстокої орди Чингісхана, яка пла­номірно знищувала все на своєму шляху: спалювала врожаї,засипала колодязі, винищувала худобу, вирубувала сади, ви­топтувала поля. В Месопотамії було зруйновано зрошувальну систему, яка будувалася й діяла там протягом тисячоліть і бу­ла життєдайною для цілого регіону. Після цього родючі земліперетворилися на пустелю, і землеробство в долині річок Тиг­ру та Євфрату відтоді так і не відновилося;

♦ «освоєння» європейцями Америки, яке супроводжувалося нелише винищенням місцевого населення, а й безглуздимвідстрілом мільйонних стад бізонів, іншої звірини, випалюван­ням тисяч гектарів лісів, спустошенням земель;

♦ Перша та Друга світові війни, що принесли незліченні людськіжертви й завдали величезної шкоди природі;

♦ війни у В'єтнамі, Кореї, Афганістані, Кувейті, Чечні, Юго­славії, в яких загинули й покалічені сотні тисяч людей, а збит­ки від них обчислюються трильйонами доларів.

Війни — це ще й абсолютно безглузді економічні витрати й розтринькування природних ресурсів, деструкція екосистем. Ве­личезних збитків людству й природі завдають не лише самі воєнні дії, а й підготовка до них: утримання армій, техніки, полігонів, військових об'єктів і заводів, проведення регулярних навчань, маневрів, поховання відходів військової діяльності, в тому числі небезпечних — хімічних.

29

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

♦ Наприклад, у Балтійському морі після закінчення Другої світової війни союзники затопили тисячі тонн німецьких хімічних снарядів та авіабомб. На дно Атлантичного й Тихого океанів, Карського й Охотського морів було скинуто багато відпрацьованих ядерних реакторів із підводних човнів і контей­нерів із радіоактивними відходами. Через десятиліття вони знову почали загрожувати природі та людству: корозія матеріалу упако­вок спричинила «розповзання» шкідливих речовин у довкіллі й отруєння всього живого.

Зросла кількість катастроф, пов'язаних із розвитком нафтови­добувної, нафтопереробної промисловості та атомної енергетики. Райони інтенсивного видобування нафти й газу (Перська та Мек­сиканська затоки, Північне море, Тюменський край, Каспійське море, інші регіони) сьогодні стали зонами екологічного лиха.

Про наслідки аварії на Чорнобильській АЕС ітиметься далі.

Не можна не нагадати й про тяжкі екологічні наслідки, пов'язані з випробуванням ядерної зброї та похованнями радіоак­тивних відходів. Випробування атомних боєзарядів на Новій Землі, в Казахстані, в пустелі Гобі, в штаті Аризона, на Тихооке­анських островах Муруроа, Бікіні, Еніветок, поховання залишків відпрацьованих атомних реакторів в Охотському морі — все це не лише спричинило значне підвищення загального радіоактивного фону на планеті, в атмосфері та водах Світового океану, а й та­кож призвело до масових отруєнь риби, тюленів, захворювань та загибелі людей і тварин у цих районах.

Потенційну загрозу виникнення надзвичайних екологічних ситуацій становлять усі великі нафто- й газосховища, трубопро­води, склади всіляких хімічних речовин, особливо — отруйних (пестициди, кислоти, аміак тощо). Людство вже відчуло на собі наслідки аварій на таких об'єктах.

• У 1976 р. віталійськомумістіСевесохмарадіоксину, щоутвориласяпіслявибухунахімічномузаводі, накрилатериторіюплощеюпонад 10 км2
, наякіймешкалобільшеніжтисячалюдейібулорозташованобагатотварин­ницькихферм. Урезультатізагинулоблизько 100 тис. голівхудоби,захворілисотнілюдей, двоєдітейпомерло, азагальнийпервиннийзбитокстановивпонад 10 млндоларів. Завдякипогоднимумовамхмаранепошириласядалі. Черездеякийчаспідрахували: концентраціяцієїотру­тибулатакою, щомоглибзагинути 100 млнчоловік!

# 3 грудня 1984 p., уночі, колилюдиспали, смертоноснахмараме-тилізотіоціанату, якийвикористовуєтьсядлявиготовленняпестицидів,

зо

просочиласязвелетенськоїцистернизаводукомпанії«ЮніонКарбайд»і накриламістоБхопалвІндії. Цесталооднієюзнайбільшихвісторії індустріальнихкатастроф: 2,5 тис. чоловікпомерлизразу, близько 100 тис. тяжкозахворілийсталиінвалідами (ушкодженнямозку, сліпота, стерильність).

Будь-які широкомасштабні втручання в природні екосистеми також мають катастрофічні наслідки. Наприклад, унаслідок
будівництва на великих річках гребель і водосховищ відбувається ось
що:

• кардинально змінюється режим річкового стоку (в багато разівуповільнюється);

• змінюється тепловий режим;

• змінюється характер випадання опадів, розчинення солей, їхвідкладення, біохімічних та інженерно-геологічних процесів;

• різко змінюються умови взаємозв'язку річкових і підземних воду даному басейні, рівневий режим, фізичні й хімічні власти­вості поверхневих і зв'язаних з ними підземних вод;

• розвиваються процеси стагнації (гниття) й «цвітіння», застою,нагромадження всіх видів забруднювачів, що змиваються з водозборів і приносяться вітрами;

• вимирають ті види водяних організмів, зокрема риба, якіпотребують чистої води й міграції вздовж русла;

• гинуть заплави — найцінніші природні об'єкти.

Живі
ресурси
планети
вичерпуються
зі
швидкістю
,
що
перевищує швидкість
їх
відновлення
...
Нині
на
Землі
немає
жодного
біогеоценозу
,
якого
б
так
чи
інакше
не
зачепила
діяльність
людини
.

З матеріалів UN ЕР — Програми ООН з охорони довкілля

Велике гідрологічне будівництво в будь-якому річковому басейні — це практично екологічна катастрофа для нього.

Те саме можна сказати й про широкомасштабні іригаційні ро­боти (осушування боліт на Поліссі, зрошення на півдні України), які призводять до деградації болотних екосистем, загибелі малих річок, зміни шляхів міграції перелітних птахів, зміни режимів та обсягів підземних вод, засолення ґрунтів.

Наслідкиосушуванняполіськихболіт:

• ЗОроківтомунаПоліссізаготовляли 220 цвалеріановогокоренянарік, асьогодні—лише 4—5 ц.

31

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава1

Людство
в
навколишньому
середовищі

»Із 47 видівлікарськихрослин, якимиславилосяПолісся, теперзбирають 6—7 видів.

• 20 роківтомунаПоліссіцілющажуравлинаросланаплощі 80 тис. га, а нині цяплощазменшиласядо 20 га.

Катастрофічно впливає на природні ландшафти будівництво великих шахт, відкритих кар'єрів, автомагістралей, летовищ, потужних ліній електропередач, каналів, тунелів, великих сміттєзвалищ і шламосховищ.

Зазначені вище екологічні катастрофи, пов'язані з широко­масштабною людською діяльністю, мають локальний, іноді — регіональний характер.

Ураховуючи гіркий досвід недбалого природокористування, люди повинні у своїй майбутній діяльності зважати на Закони Природи, чітко уявляти наслідки свого втручання в життя біосфе­ри, що проявляться як найближчим часом, так і пізніше, через 50—100 років. Використовуючи весь загальнолюдський інтелект і набуті знання в галузі охорони природи та раціонального спожи­вання її ресурсів, розвиваючи міжнародне співробітництво, обмінюючись Інформацією, надаючи наукову, матеріальну й технічну допомогу, необхідно домогтись ефективного вирішення головної проблеми — зберегти сферу життя на Землі.

§
1
A^J
Духов
накриза

...
Що
ж
робити
? ...
Мені
здається
,
що
відповідь
криється
не стільки
у
ставленні
людини
до
середовища
свого
природного
проживання
(
це
наслідок
),
скільки
у
сфері
духовного
,
морального її
світу
.
Тут
насамперед
важливо
,
яким
богам
молишся
,
—ось
це все
й
визначає
.

С. Г. Островой,

російськийпоет

рім головних причин деградації довкілля —

___ ^демографічний вибух, виснаження природних

ресурсів і дедалі активніше забруднення повітря, води й ґрунтів — є й інші серйозні причини поглиблення екологічної кризи:

32

• занепад духовності;

• надзвичайно низька екологічна культура цілих народів і націй;

• низький рівень екологічної освіти більшості керівнихпрацівників та урядових чиновників практично в усіх країнахсвіту;

• загальне зниження морального рівня людей за останні деся­тиліття.

Дослідження сучасних соціологів і психологів переконливо дчать про те, що одна з причин розвитку глобальної

екологічної кризи — це криза людського духу.
До її проявів на-

іежать:

• сплеск антисуспільних настроїв, егоїзму, нігілізму, локальних і регіональних збурень у суспільстві;

• планетарна епідемія аморальності, злочинності, наркоманії,проституції, тотальної легковажності, бездумності й жадобишвидкої наживи;

• деградація особистості в різних її проявах;

• зниження культурного й духовного рівня;

• зростання корупції, проявів некомпетентності й непрофе-сіоналізму у вирішенні національних і міжнаціональнихпитань.

За цих обставин, як гриби після дощу, з'являються (й, на жаль, знаходять численних прихильників і наслідувачів) усіляко­го гатунку «пророки», ясновидці, екстрасенси, сатаністи типу керівників сумнозвісного Білого Братства, японської секти Аум синрікьо та ін.

Про страшний занепад моралі, людського духу попереджали видатні релігійні діячі сучасності — Папа Римський Іоан Павло II,Далай-лама, священик Олександр Мень та інші, спра-^епиво вважаючи однією з причин кризи людського духу — занурення в матеріальне, поклоніння не Богові, а Мамоні, відрив їл
Матері-Природи, нехтування її правилами й законами.

Стає дедалі зрозумілішим, що ступінь розвитку цивілізації визначається не кількістю кіловат, які виробляються енергетич­ними об'єктами, а низкою моральних і духовних критеріїв, мудрістю людей, особливо тих із них, котрі рухають уперед цю _ивілізацію. Подальший прогрес людського суспільства немож­ливий без розвитку культури й етики, підвищення духовності й моралі. Тому найкращі представники науки й культури всіх країн

33

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

'лава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

світу сьогодні закликають звернутися до тих життєвих цінностей, які людство виробило протягом тисячоліть, цінностей, закріпле­них у біблійних заповідях і настановах усіх релігій. Людство му­сить переглянути свої життєві позиції й принципи, знову відчути себе невід'ємною частиною Природи й зрозуміти, що духовне здоров'я людини невіддільне від здоров'я Природи. Інакше, як застерігав німецький письменник 3. Ленц, може трапитися так, що на надгробному пам'ятнику нашій цивілізації буде написано: «Кожен хотів кращого — для себе». Наше покоління повинне за­лишити по собі, для своїх онуків і правнуків, не мертві пустелі й отруєні поля, моря, річки й підземні води, а квітучу Землю, кон­тиненти й океани, що вирують життям.

Аби виконати цю місію, молоді належить оволодіти Законами Природи, які, власне, і є законами нашого виживання. І пере­дусім слід усвідомити істину, котру сформулював 400 років тому великий англійський філософ Ф. Бекон: «Ми не можемо управ­ляти природою інакше, ніж підкоряючись їй».

Необхідні
подальші
величезні
зусилля
,
аби
діУ
людини
стали
мудрими
,
неупередженими
й
завбачливими
.
Якщо
ж
у
її
поведінці
,
як
і
досі
,
переважатимуть
роз
'
єднаність
,
антагонізм
,
пожадливість
,
то
зруйнуються
найтонші
механізми
,
котрі
підтримують
рівновагу
сил
природи
,
що
оточує
нас
.
І
тоді
навряд чи
в
людини
залишаться
шанси
вижити
.

Б. Уорд,

англійський економіст, політолог

Уявлення про те, що ресурси природи невичерпні, що все в ній призначене тільки для людини, яка має право панувати над царством живого й неживого, сформувалося в глибокій давнині. Ідея домінування над природою тисячоліттями вкорінювалася в свідомості людей, тому змінити хід їхнього мислення сьогодні — завдання надзвичайно складне. Та якщо людство хоче вижити, його неодмінно треба вирішити в найближчі десятиліття.

Адже ж у давнину на Землі були регіони, де не існувало воро­жого ставлення людини до природи, навпаки, все робилося для того, щоб гармонізувати стосунки з нею.

Мешканці Півночі — чукчі-оленярі й нині дбайливо ставлять­ся до природи. Основним кормом для їхнього годувальника — північного оленя — є лишайник ягель. Випасені, витоптані копи­тами оленів ягельники відновлюються дуже повільно — приблиз-34

-to через 10 років. Знаючи про це, оленярі кочують тундрою зі своїми стадами, суворо дотримуючися певних маршрутів, і повер-"іються на використані пасовиська лише тоді, коли вони віднов­люються. Кормові ресурси тундри слугували багатьом поколінням ленярів і не втрачали своєї цінності.

Зовсім інакше поводяться сучасні «підкорювачі природи», які "рийшли в північні краї, — геологи, нафтовики, військові. їх не хвилює,
що буде з цими землями завтра. Важкі трактори та всю­диходи безжалісно шматують тундру, розтоптують ягельники,

ішаючи в них глибокі колії. З часом ці колії розширюються, бо в місцях знищеного рослинного покриву починає танути вічна мерзлота, утворюються термокарстові болота, а отже, руйнуються

ірові екосистеми.

Мисливські племена чукчів, ескімосів, північноамериканських

лнців та інші ніколи не забивали дичини більше, ніж це було необхідно для їхнього прогодування. Ніколи рука мисливця не могла
піднятися на самку звіра з дитинчам. Етнографи описали іивовижно зворушливі обряди, що виконувалися над тушею збитого ведмедя чи лося: люди просили вибачення в духа звіра за вбивство й пояснювали йому, чому вони змушені були так

учинити.

Та ось у північноамериканських преріях (у канадських і росій­ських тундрі й тайзі...) з'явилися «цивілізовані» колонізатори.

У 1806 р. в преріях від Канади до Південної Дакоти паслося 30 млн бізонів, і коли ці численні стада рухалися прерією, вона

іеку здавалася чорною. Чужинці розпочали масову безглузду бійню.
В бізонів стріляли заради шкури, заради язика (делікатес!), і
часто — просто заради спортивного інтересу. З'явилися ••чемпіони» зі знищення цих мирних тварин, на кшталт якогось Буффало Білла, котрий застрелив кілька десятків тисяч бізонів. За короткий час Велика Прерія перетворилася на кладовище "зонових скелетів, і вже в 1889 р. від 30-мільйонної популяції

ишилося лише близько 1 тис. особин (рис. 1.2). З'явився новий бізнес — збирання кісток і переробка їх на добриво. Сьогодні бізони мешкають в окремих ізольованих резерваціях і заповідниках індіанців. Зусиллями біологів і товариств охорони "варин їхню чисельність удалося довести до 100 тис. (вважається, _ю вид урятовано від остаточної загибелі).

Нині наука екологія має набути статусу нової релігії. Лише та­кий
глибокий переворот у свідомості людей допоможе вберегти

35

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
пава
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

цивілізацію від деградації й загибелі! Сьогодні людина не впи­сується у знівечене власними руками довкілля. Протягом усього періоду формування людини як біологічного виду її організм і психіка перебували під потужним впливом космічних сил. Коли ж вогні Всесвіту, шерех прибережних хвиль, шелестіння листя й

Рис. 1.2

Скорочення популяції бізонів на території Північної Америки
з 1500 до 1906 р.

пахощі квітучих трав уже не сприймаються як невід'ємна части­на буття людини, почали стиратися головні риси людської індивідуальності... Більшості людей, які ще не остаточно скам'я­ніли серед бетону, скла й асфальту, тісноти й грюкоту міст, при­таманний потяг до морських берегів, до річки й лісу — до Матері-Природи. Лише зрозумівши природу, людина зрозуміє саму себе. Екологічна етика, що бере до уваги все наше довкілля, стала необхідністю.

Відомий російський учений-еколог, академік М. М. Моисеев наголошує, що сучасні стереотипи поведінки й мислення людей

36

неодмінно призведуть до катастрофи. Один із таких стереотипів рмульований у відомому гаслі: «Ми не можемо чекати мило­ві від природи, взяти їх у неї — наше завдання!» І брали, бра­ли силоміць, не замислюючися про наслідки, будували «світле майбутнє», а тих, хто був незгодний із такими методами вництва, «перевиховували» або знищували. Глибокі роздуми великих філософів-космістів М. Ф. Федоро-ьа, В. І. Вернадського, П. О. Флоренського про важливість ■ірмонійного розвитку неподільної системи Космос—Земля— Людина підтверджуються в наші дні.

Людина тисячі років боролася за своє існування, виживала в

іеміях, голодоморах, у п'ятнадцяти тисячах воєн, які сама ж і

розв'язувала, виживала й вірила в краще майбутнє. Заради цього

вона розвивала науку, культуру, медицину, формувала нові

іальні системи. І ось через свої хибні моральні принципи,

овне зубожіння, деградацію екологічної свідомості й совісті

м
знову опинилися на порозі нового, можливо, найжахливі-

шого етапу напруженої боротьби за своє виживання.

Сучасна
людина
фактично
обожнила
саму
себе. Та
вона
— фальшиве
божество
.
Створене
нею
на
Землі
—нерай
,
а
кошмар
,
до
якого
вона
сама
адаптується
дедалі
меншою
мірою
й
який уже
не
може
задовольнити
її
соціальних
,
психологічних
,
духовних
і
естетичних
запитів
.

Е. Голдсміт, американський публіцист

Знову історія нагадала про нерозривні зв'язки між мораллю й соціальним розвитком, про те, що неможливо навіть найкращі ьні ідеї втілити в життя за допомогою насильства, не звер­таючися до розуму, совісті й мудрих порад Природи, що духовна роз'єднаність, аморальність навіть за найвищих досягнень науки і техніки все одно призведуть до кризи, що сьогоднішній комфорт створюється за рахунок майбутнього планети. Нині суть понять «екологічна мораль» та «екологічна етика» змінилася: аби передбачити наслідки нашої поведінки для довкілля, недостатньо лише інтуїції — потрібна висока компетентність.

Одна з найнебезпечніших помилок людини — віддання пере­валі одномоментній вигоді на шкоду довкіллю. Тому до найваж­чих завдань сучасності належить необхідність зміни пріори-

37

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гп
ава1

Людство
в
навколишньому
середовищі

І І

тетів серед загальнолюдських цінностей. Майбутні покоління не мають права на аморальні рішення та дії стосовно природи. Доцільно запам'ятати девіз усесвітньо відомої екологічної органі­зації «Грінліс»: «Ми не отримали Землю в спадок від батьків, ми взяли її в борг у наших дітей!»

§ 1.5.^1
Нова
філософія
життя

Моральність
,
моральні
принципи
покликані
стати
тим
могутнім засобом
,
що
дасть
нам
змогу
подолати
людську
роз
'
єднаність
,
духовну
відчуженість
і
тим
самим
згуртує
нас
як
братів
і
сестер для
побудови
щасливого
майбутнього
для
нас
і
наших
нащадків
...
Зневажливе
,
хижацьке
ставлення
до
природи
—прямий
наслідок
егоїзму
,
нездорового
стану
людської
душі
.

Патріарх Московський і всія Русі Алексій

О

чевидно, що стиль сучасного людського буття хибний, і його неодмінно треба змінити, якщо ми хочемо зберегти біосферу й вижити. А оскільки стиль життя визначається мораллю, якої дотримується суспільство, то настав час установити нові моральні принципи й критерії, що відповіда­ють сучасним вимогам до взаємовідносин Природи й світового співтовариства людей, і керуватися ними в своїх діях у XXI ст.

Люди повинні зрозуміти, що хоч би яким був варіант стратегії виживання, вони мусять узяти на себе надскладні зобов'язання перед собою, перед своїми близькими, розробити й поступово ре­алізовувати цілий ланцюжок самообмежень. Ці потрібні обме­ження, що мають утверджуватися в нашому житті, вплинуть на формування нового характеру майбутньої цивілізації, на структу­ру відносин між окремими людьми, цілими народами й країнами. Ця нова — назвемо її екологічною — філософія так глибоко відрізнятиметься від нашої сучасної філософії, як мораль первісних племен від моралі суспільства XX ст.

Підвалинами нової моралі, нової
— екологічної
— філософії

мають бути:

• ідея розумного співіснування біосфери й техносфери; 38

• планетарний, загальнолюдський підхід до вирішення земнихсоціально-економічних (передусім енергетичних) та екологіч­них проблем;

• ідея універсалізму — глобальної і космічної взаємозалежностівсіх процесів;

• ілея необхідності самообмежень, підказаних екологічнимизаконами й досвідом попереднього розвитку;

• ідея оптимального використання всіх ресурсів Землі на основівпровадження нових ресурсозберігаючих і маловідходних техно­логій та міжнародної глобальної експертної оцінки цих ресурсів;

• ідея збереження й примноження біорізноманітності;

• консолідація людства під прапором об'єктивного знання, пере­творення науки, особливо екології, на керівний інструмент;

• тотальна екологізація життя людей, перехід від сервотехнології (небезпечної для довкілля) до екотехнології.

Спеціалісти підрахували: серед усіх джерел енергії відновлю­вані становлять лише 10 %. Отже, для того щоб за сучасного рівня розвитку технологій людство «вписалося» в природний кругообіг речовин та енергії, воно мусить зменшити свої потреби мінімум у 10 разів. Учені вважають, що зменшити в 10 разів загальне енер­госпоживання за рахунок будь-яких нових науково-технічних рішень у найближчі десятиліття — мета нереальна. Тому на поряд­ку денному залишається вирішення демографічної проблеми, .відоме регулювання росту чисельності населення з урахуванням можливостей біосфери. Саме з проблемою перенаселення нашої планети пов'язані решта екологічних проблем — перевиснаження ресурсів, перевиробництво, перезабруднення довкілля.

Оптимальною вважається така кількість населення Землі, яку можна без шкоди для біосфери забезпечити енергією, достатньою хтя подальшого прогресу й нормального співіснування з Природою.

Важливими факторами для суспільства майбутнього мають ггати: зміцнення демократичних основ, самоуправління; залучен­ня широких мас населення для прийняття рішень; загальна глибока екологічна освіта суспільства. Нова — екологічна — гпософія має згуртувати, об'єднати не лише «зелених» у різних куточках планети, а й усіх людей Землі для подолання нашого спільного лиха — глобальної екологічної кризи. Ця філософія має допомогти формуванню нового планетарного братства, здатного jo самообмежень, самодисципліни, співробітництва, взаєморо­зуміння та взаємодопомоги.

39

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
1

Людство
в
навколишньомусередовищі

І

Стрижнем програми дій людства може стати програма, яка ви­кладена в документах міжнародної екологічної конференції, що відбулася 1992 р. в Ріо-де-Жанейро (Бразилія), відкоригована й доповнена останніми роками. Реалізовувати її доведеться в епоху, коли перед людським суспільством виникла ціла низка більш складних і масштабних, ніж раніше, проблем, здатних поставити його на межу загибелі, якщо ці проблеми вирішуватимуться не­достатньо оперативно й ефективно. Склалася ситуація, за якої лише об'єднання всіх націй і народів на гранично демократичній основі дасть змогу досягти глобальної екологічної безпеки.

Після міжнародного екологічного форуму в Ріо-де-Жанейро широкого розголосу набув термін «стійкий розвиток суспільства». Очевидно, його варто уточнити — «екостійкий розвиток»,
тобто така еволюція якої-небудь екосистеми (або системи взагалі), коли вона може розвиватися й функціонувати тривалий час за рахунок внутрішніх ресурсів, не деградуючи (самоочищуватися, еамороз-виватися, самовідновлюватися). Екостійкий розвиток суспіль­ства— розвиток на основі раціонального природокористування та однакових можливостей для кожного мешканця планети (нації, держави), коли зберігаються відновлювальні можливості біосфери та нормальні екологічні умови для життя й діяльності багатьох поколінь людей.

Глобальна програма соціально-екологічних змін, яку було започатковано в Ріо-де-Жанейро, отримала потужний імпульс на Всесвітньому саміті з питань еколого-збалансованого розвитку, що відбувся в 2002 р. у Йоганнесбурзі (Південно-Африканська Республіка). Як з'ясувалось, і через 10 років після Ріо новий стра­тегічний підхід до розв'язання життєво важливих проблем людст­ва ще не знайшов широкого розуміння у світі, не дістав адекват­ного відображення в національній політиці переважної більшості країн. Людство продовжує нещадно експлуатувати природу і її ресурси, водночас дедалі сильніше забруднюючи й руйнуючи довкілля. Країни, що розвиваються, в гонитві за економічними прибутками повторюють той самий шлях, який свого часу про­йшли розвинені держави — шлях руйнування Природи, дисба­лансу й дисгармонії. Триває послуговування старою методологією життєдіяльності, що зводиться до спроб суто технічного й фінан­сового вирішення соціально-екологічних проблем. Залишаються

40

неподоланими п'ять основних суперечностей, усунути які перед­бачалося за допомогою глобального Плану дій на XXI століття, прийнятого в 1992 р. у Ріо-де-Жанейро:

• між реальним життям та існуванням у гармонії з природою;

• між реальним розвитком і навколишнім середовищем;

• між інтересами сучасного й майбутнього поколінь;

• між багатими і бідними країнами та людьми;

• внутрішньоекономічні.

Одними з головних причин існування зазначених суперечнос­тей залишаються невміння чи небажання поєднати духовність, саме життя людства й існування Природи у визначенні майбут­ньої долі цивілізації, а також низькі екологічна культура й еко­логічна свідомість людей.

Всесвітній саміт у Йоганнесбурзі був покликаний знайти відповіді на виклики гармонійному розвиткові, розробити ме­ханізми й плани дій, графік їх реалізації на всіх рівнях земного соціуму. Вивчення й аналіз рішень Саміту необхідні для створен­ня й коригування національних стратегій збалансованого розвит­ку з урахуванням таких нових процесів, як глобалізація, транс­формація економік, інформаційна інтервенція, тероризм та ін.

Об'єднанню народів для вирішення основної проблеми — екологічної — мають допомогти й усі релігії світу за умови їхньої коректної трансформації відповідно до змін життя на Землі. Як зазначає видатний еколог XX ст. М. Ф. Реймерс, десять біблійних заповідей у сучасній інтерпретації мусить знати кожен, і кожен зобов'язаний дотримуватися їх. У випадку ігнорування цих заповідей слід уводити жорсткі санкції. Розбещеності, свавіллю, егоцентризму, волюнтаризму й консерватизму треба негайно покласти край, бо світ надто слабкий, аби вистояти за таких проявів у суспільстві.

На
лиці
природи
не
буває
написана
ницість
...
У
присутності
природи
людиною
оволодіває
одвічна
насолода
,
хоч
би
які
прикрощі
випадали
їй
у
повсякденному
житті
.

Р. Емерсон,

американський філософ, поет, публіцист

Нова — екологічна — філософія, на відміну від старої — анти-екологічної, має навчити нас поважати Природу, Землю, все живе

41

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
ав
a
1

Людство
в
навколишньому
середовищі

на ній, навчити так співіснувати в біосфері, щоб життя на планеті тривало й розквітало.

Стара — антиекологічна — філософія

Людина — особливий вид у царстві біорізноманітності на Землі, вона відокремилася від Природи, вона піднеслася над Природою, вона може панувати над Природою й управляти її процесами. Природу треба перемогти.

Природа багата, її ресурси без­межні, тому, вичерпавши потріб­
не нам в одному місці, можемо переміститися в інше й продовжу­вати брати стільки, скільки хо­чеш (чи можеш), при цьому зі 100
% природної речовини, що ви­добувається, споживаючи близько 2 %, а викидаючи — 98 %.

Життя людей можна поліпшити,
постійно накопичуючи матеріаль­ні блага й нарощуючи прибутки завдяки технічному прогресові.

Нова —
екологічна
— філософія

Природа була й завжди буде силь­
нішою за людину, бо вона її поро­
дила. Людина — невід'ємна части­на, «деталь» Природи, Всесвіту, й у своєму житті вона повинна керуватись їхніми Законами, зва­жати на всі елементи довкілля. Всі живі істоти біосфери
— рівно­
правні мешканці нашої спільної
домівки
— Землі. Ми маємо розум­но співпрацювати з Природою, поважати її Закони.

Природні ресурси обмежені й ви­
черпні. Потрібно провести їх
інвентаризацію в усьому світі й
перейти до глобальної політики збереження та оптимального ви­
користання. Слід увести компен­сацію витрат на відтворення або
відшкодування природних ресурсів,
розробити наддовгочасну стра­
тегію природокористування, за­
провадити квоти використання
ресурсів для кожної держави,
регіону й світу в цілому, а також:
відповідний міжнародний конт­
роль за цим. Ми живемо на Землі, маленькому космічному тілі, й ніщо в ньому не може бути не­скінченним.

Життєва цінність
— не в сумі на­ших спільних банківських рахунків. Мільйон магнітофонів не замінять шматка хліба голодному, мільярд телевізорів не врятують від спра-

У жорсткій конкуренції й жор­
стокій боротьбі за життєві блага виживає найсильніший. У боротьбі всі засоби прийнятні. І люди, і країни поділяються на бідних і багатих, а між ними
— прірва від­
чуженості. Конфронтація
— ос­
новний метод вирішення політич­
них проблем і спосіб збагачення одних за рахунок інших.

Дотримуватися в нашому житті
правил поведінки й найкращих
традицій, що їх виробило людство, йти за біблійними заповідями
— не обов 'язково. Висока мораль —
не головне, мета виправдовує за­
соби.

Нові технології допоможуть нам вирішити всі проблеми. Еко-логізація техніки допоможе подо­лати екологічні проблеми.

ги, тисяча автомобілів не дадуть
ковтка повітря тому, хто зади­
хається; померти під купою досяг­
нень технічного прогресу — доля убогих духом, жадібних і дурних.

Не протиборство, а взаємодопо­
мога — основа існування життя
на Землі. Тільки спільними зусил­
лями можна досягти благополуччя. Голодний світ
— небезпечний і
нестійкий. Лише задоволення
основних потреб кожної людини
може бути гарантією благополуч­
чя всіх людей на планеті.

Норма життя кожної людини
— дотримання десяти біблійних за­повідей у сучасній інтерпретації;
норма поведінки — доброзич­
ливість, співчутливість, співпере­
живання; достойності, до яких
слід прагнути,
— душевна краса, гармонія, чесність, честь, висока моральність. Соціальний розвиток має базуватися на свободі й гу­манізмі.

Тільки розумно поєднуючи нові
технології із зусиллями кожної лю­
дини у вирішенні природоохоронних проблем можна вийти з кризи. За­стосовувані нині основні способи екологізації техніки (спорудження очисних об'єктів, які нейтралізу­ють забруднення, тощо)
— еко­логічно неефективні й економічно недоцільні. Виробництва мають будуватися згідно із законами са­морегульованих систем та із зако­нами системної цілісності за ана­логією з природними біогеоцено-зами й біосферою (різноманітність

42

43

:

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гпав
а1

Людство
в
навколишньому
середовищі

І

видів
— важлива передумова за­
безпечення замкненості техноло­гічних процесів використання ре­
човини; суспільне виробництво має підпорядковуватися принципові кругообігу речовини). Виробничі процеси мають розвива­тися за біологічними принципами; слід переходити до промислового фотосинтезу.

Відходи — неприємний продукт будь-якої людської діяльності, але вони неминучі. їх можна накопи­ чувати й поволі утилізовувати.

Відходів, які не можна утилізува­
ти, не повинно бути взагалі, як у
Природі, де відходи одних організ­мів слугують ресурсами для інших. Слід розвивати безмашинне вироб­ництво, що не дає шкідливих відходів. Необхідно переходити до використання нових видів енергії, безпечних для довкілля.

.

Сучаснаекологія

Перед
людством
на
весь
зріст
постає
проблема
виживання
— центральна
проблема
сучасної
науки
.
Дисципліна
,
яка
її
вивчає
,
і
має
назву
«екологія
людини»
.

М. М. Моисеев

о ;

ьтже, можемо зробити висновок, що всім нам, 'мешканцям невеликої, прекрасної, але вкрай переобтяженої «плодами» людської діяльності планети, біосфера якої вже опинилася на останній межі, необхідно почати діяти. Мусимо активно рятувати природне середовище, зберігати й «ремонтувати» свій дім, що колись був чудовий, а нині почав роз­валюватися з нашої вини. Але це — надзвичайно складне, важке й важливе завдання. І ефект може бути досягнутий лише в тому разі, якщо підходити до його вирішення старанно, з душею й сер­цем, а головне — професійно, грамотно, з урахуванням правил і законів, згідно з якими живе й розвивається Природа: народ-

44

жується, набирає сили, квітне, старіє й умирає, передаючи протя­гом тисячоліть гени від покоління до покоління, від виду до виду у вічному кругообізі речовин, енергії та інформації, в тісному взаємозв'язку всього живого й неживого, земного й космічного.

Людина своєю діяльністю порушила еволюційно встановле­ний ритм і відпрацьовані напрями процесів біосфери — над­складної природної системи. Озброївшися новою — екологіч­ною — філософією, ми повинні в XXI ст. спрямувати всю силу свого інтелекту на глибоке, всебічне вивчення біосфери, всіх складових природного середовища, обстежити завдані їй рани й віднайти засоби її лікування та відновлення.

Поставлене завдання може бути вирішене лише за однієї умови — всі люди зобов'язані глибоко оволодіти комплексною інтегральною наукою про довкілля — новою філософією нашого виживання й подальшого збалансованого розвитку цивілізації.

XXI століття — доба перетворення Homo technocraticus на Homo ecologicus.

Ш
Структура, предмет, завдання й методи сучасної екології.

Вперше термін «екологія» (від грец. ойкос
— житло, місцеперебу­вання та логос
— наука) запропонував у 1866 р. німецький дослідник природи Е. Геккель, однак формування екології як науки почалося в XX ст. й триває досі. Сучасна екологія — це системна наука, що має багатоярусну конструкцію, в якій кожен із поверхів спирається на безліч традиційних дисциплін (М. М. Моисеев). Специфіка сучасної екології полягає в тому, що вона із суто біологічної науки перетворилася на цілий цикл знань, увібравши в себе розділи географії, геології, хімії, фізи­ки, соціології, теорії культури, економіки й навіть теології (М. Ф. Реймерс). На думку інших учених, екологія — це соціально-природнича наука; її однаково можна віднести і до біологічної, і до географічної галузей знань і її слід розглядати як цілком самостійну науку, що набула фундаментальності й глобальності.

Екологія
в
широкому
розумінні
об
'
єднує
в
собі
десятки
наукових
напрямів
,
хоча
,
на
жаль
,
у
наш
час
іще
немає
таких
необхідних екологів
-
професіоналів
широкого
профілю
.
Ця
ситуація
вкрай небезпечна
:
вона
веде
до
серйозних
економічних
втрат і
соціальних
збитків
.
Екологи
найвищої
кваліфікації
все
ще роз
'
єднані
.

О. В. Яблоков,

російський зоолог, еколог

45

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
ава1

Людство
в
навколишньому
середовищі

Сучасна екологія з традиційної біоекології виросла в ком­плексну, складну, багатогранну інтегральну науку-лідера, стала філософією виживання людства — екологічною філософією. Вона, як і раніше, базується на біогеографічних знаннях, але для вивчення й осмислення всіх складових сучасних екологічних про­блем, установлення прямих і зворотних зв'язків між процесами, які формують екологічні умови, визначення шляхів виходу з еко­логічної кризи, розроблення для цього конкретних локальних, регіональних і глобальних планів та програм сучасна наука про довкілля залучає знання практично з усіх інших наук.

Сучасна екологія

— це одна з головних фундаментальних наук про взаємовідносини живої й неживої природи, нова філософія
людства, що перебуває в стадії формування. Це наука про середови­
ще нашого проживання, його живі й неживі компоненти, їхній
взаємозв 'язок, що формує умови життя та розвитку всіх екосис­
тем. Це наука про узгодження Стратегії Природи й Стратегії
Людини, що має базуватися на ідеях самообмеження й самозбере­
ження, розумної коеволюції техносфери й біосфери.

Коротше можна сформулювати так: сучасна екологія
— це нова комплексна наука про виживання в довкіллі, завдання якої — пізнан­ня законів розвитку й функціонування біосфери як цілісної системи
під впливом природних і, головне, антропогенних факторів, а також
визначення шляхів ефективного співіснування техносфери й біо­
сфери.

Екологічна діяльність нині — обов'язкова, а здебільшого — одна з основних складових будь-якої сфери людської діяльності: промислового виробництва, енергетики, сільського й лісового господарства, транспорту, наукових досліджень, військової спра­ви, культури, релігії та ін. Усі рішення, пов'язані з використан­ням природних чи людських ресурсів, із втручанням у процеси життєдіяльності біосфери, слід приймати з урахуванням най­ближчих і віддалених наслідків.

Об'єкти досліджень науки про довкілля
або її галу­зевих підрозділів — це екосистеми планети та їхні елементи (залежно від рівня досліджень).

Головний предмет досліджень нової екології
— взаємозв'язки (їхні особливості й розвиток) живих організмів, їхніх груп різних рангів, живих і неживих компонентів екосистем,

46

а також характер впливу природних і антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.

Основні завдання екології
XXI
століття:

• вивчення загального стану сучасної біосфери, умов йогоформування та причин змін під впливом природних і антропо­генних факторів;

• прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;

• розробка з урахуванням основних екологічних законів шляхівгармонізації взаємовідносин людського суспільства й Природи,збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулю­вання й самовідновлення.

Сучасні екологічні дослідження мають стати науковою базою для розробки стратегії й тактики поведінки людства у XXI ст.

Оскільки для ефективного вирішення сучасних екологічних проблем необхідно мати фактичний і науковий матеріал гео­хімічного, геофізичного, біохімічного, біологічного, медичного, фізичного, хімічного, геологічного, соціального, економічного та іншого характеру, а також можливість статистичної обробки, про­грамування, моделювання різних процесів, синтезування й про­гнозування, сучасна екологія використовує всі ефективні, в тому числі найновіші, методи й апаратуру цих наук — і природничих, і технічних, і соціальних.

Останніми десятиліттями в усьому світі почали розвиватися найрізноманітніші напрями екологічних досліджень, мета яких — забезпечити спеціалістів необхідною для прийняття рішень еко­логічною інформацією в усіх сферах людської діяльності. На сьо­годні вже сформувалося близько 90 напрямів екологічних досліджень, які можна умовно об'єднати за принципом галузевої належності (з подальшим поділом у кожній галузі), пріоритет­ності, належності до геосфер та їхніх компонентів, взаємопідпо-рядкованості, соціально-економічної значущості з урахуванням прямих і зворотних зв'язків (рис. 1.3).

Деякі фахівці (Т. Акимова, В. Хаскін та інші) серед розділів сучасної екології виокремлюють загальну екологію
(більшість біологів ототожнюють її з біоекологією) як таку, що об'єднує різні екологічні знання на ще й досі єдиному науковому фунда­менті. Головною складовою загальної екології вважають теоре­тичну екологію, яка визначає загальні закони функціонування екосистем. Цьому допомагають експериментальна та математич-

47

ЕКОЛОГІЯ
XXI
СТОЛІТТЯ

ШГМЬНАЕКОЛОГІЯ

СОЦІАЛЬНАЙ ПРИКЛАДНАЕКОЛОГІЯ

БІОЕКОЛОГІЯ

ГЕОЕКОЛОГІЯ

ТЕХНОЕКОЛОГІЯ

СОЦІОЕКОЛОГІЯ

Екологія систематичних групорганізмів

Аутекологія, демекологія, синекологія

людини

(біолого-медичні аспекти)

ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ

ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ

тварин

атмосфери (4 галузевих підрозділи)

військово; діяльності

За
типами

діяльності

(6-8
галузевих

підрозділів
)

Екологічна освіта

рослин

гідросфери (5 галузевих підрозділів)

енергетики

За
типами
джерел
енергетики
(7
галузевих підрозділів
)

Екологічна культура

грибів

літосфери (5 галузевих підрозділів)

транспорту

За
видами транспорту
(
б
галузевих підрозділів
)

Екологічне право

L	мікроорганізмів	L	геоаномальних зон	—*■	промисловості				За типами виробництва — близько 20 еколо­ гічних напрямів підрозділів )		Етнічна екологія
Екологіязакритих техноекосистем	Ландшафтна екологія	сільського господарства (агроекологія)				8 галузевих напрямів ( підрозділів )		Екологія ідемографія	<—
Палеоекологія	Геоінформаційні системи йекологія	космічної ДІЯЛЬНОСТІ				4 галузевих напрями ( підрозділи )		Екологія ірелігія
Основи біоіндикації	Екологія йвидобування кориснихкопалин	-	Екологічна техніка				Екологічна психологія	-
Екологіяклітин ітканин	Екологічна картографія	Екологічна стандартизація				Екологічний менеджмент	-
Еволюційна екологія	Урбоекологія				Екологічний бізнес
Рекреаційна екологіята заповіднасправа
	1
	ЕКОНОМІКАПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ								—	НАУКОВАТЕОРІЯПРИРОДОКОРИСТУВАНН
Біосферологія
HUUCiPtFUr'UI »

Рис. 1.3 Структура сучасної екології

Національнайглобальнаекополітика (
політика
еколого
-
безпечного
розвитку
)

і

г

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г

па в а 1

Людство
в
навколишньому
середовищі

І

на екологія (моделювання екологічних процесів, обробка ін­формації та кількісний аналіз), що входять до складу загальної екології.

Ми також дотримуємося думки, що загальну екологію слід відділити від низки прикладних екологічних наук як теоретичну, але з умовою, що основу її становить біоекологія з усім колом сучасних проблем.

Біоекологія вивчає найзагальніші закономірності взаємо­відносин організмів та їх угруповань із зовнішнім середовищем у природних умовах, формує уявлення про екологію як економіку природи на основі вивчення потоків речовини, енергії та інфор­мації в життєдіяльності організмів, їх груп та біологічних систем. Вона є материнським субстратом і головною складовою сучасної екології.

У зв'язку з розширенням людської діяльності й посиленням її негативних впливів на природу останніми десятиліттями активно розвиваються різні напрями в сфері прикладної екології.
Цих напрямів набагато більше, ніж у блоці класичних біоеко-логічних наук. Прикладна екологія вивчає механізми руйнування біосфери, розробляє методи запобігання йому й способи раціонального природокористування.

Прикладна екологія складається з трьох основних блоків — геоекологічного, техноекологічного й соціоекологічного — кожен з яких, відповідно до диференціації галузевих напрямів, має де­сятки відгалужень.

Геоекологія вивчає специфіку взаємовідносин організмів і середовища їх існування в різних географічних зонах, на суходолі й в океані, в тундрі, тайзі й тропіках, у горах і пустелях тощо, дає екологічну характеристику різних географічних регіонів, облас­тей, районів, ландшафтів, розглядає екологічні наслідки ендо- й екзогенних геологічних процесів, видобування корисних копа­лин, здійснює екологічне картографування. [Нині є ще кілька означень геоекології (В. Боков, І. Черваньов, І. Дедю, В. Некое), які не збігаються, але за суттю близькі до наведеного тут.]

Техноекологія — найбільший блок прикладних еколо­гічних напрямів (відповідно дисциплін), пов'язаних із такими об'єктами людської діяльності, як енергетика, промисловість, сільське господарство, транспорт, військова справа, наука, кос­мос. Вона визначає обсяги, механізми й наслідки впливів на довкілля та здоров'я людини різних галузей і об'єктів, особли-

50

вості використання ними природних ресурсів, розробляє регла­ментації природокористування й технічні засоби охорони при­роди, опікується проблемами утилізації відходів виробництва та відтворення зруйнованих екосистем, екологізацією виробництв.

Соціальна екологія досліджує специфічну роль людини в довкіллі не як біологічного виду, а як соціальної істоти, відмінності цієї ролі від функції інших живих істот, вивчає шляхи оптимізації взаємовідносин людського суспільства з природою, формує екологічну свідомість, екологічну культуру за допомогою нових методів і підходів екологічної освіти та виховання, форму­лює закони про екологічне природокористування, принципи й критерії екологічного менеджменту, контролю й бізнесу, здій­снює соціально-екологічний моніторинг, закладає основи ло­кальної, регіональної та глобальної екологічної політики. Соціо-екологія тісно пов'язана з етнографією і соціологією.

Кожен із напрямів екологічних наук має свою специфіку, своє коло питань, що їх слід вирішувати, свої особливості екологічно­го моніторингу, свої методи й масштаби досліджень, контролю та менеджменту, але завдання в них одне: визначити характер за­бруднень довкілля, пов'язаних із тим чи іншим видом діяльності людини, обсяги цих забруднень, ступінь їхньої небезпечності, можливості нейтралізації завданої природі шкоди, а також шляхи оптимальної екологізації технологій, підвищення ефективності охорони природи, збереження й відновлення природних ресурсів.

Спеціалісти різних напрямів використовують матеріали до­сліджень один одного під час розробки своїх моделей і прогнозів стосовно природного середовища, природних ресурсів, урбаніза­ції, демографічних проблем.

Завершуються різнопланові екологічні дослідження узагаль­ненням усієї добутої інформації для розробки й реалізації планів та програм раціонального природокористування на локальному, регіональному й глобальному рівнях, створення наукових засад економіки природокористування, а також для формування регіональної і національної екологічної політики, укладання міжнародних угод, договорів у сфері природокористування, охо­рони довкілля та екологічної освіти, тобто визначення тактики й стратегії збалансованого розвитку людства, збереження біосфери й життя на Землі.

51

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Контрольні

запитання

й

завдання

1.
Коли
людина
завдала
першого
ударупо
природі
й
у
чому
він
полягав
?

2.
До
яких
наслідків
для
довкілля призвів
активний
розвиток
земле­
робства
й
скотарства
?

3.
У
чому
полягали
особливості
роз­
витку
глобальної
екологічної
кризи
другої
половини
XX cm.
?

4.
Назвіть
головні
причини
розвитку
глобальної
екологічної
кризи
.

5.
Які
два
«вибухи»
стали
причиною
різкого
погіршення
екологічної
та
соціально
-
економічної
ситуації
на
нашій
планеті
?

6.
Яка
роль
урбанізації
в
розвитку
цивілізації
і
біосфери
?

7.
Наведіть
кілька
прикладів
на
під­
твердження
факту
наростання
гло­
бальної
екологічної
кризи
.

8.
Наведіть
приклади
спустелювання
,
деградаци
ґрунтів
і
зникнення
лісів
на
континентах
,
укажіть
причини
цього
.

9.
Що
таке
надзвичайні
екологічні
си­
туації
?

10.
Як
класифікують
природні
та
ан­
тропогенні
катастрофи
?

11.
Які
райони
України
належать
до
сейсмічно
небезпечних
?

12.
Укажіть
екологічні
наслідки
військо­ вої
діяльності
та
воєн
.

13.
Які
промислові
об
'
єкти
належать
до екологічно
небезпечних
?

14.
Які
наслідки
іригаційних
робіт
для
довкілля
?

15.
До
чого
призводить
будівництво
на
великих
річках
гребель
і
водосховищ
?

16.
У
чому
проявляється
криза
людсько­
го
духу
в
наш
час
?

17.
Якою
має
бути
поведінка
людини
в
довкіллі
,
аби
не
деградувала
біо­
сфера
?

18.
Розтлумачте
поняття
«екологічна
культура»
.

19.
Які
основні
принципи
нової
—еко­
логічної
—філософи
?

20.
Що
означає
термін
«екостійкий
роз­виток»
?

21.
Які
основні
відмінності
старої
й
нової
філософи
життя
?

22.
Які
предмет
і
завдання
сучасної
екологи
?

23.
Опишіть
структуру
сучасної
еко­
логії
.

24.
У
чому
полягає
мета
соціально
-
екологічних
досліджень
?

ГЛАВА

БІОЕКОЛОГІЯ

Біосфера та людина,
а не людина
та біосфера.

М. В. Тимофєєв-
Ресовський,

видатний

російський

генетик

§ 2.1. ІЗагальнеуявленняпробіосферу

На
земній
поверхні
немає
хімічної
сили
,
могутнішої
за
своїми кінцевими
наслідками
,
ніж
живі
організми
,
взяті
в
цілому
.

В
.
І
.
Вернадський
,

основоположник біогеохімії, радіогеології, творець учень про біосферу та ноосферу, перший президент Академії наук України

речовина.
Що принципово відрізняє нашу
планету від будь-якої іншої планети Сонячної
системи?
Наявність життя. «Якби на Землі не було життя, — писав академік В. І. Вернадський, — обличчя її було б так само незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил». Життя на Землі реалізується у формі живої речовини,
яку часто називають також біотою.
Поняття «жива речовина» ввів у науку В. І. Вернадський і розумів під ним сукупність усіх живих організмів планети. Образно кажучи, всі організми — від бактерій, що потрапили на цю сторінку, до останнього дерева й тварини, до автора й читача цих рядків — становлять живу речовину. Вона виконує над-

53

Розділ

Сучасніпідходивнауціпродовкілля

Глав
а
2

Біоекологія

звичайно важливу роль у процесах, що відбуваються в усіх сферах Землі.

Функції живої речовини.
Жива речовина протидіє хаосові та ентропії. Використовуючи прямо й непрямо сонячну енергію, жива речовина створює з простих, бідних на енергію молекул, передусім води й вуглекислого газу, складніші й енергетично впорядкованіші сполуки — вуглеводи, білки, жири, нуклеїнові кислоти та інші — або переробляє їх. Жива речовина концентрує хімічні елементи, перерозподіляє їх у земній корі, руйнує й агрегує неживу матерію, окиснює, відновлює й перерозподіляє хімічні сполуки. «Можна без перебільшення стверджувати, що хімічний стан зовнішньої кори нашої планети, біосфери, цілком перебуває під впливом життя, визначається живими організ­мами», — писав В. І. Вернадський.

♦ Наприклад, бактерії однієї з груп — залізобактерії — дістають необхідну для життя енергію за рахунок окиснення двовалентного заліза до тривалентного. При цьому в процесі утворення 1 г біомаси цих бактерій відбувається окиснення до 500 г солей двовалентного заліза. Кінцеві продукти — солі тривалентного заліза — відкладаються навколо бактеріальної клітини й утворюють так звану болотну руду. Саме з болотної руди за часів Київської Русі виплавляли чавун.

На прикладі залізобактерій ми простежуємо кілька функцій

живої речовини:

• окиснення; • концентрація; • перерозподіл
хімічних елементів.

Кількість живої речовини.
Суха маса живої речовини оціню­ється в 2—3 трлн т — приблизно в мільярд разів менше за масу Землі. Проте жива речовина відрізняється від неживої надзвичай­но високою активністю, зокрема дуже швидким кругообігом речовин. Уся жива маса біосфери оновлюється за 33 дні, а фітомаса, тобто маса рослин, — щодня. Життєдіяльність тварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовин між біотою та зовнішнім середовищем, унаслідок чого всі атоми земної кори, атмосфери й гідросфери протягом історії Землі багаторазово входили до складу живих організмів. Образно кажучи, ми п'ємо воду, що колись входила до складу тканин юрських папоротей і кембрійських трилобітів, і дихаємо по­вітрям, яким дихали не лише наші далекі предки, а й динозаври.

Основні властивості живої речовини:
• високоорганізована внутрішня структура;

54

• здатність уловлювати із зовнішнього середовища й трансфор­ мувати речовини та енергію, забезпечуючи ними процеси своєї
життєдіяльності;

• здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середо­
вища, незважаючи на коливання умов середовища зовнішнього,
якщо ці коливання сумісні з життям;

• здатність до самовідтворення шляхом розмноження.

Жива речовина існує у формі конкретних живих одиниць — організмів (індивідів),
які, своєю чергою, групуються в
більш або менш дискретні одиниці існування матерії — види.

Кожен організм має свою програму розвитку й діяльності, записану у вигляді певної сукупності генів, — генотип.

Ця про­грама реалізується в характерних, притаманних лише даному організмові зовнішньому вигляді, фізіологічних і біохімічних властивостях, у поведінці. Сукупність усіх ознак та властивостей, шо визначаються генотипом, називається фенотипом.

За рахунок фенотипу організм оптимальною мірою пристосовується до зовнішнього середовища, перебуває з ним у найбільш гармоній­них відносинах. Організми одного виду мають досить схожі, хоча й не ідентичні генотипи й фенотипи. Сукупність генотипів усіх видів нашої планети становить її генофонд
(це майже синонім терміна «видова різноманітність»). Отже, втрата будь-якого виду
призводить до зменшення видової різноманітності й порушує
гармонію у взаємовідносинах живої та неживої речовин.

Ш
Біосфера та її межі.
Простір нашої планети, в якому існує й
«працює» жива речовина, називають біосферою
(від грец. біос —
життя та сфера
— куля). Перші уявлення про біосферу як «зону життя» дав відомий французький природознавець Ж.-Б. Ламарк, а термін «біосфера» ввів у науку австрійський геолог Е. Зюсс (1875 p.). Проте цілісне вчення про біосферу створив наш видатний співвітчизник, засновник і перший президент Академії наук України В. І. Вернадський.

Біосфера охоплює три геологічні сфери — частини атмосфери й літосфери та всю гідросферу. Межі біосфери визначаються межами поширення й активної роботи живої речовини.

Верхня межа біосфери в
атмосфері, надумку одних учених, проходить на висоті вершин Гімалаїв (10 км над рівнем моря), на думку інших, — досягає нижніх шарів стратосфери (30 км), де ще трапляються в
досить великій кількості спори й

55

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
пава
2

Біоекологія

навіть клітини бактерій, грибів і деяких водоростей, що активно вегетують. Іноді верхньою межею біосфери вважають озоновий шар (25—30 км над поверхнею планети), вище від якого живе зазвичай гине під дією космічних випромінювань.

Межа біосфери в літосфері також чітко не окреслена. Починаючи з глибин 0,5—2 м від земної поверхні кількість живої речовини зменшується в логарифмічній послідовності. На глибинах понад 10 м породи, як правило, вже стерильні. Та навіть у товщі стерильної породи іноді трапляються острівці життя. Найбільші глибини, де знайдено живу речовину, — 2—3 км. У нафтових родовищах на цих глибинах виявлено свою, «нафтову», мікрофлору. Нафта залягає також і на значно більших глибинах — до 5—7 км. Припускають, що й у таких глибинних родовищах можна знайти «нафтові» бактерії. Деякі дослідники нижньою межею біосфери вважають глибини, на яких темпе­ратура літосфери починає перевищувати 100 °С: близько 10 км на рівнинах і 7—8 км у горах.

Межі біосфери в гідросфері окреслені чітко: біосфера охоплює всю гідросферу, в тому числі найбільші океанічні западини до 11 км, де існує значна кількість глибоководних видів.

У цілому екологічний діапазон поширення живої речовини досить великий.

♦ У 1977 р. в океані на глибині кількох кілометрів булознайдено гарячі вулканічні зони, в яких за температури 350 °Сіснують численні термофільні бактерії (вода там не кипить черезвисокий тиск і велику концентрацію солей).

♦ В експериментах американського дослідника Р. Камеронасиньозелені водорості протягом кількох місяців не втрачалижиттєздатності в умовах, що відповідали марсіанським.

♦ Жива речовина не гине в рідкому азоті (на цій властивостігрунтуються методи кріоконсервації всіляких живих організмів).

♦ Деякі види, наприклад ті ж таки синьозелені водорості, негинуть під дією потужного іонізуючого випромінювання йоселяються в епіцентрі ядерного вибуху вже через кілька днівпісля його здійснення.

♦ Жива речовина здатна зберігатися навіть в умовах відкри­ того Космосу. Так, третя експедиція американських астронавтівзабула на Місяці телекамеру. Коли через півроку її повернули наЗемлю, на внутрішньому боці кришки було виявлено земні

56

бактерії, котрі без будь-яких шкідливих наслідків пережили тривале перебування за межами рідної планети.

Проте слід пам'ятати, що, незважаючи на свої великі потенційні можливості, «працює» жива речовина лише в межах біосфери.

§
2.2.
j
Походження
й
еволюція
біосфери
_________

Довго
-
довго
,
весну
й
літо
,
творила
Земля
.
Коли
вона
втомилася від
цього
пекучого
щастя
,
тихими
безмовними
піснями
підступила
до
неї
осінь
.
У
розкішний
холодний
танок
сплела
вона останні
барви
Землі
,
й
безживно
,
алеяскраво
й
смалко
палали вони
кілька
тижнів
...
Адже
життя
на
Землі
почалося
лише
в
найостанніший
період
її
буття
,
коли
достатньо
знизилася
температура
,
згустилися
пари
води
й
утворилися
моря
.

О. С. Серебровський,

російський біолог,

один з основоположників генетики

Б

іосфера має довгу й багато в чому драматичну історію, тісно пов'язану з еволюцією Землі. Еволюцію Землі можна умовно поділити на кілька фаз.

її Перша фаза. Формування ранньої земної кори, атмосфери
та гідросфери. Виникнення геологічного кругообігу речовин.
Згідно з найпоширенішою серед астрономів і астрофізиків гіпотезою, Всесвіт виник близько 20 млрд років тому внаслідок Великого вибуху. Потім утворилася наша Галактика (8 млрд років тому).

Близько 6 млрд років тому у віддаленій частині одного з рукавів Галактики розтягнута на трильйони кілометрів газо­пилова хмара під дією гравітаційних сил поступово ущільнилася й перетворилася на водневий диск, що повільно обертався. З його центральної частини утворилося Сонце, де за надзвичайно високих температури й тиску почалися реакції ядерного синтезу, в ході яких водень перетворювався на гелій і виділялася величезна кількість енергії. Периферичні залишки диска також

57

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоєкологія

І
І

зближувалися під дією сил взаємного притягання, поступово ущільнювалися, доки не перетворилися на суцільні сфери — планети Сонця. Потім поверхні таких сфер тверднули, утво­рюючи первинну планетарну кору.

Первинна кора нашої планети — Землі — утворилася при­близно 4,6 млрд років тому. Відтоді на її поверхні осідали метеорити й космічний пил. Завдяки ізотопному аналізові таких метеоритних залишків (метеоритного свинцю) вдалося визначити час виникнення земної кори, тобто дату народження нашої планети. З тріщин тонкої кори неперервно вивергалася розжа­рена лава, а разом із нею — гази. Втримувані гравітаційними силами, ці гази утворили первинну атмосферу планети. Вона складалася з метану, аміаку, водяної пари, вуглекислого газу, сірководню, ціанистого водню й практично не містила кисню та озону.

Коли поверхня планети охолола, водяна пара почала конден­суватися в атмосфері й випадати першими дощами, розчинюючи численні мінерали земної кори. Поступово вода накопичувалася, утворюючи океани. На планеті сформувалася гідросфера. Цирку­ляція атмосферних мас, води й розчинених у ній мінералів, переміщення магматичних продуктів на поверхню планети й знову в її надра породили великий,

або геологічний, кругообіг

речовин.

Закінчувалася перша фаза еволюції нашої планети.

Ш
Друга фаза. Передбіологічна (хімічна) еволюція.
Протя­гом цієї фази (4,6—3,8 млрд років тому) на Землі відбувалися процеси синтезу й накопичення простих органічних сполук, необхідних для існування життя: амінокислот і простих пептидів, азотистих основ, простих вуглеводів. 'Ці сполуки, «цеглинки життя», виникли внаслідок процесів абіотичного синтезу.

Гіпотезу про можливість виникнення таких сполук абіотич­ним шляхом, тобто без участі живої речовини, висловив у 1923 р. російський біохімік, академік О. І. Опарін, а вперше експери­ментально перевірив у 1953 р. американський аспірант С. Міллер. У своїх дослідах С Міллер зімітував умови давньої Землі: в стерильний реактор він помістив водень, метан, аміак та воду, і крізь цю суміш пропускав електричні розряди, імітуючи блискав­ки в первинній атмосфері. За тиждень у реакторі було виявлено кілька амінокислот, деякі прості вуглеводи, інші органічні сполуки, які входять до складу живої речовини. Експерименти

58

С. Міллера, повторені й підтверджені в багатьох інших лабора­торіях, довели: майже всі мономери біополімерів могли синтезу­ватись абіотичним шляхом. Цікаво, що в зразках місячного реголіту (поверхневої породи, яка не має аналогів на Землі) також знайдено «цеглинки життя»: деякі амінокислоти й прості вуглеводи, пурини й піримідини — одні з основних компонентів нуклеїнових кислот. Органічні речовини нагромаджувалися в океані, утворюючи так званий «первинний бульйон».

Одні
вірять
у
біблійну
історію
створення
,
інші
—
в
доводи сучасного
природознавства
,
але
всі
згодні
,
що
життя
зародилося в
океані
.
Ні
Бог
,
ні
природа
не
могли
б
створити
людину з
безживної
вулканічної
породи
.
Довгий
і
складний
розвиток
,
вінцем
якого
стала
людина
,
починався
в
товщі
океану
,
коли енергія
Сонця
вперше
перетворила
гази
й
продукти вивітрювання
гірських
порід
на
протоплазму
п
живі
клітини
.

Т. Хейсрдал,

норвезький етнограф, географ, археолог, мандрівник

Релігія розглядає виникнення життя на Землі як акт творіння Господа, даючи часом досить витончені тлумачення опису цього акту Книгою Буття й різко критикуючи наукові гіпотези природного походження життя.

Деякі вчені (в тому числі видатні — В. І. Вернадський, Ф. Крик) вважають, що живі організми були занесені на Землю з Космосу або з метеоритами й космічним пилом (гіпотеза панспермії), або «зародки життя» розсилалися на зорі геологічної історії Землі якоюсь космічною надцивілізацією для запліднення безживних, але потенційно придатних для життя планет (спря­мована панспермія).

Проте більшість біологів та еволюціоністів вважають, що життя на Землі виникло природним шляхом, у результаті проце­сів абіогенного синтезу. Сьогодні на основі цього припущення висунуто цілу низку наукових гіпотез, які, конкуруючи між собою, все ж мають спільні принципові позиції: а) виникненню життя передувало нагромадження в Світовому океані органічних речовин, синтезованих абіогенним шляхом; б) у зонах концент­рації цих речовин виникли молекули, здатні до самокопіювання (стосовно живого цей процес називають реплікацією,
отже Р. Докінз запропонував називати такі молекули реплікаторами);
в) на основі реплікаторів сформувалися реакції й механізми

59

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

матричного синтезу (в тому числі біосинтез білків), генетичний код, що й зумовило виникнення на планеті клітин живої речовини. Перше твердження вже доведено експериментально, а для другого й третього — фізиками, математиками, біологами й хіміками запропоновано низку моделей, кілька з яких мають непрямі експериментальні підтвердження*.

Незалежно від того, яким шляхом з'явилося життя на нашій планеті, жива речовина докорінно змінила її зовнішній вигляд: на Землі виникла біосфера.

Третя фаза. Давня біосфера. Еволюція прокаріотичного
світу. Виникнення біологічного кругообігу речовин. Формування
кисневої атмосфери.
Ця фаза еволюції нашої планети почалася приблизно 3,8—4 млрд років тому. Рештки перших живих організмів (їхній вік становить 3,8 млрд років) дійшли до нас у вигляді так званих строматолітів — вапнякових решток синьо-зелених водоростей і актиноміцетів, а також у вигляді осадових порід, у котрих шари двовалентного заліза чергуються з шарами окисненого тривалентного, подібно до того, як це нині спосте­рігається в «мікробних матах» на узбережжях багатьох суб­тропічних морів.

Перші живі організми мали примітивну — прокаріотичну — будову, були анаеробами,

тобто організмами, які існують у безкисневому середовищі. Вони жили в морях, «ховаючися» на глибині від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця, оскільки на планеті ще не існувало захисного озонового шару. Необхідні для життя енергію й речовини перші мешканці Землі діставали, використовуючи готові органічні сполуки первинного бульйону, тобто були гетеротрофами.

Така «споживацька» стратегія життя, шо Грунтувалася на використанні обмежених запасів органічних речовин, нагромаджених протягом тривалої передбіологічної історії, могла б призвести до цілковитої

* Слід зазначити, що жодну з гіпотез (ні створення, ні панспермії, ні абіогенного походження) прямими експериментами не доведено, хоч апріорі деякі з них здаються переконливими. Яку з гіпотез прийняти — це питання свободи совісті, ерудиції й навіть (за висловом американської вченої-еволюціоністки Л. Маргеліс) — справа смаку. Обговорення цих гіпотез виходить за рамки курсу екології. Охочим можна пореко­мендувати з доступної літератури прочитати: Опарин А. И.
Проблема происхождения жизни. — М.: Знание, 1976; Життя — як воно виникло? Шляхом еволюції чи шляхом створення? — New York: Watch Tower Bible and Tract Society of Pennsylvania, 1992; Докинз
P.
Эгоистичный ген. — M.: Мир, 1993, або звернутися до спеціальної наукової літератури.

60

Глава 2

Біоєкологія

переробки всього низькоентропійного й енергетично цінного матеріалу у відходи й урешті-решт — до загибелі всього живого. Проте криза не настала, бо серед величезної різноманітності способів добування енергії й поживних речовин, які «випробову­валися» в давньому світі прокаріот, швидко з'явився принципово новий тип живлення — автотрофний.

Організми-автотрофи для побудови своїх клітин не використовували готові органічні речо­вини, а самі синтезували їх з неорганічних — вуглекислого газу, води, азотовмісних і фосфоровмісних сполук. Такі процеси потребували значних енергетичних затрат. Необхідну енергію автотрофи діставали або за рахунок окисних реакцій — у процесі хемосинтезу,
або в
результаті прямого вловлювання й перетво­рення променистої енергії Сонця — фотосинтезу.

Перші автотрофні організми, мабуть, були хемосинтезуючими й діставали потрібну енергію, окиснюючи або сірку в сірководні до молекулярної сірки, або двовалентне залізо до тривалентного й т. п. Але справжня революція в юній біосфері почалася з появою фотосинтезуючих бактерій — ціанобактерій (синьозелених

водоростей),

які «навчилися» використовувати найпотужніше й найстабільніше в планетарному масштабі джерело енергії —

сонячне світло.

З появою автотрофів на планеті замкнувся цикл біологічного кругообігу речовин, і на мільярди років відступила загроза енер­гетичного й харчового голоду. Автотрофи, що здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, дістали загальну назву — про­

дуценти,

а гетеротрофи, які розкладають органічні сполуки до неорганічних, — редуценти.

Водночас виникла ще одна група організмів, котрі використовували готові органічні речовини, не розкладаючи їх до мінеральних, а трансформуючи в
інші органіч­ні речовини. Цю групу споживачів — трансформаторів готової органіки — називають консументами.

Першими консументами були бактерії, що живились органікою загиблих продуцентів (так званий сапротрофний тип живлення) або вели паразитичний спосіб життя всередині клітин продуцентів чи консументів-

сапротрофів.

Відтоді естафету життя розпочинали автотрофи-продуценти, які з вуглекислого газу й води за допомогою сонячного світла чи то енергії окисно-відновних реакцій створювали молекули про­стих цукрів. Далі цукри полімеризувалися в полісахариди або трансформувалися в
амінокислоти, нуклеотиди, жирні кислоти,

61

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г

па в а 2

Біоекологія

гліцерин тощо, з яких утворювалися білки, нуклеїнові кислоти, жири та інші необхідні для клітини компоненти. З погляду другого закону термодинаміки, продуценти створювали низько-ентропійні сполуки, використовуючи для цього поглинуту проме­нисту енергію.

Ці низькоентропійні, а отже, високоенергетичні сполуки — органічні речовини — в подальшому споживалися консументами. Зазвичай консументи спочатку поглинали складні органічні речо­вини, а потім частково розкладали їх на простіші, наприклад, полісахариди — на прості цукри, звільняючи енергію, потрібну для підтримання своєї життєдіяльності. Добута енергія витрачала­ся на трансформацію залишків використаних складних органіч­них речовин в інші необхідні речовини й на підтримання процесів метаболізму організмів-споживачів.

І нарешті, органічна речовина відмерлих продуцентів і консу-ментів споживалася редуцентами. Давні редуценти, на відміну від консументів, виділяли в зовнішнє середовище ферменти (так звані екзоферменти), що розкладали складні органічні сполуки на простіші, а потім поглинали ці прості сполуки. Всередині клітин більшу частину поглинутих простих органічних сполук редуценти окиснювали до мінеральних речовин, одержуючи необхідну енергію, а із залишків створювали потрібні для себе складніші органічні речовини.

Отже, жива речовина (біота) — продуценти, консументи й редуценти — утворила ланцюг живлення (трофічний ланцюг),
який через неживу речовину — мінеральні сполуки — замкнувся в коло. Відтоді продуценти синтезували органічні речовини з неор­ганічних, консументи їх трансформували, а редуценти розклада­ли до мінеральних сполук, які потім знову споживалися проду­центами для процесів синтезу. З потоку речовин у цьому колі утворився біологічний кругообіг речовин
(рис. 2.1).

Геологічний і біологічний кругообіги речовин разом склали біогеохімічний кругообіг,
з'єднавши в ньому водночас величезну потужність першого й надзвичайні швидкість та активність друго­го. Біогеохімічний кругообіг «налагоджувався» приблизно 1,5— 2 млрд років, потім стабілізувався, суттєво не змінюючися про­тягом більш як 2 млрд років — дотепер.

Поява фотосинтезуючих продуцентів, окрім усього іншого, мала один важливий наслідок — на Землі сформувалася киснева

62

атмосфера,
яка визначила подальші етапи еволюції планети й біосфери.

V /M CH4 ,N,P,K,H2 S "Консумеі... 1 ОрганічніДРедуценти речовини "~-~._-JV

Майже всі первинні прокаріотичні організми були анаероба­ми. Кисень, життєво необхідний переважній більшості видів, що існують нині, для давніх організмів був однією з найсильніших

Рис. 2.1
Біологічний кругообіг речовин

отрут. Надзвичайно активний окиснювач, вільний кисень, руйну­вав, дезактивував, «спалював» більшість ферментів давніх бак-терій-анаеробів, тому вони діставали енергію лише за рахунок безкисневих і низькоефективних процесів бродіння й розщеплен­ня простих цукрів — шляхом гліколізу. Однак саме кисень виділяли в процесі фотосинтезу первинні продуценти-фотоавто-трофи — синьозелені водорості. Оскільки через високу вул­канічну активність планети давні моря були дуже теплими, то ли­ше незначна кількість цього кисню розчинялась у воді Світового океану. Основна маса кисню нагромаджувалася в атмосфері, де зрештою окиснювала метан і аміак у вуглекислий газ, вільний азот та його оксиди. З дощами вуглекислий азот і азотні сполуки потрапляли в океан і там споживалися продуцентами. Поступово кисень замістив у атмосфері метан і аміак. Частина кисню під впливом сонячного світла й електричних розрядів у атмосфері

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекопогія

перетворювалася на озон. Молекули озону, концентруючись у верхніх шарах атмосфери, прикрили поверхню планети від згуб­ної дії ультрафіолетового випромінювання, що йшло від Сонця. У цей час у Світовому океані серед бактерій виникли види, здатні спочатку тільки захищатися від розчиненого у воді кисню, а в подальшому «навчилися» використовувати його для окиснен-ня глюкози й одержання додаткової енергії. На зміну низько-ефективним процесам бродіння й гліколізу прийшов енергетично набагато вигідніший процес кисневого розщеплення простих цукрів. Організми, що діставали енергію цим шляхом, не лише не отруювалися киснем, а навпаки, мали від нього користь. Такі ор­ганізми названо аеробними.
Оскільки шар озону захищав тепер клітини від ультрафіолетового випромінювання, аероби почали колонізацію багатих на кисень поверхневих шарів Світового океану та його мілководь — шельфу. Жива речовина заселила всю гідросферу.

■і Четверта фаза. Виникнення еукаріот. Заселення суші.
Сучасна біорізноманітність органічного світу.
Ця важлива фаза в розвитку нашої планети та її біосфери ознаменувалася виникнен­ням істот принципово нового типу — побудованих з еукаріотич-них клітин. Еукаріотичні клітини значно складніші за про-каріотичні. Вони диференційовані на системи певних органоїдів (ядро, мітохондрії, ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, лізосоми, хлоропласти тощо), здатні до мітозу, мейозу й статево­го процесу, можуть живитися шляхом фагоцитозу й пінозитозу і т. д. Завдяки здатності до статевого процесу еукаріоти ево­люціонують набагато швидше за прокаріот і мають більший адап­тивний потенціал, а отже, краще пристосовуються до змін умов існування. Вважають, що еукаріотична клітина виникла приблиз­но 1,2 млрд років тому в результаті серії симбіозів різних прокаріотичних клітин, одні з яких дали початок клітині-хазяїну, інші — трансформувалися в мітохондрії та хлоропласти. Перші еукаріоти були гетеротрофними одноклітинними організмами. Вони, шляхом залучення до своєї клітини прокаріотичних фото-автотрофів, поклали початок еукаріотичним одноклітинним водоростям. У подальшому від автотрофних і гетеротрофних еукаріот відокремилося кілька груп грибів. Окрім того, одноклі­тинні гетеротрофні прокаріоти є родоначальниками багато­клітинних безхребетних тварин.

64

За порівняно короткий час — кілька десятків мільйонів років — еукаріоти «перевідкрили» багатоклітинність, «відкрили» тканинну будову, і близько 430—415 млн років тому перші росли­ни — нащадки водоростей, а слідом за ними й різноманітні тварини та гриби вийшли на сушу, завершуючи колонізацію всієї поверхні нашої планети.

З виходом живої речовини на сушу прискорилися процеси вивітрювання гірських порід. Відтоді не лише коливання темпе­ратури, дощі та вітри руйнували гірські масиви, а й величезна армія рослин, бактерій, грибів і лишайників подрібнювала, роз­пушувала, розчиняла мінерали. Консументи-тварини, споживаю­чи продуцентів, швидко переносили вміщені в органічній речо­вині елементи на значні відстані, редуценти вивільняли, розкла­дали, перевідкладали органіку консументів. Частина вивільнених мінеральних і напівперероблених органічних речовин трансфор­мувалася в гумус, утворюючи родючі біокосні системи — ґрунти. Те, що не поверталося в біологічний кругообіг або не запасалося в ґрунті, змивалося дощами в річки й виносилося в Світовий океан, де споживалося, концентрувалось або перевідкладалось у вигляді осадових порід мешканцями гідросфери. Тектонічні пере­міщення земної кори повільно виносили осадові породи на поверхню, роблячи нагромаджені в них речовини знову доступ­ними для живої речовини літосфери.

.
....
^ ....

За орієнтовними оцінками, протягом усієї історії існування біосфери в біогеохімічному кругообізі брало участь не менше ніж 1,5 млрд видів живих істот, переважна більшість яких виникла протягом четвертої фази історії Землі. При цьому одні види поступово, а іноді й раптово, вимирали внаслідок локальних чи глобальних катаклізмів або поступово витіснялися новими, більш пристосованими до даних умов існування. Через мутації, різно­манітні процеси, пов'язані з перенесенням генів і симбіозами, під дією природного добору види змінювалися, породжуючи нові. Сьогодні людині відомо понад 1,7 млн видів, які існують нині на нашій планеті*: близько 30 тис. видів прокаріот, 450 тис. видів

* За оцінками різних спеціалістів, ця цифра коливається в межах 1,4—2,0 млн видів. Точну кількість складно визначити, бо, з одного боку, щороку описується до 10 тис. нових, раніше не відомих науці видів, з іншого — багато з видів після критич­них перевірок закриваються як помилково або необгрунтовано описані або переводять­ся в розряд синонімів уже відомих видів.

65

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глав
а
2

Біоекологія

рослин, 100 тис. видів грибів і 1 млн 200 тис. видів тварин (із них понад 1 млн видів — комахи). Проте навіть за дуже обережними оцінками, це становить менш як 10 % числа видів, котрі справді живуть разом із нами на Землі. Частка нашого виду — Homo sapi­ens — у загальному генофонді планети не перевищує 0,00006 %.

§2.3.
j
Функціонуваннябіосфери

Довгий
шлях
життя
на
Землі
—цеурок
для
всіх
.
І
вже
коли людина
вважає
себе
улюбленим
дитям
Природи
,
вона
повинна знати
цей
урок
і
пам
'
ятати
,
що
давні
істоти
,
які
не
змогли
пристосуватися
й
не
відповідали
мінливим
факторам
довкілля
,
заповнюють
нині
своїми
скелетами
палеонтологічні
музеї
.

Т. Ніколов,

болгарський палеонтолог, еколог

[жерела й кількість енергії в біосфері.
Біосфера — це відкрита термодинамічна система, що одер­жує енергію' у вигляді променистої енергії Сонця й теплової енергії процесів радіоактивного розпаду речовин у земній корі та ядрі планети. Радіоактивна енергія, частка якої в енергетичному балансі планети була значною на абіотичних фазах, нині не відіграє помітної ролі в житті біосфери, й основне джерело енергії сьогодні — це сонячне випромінювання. Щороку Земля одержує від Сонця енергію, яка становить близько 10,5 ■ 1020
кДж. Більша частина цієї енергії відбивається від хмар, пилу й земної поверхні (близько 34 %), нагріває атмосферу, літосферу й Світовий океан, після чого розсіюється в космічному просторі у вигляді інфрачер­воного випромінювання (42 %), витрачається на випаровування води й утворення хмар (23 %), на переміщення повітряних мас — утворення вітру (близько 1 %). І лише 0,023 % сонячної енергії, що потрапляє на Землю, вловлюється продуцентами — вищими рослинами, водоростями та фототрофними бактеріями — й запа­сається в процесі фотосинтезу у вигляді енергії хімічних зв'язків органічних сполук. За рік у результаті фотосинтезу утворюється близько 100 млрд т органічних речовин, в яких запасається не менш як 1,8 • 1017
кДж енергії.

Ця зв'язана енергія далі використовується консументами й редуцентами в ланцюгах живлення, і за її рахунок жива речовина виконує роботу — концентрує, трансформує, акумулює й пере­розподіляє хімічні елементи в земній корі, роздрібнює та агрегує неживу речовину. Робота живої речовини супроводжується розсіянням у вигляді тепла майже всієї запасеної в процесі фотосинтезу сонячної енергії. Лише частки процента цієї «фото­синтетичної» енергії не потрапляють у ланцюги живлення й консервуються в осадових породах у вигляді органічної речовини торфу, вугілля, нафти та природного газу.

Отже, в процесі роботи, яку здійснює біосфера, вловлена сонячна енергія трансформується, тобто йде на виконання так званої корисної роботи, й розсіюється. Ці два процеси підпоряд­ковуються двом фундаментальним природним законам — першо­му та другому законам термодинаміки.

Перший закон термодинаміки
часто називають зако­
ном збереження енергії.
Це означає, що енергія не може
бути ні народжена, ні знищена, вона може бути лише трансформо­
вана з однієї форми в іншу.
Кількість енергії при цьому не змінюється.

В екологічних системах відбувається багато перетворень енергії: промениста енергія Сонця завдяки фотосинтезу перетво­рюється на енергію хімічних зв'язків органічної речовини проду­центів, енергія, запасена продуцентами, — на енергію, акумульо­вану в органічній речовині консументів різних рівнів, і т. д. Сучасне людське суспільство також перетворює величезні кіль­кості однієї енергії на іншу.

Другий закон термодинаміки визначає напрям якісних
змін енергії в процесі її трансформації з однієї форми в іншу.
Закон описує співвідношення корисної та марної роботи під час пере­ходу енергії з однієї форми в іншу й дає уявлення про якість самої енергії.

Другий
закон
термодинаміки
,
я
вважаю
,
панує
серед
законів Природи
.
І
якщо
ваша
гіпотеза
суперечить
цьому
законові
,
я
нічим
не
можу
вам
допомогти
.

А. Еддінгтон,

англійський астроном

Згадаймо, що під енергією розуміють здатність системи здійснювати роботу. Але за будь-якої трансформації енергії лише частина її витрачається на виконання корисної роботи.
Решта ж

67

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

безповоротно розсіюється у вигляді тепла, тобто здійснюється марна робота,
пов'язана зі збільшенням швидкості безладного руху частинок. Чим більший процент енергії витрачається на виконання корисної роботи й, відповідно, чим менший процент при цьому розсіюється у вигляді тепла, тим вищою вважається якість початкової енергії. Високоякісна енергія може бути без додаткових енергетичних затрат трансформована в більшу кількість інших видів енергії, ніж низькоякісна.

Енергією найнижчої якості є енергія невпорядкованого броунівського руху, тобто теплова. її не можна використати для виконання корисної роботи. Кількість енергії найнижчої якості, непридатної для здійснення корисної роботи, називають ент-

ропісю.

Спрощено ентропія — це міра дезорганізації, безладу, випадковості систем та процесів.

Отже, за другим законом термодинаміки, будь-яка робота супро­воджується трансформацією високоякісної енергії в енергію нижчої
та найнижчої якості
— тепло
— й призводить до зростання
ентропії.

Знизити ентропію в термодинамічно закритій системі, яка не отримує енергії ззовні, неможливо — адже вся якісна енергія такої системи врешті-решт перетворюється на низькоякісну, деградує до тепла. Проте у відкритій термодинамічній системі можливо протидіяти зростанню ентропії, використовуючи для цього високоякісну енергію, що надходить іззовні, й відводячи низькоякісну енергію за межі системи.

Всесвіт є закритою системою, й у ньому ентропія постійно зростає. Натомість біосфера є відкритою системою, яка підтримує власний низький рівень ентропії, використовуючи для цього зовнішнє джерело якісної променистої енергії — Сонце — й розсіюючи в космічний простір низькоякісну теплову енергію. Тому, крім ентропії фізичної (ентропії замкненої системи), в екології використовують поняття «ентропія екологічна» — кіль­кість необоротно розсіяної в просторі теплової енергії, яка, проте, компенсується трансформованою енергією зовнішнього джере­ла — Сонця.

Ж
Ентропія екологічна. В
Космосі ентропія зростає з плином часу, але всередині хаосу існують острівці порядку. Один із найважливіших серед них — життя.

Живі системи за рахунок високовпорядкованої енергії Сонця з низьковпорядкованих компонентів довкілля створюють свій,

вищий, ніж у довкіллі, порядок. За популярним серед фізиків висловом, живе живиться не енергією, воно живиться чужим по­рядком (наприклад, порядком сонячного світла, хімічних зв'язків органічної речовини). В процесі самовпорядковування жива речовина необоротно розсіює енергію, яка плине крізь екосисте­ми, тобто створює ентропію екологічну.

Теплове розсіяння енергії екосистемами відбувається двома основними шляхами: 1) звичайних утрат тепла через різницю в температурах біоти й довкілля; 2) втрат тепла організмами та їх угрупованнями в процесах метаболізму (зокрема дихання) у зв'яз­ку з вивільненням енергії в ході екзотермічних реакцій.

З погляду другого закону термодинаміки біосфера не є «безвідходним виробництвом»: відходи її діяльності — це не речо­вина, а це низькоякісна теплова енергія, що випромінюється за межі планети, тобто ентропія.

Вважають, що еволюція біосфери відбувалася в напрямі зменшен­
ня екологічної ентропії.
Адже за постійної кількості енергії, що надходить, чим менше тепла випромінюється, тим більше вико­нується корисної роботи, тим упорядкованішою стає система. Наприклад, у системі продуцент—редуцент корисна робота поля­гає в протидії розпаду тіл лише двох ланок — продуцентів і реду-центів, а в системі продуцент—консумент—редуцент — уже в підтриманні організації трьох компонентів. За однакової кількості зовнішньої енергії в обох випадках друга система, котра здійснює більше корисної роботи, випромінюватиме менше тепла, тобто матиме нижчу екологічну ентропію. З цього випливає, що чим довшими є ланцюги живлення, тим вони енергетично доско­наліші.

Рослини
поглинають
енергію
Сонця
.
Ця
енергія
циркулює

в
системі
,
яку
ми
називаємо
біотою
й
можемо
зобразити

у
вигляді
багатосхідчастої
піраміди
.
Нижня
сходинка
—ґрунт
.

Сходинка
,
на
якій
розташовуються
рослини
,
спирається

на
ґрунт
;
сходинка
,
на
якій
розміщуються
комахи
,
—на
рослини
;

птахи
й
гризуни
—на
комах
,
і
так
далі
,
через
різні
групи
тварин
,

до
вершини
,
на
якій
перебувають
великі
хижаки
.

Види
,
що
становлять
одну
сходинку
,
об
'
єднуються

не
походженням
чи
зовнішньою
схожістю
,
а
типом
їжі
...
Піт

залежності
,
які
відображають
передавання
енергії
,
що
міститься

в
їжі
,
від
її
первинного
джерела
(
рослини
)
через
низку
організмів
,

кожен
з
яких
поїдає
попереднього
й
з
'
їдається
наступним
,

називаються
ланцюгами
живлення
...
Земля
,
таким
чином
,
—

цене
просто
ґрунт
,
а
джерело
енергп
,
що
циркулює
в
системі
,

69

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г

п а є а 2

Біоекологія

яка
складається
з
ґрунту
,
рослин
і
тварин
.
Ланцюги
живлення
— цеживі
канали
,
що
подають
енергію
вгору
,
а
смерть
і
тління повертають
її
в
ґрунт
.
Система
не
замкнена
—частина
енергії
втрачається
в
процесі
тління
,
частина
додається
поглинанням із
повітря
,
частина
накопичується
в
ґрунті
,
торфі
й
лісах
-
довгожителях
,
але
це
система
,
яка
діє
постійно
,
своєрідний
фонд
життя
,
що
повільно
нагромаджується
й
перебуває
в
постійному обізі
.

Л. Олдо,

найвидатніший

американський еколог,

лісівник, мисливствознавець

Велика кількість біомаси та енергії під час переходу з одного трофічного рівня на інший розсіюється, витрачається на підтри­мання температури тіла організмів, на перетворення в СО2
; не вся біомаса нижчого рівня використовується як їжа організмами ви­щого рівня й не вся засвоюється організмами. Інакше кажучи, за другим законом термодинаміки, енергія перетворюється на тепло, що розсіюється в довкіллі й втрачається в просторі.
Як зазначало­ся вище, за підрахунками екологів, лише 10 % біомаси одного трофічного рівня перетворюється на біомасу другого рівня (так зване правило десяти процентів).

■ Потік енергії в ланцюгах живлення
залежить від довжини конкретного ланцюга, яка визначається кількістю трофічних

рівнів.

Продуценти, що синтезують органічну речовину, належать до першого трофічного рівня.
Консументи, які поїдають органічну речовину продуцентів, наприклад травоїдні тварини (фітофа­ги), — до другого рівня;
консументи, котрі поїдають фітофагів (наприклад, хижаки, що полюють на травоїдних), перебувають на третьому рівні
й т. д. Редуценти, які розкладають органічні речо­вини на мінеральні компоненти, перебувають на останньому трофічному рівні
й завершують ланцюг живлення. Вони остаточ­но вивільняють енергію, зв'язану раніше продуцентами.

Поїдаючи або розкладаючи органічну речовину представників попереднього трофічного рівня, консументи чи редуценти діста­ють речовину й енергію, необхідні для процесів метаболізму, побудови й підтримання власного тіла. При цьому близько 90 % енергії, запасеної в спожитій органіці, розсіюється у вигляді теп­ла й лише в
середньому 10 %
використовується на побудову та підтримання тіла того, хто цю органічну речовину спожив. На-

70

приклад, консументи першого порядку (фітофаги), які поїдають продуцентів, зберігають у вигляді органічної речовини свого тіла лише 10 % енергії, зв'язаної рослинами в процесі фотосинтезу; в тілі консумента другого порядку (зоофага, що живиться фітофа­гами) запасається тільки 1 % поглинутої сонячної енергії, а хижак, який живиться цим зоофагом (консумент третього поряд­ку), в своїх клітинах містить лише 0,1 % сонячної енергії, зв'яза­ної рослинами.

Продукти життєдіяльності й відмерлі тіла як продуцентів, так і консументів стають джерелом енергії для редуцентів — бактерій і грибів, що розкладають (мінералізують) цю органічну речовину й одержують від 0,01 до 10 % запасеної енергії Сонця залежно від того, до якого трофічного рівня належав об'єкт живлення. Через такі великі втрати енергії під час переходу її з одного трофічного рівня на наступний ланцюги живлення не можуть бути довгими й зазвичай налічують не більше ніж п'ять ланок: ланку проду­центів, одну-три ланки консументів, ланку редуцентів.

Кругообіг речовин у біосфері.
Існування життя на Землі за­лежить не лише від потоку енергії, а й від кругообігу речовин у біосфері. Будь-які живі організми дістають із довкілля хімічні еле­менти, котрі потім використовують на побудову чи підтримання своїх тіл і на забезпечення процесів розмноження. Всього відомо близько 80 елементів, необхідних біоті. З продуктами життєдіяль­ності або після смерті ці елементи знову потрапляють у довкілля — атмосферу, гідросферу чи літосферу, й у подальшому використовуються іншими організмами. Отже, в біосфері постій­но відбувається кругообіг речовин. Прямо чи опосередковано цей кругообіг здійснюється за рахунок сонячної енергії та сил гравітації.

Хімічні елементи, які використовуються живою речовиною у великих кількостях і зазвичай становлять не менш як 0,1 % за­гальної маси організму, називають макроелементами.
До макро­елементів належать вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, сірка, калій, магній і кальцій. Усі ці елементи, за винятком кисню й водню, називають також біогенними елементами,
оскільки жива речовина вибірково й у значній кількості поглинає їх із неживо­го середовища й концентрує в клітинах. Елементи, необхідні організмам у менших кількостях (до 0,1 %), належать до мікроеле­

ментів.

Це мідь, цинк, молібден, бор, йод, силіцій та ін.

71

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекопогія

Макро- й мікроелементи використовуються живими істотами в складі певних молекул. Елемент, що входить до складу молеку­ли, з якої він може бути засвоєний організмом, називають до­

ступним,

або елементом у доступній
формі.
Часто для різних груп організмів доступні форми одного й того самого елемента різні.

Кругообіги кисню й водню.
Кисень і водень входять до складу всіх органічних сполук. Вони поглинаються продуцентами в складі води й вуглекислого газу в процесі фотосинтезу, всіма іншими організмами — з органічною речовиною, створеною про­дуцентами, під час дихання (з атмосфери чи з водного розчину) й уживання питної води. Як кінцеві продукти біологічного круго­обігу, водень і частина кисню повертаються в неживе середови­ще також у вигляді води, а кисень, окрім того, виділяється в молекулярній формі в атмосферу рослинами-продуцентами як один із кінцевих продуктів фотосинтезу.

Кругообіг вуглецю.
Вуглець — це основа органічних речовин. Він входить до складу білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кис­лот та інших речовин, необхідних для існування живої речовини. До первинних джерел вуглецю в біосфері належать атмосферний вуглекислий газ, що становить 0,036 % загального об'єму тропо­сфери, й вуглекислий газ, розчинений у воді Світового океану, де його кількість у 50 разів виша, ніж в атмосфері.

Неорганічний вуглець доступний лише для продуцентів — рослин і невеликої групи хемотрофних бактерій. Унаслідок про­цесів фото- й хемосинтезу вуглець зв'язується в молекули цукрів, які потому використовуються для створення інших органічних сполук. У такому вигляді вуглець стає доступним для консументів і редуцентів. У результаті процесів дихання й бродіння органічні речовини в клітинах окиснюються з виділенням енергії й вугле­кислого газу, який знову або потрапляє в атмосферу, або розчи­няється у воді, а також утворює йони карбонатів. Органічна речовина загиблих особин також розпадається з утворенням вуглекислого газу. Цей процес здійснюється редуцентами. Якщо з якихось причин відмерлі рештки не були використані редуцен­тами, вони нагромаджуються в літосфері і з часом трансформу­ються у вуглецевмісні копалини — торф, вугілля, нафту.

Кругообіг азоту
(рис. 2.2). Атмосферний азот, що перебуває в молекулярній формі, доступний тільки для нечисленної групи азотфіксувальних бактерій і синьозелених водоростей. Азотфікса-тори, засвоюючи молекулярний азот, залучають його до складу

72

ЗАтмосферниймолекулярний азот (N2)

органічної речовини свого тіла, тобто переводять в органічну форму. Після відмирання органічний азот трансформується в мінеральну форму (амоній, нітрати або нітрити) амоніфікуючими й нітрифікуючими бактеріями. Мінеральний азот доступний ли­ше для рослин, які засвоюють його й переводять в органічну фор-

Азотфіксувальні бактеріїта Ісиньозелеміводорості

Органічнийазот (амінокислоти, нуклеотиди, Г—:^л> Тварини, АТФтаін.)

Органічнийазот (амінокислоти, нуклеотиди, АТФтаін.) }

йнітрифікуючі терн

Органічнийазот (амінокислоти, Знуклеотиди, АТФтаін.)

(NHJ, NOi, NO2)

Рис.
2.2
Кругообіг азоту

му (зокрема в білки й нуклеїнові кислоти), і в такому вигляді азот стає доступним для консументів — тварин і грибів. Після їх відмирання азот знову використовується бактеріями амоніфікато-рами й нітрифікаторами. Мінеральний азот використовують та­кож бактерії денітрифікатори, які, врешті-решт, переводять його в молекулярну форму й повертають в атмосферу. Цикл зами­кається.

Кругообіг фосфору.
На відміну від азоту, джерелом фосфору є не атмосфера, а земна кора. В процесі вивітрювання гірських порід фосфор переходить у ґрунтовий розчин і стає доступним для рослин. Він входить передусім до складу нуклеїнових кислот, аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), фосфоліпідів. Із цими органічними речовинами фосфор передається ланцюгами жив-

73

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

лення від продуцентів до консументів і повертається в грунт у
вигляді органічних решток і продуктів життєдіяльності. В резуль­таті процесів мінералізації, які здійснюються бактеріями-редуцентами, фосфор знову переходить у неорганічні форми й
стає доступним для рослин.

Проте в природі найчастіше саме нестача фосфору стримує розвиток біоти. З одного боку, фосфорні сполуки швидко вими­ваються в Світовий океан. Цьому сприяють процеси ерозії грун­ту. Багато фосфору виноситься в океан і з неочищеними стічни­ми водами. В океані цей фосфор частково використовується мікро- й макроскопічними водоростями, а потім споживається морськими консументами та редуцентами. Деяка частина фосфо­ру може перевідкладатися на суші. Наприклад, послід морських рибоїдних птахів, який містить багато фосфору, нагромаджується в пташиних колоніях і на пташиних базарах, утворюючи так зване гуано
— корисну копалину, що інтенсивно добувається в деяких країнах і використовується для виробництва фосфатних міне­ральних добрив (наприклад, у Чилі). Але більша частина фосфо­ру нагромаджується на дні з відмерлими рештками морської біоти. Цей фосфор може знову стати доступним для біоти тільки з часом у геологічному вимірі, наприклад після підняття певних ділянок морського дна (щоправда, сьогодні людина вже почала розробляти й морські родовища фосфоритів). З іншого боку, на суші значна частина мінерального фосфору утворює нерозчинні комплекси з ґрунтовими частинками й стає недоступною для продуцентів, отже, й для інших ланок трофічних ланцюгів. Лише деякі ґрунтові гриби здатні вилучати фосфорні сполуки з цих комплексів.

Кругообіг сірки.
Сірка — це необхідний компонент багатьох органічних речовин, серед яких передусім слід зазначити аміно­кислоту цистеїн.

Головним джерелом сірки є розчинені у воді продукти вивітрювання гірських порід (найчастіше сульфіди заліза — основний компонент колчеданів) або сірководень і сірчистий газ, які виділяються в атмосферу вулканами, гейзерами, гарячими джерелами. Сірководень, окиснений атмосферним киснем до сірчистого газу, розчиняється у водяній парі атмосфери й випа­дає з дощем на поверхню планети. До складу живої речовини сірка потрапляє шляхом поглинання розчинених у воді йонів сульфатів рослинами-продуцентами. Потім сірка в складі рослин-

74

них білків ланцюгами живлення потрапляє до консументів і реду-центів. У анаеробних умовах (наприклад, у болотах) редуценти розкладають білки з виділенням сірки у вигляді сірководню, який може бути окиснений до молекулярної сірки або до розчинних сульфатів і сульфідів. У такій формі сірка знову стає доступною для продуцентів.

Сьогодні кругообіг сірки під впливом людини зазнає суттєвих змін: майже третина сірки, що циркулює в біосфері, потрапляє в атмосферу з димогазовими викидами заводів, фабрик і теплових електростанцій. Ця «зайва» сірка, розчиняючися в атмосфері з утворенням сірчаної й сірчистої кислот, випадає у вигляді кислотних дощів, які призводять до швидкої деградації багатьох екосистем.

Кругообіги калію, магнію та кальцію. Ці
елементи у вигляді йонів потрапляють у живу речовину в процесі поглинання води рослинами, а також під час уживання питної води. Вони викону­ють різноманітні функції. Наприклад, калій необхідний для робо­ти калій-натрієвого насоса клітин, магній — обов'язкова складо­ва хлорофілу, кальцій потрібний для підтримання постійного рН цитоплазми, є головним компонентом панцирів, будиночків, ске­летів багатьох тварин. Подібно до азоту, фосфору й сірки, ці елементи мігрують трофічними ланцюгами від продуцентів через консументи до редуцентів. Після загибелі організму вони швидко переходять у водні розчини й знову стають придатними для подальшого використання.

У морях кальцій і магній частково вилучаються з біологічного кругообігу й консервуються в осадових породах. Наприклад, мікроскопічні морські водорості кокколітофориди перевідклада-ють кальцій у вигляді карбонатів на поверхні клітин, утворюючи так звані кокколіти.
Після відмирання клітин кокколіти не всти­гають цілком розчинитись у воді й осідають на дно, формуючи крейдяні осадові породи. Лише в геологічному вимірі часу, після підняття певних ділянок дна, кальцій, нагромаджений у крейді, вивільнюється в процесі вивітрювання й знову стає доступним для біоти.

II Великий кругообіг речовин і вплив на нього антропогенного
фактора.
Енергія Сонця й сили гравітації рухають два кругообіги речовин: біологічний та геологічний (рис. 2.3). Біологічний кругообіг швидкий і розімкнений: початкова й кінцева ланки

75

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гл а в а 2

Біоекологія

І
І

замикаються через доступні неорганічні речовини. Геологічний кругообіг повільний і замкнений. Частина речовин із біологічно­го кругообігу надходить у геологічний у вигляді відмерлих реш­ток, утворюючи осадові породи, які з часом під впливом тиску, температури та інших факторів трансформуються в граніти. Тек­тонічні підняття спричинюють винесення частини гранітних порід на поверхню. Граніти вивітрюються, й, як наслідок, утво­рюється фонд доступних речовин, що в подальшому знову залучаються до біологічного кругообігу.

Процеси кругообігу речовин у біосфері здійснюються збалан­совано. Переважна більшість речовин, залучених до біологічного кругообігу, повертається в мінеральний стан і стає доступною для повторного використання живою речовиною. Лише невелика частина відкладається в осадових породах, але ці втрати компен­суються речовинами, які вивільнюються з гірських порід у результаті процесів вивітрювання.

Баланс та узгодженість біологічного й геологічного циклів досягаються завдяки живій речовині: за рахунок тривалих про­цесів видоутворення в разі появи нових ресурсів чи нових умов середовища й за рахунок формування численних прямих, зворот­них і непрямих зв'язків між різними організмами та факторами середовища.

Зазвичай прискорення вивітрювання гірських порід спричи­няє зростання кількості біогенних речовин, що, своєю чергою, стимулює збільшення кількості живої речовини й урешті-решт підвищує інтенсивність процесів винесення речовин у Світовий океан. Це призводить до інтенсивнішого нагромадження донних осадів. Кількість доступних речовин у біосфері починає швидко зменшуватися. Біосфера переходить на «голодний» режим, що супроводжується масовими вимираннями видів, посиленням конкурентної боротьби за ресурси й прискоренням процесів утворення нових, більш конкурентоспроможних та «економних» видів. Проте вимирання відбувається набагато швидше, ніж видо­утворення. За приклад можуть правити кам'яновугільний і крей­довий періоди, коли надзвичайно швидко нагромаджувались оса­дові породи внаслідок катастрофічного вимирання багатьох видів палеозойської та ранньомезозойської флори й фауни. Вимирання завершувалося появою на планеті нових класів і типів (відділів) тварин і рослин. Іще тривають дискусії про причини порушення балансу між біологічним і геологічним кругообігами, однак ката­строфічні наслідки цього й повільні темпи їх усунення очевидні.

77

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

І
І

Сьогодні ситуація аналогічна, але, на відміну від попередніх епох, причина її відома: це діяльність людини — так званий антропогенний фактор

(рис. 2.4).

Розглянемо головні причини порушення кругообі­гу речовин у біосфері.

• По-перше, це досить сильне штучне прискорення процесіввивітрювання осадових і гранітних порід, пов'язане з видобуван­ ням і переробкою корисних копалин, спалюванням вугілля, наф­ти, торфу, природного газу. В результаті в атмосфері збільшується вміст вуглекислого газу, оксидів сірки, через кислотні дощізменшується рН грунту, що призводить до переходу багатьох еле­ментів у розчинений стан. Деякі з них у великих концентраціяхтоксичні й
небезпечні для живого (наприклад, важкі метали —мідь, цинк, свинець). Процеси кругообігу речовин у біологічномуциклі вповільнюються — адже гинуть носії живої речовини. Тачим більше елементів переходить у розчин, тим більше їх вими­вається у Світовий океан. Прискорені темпи загибелі біоти, вповільнені темпи повторного використання доступних мінераль­них речовин, зростання швидкості їх вимивання спричиняютьперезбагачення Світового океану біогенними елементами.Внаслідок цього частішають спалахи «цвітіння» океану мікро­скопічними водоростями, які нерідко бувають токсичними йпригнічують розвиток консументів, котрі їх споживають. Так,порівняно з минулими століттями частота спалахів «цвітіння» вСвітовому океані зросла в 50—130 разів! Усе це прискорює проце­си вилучення з біосфери доступних біогенних речовин і їхконсервації в донних відкладах.

• По-друге, людина в процесі своєї господарської діяльностістворює численні речовини (наприклад, пластмаси), які надалі неможуть бути ні використані продуцентами, ні розкладені до до­ступних мінеральних речовин редуцентами. Вони утворюють особ­ливу групу антропогенних «осадових» порід — відходи нашоїцивілізації, які археологи чомусь назвали «культурним шаром». Цівідходи зрештою будуть трансформовані в літосфері в граніти йпотім у процесі вивітрювання знову стануть доступними для живоїречовини, але відбудеться це в геологічних вимірах часу — черезмільйони років. Тому є реальна загроза того, що доступні ресурси біосфери можуть бути перероблені на відходи швидше, ніж завер­шиться цикл геологічного кругообігу- Що в цьому разі станеться збіосферою (в тому числі й з людиною), передбачити нескладно.

78

І

о І

ш

І

в

І

X

я
ю

S

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

І

Біогеоценози—елементарніодиниці § 2.4. j
біосфери

...
Ми
,
біологи
,
добре
знаємо
,
що
найстійкіше
біологічне угруповання
—цеугруповання
,
яке
складається
з
максимуму різноманітних
видів
.
Наприклад
,
це
тропічний
ліс
,
який
складається
з
багатьох
десятків
тисяч
видів
.
А
найнестійкіше
угруповання
—тундра
:
тут
мало
видів
і
звідси
її
страшенна вразливість
,
ранимість
.
Стійкою
є
лука
,
що
складається
з багатьох
видів
.
А
тільки
-
но
ми
застосовуємо
монокультуру
,
то
її
вже
треба
постійно
підживлювати
добривами
,
захищати отрутохімікатами
..,
інакше
вона
існувати
не
може
.
Вона
нестійка
,
бо
«моно»
.

М. М. Воронцов,

російський біолог

•Загальне уявлення про екосистему.
Процеси зв'язу-Овання сонячної енергії, її трансформації й нако­пичення в живій речовині, поглинання поживних речовин та їх перетворення, нагромадження осадових відкладів і вивітрювання гірських порід відбуваються в конкретних екосистемах. Термін «екосистема» запропонував англійський еколог А. Тенслі в 1935 р.
Під екосистемою

розуміють функціональну систему, яка
вбирає в себе угруповання живих організмів разом із середовищем, в
якому вони мешкають.
Елементи цієї системи пов'язані між собою обміном речовин та енергії. Екосистемами є й біосфера в цілому, й окремий ліс, і окрема калюжа, й поодиноке дерево, тобто як за розмірами, так і за складом екосистеми дуже різноманітні. Голов­на спільна риса всіх екосистем — це те, що в певних ланках трофічного ланцюга екосистеми засвоюється, передається й пере­творюється енергія. В екосистемах також відбуваються міграція й трансформація речовини. Залежно від характеру циркуляції речо­вини екосистеми поділяються на закриті й відкриті.

Закритою
називають таку екосистему, в якій речовина цирку­лює від продуцентів до редуцентів по колу й саме в межах цієї екосистеми. Наприклад, у ставку біогенні елементи багаторазово проходять по тому самому колу: водорості—зоопланктон—риба— бактерії—мінеральні біогенні речовини—знову водорості.

У відкритих
екосистемах речовина по колу не обертається. Наприклад, в екосистемі окремого дерева гусінь з'їдає листя про-

80

дуцента; саму ж гусінь ловлять птахи й відносять у свої гнізда на інші дерева. Отже, речовина з даної екосистеми вилучається й переноситься в іншу.

Розрізняють також екосистеми, здатні
або не здатні до само­регуляції.
Механізм саморегуляції в екосистемах першого типу здійснюється за принципом негативного зворотного зв'язку. Цей принцип у спрощеному варіанті можна уявити собі у вигляді ланцюга, кожна ланка якого виступає щодо двох сусідніх або хижаком, або жертвою. Якщо з якихось причин зменшується чисельність жертви, то через нестачу їжі з часом зменшується й чисельність хижака. Зниження чисельності хижака відповідно приводить до зменшення тиску на жертву, чисельність якої збільшується. Це знову створює умови для збільшення чисель­ності хижака. Отже, система «хижак—жертва» саморегулюється, тобто утримується в рівноважному стані. При цьому чисельність жертви й хижака постійно коливається навколо якогось серед­нього значення. Ці коливання дістали назву «хвиль життя».

Ш

Біогеоценоз як елементарна екосистема біосфери.
Елемен­тарними екосистемами, з яких складається біосфера, є біогеоце­нози — замкнені екосистеми, здатні до саморегуляції.

Біогеоценозом називають однорідну ділянку земної поверхні з пев­
ним складом організмів, що населяють її (бактерій, рослин, тварин, грибів), і комплексом абіотичних компонентів (грунтом, повітрям,
сонячною енергією та іншими), які пов 'язуються обміном речовини й
енергії в єдину природну систему.
Складові біогеоценозу — це біотоп — однорідний за абіотичними факторами середовища простір — і біоценоз — сукупність усіх представлених у межах даного біотопу організмів. Функціональні складові біоценозу: сукупність усіх продуцентів даного біотопу (вищі рослини, водо­рості, автотрофні бактерії) — так званий фітоценоз;
сукупність тварин-консументів — зооценоз;
сукупність редуцентів (бактерій і грибів-сапротрофів) — мікробоценоз.
Межі біогеоценозу визнача­ються межами фітоценозу, тобто контуру однорідної рослинності, оскільки саме рослини-продуценти є першою ланкою трофічних ланцюгів біогеоценозу. Біогеоценози водойм називають також біогідроценозами.

Розміри конкретних біогеоценозів коливаються в досить широких межах: у пустелях площа біогеоценозу становить сотні тисяч квадратних метрів (наприклад, такири й барханні піски);

81

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекологія

площа одного лісового біогеоценозу — зазвичай від кількох сотень до кількох десятків тисяч квадратних метрів (наприклад, березовий гай у дубовому лісі); лугові й степові біогеоценози ще менші — до кількох десятків, зрідка — сотень квадратних метрів. Як правило, виразних, різких меж між біогеоценозами не існує, а один поступово переходить в інший.

Будь-який біогеоценоз являє собою систему елементів, що взаємодіють, — популяцій живих організмів.

Кожний біогеоценоз характеризується біомасою та продук­тивністю, має свою певну просторову й видову структури, певну сукупність ланцюгів живлення, які пов'язуються потоками речо­вини й енергії в специфічну для даного біогеоценозу трофічну мережу й визначають його інформативність.

Сукупність біогеоценозів із відносно схожими характеристи­ками (передусім — рослинністю), які займають значну територію й розвиваються в схожих кліматичних умовах, називають біома-ми.

Сьогодні на нашій планеті виділяють близько ЗО основних біомів.

■ Біомаса й продуктивність біогеоценозу. Біомасою

називають
кількість живої речовини на одиниці площі в момент спостережен­
ня.
Це один із найважливіших статичних показників біогеоцено­зу. Загальна біомаса визначається сумою біомас усіх популяцій, які населяють даний біогеоценоз. Найчастіше за одиницю біома­си беруть 1 г сухої (рідше — сирої) органічної речовини на 1 м2
. Біомаса біогеоценозів різних типів коливається в широких межах (табл. 2.1).

Продуктивністю

називають здатність живої речовини створю­
вати, трансформувати й нагромаджувати органічну речовину
(біомасу).
На відміну від біомаси — це динамічний показник біогеоценозу.

Коли
комбайни
рухаються
полем
,
коли
траулер
піднімає
свої
сітки з
моря
,
коли
ведеться
вирубування
лісу
,
то
в
будь
-
якому
разі це
означає
,
що
людина
збирає
врожай
органічної
речовини
.
Сонячне
світло
й
збирання
врожаю
пов
'
язані
функцією екосистеми
—здатністю
нагромаджувати
енергію
в
органічній речовині
,
інакше
—продуктивністю
,
від
розміру
й
динаміки
якої цілком
залежить
життя
всього
сущого
на
Землі
,
й
у
тому
числі
—людини
.

Р. Уіттекер,

американський еколог

82

Продуктивність — одна з найважливіших характеристик: вона відображає ефективність роботи біогеоценозів, швидкість потоку енергії й речовин в їхніх ланцюгах живлення. Виражають продук­тивність через показники продукції.

Таблиця 2.1

Середня біомаса продуцентів і первинна продукція в біогеоценозах різних типів

Тип біогеоценозу	Середня біомаса (г/м2 )	Первинна продукція (г/м2 рік)
Вологий тропічний ліс	45 000	2 200
Савани	4 000	900
Пустелі	20	3
Напівпустелі	700	90
Степи	2 000	600
Широколистяні ліси	30 000	1 200
Хвойні ліси	20 000	800
Тундри	600	140
Агроценози	1 000	650
Відкритий океан	3	125
Планета в цілому	3 600	333

Ш
Продукція й деструкція.
Розрізняють продукцію первинну —

швидкість засвоєння сонячної енергії у вигляді органічних речовин, синтезованих продуцентами,
та продукцію вторинну
— швидкість трансформації й накопичення органічної речовини консументами й
редуцентами.
Оцінюють первинну й вторинну продукції за кількістю органічної речовини, синтезованої (первинна про­дукція) чи накопиченої (вторинна продукція) за одиницю часу на одиниці площі, або за кількістю енергії, запасеної в цій речовині. Приблизно 1 кДжДм2
• рік) еквівалентне 0,06 г/(м2
■ рік) сухої органічної речовини.

Вторинна продукція завжди менша від первинної, оскільки створюється вона в результаті трансформації органічної речовини продуцентів після їх споживання консументами чи редуцентами. Зміни значень продукції при переході від нижніх трофічних рівнів (продуцентів) до верхніх (первинних, вторинних чи тре­тинних консументів) мають стрибкоподібний характер: уявіть

83

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

піраміду, в якої кожний наступний рівень становить приблизно лише 10 % попереднього. Зазвичай між первинною та вторинною продукціями є пряма залежність: чим більша первинна продук­ція, тим більша й вторинна, і навпаки.

Баланс продукції й деструкції в біогеоценозах суші. В
наземних біогеоценозах нагромаджена органічна речовина в подальшому поступово перетворюється на гумус,
який завдяки своїм фізико-хімічним властивостям здатний зберігати поживні мінеральні ре-

Урожай

Органічні добрива

Мінеральні добрива

Винесення біогенних елементів зурожаєм

Мертва органічна речовина

Поглинання рослинами

Ґ ---- Ь аданняІ ( * •U А

----- * j- Втратив ~^j результаті Ібактері­альних Іпроцесів

Доступні біогенніелементи

Пустелі

Напівпустелі

Тундри

Степи

Агроценози

Савани

Хвойніліси

Широколистяні ліси

Вологітропічні ліси

5000 10 000 15 000 20000 25000 30000 35 000 40000

Продукція, кДж/м

2

Рис
. 2.5

Середньорічна первинна продукція наземних біогеоценозів різних типів

[кДж/(м2
рік)]

На конкретне значення продукції впливає багато різних факторів, але, як правило, перше місце посідають вологість і температура, друге — забезпеченість біогеоценозу елементами мінерального живлення. Найбільшу продукцію мають біогеоце-нози вологого тропічного лісу. Далі продукція зменшується за градієнтами температури й вологості в напрямі від екватора до полюсів (рис. 2.5).

Окрім продукції, важливим показником є деструкція —
швидкість розкладання органічної речовини до мінеральної.
Процеси деструкції здійснюють редуценти — передусім гриби й бак­терії. Різниця між первинною продукцією й деструкцією є показ­ником акумуляції (накопичення) органічної речовини в біогео­ценозі.

Рис.

2.6
Втрати біогенних елементів ґрунтом і шляхи їх компенсації

човини, запобігаючи тим самим їх вимиванню дошами й талою водою у Світовий океан. Тому багаті на гумус ґрунти (наприклад, чорноземи) містять великий запас поживних речовин, необхідних продуцентам, і є найродючішими.

84

85

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
п
а
в
а
2

Біоекологія

У добре сформованих, стабільних біогеоценозах, таких як старі дубові ліси, ковилові степи, лишайникові тундри, органічна речовина майже не акумулюється. Тут первинна продукція практично дорівнює деструкції, тобто все, що синтезується рос­линами, сповна споживається тваринами, грибами, бактеріями й розкладається до мінеральних речовин, які знову використо­вуються продуцентами й повертаються до біологічного круго­обігу.

У біогеоценозах, які перебувають на стадії розвитку (так звані сукцесійні біогеоиенози, наприклад піщані річкові коси, що заростають), первинна продукція перевищує деструкцію, тобто відбувається акумуляція органічної речовини. В процесі нагрома­дження органічної речовини перші, примітивні біогеоценози замінюються складнішими, стійкішими й продуктивнішими (наприклад, піщані річкові коси з часом перетворюються на заплавні луки). Коли нарешті біогеоценоз досягає стабільного (клімаксного) стану, деструкція врівноважує первинну продук­цію, й акумуляція органічної речовини майже припиняється.

Проте, коли людина займає землі під агроценози, вона почи­нає з урожаєм вилучати з біотопу біогенні елементи, які були на­громаджені в гумусі попереднім «диким» біогеоценозом, а потім використані культурними рослинами. Це порушує збалансований кругообіг — поживні речовини, зв'язані у вигляді органічної речовини врожаю, в екосистему вже не повертаються, й через їх нестачу грунт починає втрачати родючість. Продуктивність агро­ценозу зменшується. Для компенсації винесення елементів міне­рального живлення в грунти агроценозів необхідно вносити міне­ральні добрива, причому в тій кількості, яка дорівнює кількості вилучених з урожаєм біогенних елементів (рис. 2.6).

Баланс продукції й деструкції у водних біогеоценозах.
У біо-гідроиенозах нагромаджена органічна речовина або розкладається редуцентами до мінеральних речовин, які переходять у розчине­ний стан, або відкладається на дні, й таким чином вилучається з біологічного кругообігу. Якщо у воді нагромаджується багато роз­чинених мінеральних речовин, то, як правило, спостерігається масовий розвиток мікроскопічних водоростей — «цвітіння» води. При цьому на розкладання водоростевої біомаси використо­вується майже весь розчинений у воді кисень, а самі клітини водоростей можуть виділяти велику кількість токсичних речовин. Наприклад, динофітові водорості, які спричинюють у морях так

86

звані «червоні припливи», виділяють токсин, подібний до отрути кураре; синьозелені водорості, що спричинюють «цвітіння» води у водосховищах, виділяють токсини, котрі класифікуються як фактори швидкої й дуже швидкої смерті. Через отруєння води токсинами й нестачу кисню починаються замори риби, масова загибель інших гідробіонтів, вода стає небезпечною для здоров'я людини.

Переважання продукції над деструкцією, яке супроводжується
значним збільшенням у біотопі вмісту поживних речовин, називають
евтрофікацією
(від грец. ев —
добре, легко й трофе
— живлення). В природних водоймах процеси евтрофікації зазвичай відбува­ються повільно — віками й тисячоліттями, оскільки продукція, як і в наземних біогеоценозах, майже врівноважується деструкцією. Проте сьогодні під впливом діяльності людини евтрофікація водного середовища відбувається з величезною швидкістю: вміст біогенних елементів у воді збільшується передусім через скидан­ня у водойми багатих на біогенні елементи стічних вод або надхо­дження цих елементів у водне середовище із затоплених родючих грунтів унаслідок створення величезних рівнинних водосховищ, зокрема й на Дніпрі.

Швидку евтрофікацію водойм, яка відбувається під впливом людини, називають антропогенною евтрофікацією.

Ж
Просторова структура біогеоценозу.
Біогеоценози ніколи не бувають цілком однорідними. Навпаки, вони мають свою певну просторову структуру, яка є «обличчям» даного біогеоценозу. Просторова структура вбирає в себе ярусність і горизонтальну неоднорідність — мозаїчність.

Ефективність використання сонячного світла збільшується, коли воно вловлюється на різних висотах, починаючи з поверхні землі й до кількох десятків метрів (або від дна до поверхні води в біогідроценозах). Одновисотні зарості називають ярусами.

За­звичай у біогеоценозах суші виділяють деревний, чагарниковий,
трав'янистий
і мохово-лишайниковий
яруси. Ступінь розвитку ярусної структури великою мірою визначає продуктивність біогео-ценозів. Найбільшу первинну продукцію мають лісові біогеоцено­зи, причому простежується загальна закономірність: чим
складніша ярусна структура, тим більша продуктивність біогеоце­нозу.
Наприклад, у вологих тропічних лісах виділяють до дев'яти ярусів, у широколистяних — у середньому чотири, у хвойних —

87

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

І

три, савани й степи зазвичай двоярусні, а тундри й пустелі — одноярусні. Відповідно й продуктивність у цьому ряді поступово знижується: від найбільшої в тропічних лісах до найменшої — в пустелях і тундрах.

Неоднорідні біогеоценози й у горизонтальній площині. Завжди можна знайти густі або розріджені плями рослинності, нори, пориї та лігвища тварин, скупчення грибів, ділянки по­верхні, які різняться освітленістю, вологістю тощо. Як правило, на таких ділянках склад і чисельність біоти дещо інші, ніж на основній території, зайнятій даним біогеоценозом.

Горизонтальна й вертикальна неоднорідність біогеоценозу зу­мовлює й деяку неоднорідність процесів трансформації енергії в його межах. Основною коміркою трансформації енергії в біогео­ценозі є консорція
— окрема особина або популяція рослин і про­сторово чи трофічно пов'язані з нею популяції інших рослин, тварин, грибів, бактерій. Назву консорції дають за назвою росли­ни, навколо якої групуються всі інші пов'язані з нею організми (так звані консорти).
Наприклад, у дубовому лісі до консорції дуба входять: шапкові гриби, які утворюють мікоризу, парази­тичні гриби-трутовики, лишайники, що оселяються на корі, пта­хи, що гніздяться на кроні, гусениці й довгоносики, що поїдають листя, павуки, що прикріплюють до гілок павутиння, бактерії, що розкладають листовий опад, кабани, які вишукують і поїдають жолуді, та багато інших представників, життя котрих у даному конкретному місці було б неможливим, якби тут не ріс дуб. Саме на рівні консорцій рухаються енергія й речовина трофічними ланцюгами в біогеоценозах.

Ступінь насиченості біогеоценозу різноманітними консор-ціями залежить від його видового багатства, тобто кількості видів, які живуть у даному біогеоценозі. Чим більше видів у біогеоце­нозі, тим краще він саморегулюється, тим стійкіший до дії різних несприятливих факторів (окрім катастрофічних).

Ш
Трофічна мережа.
До кожного біогеоценозу входить багато видів, які належать до продуцентів, консументів чи редуцентів. Харчові зв'язки між цими видами утворюють трофічну

мережу,
або мережу

живлення.
Суть її полягає в тому, що в меню будь-якого виду, за винятком продуцентів, входить не один, а кілька або багато інших видів. Кожен із цих видів, своєю чергою, може бути їжею для кількох інших. У результаті безліч ланцюгів жив-

88

лення в біогеоценозі складно переплітаються між собою, наче сітки. Зрозуміло, що чим більше видів населяють біогеоценоз, тим складнішою є його трофічна мережа.

її Сукцесії біогеоценозів.
Поступові необоротні зміни складу та
структури біогеоценозу, що спричинюються зовнішніми або внут­
рішніми факторами, називають сущесіями.
Класичний приклад сукцесії — заростання озера й перетворення його на болото.

Сукцесії бувають повільними
(тривають тисячоліття й десятки тисяч років), середніми
(століття) й швидкими
(десятиліття). Вони можуть відбуватися з внутрішніх причин
(наприклад, утворення нових видів) або під впливом зовнішніх факторів
(наприклад, засо­лення, підтоплення, вселення видів «чужих» фаун та флор), мати природне
(наприклад, у результаті підняття чи опускання суші) чи антропогенне
(вирубування лісу, розорювання степу) походження,
бути прогресуючими
(тобто супроводжуватися збільшенням продуктивності й видового багатства, як у випадку заростання новоутворених річкових піщаних кіс) або, навпаки, регресуючими.

Якщо біогеоценоз не перебуває в стані швидкої або середньої сукцесії, то продукція, біомаса й видове багатство в ньому коли­ваються навколо певного середнього значення в результаті про­цесів саморегуляції за принципом негативного зворотного зв'яз­ку. Такий біогеоценоз перебуває в стані динамічної рівноваги, або клімаксному стані.

Можливість переходу клімаксного біогеоценозу в сукцесійний стан визначається з ак он ом одного процента, згідно з яким
зміна енергетики природної системи в межах 1 %, як правило, не
виводить екосистему з рівноважного стану, і навпаки.
Зміна пото­ку енергії в біогеоценозі більше ніж на 1 %, як у бік його змен­шення, так і в бік збільшення, виводить екосистему з клімаксу й переводить її в сукцесійний стан (рис. 2.7). При цьому через велику кількість факторів, що взаємодіють, здебільшого не мож­на дати точний прогноз, якого характеру набере сукцесія — про­гресуючого чи регресуючого, тобто шляхи розвитку біогеоценозу стають непередбачуваними.

За приклад може слугувати досвід використання ДДТ (отру­тохімікату дихлордифенілтрихлорметану) для боротьби зі шкідни­ками сільськогосподарських культур. Із агроценозів, куди вноси­ли ДДТ, отрутохімікат різними шляхами надходив також і в навколишні природні біогеоценози. Спершу це надходження

89

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2
Біоекологія

супроводжувалося короткочасним збільшенням первинної про­дукції за рахунок тотального знищення комах. Але при цьому знизилась ефективність запилення рослин. Потім комахозапильні рослини почали витіснятися іншими видами, переважно бур'яна­ми, здатними до інтенсивного вегетативного розмноження. Це спричинило зниження продукції природних біогеоценозів і «ввімкнуло» процеси довготривалих сукцесій.

§ 2.5. j
Види, популяціїтасередовище

Лише
останніми
роками
починаємо
ми
осягати
зв
'
язки
всередині
найскладнішої
екосистеми
,
де
кожний
біологічний
вид
потрібний
,
аби
могли
жити
інші
,
більш
розвинені
види
.
І
на
самій
верхівці
ми
бачимо
людину
,
яка
цілковито
залежить
від
видів
,
що
розвивалися до
неї
й
зумовили
її
появу
.

Т. Хейсрдал

А ~ стійкийстанекосистеми Б - гіперпродуктивністьекосистеми В - деградаціяекосистеми

о

х+0,5

х-0,5

Клімаксний стан

Імовірнийперехід усукцесійнийстан

Час

Рис
. 2.7

Шляхи розвитку біогеоценозу в разі зміни потоку енергії (закон одного процента)

Отже, використання ДДТ призвело в природних біогеоценозах до швидкої прогресуючої сукцесії, в подальшому — до швидкої регресуючої, і нарешті — до повільної прогресуючої.

На жаль, сьогодні людина практично повсюдно виводить екосис­
теми за межі 1 % коливань енергетичних потоків, збільшуючи тим самим загальну нестабільність біосфери.

90

У

явлення про популяцію.
Головні дійові особи в будь-якому біогеоценозі — це сукупності видів, що його населяють, — популяції. Саме на рівні популяцій відбу­ваються процеси засвоєння, трансформації й передавання енергії ланцюгами живлення.

Під популяцією

розуміють сукупність особин одного виду з
єдиним генофондом, яка формується в результаті взаємодії потоку
генів (схрещування, міграції, запилення, запліднення, поширення зачатків — спор, клітин, насіння, личинок, яєць) та умов довкілля. Популяція
— це елементарна одиниця існування виду й та одиниця, з якою «працює» природний добір.
Порівняно з видом, популяція фенотипно й генотипно зазвичай однорідніша. Наприклад, у популяції берези, що росте на болоті, дерева тонші, слабші, чутливіші до грибних захворювань, ніж у популяції берези того самого виду, яка росте на сухих місцях.

Популяції, як і біогеоценози, характеризуються багатьма показниками. З погляду екології, найсуттєвішим є показник міні­
мальної чисельності популяції,
тобто такої чисельності, за якої в популяції ще підтримується необхідний рівень генетичної неод­норідності, завдяки чому вона не вироджується.

Наприклад, у популяціях із великою чисельністю схрещуван­ня відбуваються здебільшого між особинами, що не є близькими родичами. Завдяки цьому в популяції не накопичуються шкідливі мутації й вона процвітає. В противному разі переважають близь-коспоріднені схрещування, збільшується фонд генетичних захво­рювань, популяція вироджується й у подальшому зникає. Зазви­чай (принаймні у тварин) мінімальна чисельність популяції становить кілька сотень особин. Послідовно підводячи популяції до мінімальної чисельності, людина знищує їх, навіть не вбиваю­чи останнього представника.

91

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
а
в
а
2

Біоекологія

І

♦ Так на початку нашого століття людина знищила мандрів­ного голуба. Ці птахи навесні збирались у величезні зграї й у місцях ночівлі ставали легкою здобиччю для американських фер­мерів, які стріляли в них, збивали палицями, ловили сітками, а потім згодовували свиням. У Вашингтонському музеї виставлено чучело птаха з табличкою: «Марта. Останній представник виду. Померла о 1-й годині 1 вересня 1914 р. у віці 29 років у зоологіч­ному саду м. Цинциннаті». Мандрівний голуб вимер не тому, що фермери винищили всіх цих птахів до єдиного (адже деяким пта­хам удалося врятуватися від мисливців), а через те, що людина звела рівень усіх його популяцій до чисельності, нижчої за мінімальну. Після цього мандрівний голуб як вид уже був прире­чений: припинився обмін генами, була втрачена генетична різно­манітність. Тому навіть зоопарк Цинциннаті, де ще зберігалося кілька птахів, не був спроможний запобігти втраті. Мандрівний голуб припинив своє існування як біологічний вид іще до того, як померла його остання представниця — Марта.

Будь-яка популяція залежить не лише від генетичної різно­манітності та пов'язаного з нею потоку генів, а й від факторів довкілля.

Основні екологічні фактори,
як правило, класифікують за їхньою природою, поділяючи на абіотичні, біотичні та антро­погенні.

До абіотичних факторів,

тобто безпосередньо не пов'язаних із діяльністю живої речовини, належать: космічні, геліофізичні
та геофізичні
(наприклад, рівень космічного випромінювання, потік сонячної енергії, фази 11-річного сонячного циклу, напруженість магнітного поля Землі); кліматичні
й метеорологічні
(температура, вологість, тиск, освітленість, вітер і т. д.), а також катастрофічні природні явища —
повені, посухи, пожежі; едафічні (грунтові)
та гідрологічні
(наприклад, хімічний склад ґрунту й води, рН, уміст розчиненої органічної речовини, гранулометричний склад, швидкість фільтрації води, її прозорість, солоність, ступінь наси­ченості киснем).

До біотичних

належать фактори, безпосередньо зумовлені різноманітними аспектами діяльності живої речовини, напри­клад: конкуренція рослин за світло, тварин
— за джерела їжі, наявність певних патогенів, іміграція та еміграція видів, сукцесії, пристосувальні (адаптивні)
та еволюційні процеси.

92

До антропогенних

належать фактори, зумовлені діяльністю людини: вирубування лісів, зарегулювання річок, меліорація,
хімізація, інтродукція (введення в культуру) нових видів рослин чи тварин
і т. д. Сьогодні розроблено досить складні класифікації антропогенних факторів. Це свідчить, що діяльність людини стала глобальним, планетарним фактором, який надзвичайно потужно впливає на довкілля.

Біологічно
людина
являє
собою
лише
частину
єдиної
природної
системи
.
І
водночас
людське
суспільство
покликане експлуатувати
цю
систему
в
цілому
для
того
,
щоб
виробляти матеріальні
блага
.
Парадоксальне
становище
,
яке
ми
займаємо в
природі
,
відіграючи
заразом
ролі
її
представника
та
експлуататора
,
заважає
нам
правильно
зрозуміти
її
.

Б. Коммонер,

американський біолог, спеціаліст у галузі охорони довкілля

і Екологічна ніша.
Кожна конкретна популяція присутня в біогеоценозі не випадково: вона виконує певні функції в трофічних ланцюгах; вона певним чином пристосована до умов середовища; вона займає в біогеоценозі певний простір. Ці три поняття — «професія» виду в екосистемі, його ставлення до фак­торів зовнішнього середовища (температури, світла, вологості, джерел живлення та інших — так звана багатовимірна ніша) та «адреса» — були об'єднані американським екологом Ю. Одумом у термін екологічна ніша.

Зазвичай у природних биогеоценозах (особливо клімаксних) кількість екологічних ніш збігається з кількістю видів, які цей біогеоценоз населяють (принц
ип
Гаузе).
Якщо ніші, зайняті різними популяціями, частково перекриваються, то такі види по­чинають конкурувати між собою за той ресурс, за яким відбу­вається перекривання. Це призводить до поступового витіснення з біогеоценозу менш конкурентоспроможного виду. Конкуренція, так само, як і взаємовідношення типу «хижак—жертва», має над­звичайно важливе значення для підтримання стабільної видової структури біогеоценозу й запобігає надмірному розселенню пев­них конкретних видів.

II Лімітуючі фактори.
Багатовимірна ніша визначає екологіч­ний діапазон певного виду стосовно факторів зовнішнього сере­довища. Діапазон значень будь-якого фактора, в межах якого вид

93

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
па
в
а
2

Біоекологія

І
І

здатний існувати, називають діапазоном толерантності.
Напри­клад, верес вегетує в діапазоні рН 3,5—4,5, жовтець — рН 4,5— 6,5, лисохвіст — рН 6,5—8,0. Ці значення рН є діапазоном толе­рантності до значень кислотності середовища вересу, жовтцю й
лисохвосту відповідно. Зрозуміло, що в одному біогеоценозі всі ці три види рости не можуть. Загалом же кількість параметрів, які описують багатовимірну нішу конкретного виду, дуже велика.

Присутність і процвітання виду в певному біотопі залежать від усього цього комплексу умов. Проте відсутність чи неможливість процвітання визначається нестачею або, навпаки, надміром лише одного якого-небудь фактора. Наприклад, якщо за значенням во­логості, освітленості, температури, вмісту азоту, фосфору, калію біотоп сприятливий для жовтцю, але значення рН виходить за межі діапазону толерантності (наприклад, становить 3,5), то жов­тець у даному біогеоценозі розвиватися не буде. В цьому разі говорять, що рН — фактор, який обмежує розвиток жовтцю в конкретному біогеоценозі, або лімітуючий фактор.

Інший приклад. Чисельність зайця-біляка на невеликих островах у Білому морі залежить від багатьох факторів — темпе­ратури, вітру, вологості, наявності укриттів, рівня захворюваності популяції й т. п., але найбільшою мірою визначається біомасою рослин, якими заєць харчується (злаків, бобових) та рівнем браконьєрства. Ці два фактори є лімітуючими, тоді як інші — другорядними.

Концепція лімітуючих факторів дає змогу зрозуміти, наскіль­ки вразливі, незважаючи на здатність до саморегуляції, природні екосистеми, і разом із законом одного процента показує, як лег­ко вивести біогеоценоз зі стану динамічної рівноваги.

Ш

Екологічна валентність видів.
Хоча діапазони толерантності в різних видів свої, проте криві, що описують ці діапазони, подібні. Якщо на осі абсцис відкласти діапазон значень якого-небудь фактора, а на осі ординат — інтенсивність розвитку виду, то залежність між цими параметрами описуватиметься дзвоно-подібною кривою. Діапазон фактора, який зумовлює верхню частину кривої, називають зоною оптимуму
даного фактора для даного виду. Нижні частини «дзвона» — це зони зниження життє­
діяльності,
або зони песимуму.
Області значень фактора, де інтен­сивність розвитку виду дорівнює нулю, — це зони смерті
(так звані летальні зони),
в межах яких даний вид існувати не може.

94

Діапазон зони оптимуму є критерієм визначення екологічної валентності виду. Види з широкими зонами оптимуму (високою екологічною валентністю) називають евритопними,
тобто присто­сованими до змін значень даного фактора в широких межах. Види з вузькими зонами оптимуму називають степотопними.

к § о л с ; ш о S

Жовтець

ЗС - зонастресу (песимуму) ЗО - зонаоптимуму

Квасениця

Рис. 2.8
Стенотопні та евритопні види в біогеоценозі

Так, екологічний оптимум жовтцю стосовно рН ширший, ніж у квасениці (рис. 2.8). Відповідно жовтець є більш евритопним порівняно з квасеницею. Приклади евритопних видів — більшість бур'янів (пирій, суріпок, лутига тощо), багато кліщів, черепаш­кові амеби, цвілеві гриби, стенотопних — більшість лишайників, усі орхідні, багато хижих птахів та ін. Види з широкою еко­логічною амплітудою одразу за багатьма факторами середовища часто називають убіквістами.
Зазвичай у разі виходу екосистеми з рівноважного стану більш стенотопні види першими випадають із біогеоценозів, і саме ці види дають змогу помітити початок сук-цесійних змін у біогеоценозі. Цю особливість стенотопних видів широко використовують для біологічної індикації стану середо­вища.

II Кількісний розвиток популяцій.
Кількість особин конкретної популяції залежить передусім від стану народжуваності й смерт­ності. Чисельність популяції залишається постійною тоді, коли народжуваність дорівнює смертності. Збільшення народжуваності

95

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава 2

Біоекологія

й зменшення смертності призводять до збільшення популяцій, і навпаки.

Для аналізу причин, які зумовлюють співвідношення смерт­ності й народжуваності, в екології часто використовують аналіз
кривих виживання популяцій.

100

Криву виживання певної популяції можна побудувати, якщо постійно реєструвати кількість народжених у ній особин і зміни їхньої кількості в часі. Потім будують графік, де на осі абсцис відкладають вік особин, а на осі ординат — процент особин, які вижили, стосовно чисельності вихідної популяції.

о
;

ш

Рис. 2.9
Криві виживання

Добуті таким чином криві виживання умовно можна звести до трьох основних типів (рис. 2.9): крива типу А
відповідає попу­ляції, де головний фактор, що визначає смертність, — це старіння. В природі таке трапляється рідко, проте досить харак­терне для популяцій людей у розвинених країнах. Крива типу Б
характерна для популяцій із високим рівнем смертності на почат­кових стадіях розвитку. Зазвичай до причин смертності в таких популяціях належать хвороби, нестача поживних речовин, висо­кий тиск із боку хижаків, а в популяціях людей — також і війни. Крива типу В
відповідає популяціям із високим рівнем смерт­ності протягом усього життя, як правило, в результаті випадкової

96

загибелі з найрізноманітніших причин. Типові приклади — різні популяції рослин, безхребетних тварин, риб.

За допомогою кривих виживання можна визначати смертність особин різних видів залежно від віку й з'ясовувати, коли така популяція найуразливіша.

Ш
Регуляція кількісного розвитку популяцій.
Кількісний розви­ток популяцій контролюється механізмами взаємодії з іншими популяціями (передусім — за принципом зворотного зв'язку) та обмеженістю ресурсів конкретних біотопів. Наприклад, діатомова водорость талласіозіра, що живе в морях і океанах, має широкі діапазони толерантності за багатьма параметрами. Вона здатна поділятися надвоє щодня. В разі розмноження талласіозіри таки­ми темпами її біомаса за 40 діб перевершила б масу нашої плане­ти. Але в реальному житті такого ніколи не буває.

Є два основних механізми запобігання надмірному розвиткові
конкретних популяцій:
• за принципом зворотного зв'язку «попу­ляція—ресурси середовища»; • за моделями біотичних зв'язків — «жертва—хижак», «хазяїн—паразит».

♦ Прикладом зворотної регуляції за ресурсами середовищаможе бути історія розведення кіз на острові Кіпр. Коза — неви­багливий і всеїдний первинний консумент. Зазвичай вона їстьтраву, видираючи її разом із корінням. Коли закінчується трава,коза переходить на кущі й молоді дерева, а якщо не залишаєтьсяй цієї їжі, — об'їдає деревну кору. Після кози на Кіпрі від квіту­чих, родючих земель не залишилося нічого. Зрештою кіпрськікози й самі загинули з голоду, але раніше запустів увесь Кіпр. Заантичних часів кози «з'їли» Ліван, Сирію, Марокко, Іспанію,Італію, Грецію. Експансію кози зупинила тільки нестача ресурсів.

Обмежувальна дія паразитизму й хижацтва полягає в тому, що коли починається вибухоподібне зростання якої-небудь попу­ляції, то на такого «бунтівника» накидаються бактерії, парази­тичні безхребетні тварини, патогенні гриби, віруси, різні хижаки.

Обмежувальну дію хижацтва було розглянуто раніше, коли обговорювалася модель «хижак—жертва».

♦ Лімітуючу дію паразитизму можна проілюструвати на при­кладі історії розведення ялини в Карпатах. Під час другої світовоївійни німці для збільшення виробництва деревини почали тутмасове вирубування бука, а на його місце висаджували ялину —дерево, яке характеризується дуже швидким ростом. Протягом

97

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
пав
а
2

Біоекологія

двох десятиліть ялина захопила майже весь вільний від бука простір і вклинилася в букові праліси, піднімаючися на місцях вивалювання старих дерев. Та переможний марш ялини невдовзі припинився: дерева почали масово уражатися паразитичним гри­бом — кореневою губкою, оскільки густе розташування ялин

Фактори
,
що
сприяють
збільшенню
популяції

Абіотичні

Параметрисередовища (світло, вологість.температура, рН, концент­раціяхімічнихречовиніт. д.) відповідаютьзоніоптимумувиду

Біотичні Широкаекологічнаніша

Високарепродуктивназдатність

Достатнякількістьїжі

Захищеністьвідхижаків

ІСтійкістьдозахворювань

Стійкістьдопаразитів

Здатністьадаптуватися

дозмінзовнішньогосередовища

Наявністьпросторудлярозселення йможливістьрозширюватиареал

Фактори
*
що
сприяють
зменшеннюпопуляції

Абіотичні

Параметрисередовища (світло, вологість.температура, рн, концент­раціяхімічнихречовиніт. д.) невідповідаютьзоніоптимумувиду

Біотичні

Вузькаекологічнаніша [ Низькарепродуктивназдатність

[ Нестачаїжі

| Доступністьдляхижаків

[ Сприйнятливістьдозахворювань

Сприйнятливістьдопаразитів

Нездатністьадаптуватися

дозмінзовнішньогосередовища

Обмеженістьжиттєвогопростору

сприяло ефективному перенесенню спор паразита від хворих рослин до здорових.

У цілому кількісний розвиток популяцій регулюється взаємодією комплексу як сприятливих, так і несприятливих фак­торів що спричиняють коливання чисельності популяції навколо певного середнього значення (рис. 2.10). Фактори, котрі сприя­ють зростанню популяції, зумовлені біологічним потенціалом даного виду. Фактори, які протидіють цьому процесові, зумовлені тиском середовища й біологічним тиском із боку інших попу­ляцій.

Питання, пов'язані з вивченням механізмів регуляції розвитку популяцій у біогеоценозах і ставленням видів до факторів середо­вища, розглядаються спеціальними розділами екології — відпо­відно популяційною та аутекологією.

§ 2.6.^/ Основні
екологічні
закони
________________

Люди
скоряються
законам
Природи
,
навіть
коли
діють проти
них
.

Й.-В.
Гете,

видатний німецький поет,

мислитель,

природознавець (XVIII—XIX
ст.)

98

Чисельністьпопуляції

PucJUO
Фактори, що визначають чисельність популяцій

Е

кологія — молода наука, й, мабуть, через це вона ще не сформулювала своїх законів з математич­ною чи фізичною точністю. Можливо, це буде зроблено пізніше. Поки що ж прийнято вважати, що екологічні закони - це серед-ньостатистичні прояви певних причиново зумовлених явищ. На думку відомого еколога Д. Чіраса, природа розвивається й функ­ціонує за чотирма основними принципами:

1) рециклічності, або повторного багаторазового використан­ня найважливіших речовин;

2) постійного відновлення ресурсів;

3) консервативного споживання, коли живі істоти спожива­ють лише те й у такій кількості, як їм необхідно;

4) популяційного контролю — природа не допускає вибухо­подібного росту популяцій, регулюючи кількість особин того чи

99

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гл
ава 2

Біоеиопогія

іншого виду створенням відповідних умов для його існування та розмноження.

Більшість цих та інших екологічних принципів і законів вда­ло узагальнив американський еколог Б. Коммонер у 1974 p., звівши їх до чотирьох законів.

Закон перший: усе пов'язане з усім.
Екологія розглядає біосферу нашої планети як складну систему з багатьма взаємо­пов'язаними елементами. Ці зв'язки реалізуються за принципами зворотного негативного зв'язку (згадаємо, наприклад, систему «хижак—жертва»), прямих зв'язків (в екосистемах «працюють» усі дії логічної алгебри — «або», «і», «не»), а також завдяки різно­манітним взаємодіям, що взаємовиключають одна одну. За раху­нок цих зв'язків формуються гармонійні системи кругообігу речовин та енергії. Будь-яке втручання в роботу збалансованого механізму біосфери викликає відповідь одразу за багатьма напря­мами, що робить прогнозування в екології надзвичайно складною справою.

Закон другий: усе має кудись діватися.
На прикладі біоло­гічного кругообігу видно, як рештки й продукти життєдіяльності одних організмів є в природі джерелом існування для інших.

Людина поки ще не створила такого гармонійного кругообігу в своїй господарській діяльності. Будь-яке виробництво постійно «випускає» принаймні дві речі — необхідну продукцію й відходи. Відходи самі собою не зникають: вони нагромаджуються, знову втягуються в кругообіг речовин і призводять до непередбачених наслідків. Численні приклади таких наслідків розглядатимуться в гл. 4.

Закон третій: природа знає краще.
«Живе складається з багатьох тисяч різноманітних органічних сполук, — пише Б. Ком­монер, — і часом здається, що принаймні деякі з них можуть бути поліпшені, якщо їх замінити якимось штучним варіантом при­родної субстанції». Третій закон екології стверджує, що штучне введення органічних речовин, які не існують у природі, а ство­рені людиною, але беруть участь у живій системі, швидше завдасть шкоди. Одним із найдивовижніших фактів у хімії живих речовин є те, що для будь-якої органічної субстанції, виробленої живими істотами, в природі є фермент, здатний цю субстанцію розкласти. Тому, коли людина синтезує нову органічну сполуку, яка за структурою значно відрізняється від природних речовин, цілком імовірно, що для неї немає розкладального ферменту, й

100

ця речовина «накопичуватиметься». Другий закон допомагає зрозуміти, які наслідки матиме таке накопичення.

Закон четвертий: ніщо не дається задарма.
«Глобальна екосистема являє собою єдине ціле, в межах якого ніщо не може бути вигране або втрачене й яке не може бути об'єктом загально­го поліпшення: все, що вилучається з неї людською працею, має бути відшкодоване. Сплати за цим векселем не можна уникнути, її можна лише відстрочити», — пише Б. Коммонер. Четвертий закон стверджує: природні ресурси не нескінченні. Людина в процесі своєї діяльності нині бере у природи в «борг» частину її продукції, залишаючи під заставу ті відходи й ті забруднення, яким не може чи не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою й люди спов­на не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності. Це усунення потребуватиме дуже великих затрат, які й стануть сплатою цього боргу.

Про те, що людина вже встигла зачислити на цей свій раху­нок, ітиметься в наступних главах.

§ 2.7:
j
Ноосфера

Людина
опинилася
за
кермом
біосфери
,
не
знаючи
правил навігації
...
Ці
правила
—екологічні
закони
світу
,
закони
,
що
керують
життям
на
Землі
,
людина
відмінити
не
може
.
Вона
мусить
їм
підкоритись
,
аби
вижити
.

її. Фарб,

американський ентомолог, письменник — популяризатор науки

Гоява на Землі Розуму, носієм якого є Людина,

___ ^докорінно змінила хід еволюції біосфери.

Перехід від «нерозумної» форми живої матерії до Розуму був таким самим революційним стрибком, як і перехід від неживої матерії до живої.

Як же оцінювати цю подію — появу на Землі Розуму?
Адже дехто з учених розглядає людину як своєрідну «помилку Приро­ди», хворобливе відхилення від «норми», що виникло на Землі випадково.

101

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

І
І

Зовсім іншу думку обстоював В. І. Вернадський, який був пе­реконаний, що поява на Землі носія Розуму підготовлена всією її попередньою геологічною історією. «Людина, — писав він, — є геологічною силою більшого значення, ніж ми це собі уявляємо. 1 ця сила, створена всім попереднім життям, не може ні зникну­ти, ні повернути назад».

Але чому саме людина стала носієм Розуму?
Чому не стали розумними, наприклад, мурашка чи слон? Пригадаймо, що пись-менники-фантасти населяють інші планети розумними квітами (К. Саймак), собаками (А. і Б. Стругацькі) чи навіть мислячим океаном протоплазми (С. Лем). Проте, на думку видатного пале­онтолога й письменника І. Єфремова, в земних умовах розумною могла стати лише людина. Цьому сприяли особливості будови її організму: великий складний мозок, пряме, вертикальне поло­ження тіла, наявність кінцівок двох типів — нижніх для пересу­вання (ніг) і верхніх (рук), здатних брати, утримувати й викорис­товувати різні предмети. Дуже важливо також, щоб голова мисля­чої істоти не слугувала знаряддям, не була обтяжена рогами, могутніми щелепами, які не дають розвинутися мозкові, — саме таку будову має голова людини. Тобто, як гадає І. Єфремов, основні особливості будови людини найбільше відповідають організмові, здатному стати розумним.

■ Еволюція людини.
Коли ж і як саме людина виділилася з тва­
ринного світу й стала людиною?
Новітні наукові дані підтверджу­ють ідею Ч. Дарвіна про те, що найближчими нашими родичами є людиноподібні мавпи. Дослідження генетиків показали: нукле-отидні послідовності ядерної ДНК людини, шимпанзе й горили різняться менше ніж на 2 %. За біохімічними показниками крові найближчим нашим родичем слід вважати карликового шимпан­зе — бонобо, який у невеликих кількостях іще зберігся в тропіч­них лісах Конго. Бонобо за своїми анатомічними особливостями дуже близький до австралопітеків — людиноподібних мавп, решт­ки яких учені знаходять у східній частині Африки (Ефіопія, Танзанія). Жили ці примати приблизно 4—6 млн років тому. Об'єм їхнього мозку становив 400—600 см3
, тобто менше від не­обхідного мінімуму для розумної істоти, який, на думку вчених, дорівнює 700—750 см3
(рис. 2.11). Проте ходили вони прямо, на нижніх кінцівках, будова їхньої стопи нічим не відрізнялася від людської і, цілком імовірно, вже вміли виготовляти й використо-

102

Рис. 2.11
Об'єми мозку людини (a)
та шимпанзе (б)

вувати найпримітивніші кам'яні знаряддя — чоппери — поряд із палицями й кістками тварин.

Близько
мільйона
років
тому
з
'
явився
особливий
вид
ссавця
,
який

у
процесі
свого
розвитку
мав
стати
Homo sapiens.

Людина
багато
в
чому
схожа
на
представників
тваринного
світу
.

Протягом
тисячоліть
вона
займає
в
біосфері
нішу
,
схожу
на
ту
,

котру
займає
будь
-
який
інший
ссавець
.

Проте
розвиток
її
мозку
й
інтелекту
дав
змогу
їй
оволодіти

вогнем
,
створити
знаряддя
праці
,
почати
вести
сільське

господарство
й
т
.
д
.
Поступово
людина
почала
порушувати

континентальні
екосистеми
,
змінювати
пейзаж
,
ставати

господарем
на
Землі
.

П. Агесе,
французький еколог

Еволюцію далеких предків людини вивчено поки що недо­статньо. Антропологи вважають, що на зміну австралопітекам прийшли представники роду гомо, до якого належить і людина сучасного типу, а саме гомо габіліс
(людина вміла), гомо еректус
(людина прямоходяча), потім архантропи
(синантроп і неандерта­лець). Проте, за сучасними даними, жоден із цих видів нашим прямим предком не був, зокрема й неандерталець, який таким довго вважався. Це бічні, тупикові гілки еволюції. Людина сучас­ного типу, кроманьйонець, з'явилася протягом останнього, вюрмського, зледеніння, як вважають, близько 30 тис. років тому. Ці люди практично нічим не відрізнялися від сучасних, але хто був їхнім безпосереднім предком — невідомо.

103

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоєкологія

І

Еволюція людини за своїми темпами й наслідками не має ана­логів серед інших представників тваринного світу. Наприклад, коню знадобилося 60 млн років для того, щоб стати тим, чим він є нині (його палеогеновий предок гіппаріон мав п'ятипалі кінцівки й розмір собаки). Як пише американський дослідник Е. Томас, «щось дивне й нереальне є у відтвореній картині, де тварина, котра лазила по деревах, за 3 мільйони років стала дво­ногою, зуміла створити машини, що плавають по воді, котяться по суходолу, літають у повітрі, в той час як її мляві кузени все ще стрибають із гілки на гілку».

Примати виділилися з тваринного світу завдяки своєму вели­кому мозкові та вертикальному положенню тіла. Але справжніми людьми вони стали тоді, коли виробили системи абстрактних понять — математику, релігію, живопис, музику. Головним кри­терієм розвитку людини є її здатність жити в світі ідеального — оцінювати прекрасне, відрізняти хибне від істинного, створювати абстракції. Не досягши цього стану, наші далекі предки були тільки проміжною ланкою між тваринами й людьми.

Деякі абстрактні поняття осягали ще неандертальці. Як свідчать археологічні розкопки, вони ховали своїх небіжчиків, ви­конуючи при цьому певні обряди (клали в могилу їхні особисті речі, прикрашали їх квітами), тобто в них уже існували якісь примітивні релігійні культи, зокрема віра в потойбічний світ. Що ж до кроманьйонців, то численні археологічні знахідки свідчать про те, що їм були доступні всі галузі абстрактних понять, відомі нам сьогодні. Вже 20—30 тис. років тому ці люди малювали пре­красні зображення (рис. 2.12) й цілі «картинні галереї» на стінах печер, вирізали з мамонтової кістки скульптурні зображення людей і тварин, склали досить досконалі місячні й сонячні кален­дарі, виконували складні релігійні ритуали. В них були навіть му­зичні інструменти ударного типу, виготовлені з кісток мамонта (знайдені, зокрема, археологами на стоянці прадавніх людей на території сучасного села Межиріч Черкаської області).

Еволюція людини незвичайна. На відміну від усіх інших організмів, людина не пристосовувалася до природи, а ніби відо­кремлювала себе від неї. Знаряддя праці, одяг, житло, вогонь — усе це прийоми, за допомогою яких вона відгороджується від довкілля, створює своє власне стабільне середовище. Зберігаючи своє внутрішнє середовище, людина в дедалі більших масштабах змінює середовище зовнішнє. Сьогодні, на жаль, обсяги цих змін такі, що вже стали загрожувати існуванню самої людини.

104

Антропологи й фізіологи помітили таку дивну особливість: потенційні можливості мозку людини набагато вищі за її фізіологічні потреби. Мозок людини досяг сучасного рівня склад­ності задовго до того, як виникли культура й цивілізація. Ось як

Рис. 2.12

Ревучий бізон.
Мадлен,

печера Альтамира. Іспанія

оцінює цей факт польський учений Т. Білецький: «Кінцевий результат еволюції гомінідів, розум сучасної людини, значно перевищує вимоги примітивного збирацького й мисливського способу життя та примітивної суспільної організації, що були характерними для гомінідів протягом майже всього плейстоцену; в цьому випадку наслідок абсолютно не відповідає причині». Складається враження, начебто еволюція людини заздалегідь «передбачала» майбутні потреби виду гомо сапієнс і наділила його таким «комп'ютером», який чомусь не використовується на повну силу, але, можливо, буде задіяний у майбутньому. За дея­кими оцінками, мозок сучасної людини реалізує лише близько 2 % своїх потенційних можливостей.

/05

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

Загальні уявлення про ноосферу.
Людина в біосфері Землі виступила в ролі нової сили, нового фактора. Сьогодні людина вже оволоділа й продовжує оволодівати величезними силами при­роди, і це поставило перед нею найболючіше питання — про саму себе. Хто ж вона, людина, яке її місце в світі? Які її права та
обов'язки перед Матір'ю-Природою й самою собою? Чи є межа цих прав? А якщо є, то де вона?
«Людина вперше реально зрозуміла, — писав В. 1. Вернадський, — що вона — житель планети й може, повинна мислити й діяти в новому аспекті, не лише окремої осо­бини, сім'ї або роду, держав або їхніх союзів, а й у планетарному аспекті».

Нині складаються зовсім нові взаємовідносини в системі людина—біосфера. Земля, котра раніше здавалася людині нео­сяжною, безкраєю, величезною, сили якої викликали в неї благо­говійний трепет, були грізним нагадуванням про безсилість виду гомо сапієнс, сьогодні вже такою не уявляється. Хоча сліпі при­родні сили й нині не стали слабшими й час від часу нагадують про себе руйнівними землетрусами або іншими стихійними лиха­ми, могутність людини здається просто безмежною.

• За рахунок роботи тисяч радіо-, телестанцій, релейних лінійта інших об'єктів Земля сьогодні випромінює енергії в радіодіапа­зоні (на метрових хвилях) більше, ніж Сонце.

• Щороку людство лише в сільському господарстві перевер­тає, перелопачує своїми плугами й культиваторами таку масугрунту, яка в 200 разів більша, ніж маса піску, глини, мулу, щовиносяться в океан усіма річками Землі.

• Людство стало провокувати справжні землетруси — врезультаті підземних ядерних вибухів, а також будівництва вели­ких водосховищ у сейсмічно небезпечних зонах.

• Сьогодні людина не лише використовує всі елементи таб­лиці Менделєєва, а й створює нові, яких раніше не було на Землі, наприклад плутоній.

• Усе добуте з надр Землі людина розсіює на поверхні, коло­сально прискорюючи переміщення хімічних елементів у біосфері,руйнуючи ті біохімічні цикли, які склалися протягом мільйонівроків.

• Запаси енергетичної сировини, металів та інші, які природанакопичувала в своїх коморах протягом цілих геологічнихперіодів, людина розтрачує за лічені десятиліття. Натомість вона

106

вносить у природу нові сполуки, здебільшого шкідливі для біо­сфери. На сьогодні за рахунок техногенної діяльності в біосферу потрапило вже близько 50 тис. нових хімічних речовин, не влас­тивих природі і, як правило, шкідливих для живих організмів.

Люди й далі продовжують діяти в тому самому напрямі, не усвідомлюючи очевидного факту: Земля, на якій вони розвинули­ся до сучасного рівня, — це маленька планета з обмеженими ре­сурсами й дуже вразливим режимом, і вона вимагає до себе тим обережнішого і дбайливішого ставлення, чим ширшими стають можливості людей порушувати цей режим.

В. І. Вернадський висунув тезу про те, що біосфера Землі за­кономірно й неминуче перейде в нову якість, стане ноосферою
(від грец. ноос —
розум). На його думку, людина перебере на себе керівництво всіма процесами в біосфері, спрямує її розвиток у потрібному для себе напрямі. На зміну «дикій» біосфері має прий­ти нова оболонка — ноосфера, тобто якісно новий стан біосфери, переробленої, перебудованої розумом людини та її працею.

Сьогодні можна констатувати, що біосфера справді різко змінюється під впливом технологічної діяльності людини, дедалі більше замінюється техносферою,
в якій дехто з учених іще недавно схильний був убачати початок формування ноосфери, передбачуваної В. І. Вернадським. Проте сьогодні стало ясно, що наступ техносфери супроводжується такими змінами природного середовища, які вже почали загрожувати самому існуванню лю­дини на Землі. Відбувається прискорене руйнування основних, життєво важливих комірок біосфери, яке прогресує й уже здатне призвести до її повної деградації й загибелі, що автоматично означає загибель людства, оскільки люди не можуть існувати в іншому середовищі, ніж те, в якому вони з'явилися та існували. Отже, дедалі активніше рухаючи вперед «технічний прогрес»,
людство лише погіршує загальну ситуацію в біосфері й своє власне становище в ній.

У
загальному
вигляді
закон
ноосфери
В
.
І
.
Вернадського
дає відповідь
на
питання
,
в
який
бік
спрямований
соціально
-
екологічний
процес
:
біосфера
неминуче
перетвориться на
ноосферу
,
тобто
сферу
,
де
розум
людини
відіграватиме
домінантну
роль
у
розвитку
системи
людина
—природа
...
Мрія
й
віра
,
звичайно
,
світла
,
але
досить
далека
від
реальності п
недостатня
ні
як
науковий
прогноз
,
ні
як
визначення
закону
ноосфери
,
хоча
сам
закон
,
безперечно
,
справедливий
.
Він
точний у
тому
розумінні
,
що
в
разі
,
якщо
людство
не
почне
розумно

107

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

регулювати
свою
чисельність
і
тиск
на
природу
,
зважаючи на
її
закони
,
біосфера
в
зміненому
вигляді
може
зберегтися
,
але
цивілізація
,
а
не
виключено
—й
вид
гомо
сапієнс
,
загинуть
...
Керуватимуть
люди
не
природою
,
а
передусім
собою
,
й
у
цьому суть
закону
ноосфери

М. Ф. Реймерс,

видатний російський біолог, еколог

На думку деяких учених, серед причин цієї глобальної екологічної кризи, що насувається, головними є дві: надмірне зростання чисельності населення Землі й надмірне використання людиною основних природних ресурсів.

Ситуація ще більше ускладнюється тим, що до появи на Землі людини всі процеси в біосфері базувалися на використанні відновлюваних ресурсів. Сьогодні людство 90 % енергії для своїх потреб добуває з невідновлюваних джерел (спалює нафту, вугілля, газ тощо). Використання ресурсів цього типу спричиняє такі порушення в біосфері, з якими вона неспроможна боротися. Наприклад, у природи немає механізмів нейтралізації радіоактив­ного забруднення внаслідок діяльності АЕС. Не може природа також компенсувати шкоду, заподіяну будівництвом гідроелект­ростанцій, коли великі ділянки суші затоплюються водою.

Зруйновані людством біоти самі стають джерелом забруднен­ня природного середовища. Наприклад, через надмірне внесення в грунт мінеральних добрив і пестицидів порушуються склад і діяльність мікроорганізмів, що призводить до посиленого надход­ження в атмосферу метану й вуглекислого газу. З цієї ж причини, а також унаслідок швидкого знищення лісів біота континентів почала виділяти в атмосферу стільки СО2
, скільки його надходить туди ж від згоряння мінерального палива.

На жаль, мрія В. І. Вернадського про те, що людина може перебрати на себе керівництво всіма процесами в біосфері, спря­мувати їх у «розумне русло» сьогодні виглядає нереальною. Якщо ми хочемо створити систему для повного керування біосферою, вона має бути (за правилом Ешбі) складнішою від самої біосфе­ри. За підрахунками вчених, для цього всю поверхню Землі (разом з океанами!) довелося б укрити шаром ідеальних ком­п'ютерів розміром із бактерію з комірками пам'яті молекулярних розмірів і програмами, складнішими, ніж генетичні програми роз-

108

витку мільйонів видів живих істот! Звичайно, таке завдання не під силу людині. То чи є взагалі сенс ставити питання про керуван­ня всією біосферою?

Нам не можна забувати, що ми — частинка надзвичайно складної системи, єдиного біологічного комплексу, котрий об'єднує все — від планктону й лісів, що виробляють кисень, до землі й вод, що виробляють продукти харчування, незамінні ресурси яких доступні нам цілком завдяки діяльності й комах, і черв'яків, і бактерій — усіх непомітних істот, яких людина через своє неуцтво часто зневажає.

Ми
живемо
в
домі
,
ім
'
я
якому
—біосфера
.
Але
вона
,
своєю
чергою
,
тільки
мала
частинка
Великого
Всесвіту
.
Наш
дім
лише
зовсім маленька
частинка
неосяжного
Космосу
.
І
людина
зобов
'
язана відчувати
себе
частинкою
неосяжного
Космосу
.
Вона
повинна знати
,
що
виникла
не
через
чиюсь
потойбічну
волю
,
а
в
результаті
розвитку
,
і
,
як
апофеоз
цього
розвитку
,
вона знайшла
Розум
,
здатний
передбачати
результати
своїх
дій і
впливати
на
події
,
що
відбуваються
навколо
неї
,
а
відтак
,
і
на
те
,
що
відбувається
у
Всесвіті
!
Вільний
вибір
має
спиратися на
світогляд
,
котрий
формується
досвідом
багатьох
поколінь
.
Людина
повинна
знати
,
що
їй
недоступно
й
заборонено
,
—вусі
часи
гонитва
за
ілюзіями
,
фантомами
була
однією
з
головних небезпек
,
які
чигають
на
людину
...
Ці
принципи
—основа
екологи
,
фундамент
екологічного
світогляду
.

М. М.
Моисеев

Ш

«Біосфера-2».
У 1991 р.
група американських дослідників проводила експеримент, що дістав назву «Біосфера-2». В пустель­ному районі штату Аризона було споруджено комплекс ізольова­них від зовнішнього середовища приміщень зі скляним дахом і
стінами (ззовні надходила тільки сонячна енергія), в яких створе­но п'ять з'єднаних одна з одною екосистем: вологий тропічний ліс, савана, пустеля, болото й море (басейн завглибшки 8 м із живим кораловим рифом).

У «Біосферу-2» було переселено 3800 представників фауни й флори, причому основним критерієм добору їх була користь, яку вони могли приносити людям (споживатись як їжа, очищувати повітря, давати ліки та ін.).

У «Біосферу-2» було внесено й техносферу, що мала житлові та робочі приміщення, розраховані на вісім чоловік, спортзал,

109

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
пава
2

Біоекологія

бібліотеку, город і численне технічне обладнання (дощувальні установки, насоси для циркуляції води й повітря, комп'ютер із безліччю датчиків, який мав вести моніторинг життєво важливих параметрів комплексу).

Метою експерименту, розрахованого на два роки, було ство­рення замкненої екосистеми, своєрідної міні-біосфери, яка б функціонувала на основі самозабезпечення й була незалежною від «Біосфери-1» (так автори називали «велику» біосферу, тобто біосферу Землі). В цю міні-біосферу мала б органічно увійти міні-техносфера з дослідниками.

Автори мріяли досягти штучно підтримуваного в системі го­меостазу, тобто стабільності, сталості основних життєво важливих параметрів (температури, вологості тощо). Відходи біоти однієї екосистеми мали слугувати ресурсами для іншої.

Проект був покликаний здійснити (хай і в невеликому мас­штабі) мрію В. І. Вернадського про перехід до керування люди­ною всіма процесами в біосфері.

Експеримент закінчився невдало: менш як за півроку дослідників евакуювали з «Біосфери-2» назад, до рідної «Біосфе­ри-1». Бажаного керування процесами та збалансованості техно-сфери й «Біосфери-2» досягти не змогли; більше того, основні параметри системи, зокрема вміст у повітрі вуглекислого газу, склад мікроорганізмів у грунті тощо, вийшли з-під контролю. Коли вміст СО2
в повітрі досяг небезпечного для здоров'я людей рівня й ніякими способами знизити його не вдалося, експери­мент мусили припинити.

Крах експерименту «Біосфера-2» наочно показав, що повна збалансованість усіх процесів, кругообіг речовин та енергії, підтримання гомеостазу можливі лише в масштабах Землі, де ці процеси відпрацьовувалися протягом багатьох мільйонів років. І ніякі комп'ютери не спроможні перебрати на себе керівництво системою, складність якої набагато вища за їхню власну. Підтвер­дилася також справедливість принципу, сформульованого мате­матиком Дж. Нейманом: «Організація системи нижче від певно­го мінімального рівня призводить до погіршення її якості».

Отже, як усеосяжне керування «Біосферою-1», так і створен­ня штучних біосфер типу «Біосфери-2» сьогодні (й у найближчо­му майбутньому) не до снаги людині. Зусилля людства мають бути спрямовані на збереження нашої рідної біосфери — дуже

ПО

складної, збалансованої системи, стійкість якої нині порушується техносферою. Нам необхідно намагатися не «перебирати на себе керівництво біосферою», а діяти так, щоб «не заважати природі», яка, за законом Б. Коммонера, «знає краще».

§ 2.8. уБіорізнзманітністьі
їїзбереження

Тварини
й
рослини
—своєрідний
барометр
.
Якщо
раптово виявляється
,
що
тварини
п
рослини
зникають
,
то
це
поперед­ження
:
з
екосистемою
негаразд
.
Тому
охорона
тварин
і
рослин
,
за
своєю
суттю
—охорона
нас
самих
...
Треба
захищати
їх
,
бо
якщо
підуть
вони
,
підемо
й
ми
.

Дж. Даррелл

к°

конвенція про біорізноманітність.
Зникнення видів jm.X
і деградація довкілля викликають дедалі більше занепокоєння не лише вчених-екологів. Кількісне й якісне зу­божіння біоти зазначають усі, хто хоч трохи стикається з дикою природою. Навіть не дуже спостережливі городяни помічають, що дедалі менше стає птахів, метеликів, риби, грибів, ягід, а пе­редмістя, куди вони виїжджають на відпочинок, з кожним роком втрачають свою привабливість.

На думку одного з провідних світових експертів-екологів Е. Уілсона, зменшення різноманітності живої природи — найзаг-розливіша серед змін довкілля, що відбуваються нині, бо це, мабуть, єдиний абсолютно необоротний процес. У кожної держа­ви є три основних надбання: матеріальне, культурне й біологічне. Що означають перші два — всім цілком зрозуміло, адже люди стикаються з ними в повсякденному житті. А ось надбання

біологічне...

Як уже повідомлялося в гл. 1, у 1992 р. у Ріо-де-Жанейро (Бразилія) відбулася Конференція ООН з питань довкілля й розвитку, в якій брали участь глави 179 держав світу. Це була найширша за числом учасників зустріч світових лідерів. До них приєдналися сотні інших офіційних осіб із громадських, урядо­вих, наукових, ділових та інших організацій — усього понад

НІ

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
а
в
а
2

Біоекопогія

18 тис. представників і понад 400 тис. відвідувачів. Роботу Конфе­ренції висвітлювали 8 тис. журналістів.

Конференція ухвалила п'ять основних документів: Декларацію про довкілля й розвиток, Порядок денний XXI століття, Заяву про принципи управління, захисту й постійного розвитку всіх видів лісів, Рамкову конвенцію про зміну клімату та Конвенцію про біорізноманітність.

Конференція вперше оголосила збереження біорізноманіт-ності пріоритетним напрямом діяльності людства. В преамбулі Конвенції про біорізноманітність говориться:

1.Людство усвідомлює істинну цінність біологічної різно­манітності, а також екологічне, генетичне, соціальне, економічне,наукове, виховне, культурне, рекреаційне й естетичне значеннябіорізноманітності та її компонентів.

2. Людство усвідомлює величезне значення біорізноманіт­ності для еволюції й збереження систем біосфери, які підтриму­ють життя.

3. Збереження біорізноманітності — спільна справа всьоголюдства.

4. Людство занепокоєне тим, що біорізноманітність істотнозменшується в результаті деяких видів людської діяльності.

5. Необхідно передбачити можливість істотного скороченнячи втрати біорізноманітності, відвернути небезпеку й усунутипричини цього.

Конвенцією про біорізноманітність було створено постійний орган, що визначає стратегію й системи конкретних правових, наукових, фінансових, технічних, технологічних та інших заходів зі збереження біорізноманітності, — Конференцію Сторін.

Конвенція засвідчила, що біорізноманітність — це поняття багатопланове, й виділила три його основних аспекти; генетична різноманітність, видова й екосистемна.

Конвенція зазначила також, що збереження біорізноманіт­ності пов'язане як із комплексними заходами для забезпечення виживання людства (ці питання розглядаються в розділі «Стра­тегія й тактика виживання людства»), так і з конкретними діями заради збереження біорізноманітності певного рівня — генетич­ної, видової, екосистемної.

112

Генетична біорізноманітність — це сукупність генофондів різних
популяцій одного виду.
Наприклад, популяції берегової ластівки на Поліссі, в Лісостепу й у Карпатах належать до одного виду. Про­те кожна з цих популяцій дещо відрізняється від інших. Це вид­но, якщо порівняти середню довжину крила в кожній популяції, особливості живлення, навіть поведінки. Втрата якої-небудь із популяцій неминуче зменшить генетичну різноманітність виду берегової ластівки в цілому.

Генетична різноманітність багато в чому пов'язана з тим, що різні популяції характеризуються неоднаковими співвідношення­ми домінантних і рецесивних алелей одного гена.

До проявів генетичної різноманітності належить також існу­вання в межах одного виду підвидів, рас, сортів, штамів, клонів, різновидів, форм тощо.

Наявність генетичної різноманітності доводить помилковість уявлень, нібито за збереження виду, наприклад у заповіднику, його винищення на решті територій не завдає шкоди біорізно­манітності. Насправді ж зберігається (причому умовно) тільки видова різноманітність, але генетична різноманітність змен­шується.

Видова біорізноманітність — це сукупність усіх видів, що населя­
ють нашу планету, тобто загальний генофонд Землі.
Зникнення будь-якого виду — непоправна втрата видової біорізноманіт­ності.

Протягом усієї історії розвитку біосфери нашої планети про­стежується тенденція збільшення кількості видів на Землі. Це збільшення не було стабільним, а характеризувалося періодами швидкого видоутворення, які чергувалися з періодами мінімаль­них змін видового багатства й періодами масового вимирання видів. Найбільше вимирання сталося наприкінці пермського періоду (близько 250 млн років тому), коли, як гадають учені, зникло 77—96 %
видів морської флори й фауни тієї епохи.

Проте в цілому вимирання видів — такий самий природний процес, як і утворення їх. Проблема полягає у співвідношенні цих двох процесів. Видоутворення — повільний процес, який триває десятки тисяч, а іноді й мільйони років. Тоді, коли темпи видо­утворення відповідали темпам вимирання видів або перевищува­ли їх, видова різноманітність перебувала на постійному рівні або зростала. Вчені вважають, що саме цей процес переважав протя­гом минулих геологічних епох.

113

:■ ■

■■.

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
а
в
а
2

Біоекопогія

І

Сьогодні вченими описано близько 1,7 млн сучасних видів, із них порівняно добре вивчено приблизно 3 %. Відносно вивчени­ми вважаються 400—700 тис. видів, більш як половина залиша­ються практично невивченими — вони представлені тільки одиничними гербарними екземплярами, одиничними тушками, черепами, іншими рештками чи навіть одиничними описами. За оцінками спеціалістів, іще від 15 до 80 млн видів, які існують нині на планеті, людству поки що взагалі не відомі.

Стрімкий розвиток цивілізації не прискорив процесів видо­утворення, але інтенсифікував процеси вимирання видів. Це відбувається через руйнування місць проживання видів, надмірну економічну експлуатацію окремих видів (масовий відстріл тва­рин, хижацьке рибальство, вирубування комерційно цінних видів дерев тощо), конкуренцію з екзотичними видами «чужих» фаун і флор, екстенсивне нарощування масштабів сільськогосподарської діяльності (передусім вирубування лісів і розорювання під сільськогосподарські угіддя цілинних земель), глобальне техно­генне забруднення біосфери.

♦ Засучаснимиоцінками, сьогоднітемпивимираннявидівпідантропоген­нимпресомперевищуютьтемпиприродноговимиранняв 100—1000 разів, і навітьякщоцітемпизалишатьсянанинішньомурівні (апокищовонинаро­стають), через 50—100 роківпланетавтратитьвід 25 до 50 % сучасноївидо­воїрізноманітності! Мільйони (аможливо, десяткимільйонів) видівможуть зникнутишвидше, ніжлюдстводізнаєтьсяпроїхнєіснування.

У 1948 р. при ООН було створено спеціальну Комісію з охо­рони видів рослин і тварин, що зникають, а з часом — Міжна­родну Червону книгу, куди заносяться дані про всі види рослин і тварин, які опинилися на межі вимирання. Ідея створення Чер­воної книги належить англійському зоологові П. Скотту. Міжна­родна Червона книга складається з кількох солідних томів. До неї внесено близько 300 видів і підвидів ссавців, близько 300 видів птахів, понад 100 видів плазунів, близько 40 видів земноводних, понад 250 видів вищих рослин. У Червоній книзі є також і «чор­ний список», куди заносять тварин і рослини, які зникли на пла­неті після 1600 р. Види, внесені до Червоної книги, підлягають обов'язковій міжнародній і державній охороні, вони є об'єктами численних міждержавних угод, договорів, наукових проектів.

114

З 1970 по 1999 р. кількість видів, яким загрожує повне вимиран­
ня, зросла з 92 до 550.

На
відміну
від
нас
,
тварини
—неволодарі
свого
майбутнього
...
Вони
не
можуть
домагатися
автономії
,
в
них
немає
членів
парламенту
,
котрих
вони
могли
б
закидати
скаргами
,
вони не
можуть
навіть
змусити
свої
профспілки
оголосити
страйк і
вимагати
ліпших
умов
.
їхнє
майбутнє
,
саме
їхнє
існування
— внаших
руках
.

Дж. Даррелл

Сьогодні, крім Міжнародної Червоної книги, всі розвинені країни створюють національні Червоні книги. В Україні першу Червону книгу випущено в 1980 p., а через два роки ухвалено Закон про Червону книгу України, який закріпив її в статусі державного документа. В 1994 й 1996 р. Червону книгу України було перевидано вже у двох томах. Кількість видів, які в нашій країні опинилися перед загрозою зникнення, стрімко зростає. Наприклад, якщо в перше видання Червоної книги України було внесено 151 вид вищих рослин і 29 — ссавців, то в друге — вже 467 і 41 відповідно.

Екосистемна біорізноманітність
— це сукупність екосистем пла­
нети на всіх рівнях, починаючи з біогеоценотичного.
Різноманітність елементарних екосистем планети — біогеоценозів — величезна. Найбільша цінність екосистемної різноманітності полягає в сукупності зв'язків між елементами екосистем — видами — та абіотичними факторами середовища. Вважають, що чим більше видове багатство екосистеми, тим вища її інформативність, тим краще збалансовані потоки речовини та енергії, тим злагод-женіше працюють механізми її саморегуляції.

Екосистеми планети — найуразливіший компонент біологіч­ної різноманітності. Навіть випадіння з екосистеми одного, дру­горядного стосовно продукції, виду порушує систему зв'язків, що складалася віками. А вилучення з екосистеми виду-домінанта дощенту руйнує її. Вирубуючи ліс, людина використовує для своїх потреб лише деякі органи одного, рідше — кількох видів (зазвичай стовбури однієї—п'яти деревних порід), але винищує при цьому сотні, а іноді й тисячі видів, супутніх домінантові.

Наприклад, навіть порівняно бідний на види біогеоценоз ялинника налічує в середньому кілька десятків видів вищих рослин, по кілька сотень видів бактерій, грибів, водоростей і без­хребетних тварин, мінімум кілька видів хребетних. Заготівля стов-

//5

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г л
а в
a
2

Біоекологія

бурів однієї тільки ялини на території експлуатованого біогеоце­нозу супроводжується загибеллю близько 1000 видів інших організмів.

Спробуйте уявити собі втрати, завдані біорізноманітності вирубуванням вологого тропічного лісу, де лише на одному дереві можна знайти аж 43 види мурашок, де на одному гектарі росте понад 700 видів деревних порід. Сьогодні територія, зайнята такими лісами, скоротилася більш як удвоє й продовжує скоро­чуватися на 1 % щороку. І це при тому, що у вологих тропічних лісах, за найобережнішими оцінками, неописаними (тобто невідомими науці) залишаються 80 % тварин і 30 % вищих рослин. Ці невідомі види не можна зберегти жодним іншим способом, окрім як зберігаючи екосистеми в цілому.

На відміну від видів, котрі часом можуть пристосуватися до антропогенного фактора, переселитися в штучні біогеоценози — агроценози, лісосмуги й лісопосадки, водосховища й ставки, природні екосистеми до людини не пристосовуються. Вони або остаточно деградують, або перетворюються на квазіприродні екосистеми.

Подібно до Червоної книги, сьогодні складаються списки рідкісних екосистем і тих, що зникають, а отже, потребують особливої охорони. Такі списки називають Зеленою книгою. Не викликає сумніву, що Зелена книга найближчим часом набуде статусу державного документа, як і Червона книга.

Я Збереження біорізноманітності — це складна, комплексна проблема. Вона пов'язана з цілою системою юридичних, науко­вих, організаційних, фінансових, етичних, виховних заходів, охоплює біорізноманітність на всіх її рівнях. Завдання щодо збереження біорізноманітності входять до глобальної концепції стратегії й тактики виживання людства. Це: • планування й збалансоване використання земельних ресурсів; • боротьба зі зменшенням площі лісів; • невиснажливе використання природ­них екосистем; • невиснажливе ведення сільського господарства; • зниження рівня техногенних забруднень води, грунту й повітря; • раціональне використання ресурсів моря та ін. Проте є й система специфічних заходів захисту. Це, передусім, запо­відна справа та біоконсервація.

Заповідна справа
— це теорія й практика організації та збере­
ження заповідних територій різних рангів.
На заповідних тери­торіях охороняються як окремі носії біорізноманітності — попу-

116

ляції, види, екосистеми, так і середовище проживання в цілому. Ранг заповідної території визначається науковою значущістю об'єктів, що охороняються, та її площею. Серед заповідних тери­торій найвищий ранг мають заповідники й національні природні парки (табл. 2.2), потім — заказники й заповідно-мисливські гос­подарства, а також пам'ятки природи.

Таблиця 2.2 України

Біосферні, природні заповідники, національні природні парки

(станом на 01.01.2002)

Площа зе-
№ пор.	Назва	Розташування	Рік створення	Загальна площа, га	мель, нада­на в постій-
не користу-
вання, га
Біосферні заповідники
1	Асканія-Нова	Херсонська область	1985	33 307,6	11312,2
2	Чорноморський	»	1985 (розши-	89 129,0	70 509,0
рений у 1998)
3	Карпатський	Закарпатська область	1993 (розши-	53 630,0	31 977,0
рений у 1997)
4	Дунайський	Одеська область	1998 (на базі	46 402,9	22 662,0
ПЗ «Дунай-
ські плавні», шо
існує з 1981 р.)
Природні заповідники
1	Кримський	Автономна	1923	44 175,5	44 175,5
Республіка Крим
2	Канівський	Черкаська область	1923	2 049,3	2 049,3
3	Український	Донецька область	1961	2 768,4	2 768,4
степовий
4	Луганський	Луганська область	1968	1 575,5	1 575,5
5	Поліський	Житомирська область	1968	20 104,0	20 104,0
6	Ялтинський	Автономна	1973	14 523,0	14 523,0
гірсько-лісовий	Республіка Крим
7	Мис Мартьян	»	1973	240,0	240,0
8	Карадазький	»	1979	2 855,2	2 855,2
9	Розточчя	Львівська область	1984	2 084,5	2 084,5
10	Медобори	Тернопільська	1990 (розши-	10 516,7	10 516,7
область	рений у 2000)

117

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
лава
2

Біоекологія

Закінчення табл.
2.2

Площа зе-
№ пор.	Назва	Розташування	Рік створення	Загальна площа, га	мель, нада­на в постій­не користу-
вання, га
11	Дніпровсько-	Дніпропетровська	1990	3 766,2	3 766,2
Орільський	область
12	Єланецький	Миколаївська область	1996	1 675,7	1 675,7
степ
13	Горгани	Івано-Франківська	1996	5 344,2	5 344,2
область
14	Казантипський	Автономна	1998	450,1	450,1
Республіка Крим
15	Опукський	»	1998	1 592,3	1 592,3
16	Рівненський	Рівненська область	1999	47 046,8	47 046,8
17	Черемський	Волинська область	2001	2 975,7	2 975,7
Національні природні парки
1	Карпатський	Івано-Франківська	1980	50 303,0	38 591,0
область
2	Шацький	Волинська область	1983 (розши-	48 977,0	18 810,0
рений у 1999)
3	Синевир	Закарпатська область	1989	40 400,0	27 208,0
4	Азово-	Херсонська область	1993	52 154,0	52 154,0
Сиваський
5	Вижницький	Чернівецька область	1995	7 928,4	7 013,4
6	Подільські	Хмельницька область	1996	261 316,0	3 015,0
Товтри
7	Святі Гори	Донецька область	1997	40 589,0	11878,0
8	Яворівський	Львівська область	1998	7 078,6	2 885,5
9	Сколівські	»	1999	35 684,0	24 702,0
Бескиди
10	Деснянсько-	Сумська область	1999	16 215,1	7 272,6
Старогутський
11	Ужанський	Закарпатська область	1999	39 159,3	14 904,6

Сучасні ретельні еколого-економічні розрахунки й моделі показують: збереження генофонду будь-якого регіону можливе лише за умови, що не менше ніж 10—15 % його площі зайнято заповідними територіями рангу заповідника чи заказника. На-

явність розвиненої мережі заповідних територій — необхідна (хоч і не достатня) умова збереження біорізноманітності. Тому кожна держава, яка приєдналася до Конвенції про біорізноманітність, зобов'язана підтримувати й розвивати мережу заповідних тери­торій, насамперед — заповідників.

Потрібно
менше
мисливців
—більше
сторожів
у
заповідниках
,
менше
мисливських
товариств
—більше
товариств
захисту тварин
,
менше
мисливської
літератури
—
більше
літератури
біологічної
.
І
тоді
останні
акти
трагедії
диких
тварин
,
які
людство
впише
в
історію
життя
на
планеті
Земля
,
матимуть
гарний
фінал
!

І. І. Акимушкін,

російськийбіолог,

публіцист

Заповідник — це виділені державою території й акваторії, в ме­жах яких охороняються природні об'єкти, що становлять особливу
екологічну, генетичну, наукову чи культурну цінність:
типові чи рідкісні ландшафти, еталонні ділянки природного середовища, рідкісні геологічні утворення, угруповання рослин і тварин із ха­рактерним генофондом тощо. Заповідники беруться під охорону закону, на їхній території категорично забороняються всі види господарської діяльності (мисливство, рибальство, вилов тварин, усі види лісокористування, заготівля сіна, лікарських трав, зби­рання квітів, випасання худоби), застосування будь-яких хімічних засобів, шумових дій. У заповіднику вводиться певний заповід­ний режим. Це або абсолютне заповідання,
тобто цілковите невт­ручання людей у природні процеси, або заповідання обмежене,
за якого для досягнення максимальної природної рівноваги й максимального збереження екосистем допускається здійснення певних біотехнологічних заходів (наприклад, вилов тварин, що надміру розмножилися, створення штучних водопоїв, проти­ерозійний захист тощо). Всього у світі створено більш як 11 тис. заповідних територій, що мають статус заповідника чи національ­ного парку.

Заповідники, які являють собою найхарактернішу еталонну ділянку біосфери даної фізико-географічної зони або біома й де діє режим абсолютного заповідання, мають найвищий статус — це біосферні
(або еталонні) заповідники.
Сьогодні в світі є близько 350 біосферних заповідників, і чотири з них розташовані на тери­торії України: Асканія-Нова, Чорноморський, Карпатський та Дунайський.

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

< т ❁

У заповідниках із нижчим статусом на більшості території вво­диться режим обмеженого заповідання, хоч обов'язково є також і ділянки абсолютної заповідності. В Україні 17 таких заповідних територій (рис. 2.13): у Поліссі це Поліський і Рівненський заповідники; в лісостепу — заповідники Канівський, Дніпровсь-ко-Орільський, Розточчя та Медобори; в степовій зоні — Український степовий, Луганський та Єланецький степ; у Карпа­тах — заповідник Горгани; в Криму — заповідники Карадазький, Кримський, Ялтинський гірсько-лісовий, Казантипський, Опукський і Мис Мартьян; у Прикарпатті — Черемський запо­відник.

Крім указаних природних заповідників, в Україні є 54 істор и ко- культури их та історико-архітектурних заповідники. Серед них такі всесвітньо відомі, як Шевченківський у Каневі, Києво-Печерський, Софія Київська, Асканія-Нова тощо.

Національні природні парки — це території, що створюються для збереження природних комплексів, які мають екологічну, істо­ричну й естетичну цінність завдяки сприятливому поєднанню природних і культурних ландшафтів, і для використання їх у рекре­аційних, виховних, наукових і просвітницьких цілях.
В Україні є 11 національних парків, таких як Шацькі озера, Подільські Товтри, озеро Синевир тощо.

Заказники — це території й акваторії, на яких охороняються
окремі види рослин і тварин або природні комплекси
(озера, болота, ділянки лісу чи степу з рідкісними видами рослин або тварин, пе­чери, території з унікальними геологічними утвореннями тощо). На території заказників дозволяється обмежена господарська діяльність, але тільки така, що не завдає шкоди об'єктам, які охороняються (наприклад, обмежена заготівля сіна в лісових заказниках, збирання морської трави зостери в приморських заказниках, регламентоване полювання на окремих видів тварин у заповідно-мисливських господарствах). На території України практично в кожній області є принаймні кілька заказників.

Пам'ятки природи являють собою окремі невідновлювані при­родні об'єкти, які мають наукове, історичне чи культурно-есте­тичне значення,
наприклад: водоспад, печера, дуже старе дерево, джерело, рідкісне геологічне відслонення. Останнім часом до пам'яток природи дедалі частіше почали відносити також неве­ликі території (площею до кількох сотень квадратних метрів), зайняті популяціями рідкісних та реліктових видів або попу-

120

s

X

о.

•я

в. я

в

ЗІ

•і

я

S

І

■

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекологія

ляціями, розташованими на межі ареалу виду. Створення системи таких пам'яток природи сприяє збереженню передусім генетичної різноманітності. На їхній території заборонено будь-яку діяль­ність, що руйнує чи пошкоджує об'єкти охорони.

Проте навіть розвинена мережа заповідних територій не змо­же забезпечити збереження біорізноманітності, якщо не припи-

Регіональні	Заповідні
Ботанічнісади,	ландшафтніпарки	урочища
зоологічніпарки, дендрологічніпарки,	(18%)	(3 %) 1	Природні
парки-пам'ятки		/ у	заповідники (6 %)
садово-паркового	/ /
мистецтва
(1%) Х
Біосферні
заповідники
г V	-"" (9%)
Пам'ятки
т	- природи
Заказники
(39 %)	чНаціональні
природніпарки

Рис. 2.14

Структура території природно-заповідного фонду України

Біоконсервація
належить до галузі новітніх напрямів біоеко-логії. Це система заходів, спрямованих на збереження генетичної й видової різноманітності шляхом збереження популяційних і видових
генотипів окремих особин поза природними місцями проживання
— в зоопарках, ботанічних садах, у колекціях культур тощо.

Біоконсервація сьогодні розглядається як остання лінія захис­ту генетичної й видової біорізноманітності. Для цього розви­вається мережа зоопарків, створюються колекції рослин у бота-

Площа, тис. га

2700

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Роки

II ЗагальнаплощаПЗФ

НіПлощатериторійтаоб'єктівзагальнодержавногозначення

Рис. 2.15

Зростання площі природно-заповідного фонду (ПЗФ) України (1992—2001)

ниться глобальний вплив на біоту антропогенного забруднення. Навіть у біосферних заповідниках з їхньою налагодженою й суво­рою системою охорони деградація біоти триває. Наприклад, у Карпатському біосферному заповіднику через кислотні дощі де­далі скорочуються популяції лишайників, занесених до Червоної книги.

У природно-заповідний фонд України (рис. 2.14, 2.15) входять також регіональні ландшафтні парки, заповідні урочища, бота­нічні сади, зоологічні, дендрологічні парки, пам'ятки садово-паркового мистецтва тощо. Загалом природно-заповідний фонд України в 2001 р. налічував у своєму складі 6939 територій і об'єктів площею 2508,7 тис. га, що становить 4,16 % території країни.

122

нічних садах, колекції культур мікроорганізмів, грибів, водорос­тей, найпростіших, банки насіння, кріоколекції тварин, де гаме­ти й навіть ембріони зберігаються в замороженому стані, організовуються сховища культур тканин рослин і тварин.

Сьогодні людство «законсервувало» для нащадків близько 10 % відомої науці сучасної біоти. Однак біоконсервація поки що не може стати гарантом збереження біорізноманітності. Закон­сервувати будь-який вид — це складна наукова й технічна задача. Але незмірно складнішою справою є розконсервація виду й повернення його в природу. Вид, випущений «із пробірки» в при­роду, як правило, поводиться непередбачувано: адже він потрап­ляє до системи з іншими зв'язками. Найчастіше такий вид не

123

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
2

Біоекопогія

встигає пристосуватися до свого оточення й стає легкою здобич­чю для хижаків, субстратом для хвороб, їжею для паразитів. Якщо ж він виявляється здатним протистояти цьому тискові, то зазви­чай сам стає агресором: витіснює види аборигенної флори й фа­уни, стрімко розселяється, створює різні біоперешкоди. Такі наслідки біологи й екологи називають «беззвучними вибухами».

Екологічна мережа.
Протягом останніх п'яти років в Україні, як і в усьому світі, велике значення надається розвиткові еко­логічної мережі. Концепція екомережі є інтегральною в організа­ції збереження біологічної і ландшафтної різноманітності. Вона поєднує в собі всі попередні системи охорони природи, пов'язує природоохоронну діяльність із різними секторами економіки (аг­рарним, транспортним, лісовим, туристичним тощо) і є основним елементом стратегії збалансованого розвитку. Це якісно новий підхід до розв'язання споконвічної проблеми людства у відноси­нах із Природою, спрямований на забезпечення функціонування всіх природних компонентів довкілля як єдиної цілісної системи.

Національна екологічна мережа України розглядається як скла­дова всеєвропейської екомережі, створення якої схвалено Конфе­ренцією міністрів довкілля 55 країн Європи в Софії в 1995 р.

У нашій країні набув чинності закон «Про загальнодержавну програму формування національної екологічної мережі України на 2000—2015 pp.». Основною метою цього важливого документа є збільшення частки земельного фонду з природними заповідни­ми територіями до рівня, достатнього для збереження біологічної і ландшафтної різноманітності.

Екологічна мережа забезпечить можливість природної міграції та поширення рослин і тварин.

'

інтрольні

запитання

й

завдання

стверджувати , що на цій планеті з ' явилася біосфера ? 5. В якій послідовності та як форму­ валися геологічні сфери Землі —атмосфера , гідросфера , літо­ сфера ? 6. Які є гіпотези виникнення життя на Землі ?

1.
Які
функції
виконує
жива
речовина
й
чим
вона
відрізняється
від
неживої
?

2.
Які
основні
властивості
живої
речо­
вини
?

3.
Що
таке
біосфера
й
де
проходять
її
межі
?

4.
Якщо
на
Місяці
колись
побудують
космічні
станції
,
чи
можна
буде

7.
Чим
відрізняється
біологічний
круго­
обіг
речовин
від
геологічного
?

8.
Які
функції
в
біологічному
кругообізі
виконують
продуценти
,
консумен
-
ти
й
редуценти
?

9.
Як
виникла
киснева
атмосфера
й
на якому
етапі
розвитку
Землі
молеку­лярний
кисень
становив
небезпеку
для
живої
речовини
?

10.
Як
розподіляється
,
запасається
й
трансформується
сонячна
енергія
,
що
надходить
на
Землю
?

11.
У
чому
полягають
перший
і
другий
закони
термодинаміки
?

12.
Що
таке
ланцюг
живлення
?

13.
Чому
довжина
ланцюга
живлення
,
якправило
,
становить
не
більш
як
4
—5 ланок
?

14.
Як
відбуваються
кругообіги
макро­
елементів
у
біосфері
(
на
прикладах
конкретних
елементів
) ?

15.
Як
взаємодіють
геологічний
і
біоло­ гічний
кругообіги
речовин
і
як
люди­
на
впливає
на
цю
взаємодію
?

16.
Які
,
на
вашу
думку
,
можливі
наслідки успішної
реалізації
розпочатої
нині
вдеяких
країнах
розробки
морських
копалин
осадових
фосфоритів
?

17.
Що
таке
екосистема
та
які
її
функції
?

18.
Як
здійснюється
саморегуляція
еко­ систем
?

19.
Які
основні
показники
характеризу­
ють
біогеоценоз
?

20.
В
яких
біомах
біогеоценози
чи
біо
-
гідроценози
мають
найвищу
про­
дукцію
?

21.
Що
таке
евтрофікація
й
чим
природ­
на
евтрофікація
відрізняється
від
антропогенної
?

22.
Що
таке
сукцесія
та
які
типи
сук
-
цесій
ви
знаєте
?

23.
У
чому
суть
закону
одного
про­
цента
?

24.
Що
таке
популяція
й
на
які
групи
поділяють
екологічні
фактори
,
від
яких
залежить
популяція
?

25.
Що
таке
екологічна
ніша
?

26.
Що
таке
діапазон
толерантності
?

27.
Що
таке
стенотопні
та
евритопні
види
?

28.
Як
контролюється
чисельність
по­
пуляцій
?

29.
Чому
,
на
ваш
погляд
,
зникла
стелле
-
рова
корова
:
через
те
,
що
мисливці
знищили
її
до
останньої
особини
,
чи
внаслідок
якихось
інших
причин
?

30.
Обґрунтуйте
можливість
існуваннялохнеського
чудовиська
.

31.
Поясніть
,
як
крива
толерантності
описує
екологічну
валентність
виду
.

32.
Види
дикої
флори
й
фауни
,
які
розви­
ваються
поряд
із
людиною
,
назива­
ють
синантропними
.
Обґрунтуйте
,
чи
є
синантропні
види
більш
еври­
топними
порівняно
з
несинантроп
-
ними
.
Наведіть
приклади
синан­
тропних
видів
.

33.
Які
види
будуть
більш
інформатив­
ними
в
разі
проведення
оцінки
станудовкілля
методом
біоіндикаціі
—рідкісні
чи
масові
?
Обґрунтуйте
ваш
висновок
.

34.
За
якими
принципами
функціонує
біосфера
(
за
Д
.
Чірасом
) ?

35.
Які
екологічні
закони
сформулював
Б
.
Коммонер
?

36.
Наведіть
приклади
з
повсякденного
життя
,
які
ілюструють
кожний
із
законів
Б
.
Коммонера
.

37.
Визначте
,
який
процент
планетар­
ної
продукції
використовує
сьогодні
людина
й
чи
порушила
вона
закон
одного
процента
(
вихідні
дані
для
розрахунків
на
рівні
1970
і
1990
роківу
тоннах
сухої
органічної
речовини
наведено
в
таблиці
).

124

125

ГЛАВА

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Показник	Роки
	1970	1990
Біомаса: біосфери людства сільськогосподарських тварин Річна споживана біомаса: сільськогосподарських рослин тварин суші водяних тварин Річна біомаса ділової деревини, що добувається	2 • 1012 52 • 10* 265 • 10* 1 200 • 10* 72 • 10* 17 • 10* 2 000 • 10*	2 • 1012 60 • 10* 300 • 10* 1 500 • 10* 80 • 10* 20 • 10* 3 000 • 10*

ГЕОЕКОЛОГІЯ

У краплині води

відбивається

Всесвіт.

Давнє арабське прислів'я

38. Зробіть
розрахунки
завдання
37
за
даними
поточного
року
.
За
процен­
тами
споживаної
людиною
продукції
(
в
1970, 1990
й
поточному
роках
)
побудуйте
графік
змін
інтенсив­
ності
використання
людиною
про­
дукції
біосфери
та
проаналізуйте
його
.

39.
Підготуйте
й
проведіть
дискусію про
можливості
створення
класич­
ної
ноосфери
.

40.
Які
висновки
можна
зробити
на
підставі
результатів
експерименту
«Біосфера
-2
»
?

41.
Чим
була
зумовлена
необхідність
прийняття
Конвенції
'
про
біорізно
-
манітність
?

42.
Які
рівні
біорізноманітності
розгля­
дає
сучасна
екологія
?
В
чому
спе­
цифіка
кожного
рівня
?

43.
Як
співвідносяться
між
собою
проце­
си
видоутворення
й
вимирання
?

44.
Як
людина
впливає
на
співвідношен­ ня
видоутворення
й
вимирання
?:

45.
Що
таке
Червона
книга
?

46.
Як
класифікуються
заповідні
тери­
торії
?

Деякі
риси
екологічної
системи
«Земля»

Із
Космосу
Земля
здається
нам
невеличкою
крихкою
кулькою
,
загальні
контури
якої
визначаються
не
людськими
діяннями
,
а
складною
системою
хмар
,
океанів
,
рослинності
й
ґрунтів
.
Неспроможність
людини
узгодити
свої
дії
з
цією
мінливою системою
спричинює
докорінну
зміну
структур
,
що
існують на
планеті
.
Багато
з
таких
змін
криють
у
собі
небезпеку
знищення
життя
на
Землі
.

Із доповіді Міжнародної комісії з довкілля «Наше спільне майбутнє» (1989)

К

осмонавт Юрій Гагарін, що першим із людей побачив рідну планету з висоти космічної орбіти, не міг стримати свого захвату й вигукнув: «Яка прекрас­на наша Земля!» Оповита тонким блакитним серпанком атмосфе­ри, як коштовний діамант, сяє вона на тлі чорного вакууму Космосу. Ось там, біля полюса, видніються білі крижані поля, ось за ілюмінатором космічного корабля пропливають вершини Гімалаїв, потім простяглися безкраї океанічні простори, вкриті білими спіралями циклонів. Ось корабель перетнув межу дня й

127

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

ночі — термінатор, і все обгорнула оксамитова чорнота. Але за хвилину очі космонавта призвичаїлися до темряви, і він бачить далеко внизу палахкотіння тропічної грози, а потім, наче жар прогорілого багаття, скупчення вогнів великого міста. 1 знову корабель наближається до термінатора, мить — і спалахує рай­дужна смужка атмосфери, з-за Землі виринає кошлате сліпуче Сонце...

Перші люди, які побували в Космосі, розповідають про особ­ливе, ні з чим не зрівнянне почуття, що виникає під час спосте­реження за нашою Землею здаля. Ось що каже, наприклад, аме­риканський астронавт Джим Ірвінг, який побував на Місяці: «Глянувши вниз, я побачив свої сліди на місячному пилу, а ось коли підняв голову вгору, то побачив Землю. Вона виявилася зовсім маленькою. Коли ми відлітали від Землі, вона ставала дедалі меншою: величиною як баскетбольний м'яч, потім — як бейсбольний, потім — як м'яч для гри в гольф... Вигляд рідної планети вразив нас. Вона була схожа на різдвяну іграшку, підвішену в Космосі. Така незахищена — здавалося, досить лише доторкнутись — і вона розсиплеться...».

Земля — унікальна планета Сонячної системи, і унікальність її полягає передусім у тому, що на ній існує життя. Поки що ні на знімках інших планет, які передані космічними апаратами, ні в пробах місячного чи марсіанського грунту жодних ознак ор­ганічного життя не виявлено. (Втім нещодавно в одному з мете­оритів, котрий упав на Землю й, як гадають американські вчені, прилетів із Марса, знайдено відбиток скам'янілого мільярди років тому мікроорганізму. Та сьогодні на Марсі умови надто ворожі для життя.)

На Землі життя існує завдяки збігові кількох сприятливих астрономічних факторів: це й велика маса Землі (6 ■ 1021
т), достатня для втримання навколо планети за рахунок гравітації захисного шару атмосфери; це й сильне магнітне поле Землі, що захищає її біосферу від згубної дії космічної радіації; це й наявність великої кількості води, життєво необхідної для живих організмів, тощо. Мабуть, найдивовижніша в цьому розумінні орбіта Землі. Американський учений М. Харт підрахував, що якби відстань між Землею та Сонцем була лише на 5 % меншою або на 1 % більшою, то життя на ній було б неможливим: у пер­шому випадку на планеті було б надто жарко (як на Венері), в другому — надто холодно, й Земля постійно перебувала б в умовах глобального льодовикового періоду (як Марс).

128

Наша планета дуже активна. Змінюються, хоча й повільно, об­риси її материків та океанів, руйнуються, розсипаючися на порох, цілі гірські хребти, здіймаються нові, вивергаються вулкани, стає іншим клімат. Безперервно змінюються важливі параметри навколишнього середовища -- температура повітря й води, їхній хімічний склад, вологість грунтів і вміст у них необхідних речо­вин тощо. Безперервно оновлюється жива природа — тварини, рослини, мікроорганізми.

Утворення живої речовини та її розкладання — це дві сторо­ни єдиного процесу, що зветься біологічним кругообігом речо­вин. Кругообіг хімічних елементів на Землі відбувається переваж­но за безпосередньої участі живих організмів. Уперше це було доведено В. І. Вернадським і сформульовано ним у законі мі­
грації хімічних елементів: «Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосе­редньої участі живої речовини (біогенна міграція), або в середовищі, геохімічні властивості якого (вміст
О2
, СО2
, Н2
О й т. д.) зумовлені живою речовиною
— як тією, що в наш час складає біосферу, так і
тією, що діяла на Землі протягом усієї геологічної історії».

З погляду екології, до найважливіших належать кругообіги таких речовин, як кисень, вуглець, вода, азот, сірка, фосфор, що входять до складу живої речовини. Жива речовина істотно при­скорила й змінила кругообіги цих речовин у біосфері.

Основний рушій кругообігу речовин у біосфері — енергія Сонця, певну (незначну) роль відіграє також внутрішня енергія Землі. В процесі кругообігу жива речовина поглинає енергію, в процесі ж її розпаду ця енергія повертається в довкілля.

Крім кругообігу хімічних речовин, у природі відбувається й кругообіг енергії. Енергія Сонця, яка засвоюється зеленими рос­линами, частково консервується у вугіллі, торфі, нафті, а також витрачається на вивітрювання глибинних гірських порід — базальтів, гранітів тощо. В утворених унаслідок вивітрювання глинах запасається сонячна енергія. В подальшому, за рахунок тектонічних опускань земної кори, глини та інші пухкі осадові породи потрапляють у глибокі зони Землі, де під дією високих тисків і температур із них вивільнюється запасена раніше соняч­на енергія, відбуваються процеси їх переплавлення й перетворен­ня на магматичні (вивержені) гірські породи, наприклад граніти, і цикл кругообігу енергії завершується.

129

РозділіСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

Крім кругообігу речовини та енергії, величезну роль у біосфері відіграють інформаційні зв'язки.
Інформативні сигнали енергетич­но дуже слабкі й самі собою не можуть викликати якоїсь відчут­ної реакції, але вони містять важливі відомості в закодованій формі. Такі сигнали сприймаються, розшифровуються (здебіль­шого автоматично) й ураховуються живими організмами. Здат­ність сприймати, зберігати й передавати інформацію мають і неживі об'єкти, які здійснюють ці процеси шляхом загального енергоінформаційного обміну. Обробляти, накопичувати й вико­ристовувати інформацію окремо від енергії можуть тільки живі організми.

Ефективність інформаційних зв'язків у біосфері вражає. На­приклад, самець метелика шовкопряда вчуває самку на відстані до 2 км. Досліди й розрахунки показали, що така надзвичайно ви­сока чутливість не може базуватися на хімічних сигналах, скажімо на дії якихось пахучих речовин, котрі виділяє самка. Цілком імовірно, відбувається передавання електромагнітних сигналів, причому за типом вибірковості («батько кібернетики» Н. Вінер назвав його «тим, кого це стосується»). Про це свідчить і будова вусиків шовкопряда (як і багатьох інших комах), що нагадують антену.

Загалом навколишнє природне середовище, в якому живе людина, складається з неживого й живого компонентів. До пер­шого належать атмосфера, гідросфера та літосфера Землі, до дру­гого — всі її живі мешканці (рослини, тварини й мікроорганізми).

§ 3,2.д

Атмосфера

Ми
опинилися
в
такому
самому
становищі
в
забрудненому
повітрі
,
як
і
риби
в
забрудненій
воді
.

А. Кніс, американський біолог

Атмосфера — це газова оболонка, що оточує їм. Землю.
Наявність атмосфери — одна з найго­ловніших умов життя на планеті. Без їжі людина може обходити­ся місяць, без води — тиждень, а без повітря не проживе й кількох хвилин.

130

Атмосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконує кілька основних функцій:

• захищає живі організми від згубного впливу космічнихвипромінювань та ударів метеоритів;

• регулює сезонні й добові коливання температури (якби наЗемлі не існувало атмосфери, то добові коливання температу­ ри досягали б ± 200 °С);

• є носієм тепла й вологи;

• є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі й забезпечуютьдихання;

• зумовлює низку складних екзогенних процесів (вивітрюваннягірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо).

Основні компоненти атмосфери: азот (78,084 %), кисень (20,946 %) та аргон (0,934 %). Важливу роль відіграють і так звані малі домішки: вуглекислий газ, метан тощо. Крім того, атмосфе­ра містить водяну пару: від 0,2 % у приполярних районах до 3 % поблизу екватора. Такий хімічний склад атмосфера Землі мала не завжди. Первісна атмосфера Землі була схожа з атмосферами деяких інших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася з вуглекислого газу, метану, аміаку тощо. Нинішня киснево-азотна атмосфера — результат життєдіяльності живих організмів.

Маса атмосфери становить приблизно одну мільйонну маси Землі — 5,15 • 1015
т. Та атмосферне повітря лише умовно можна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що людині необхідне повітря певної якості, а під впливом її ж діяльності хімічний склад і фізичні властивості повітря дедалі погіршують­ся. На Землі вже практично не залишилося місць, де повітря збе­регло свої первозданні чистоту та якість, а в деяких промислових центрах стан атмосфери вже просто загрозливий для людського здоров'я.

* Щонайменшев 60 містахСШАдесяткимільйонівлюдейдихаютьповітрям,якеневідповідаєсучаснимнормамієшкідливимдляїхньогоздоров'я.

• Накожногожителяцихмістщорічновипадаєблизькотоннинебезпечнихдляздоров'яречовин.

Атмосфера
складається з таких ш арі в (знизу вгору): тро­посфера
(до висоти 18 км), стратосфера
(до 50), мезосфера
(до

131

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

Ё .

80), термосфера
(1000), екзосфера
(1900), геокорона
(умовно до 20 тис. км); далі атмосфера поступово переходить у міжпланет­ний космічний вакуум. Основна маса повітря (90 %) зосереджена в нижньому шарі — тропосфері. Тут же відбуваються найінтен-сивніші теплові процеси, причому атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океанів і суходолу. Надзвичайно важливе екологічне значення для біосфери має озоновий шар
у стратосфері, повітря якого збагачене триатомним киснем (О3
). Він розташований на висоті 20—50 км і захищає все живе на Землі від згубної дії «жорсткого» ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Крім газів, у повітрі атмосфери містяться ще й домішки так званих аерозолів, тобто дуже дрібних крапель рідин і твердих час­тинок як природного, так і штучного походження: сірчистих (краплі H2
SO4
), мінеральних (пил із земної поверхні), вуглеводне­вих (сажа), морських (частинки морських солей) та ін.

■ Парниковий ефект.
Клімат Землі, що залежить в основному від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи істотного похолодання, коли значні території суші вкривалися льодовиками, й епохи по­тепління (до речі, ми живемо саме в епоху потепління, коли роз­танули великі льодовикові щити в Євразії та Північній Америці). Та останнім часом учені-метеорологи б'ють на сполох: сьогодні атмосфера Землі розігрівається набагато швидше, ніж будь-коли в минулому.
За даними ООН, із кінця XIX до початку XXI ст. гло­бальна температура на земній кулі підвищилася загалом на 0,6 °С. Середня швидкість підвищення глобальної температури до 1970 р. становила 0,05 °С за 10 років, а останніми десятиліттями вона под­воїлась. 1 це зумовлено діяльністю людини: • по-перше, людина підігріває атмосферу, спалюючи велику кількість вугілля, нафти, газу, а також уводячи в
дію атомні електростанції; • по-друге, і це головне, в результаті спалювання органічного палива, а також унаслідок знищення лісів у атмосфері нагромаджується вуглекис­лий газ. За останні 120 років уміст
СО2
в повітрі збільшився на
17 %.
У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці чи парнику: він вільно пропускає сонячні промені до поверхні Землі, але втримує її тепло (рис. 3.1). Це спричинює розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект.

За розрахунками вчених, найближчими десятиліттями через парниковий ефект середньо­річна температура на Землі може підвищитися на 1,5—2 °С.

132

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

ГлаваЗ

Геоекалогія

Якщо людство не зменшить обсягу забруднень атмосфери й глобальна температура зростатиме й надалі, як це відбувається протягом останніх 20 років, то дуже швидко клімат на Землі стане теплішим, ніж будь-коли впродовж 100 тис. років. Це прискорить глобальну екологічну кризу.

У йому ж полягає небезпека парникового ефекту?
Розрахунки й моделювання на ЕОМ свідчать: підвищення середньорічної тем­ператури спричинить зміни таких найважливіших кліматичних параметрів, як кількість опадів, хмарний покрив, океанічні течії, розміри полярних крижаних шапок. Внутрішні райони конти­нентів стануть сухішими, а узбережжя — вологішими, зима буде коротшою й теплішою, а літо — тривалішим і спекотнішим. Основні кліматичні зони в північній півкулі змістяться на північ приблизно на 400 км. Це зумовить потепління в зоні тундри, танення шару вічної мерзлоти й полярних крижаних шапок. У середніх широтах, тобто в головних «хлібних» районах (Ук­раїна, Чорнозем'я Росії, Кубань, «зернові штати» США), клімат стане напівпустельним, і врожаї зерна різко скоротяться.

Глобальне потепління призведе до танення льодовиків Грен­ландії, Антарктиди й гір, рівень Світового океану підвищиться на 6—10 м, при цьому буде затоплено близько 20 % площі суходолу, де сьогодні живуть сотні мільйонів людей, розташовані міста, ферми, сади й поля.

Учені не дійшли єдиної думки про те, за якого підвищення середньорічної температури можуть відбутися ці негативні для людства явища: одні метеорологи вважають критичним значення 2,5 °С, інші - 5 °С.

Останнім часом тривога вчених із приводу парникового ефек­ту ще посилилася. Виявилося, що, крім вуглекислого газу, парни­ковий ефект спричинюють також деякі інші гази, що входять до групи малих домішок — метан, оксиди азоту, фреони, — вміст яких в атмосфері через антропогенний фактор стрімко зростає (рис. 3.2).

Моделлю парникового ефекту в масштабах планети може слугувати клімат на Венері. її щільна (більш як 9 тис. кПа біля поверхні) атмосфера, що на 98 % складається з вуглекислого газу, за рахунок цього явища розжарена до температури 500 °С (за та­кої температури залізо починає світитися червоним кольором).

Занепокоєна загрозою парникового ефекту світова спільнота намагається запровадити низку запобіжних заходів. У 1992 р.

134

з.о 2,5 2,0 1,5 1.0 0,5 0

S

о (DUO

о (О со

Конференцією ООН із питань довкілля й розвитку прийнято Рамкову конвенцію про зміну клімату, мета якої — «досягти стабілізації концентрації парникових газів у атмосфері на такому рівні, який не допускав би шкідливого антропогенного впливу на кліматичну систему». Конвенцію підписали практично всі держа-

400	, CO2	3 2 1 » 0	, cm і		і 0,4 0,2 . 01	к N2 O		'0,002 0,001	Фреони t Л
200
0

о о о

«о^см

COО)О

т-г
-
CM

а

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Роки

д

Рис
. 3.2

Підвищення температури атмосфери Землі за рахунок збільшення
концентрації СО2
(а),
СН4
(б),
N2
O (e),
фреонів (г) і сумарно (d):

—-— підвищення температури й кількості парникових газів у разі

зростання антропогенного тиску на довкілля без зміни нинішніх темпів;

— • — підвищення температури в разі запровадження найсуворіших

екологічних обмежень

ви — члени ООН, у тому числі Україна. Згідно з цією Конвенцією і Кіотським протоколом, що є її доповненням, промислово розви­нені країни, до яких віднесено й Україну, повинні з 2008 по 2012 р. знизити як мінімум на 5 % порівняно з рівнем 1990 р. за­гальні викиди шести газів, котрі спричиняють парниковий ефект. Україна має стабілізувати викиди цих газів на рівні 1990 р.

Ш
Руйнування озонового шару атмосфери
(рис. 3.3). Життя на Землі залежить від енергії Сонця. Надходить ця енергія на Землю у вигляді світла видимого випромінювання, а також інфрачерво­ного, або теплового, й ультрафіолетового (УФ) випромінювань.

/35

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

ГлаваЗ

Геоекологія

УФ-випромінювання несе найбільшу енергію і є фізіологічно активним, тобто інтенсивно діє на живу речовину. Весь потік УФ-випромінювання Сонця, що доходить до земної атмосфери, умовно поділяють на три діапазони: УФ(А) (довжина хвилі 400— 315 нм), УФ(В) (315-280 нм) і УФ(С) (280-100 нм). УФ(В)- і

PucJU
Руйнування озонового шару атмосфери

УФ(С)-випромінювання, так званий «жорсткий ультрафіолет», надзвичайно шкідливі для всього живого: вони призводять до порушення структури білків та нуклеїнових кислот і врешті-решт до загибелі клітин.

Що ж захищає нас і всю біосферу від згубної дії «жорсткого
ультрафіолету» ?
Озоновий щит Землі.

Як уже згадувалося, на висотах 20—50 км повітря містить підвищену кількість озону. Озон утворюється в стратосфері за рахунок звичайного двохатомного кисню (О2
), що поглинає «жорстке» УФ-випромінювання. Енергія УФ(В)- та УФ(С)-ви-промінювань витрачається на фотохімічну реакцію утворення озону з кисню (ЗО2
-» 2О3
), і тому до поверхні Землі вони не до­ходять; туди проникає лише істотно ослаблений потік «м'якого» УФ(А)-випромінювання. Від його негативної дії наш організм уміє захищатися, синтезуючи в шкірі шар темного пігменту — меланіну (засмага). Однак ця речовина утворюється досить

136

повільно. Тому тривале перебування на весняному сонці, коли шкіра ще не насичена меланіном, викликає її почервоніння, головний біль, підвищення температури тіла тощо.

Озоновий шар в атмосфері Землі з'явився на світанку її геологічної історії, коли в повітря став надходити кисень, що вироблявся в процесі фотосинтезу мікроскопічними морськими водоростями. За розрахунками вчених, коли вміст кисню в атмо­сфері досяг приблизно 10 % сучасного, сформувався озоновий шар, і життя змогло вийти з моря на суходіл (до цього поверхня суші була випалена, стерилізована ультрафіолетом).

Останнім часом учені надзвичайно занепокоєні зниженням умісту озону в озоновому шарі атмосфери.

♦ Над Антарктидою в цьому шарі виявлено «діру», в якійуміст озону менший від звичайного на 40—50 %. Площа «діри» зроку в рік збільшується й сьогодні вже перевищує площу матери­ка Антарктиди. У результаті підвищився УФ-фон у країнах, роз­ташованих у південній півкулі, ближче до Антарктиди, передусіму Новій Зеландії. Медики цієї країни охоплені тривогою, конста­туючи значне зростання захворювань, пов'язаних із підвищеннямУФ-фону (рак шкіри й катаракта). Жителі Веллінгтона, столиціНової Зеландії, які раніше намагалися використати кожний пого­жий день (їх там буває не так уже й багато) для відпочинку наповітрі, сьогодні побоюються з'являтися на пляжах.

♦ Тривожні повідомлення надходять також і з північноїпівкулі: і тут виявлено озонову «діру» (над Шпіцбергеном), що­ правда, не таку велику, як антарктична.

Зменшення вмісту озону в атмосфері загрожує зниженням урожаїв сільськогосподарських культур, захворюваннями тварин і людей, збільшенням кількості шкідливих мутацій і т. п. Якщо ж озоновий шар зникне зовсім, то це призведе до загибелі принаймні наземної біоти.

Установлено, що руйнуванню озонового шару сприяють та­кож деякі хімічні речовини (зокрема оксиди азоту): потрапляючи в стратосферу з висхідними повітряними течіями, вони вступають у реакцію з озоном і розкладають його на кисень. Проте вміст оксидів азоту в повітрі невеликий, вони нестійкі й суттєво не впливають на кількість озону в стратосфері.

З'явилося також інше джерело озоноруйнівних речовин — діяльність людини. Сучасна промисловість широко використовує так звані фреони (хлорфторметани) — CFC13
, CF2
ClBr тощо — як

137

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

ГлаваЗ

Геоекологія

холодоагенти в рефрижераторах і побутових холодильниках, як аерозольні розбризкувані в балончиках із фарбою, лаком, парфу­мами, для очищення напівпровідникових схем і т. п. Щорічно в світі випускається кілька мільйонів тонн фреонів. Для людини пари фреонів не шкідливі. Та вони надзвичайно стійкі й можуть зберігатися в атмосфері до 80 років. Пари фреонів із висхідними повітряними течіями потрапляють у стратосферу, де під впливом УФ-випромінювання Сонця розпадаються, вивільняючи атоми хлору. Ця речовина діє на озон як дуже сильний каталізатор, роз­кладаючи його молекули до кисню. Один атом хлору здатен роз­
класти 100 тис. молекул озону!

• Занепокоєні загрозою руйнування озонового шару керівни­ки багатьох країн світу вживають заходів для його збереження, йу 1985 р. в Монреалі було підписано Протокол про охорону атмо­сферного озону. Вирішено до 2000 р. скоротити на 50 % спожи­вання фреонів, а згодом і зовсім відмовитися від них, замінившиїх безпечними сполуками. Проте це не реалізовано й сьогодні,оскільки США — головний забруднювач атмосфери — відмови­лися підписати зазначений Протокол.

Призводить до руйнування озонового шару й військова діяльність, зокрема запуск балістичних ракет. їхні двигуни вики­дають в атмосферу дуже багато оксидів азоту. Під час кожного запуску ракети в Космос в озоновому шарі «пропалюється» вели­чезна «діра», яка «затягується» лише за кілька годин. Світова громадськість дізналася про злочинні досліди мілітаристів щодо дії на озоновий шар планети (розробка «озонової» зброї).

♦ У 70-ті роки американські військові розсіяли в стратосферінад одним із безлюдних атолів у Тихому океані спеціальні хімічніречовини, внаслідок чого в озоновому шарі над цим острівцемутворилася «діра», яка затягнулася тільки через багато годин.У результаті на атолі загинула майже вся наземна біота: пальмита інші рослини, тварини, мікроорганізми; з хребетних тварин за­лишилося кілька великих черепах (їх урятував товстий кістянийпанцир), але вони осліпли — сітківка їхніх очей була спаленаультрафіолетом.

Руйнуванняозоновогошарувідбуваєтьсятак:

•активнефункціонуванняхімічноїпромисловості, якавипускаєречовини, щомістятьхлорібром, спричинюєнагромадженняватмосферіозоно-руйнівнихгазів (ОРГ);

138

• ОРГпіднімаютьсянависоту 20—50 кмнадповерхнеюЗемлі, дерозташо­ванийозоновийшар (особливосприятливіумовидляцьоговприполяр­нихрайонах);

• сонячніпроменідіютьнатехногеннігази, зякихвиділяєтьсяхлор;

• хлорруйнуєозон, відбираючиодинізтрьохатомівкиснюйперетворюю­чийогонаО2
; прицьомукожнийатомхлоруздатенвідокремитиатомкиснюмайже 100 тис. разів.

• Заостанні 15 роківспостерігаєтьсяруйнуванняозоновогошарунадкон­тинентальноюЄвропою. Запрогнозами, впершійчвертіXXI ст. озоновийшарможестатитоншимнаЗО %.

• ЗаданимиекологічноговідділуООНіВсесвітньоїметеорологічноїради,відбуваєтьсяруйнуванняозоновогошарунадусієюПівнічноюАмерикою,Європою, територієюколишньогоСРСР, Австралією, НовоюЗеландієютачастиноюПівденноїАмерики.

• Якщоозоновийшарзменшитьсяна 10 %, тоцеспричинитьрозвитокра­кушкіридодатковоу 300 тис. чоловік, катаракти—у 1 млн750 тис.чоловік. Постанесерйозназагрозаздоров'ювсьогонаселенняЗемлі,оскількизнизитьсяопірністьлюдськогоорганізму.

• Після 1991 р. вЧилінеодноразовореєструвалисявипадкисліпотилосо­севихриб, дикихкроликів, овець, пов'язанізістотнимзростаннямінтен­сивностіультрафіолетовоговипромінювання. Водночасізтієїсамоїпри­чинизменшиласякількістьпланктонуврайоніАнтарктиди. Врайонахпідвищеногоультрафіолетовогоопроміненняпригнічуєтьсярістрослин,знижуєтьсяврожайністьбагатьохкультур.

В Україні спостереження за станом озонового шару прово­дяться на п'яти озонометричних станціях (у Києві, Борисполі, Одесі, Львові й на Карадагу в Криму). За даними цих спостере­жень, протягом останніх 10 років загальний уміст озону в атмо­сфері був значно нижчим від кліматичної норми (аналогічна картина спостерігалася для всієї північної півкулі Землі в межах

широт 40—60°).

Для виявлення озонових аномалій аналізується відхилення значень загального вмісту озону в одиницях стандартного відхи­лення а (рис. 3.4). Якщо ці відхилення становлять від —2,0а до -2,5а, то це свідчить про критичну ситуацію, а коли пере­вищують значення —2,5а, то констатується озонова аномалія

(«діра»).

Як видно з рис. 3.4, протягом 2000 р. озонових аномалій над Україною не спостерігалося, проте було зафіксовано кілька випадків зменшення вмісту озону до критичних значень.

139

Глава
З

Геоекологія

І
I

І

оm см" »-^

о

in
о о о
m

о*
•■* »»
cJ
см"

I I I I I

qHaoadag

янзии
|/

янаіш»

ИИ1СН[/

£
о

x

g
І = 5 2

!.і
SI

It

5 .g

и

X S

i§ Смог.
♦
У фудні 1952 p. світові інформаційні агентства пе­редавали тривожні повідомлення про біду, що спіткала Лондон. Через безвітряну й дуже холодну погоду над цим величезним містом утворився так званий чорний смог
(«смог» у перекладі з англійської означає «дим») — скупчення шкідливих газів, причи­ною якого була посилена робота котелень, що використовували вугілля, мазут і солярову оливу. В приземному шарі повітря різко (до 10 мг/м3
, а подекуди й більше) зріс уміст отруйного оксиду азоту та інших шкідливих сполук. Це призвело до загибелі близь­ко 4 тис. чоловік, а десятки тисяч потрапили до лікарень із захво­рюваннями легень.

♦ Над іншим великим містом — Лос-Анджелесом — через велику загазованість його території внаслідок роботи автотранс­порту досить часто з'являється так званий білий смог.
Це явище серйозно загрожує здоров'ю жителів і таких міст, як Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Токіо, Мілан, Мехіко, а найближчим часом може виникнути й у наших великих індустріальних містах, до того ж іще й перевантажених автотранспортом (Київ, Харків, Дніпропетровськ, Одеса, Сімферополь, Запоріжжя та ін.). Утво­ренню смогу сприяє спекотна безвітряна погода.

* Сьогодні 400 супермістсвітущорокувикидаютьватмосферублизько Змлрдтвідходів (газів, аерозолів, пилутаін.). Цена 500 млнтбільше, ніж дають 578 активнихвулканівнашоїпланети.

Дослідження вчених свідчать, що смог виникає внаслідок складних фотохімічних реакцій (тому його ще називають фотохімічним смогом) у повітрі, забрудненому вуглеводнями, пилом, сажею та оксидами азоту під дією сонячного світла, підвищеної температури нижніх шарів повітря й великої кількості озону, який утворюється в результаті розпаду діоксиду азоту під впливом олефінів у парах несповна згорілого автомобільного

палива.

В сухому, загазованому, теплому повітрі з'являється синюва­тий прозорий туман, який має неприємний запах, викликає под­разнення очей, горла, задишку, спричинює розвиток бронхіаль­ної астми, емфіземи легень тощо. Листя на деревах в'яне, стає плямистим, жовкне. Набагато прискорюються корозія металів, руйнування мармуру, фарб, гуми, швидко псуються одяг, взуття, порушується робота транспорту.

141

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гпава
З

Геоекологія

І

■ Кислотні дощі
(рис. 3.5). Оксиди сірки й азоту, що викида­ються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій (ТЕС) та автомобільних двигунів, сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кис-

Рис. 3.5

Ареали випадання кислотних дощів:

/ — Велика Британія (ушкоджено 67 % лісів); 2
— Північна Норвегія

(80 % озер стали біологічно мертвими); 3 —
Швеція (20 тис. озер закиснені,

в 4 тис. не живе риба); 4
— Німеччина (ушкоджено понад 50 %
лісів);

5 —
Польща (руйнуються залізничні колії, ушкоджено частину лісів);

6
— Україна, Білорусь (сильно ушкоджено ліси Полісся й Карпат); 7— Японія (в Токіо кисле повітря становить серйозну загрозу для здоров'я

людей); 8—
Китай (у деяких районах ушкоджено рисові поля);

9 —
Індія (гинуть ліси, руйнуються будинки в Бомбеї і Тадж-Махал);

10
— Південна Африка (руйнуються будинки, ушкоджено овочеві плантації);

// — Греція (руйнуються Пантеон та інші пам'ятки архітектури);

12
— Швейцарія (в центральних районах Альп загинуло або ушкоджено близько

половини хвойних лісів); 13 —
Бразилія (в Сан-Паулу завдається шкода

здоров'ю населення, руйнуються будівлі); 14
— США (гинуть хвойні ліси

Аппалачів, отруєно воду деяких озер, зростає захворюваність жителів великих

міст); 15
— Канада (ушкоджено рідкісні дерева, руйнуються цінні будівлі,

в 300 озерах Онтаріо рН води не перевищує 5)

142

лот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами.
Ці дощі вкрай шкідли­во впливають на довкілля:

• знижується врожайність більшості сільськогосподарських куль­тур через ушкодження листя кислотами;

• з ґрунту вимиваються кальцій, калій і магній, що призводитьдо деградації рослинності й, як наслідок, — збіднення тварин­ного світу;

• гинуть ліси (найчутливіші до кислотних дощів кедр, бук і тис);

• отруюється вода озер і ставків, у них гине риба, зникаютькомахи;

• щезають водоплавні птахи й тварини, що живляться комахами;

• загибель лісів спричинює в гірських районах (таких як Карпа­ти) зсуви та селі;

• прискорюється руйнування пам'яток архітектури, споруд, особливо тих, що побудовані з вапняку, оздоблені мармуром;

• збільшується захворюваність людей (найчастіше хворобамиочей, органів дихання тощо).

Взимку поблизу ТЕС і металургійних заводів іноді випадає також кислотний сніг,
іще шкідливіший, ніж кислотний дощ, що пояснюється більшим вмістом у ньому кислот. Райони випадан­ня такого снігу дістають одразу 4—5-місячну дозу забруднення, а внаслідок його танення навесні відбувається концентрація шкідливих речовин, тому тала вода інколи містить удесятеро більше кислот, ніж сам сніг.

• Більшяк 230 озеругорахАдірондак (штатНью-Йорк) маютькритичнийрівеньзабрудненнясірчаноютаазотноюкислотами, принесенимикислот­нимидощамийснігом.

• ДонебезпечногодляводнихекосистемрівнязакисненатакожтретинаозерштатуФлорида, 20 % озерштатівМассачусетс, Нью-Гемпшир, Род-Айленд.

• Утакомусамомустаніперебувають 20 тис. озерпівдняШвеції, сотніозеруПівденнійКанаді.

■ Ядерна ніч і ядерна зима.
Сьогодні людство, на жаль, здат­не спричинити не лише повільні зміни клімату, а й різкі катаст­рофічні, в результаті чого може бути знищена не тільки сама людина як біологічний вид, а й загалом усе живе на планеті.

143

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
па
в
а
З

Геоекологія

Такою катастрофою була б світова ядерна війна. На Землі нагро­маджено колосальний ядерний потенціал (за приблизними оцінками, лише в США й Росії сьогодні зберігається 60 тис. ядер­них боєголовок, потужність вибуху кожної з яких набагато пере­вищує потужність вибуху бомби, скинутої в 1945 р. на Хіросиму). Як свідчить моделювання на ЕОМ, виконане американськими й, незалежно від них, російськими вченими, катастрофічні наслідки для людства мав би навіть ядерний конфлікт із використанням «лише» 1000 Мт тротилу. Цей конфлікт, хоч би де він стався, неминуче спричинить метеорологічну катастрофу глобального масштабу, яка матиме такі наслідки:

• теплове нагрівання атмосфери на 1 °С, що підніме ураганнівітри;

• забруднення атмосфери радіоактивними речовинами, які закороткий час поширяться по всій земній кулі (конфлікт,скажімо, в Європі призведе до випадання радіонуклідів і вАфриці, і в Америці);

• виділення горючих газів унаслідок пожеж і руйнування проми­слових свердловин і газопроводів, що викличе підвищенняглобальної температури атмосфери Землі на 4—5 °С у перші ждні після конфлікту;

• утворення під час ядерних вибухів великої кількості оксидівазоту; їх надходження в стратосферу призведе до руйнуваннявід 40 до 60 % озонового шару, а отже, до збільшенняУФ-опромінювання поверхні Землі;

• забруднення атмосфери величезною кількістю пилу й сажіпісля ядерних вибухів і пожеж.

Найстрашнішим наслідком ядерного конфлікту буде саме цей останній. Спостереження під час випробувальних наземних ви­бухів показали, що в результаті кожного вибуху ядерного заряду потужністю 1 Мт тротилу в повітря піднімається 5 Мт пилу. Ве­личезна кількість гірських порід випаровується й перетворюється на аерозоль із розмірами частинок 1 мкм. Такий найдрібніший пил надовго зависає в повітрі й надходить у стратосферу. Отже, вибухи потужністю 1000 Мт тротилу піднімуть у повітря 5 млрд т найдрібнішого пилу! Крім того, повітря забрудниться ще й мільярдами тонн сажі та попелу. В містах, де зосереджено багато займистих матеріалів (деревини, пластмас, фарб тощо), все

144

горітиме, причому пожежі набудуть характеру вогняних смерчів колосальних розмірів.

♦ Подібні явища спостерігалися під час Другої світової війни в дні масових бомбардувань Гамбурга й Дрездена літаками союз­ників, коли полум'я від будинків, які горіли, зливалося в одну вогняну «форсунку» діаметром у кілометр і заввишки в багато сотень метрів. Уцілілі свідки розповідали: висхідні течії повітря в палаючому Дрездені були такими потужними, що піднімали вгору й усмоктували в ревуче полум'я людей, які металися на вулицях...

Після такого локального ядерного конфлікту пил, попіл і сажа сильними горизонтальними течіями, що є в стратосфері, за один-два тижні затягнуть небо над усією Землею. В результаті про­зорість атмосфери зменшиться в 200 разів! На Землі настане «ядерна ніч», що триватиме кілька місяців, упродовж яких загине врожай і зникне практично весь рослинний покрив планети.

Унаслідок сильного запорошення атмосфери приземний шар повітря охолоне на 15—30 °С протягом першого місяця після конфлікту. А в деяких районах, як показало моделювання, темпе­ратура знизиться на 40—50 °С. Настане «ядерна зима», що трива­тиме кілька місяців. Це спричиниться тим, що в атмосфері вста­новиться не властива їй надстійка стратифікація (розшарування), коли нижні її шари сильно охолонуть, а верхні — нагріються, й припиниться вертикальне перемішування повітря.

За кілька місяців темряви й холоду пил і сажа поступово осядуть. Охолодження зміниться нагріванням атмосфери на 20—30 °С вище за норму, що породить повені й селі, передусім у гірських місцевостях. Неоднорідні температурні зміни над сухо­долом та океаном піднімуть ураганні вітри й снігопади в при­бережних районах материків.

Люди, які вціліють після ядерних вибухів, поринуть у пекель­ний жах ядерної ночі та ядерної зими. Загибель рослин і тварин, радіоактивне забруднення, вихід із ладу енергетичних систем, транспорту й зв'язку, ніч і мороз, ураганні вітри викличуть такий психологічний шок, який людство пережити не зможе. Отже, локальний ядерний конфлікт спричинить глобальну загибель людства, а ймовірно, й усієї біосфери. А той політик, який віддасть наказ натиснути на «ядерну кнопку», сам собі підпише смертний вирок.

Ці результати моделювання зайвий раз переконують у тому, що ядерна зброя має бути безсуперечно заборонена й знищена.

145

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

Ми, українці, можемо пишатися тим, що наша держава усвідоми­ла цю істину раніше за інших, заявила про свій без'ядерний ста­тус і звільнила свою територію від ядерної зброї.

И Методи боротьби із забрудненнями атмосфери.
До основних і найефективніших із них належать економічні методи.
В
багатьох розвинених країнах діє продумана система заохочувальних і забо­ронних заходів, що допомагають уникнути забруднень. Фірми, які впроваджують безвідходні технології, найновіші системи очи­щення й т. п., мають істотні податкові пільги, що дає їм перева­ги над конкурентами. Водночас фірми й підприємства, які за­бруднюють атмосферу, змушені платити дуже великі податки й штрафи. В багатьох країнах, крім державних санітарно-епідеміо­логічних служб, за станом атмосфери слідкують також численні громадські організації («зелені» товариства).

♦ У Швейцарії, наприклад, власник фабрики може отриматилиста такого змісту: «Ваша фабрика забруднює повітря понад визначені норми. Якщо Ви не встановите очисні фільтри й неліквідуєте забруднення, наша екологічна організація розпочне впресі кампанію проти Вашої продукції, в результаті чого збиткиВашої фірми перевищать ті затрати, які Вам потрібні дляполіпшення системи очищення». Як правило, такі попередженнядіють дуже ефективно, оскільки в цій країні дістати ярлик забруд­нювача природного середовища значить приректи себе до швид­кого економічному краху — ніхто не купуватиме продукції «бруд­ ної» фірми.

Величезна увага на Заході приділяється також виховній і просвітницькій роботі.

♦ У тій же Швейцарії, наприклад, дітям із самого ранньоговіку пояснюють, що для їхньої країни, де практично немає ніякихкорисних копалин, чисте повітря, чисті озера й річки є основнимнаціональним багатством. Усьому світові відомі гірські швей­царські курорти з їхнім кришталево чистим повітрям, сліпучо- білими лижними трасами, гірськими озерами небесної блакиті.Кожний швейцарець буквально з молоком матері всотує любовдо своєї прекрасної країни й для нього блюзнірством є навітьсама думка про те, що можна зазіхнути на цю красу й чистоту.

•ВченіУральськогойСибірськоговідділеньРосійськоїакадеміїнаук установилидужецікавийфактсамоочищенняповітряземноюповерхнею.

146

Карстовіпечерийкам'яніосипинасхилахгірєсвоєріднимиприродними кондиціонерами: черезрізницютемпературзовнішньогоповітряйповітря всерединіпечериабоосипувиникаєактивнийрух (узимкуповітрявсмок­туєтьсякрізьтріщини, входи, порожнини, відфільтровується, очищується, а вліткуочищенеповітрявиштовхуєтьсяназовні; крімтого, відбуваєтьсядобо­вийобмінповітрявпечерахтаосипах). Зарахуноксезонного«дихання»кар­стовімасивийгірськіосипипоглинаютьтаакумулюютьвеличезнімаси забруднювачіватмосфери.

Бережіть
карстові
печери
!
Не
перетворюйте
їх
на
склади
й
звалища
!

Є також організаційні, технологічні та інші методи боротьби із

забрудненнями атмосфери:

• зменшення кількості ТЕС за рахунок будівництва потужніших,забезпечених найновішими системами очищення й утилізації(корисного використання) газових і пилових викидів. Як відо­мо, одна потужна ТЕС забруднює повітря менше, ніж сотнякотелень тієї ж сумарної потужності. Гази, що виходять із топок ТЕС, перш ніж потрапити в атмосферу, очищаються вспеціальних установках. Деякі країни навіть мають таким чи­ном економічну вигоду. Наприклад, Франція забезпечує своїпотреби в сірчаній кислоті, вловлюючи її з відходних газів ТЕС(власних родовищ сірки, з якої в інших країнах виготовляєтьсясірчана кислота, у Франції немає);

• очищення вугілля від піриту [сірчаного колчедану (FeS2
)] передйого спалюванням у топках ТЕС. Це стає необхідним у зв'язкуз
використанням для ТЕС вугілля чимраз нижчої якості зізначним умістом піриту (окиснюючися в топках ТЕС, піритрозкладається з виділенням SO2
). В результаті ефективногоочищення вугілля від піриту вміст оксидів сірки в димах ТЕСзменшується на 98—99 %;

• заміна вугілля й мазуту для ТЕС екологічно чистішим пали­вом — природним газом. ТЕС, що працюють на природномугазі, викидають в атмосферу тільки СО2
та оксиди азоту(останні також можна вловити з диму), й не забруднюютьповітря іншими шкідливими викидами;

• регулювання двигунів внутрішнього згоряння в автомобілях, установлення на них каталізаторів, що нейтралізують чаднийгаз (СО) до СО2
; заміна екологічно небезпечного етильованогобензину (який забруднює повітря свинцем) менш шкідливимпаливом;

147

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

ГлаваЗ

Геоекологія

озеленення міст і селищ;

правильне планування житлових і промислових районів у межах міста. Треба розташовувати їх якомога далі один від одного, а між ними обов'язково створювати зони зелених насаджень. Автомобільні траси з напруженим рухом (особливо вантажівок) необхідно планувати в обхід житлових районів; використання звукопоглинальних матеріалів під час будів­ництва житлових і промислових споруд; улаштування ліній електропередач (ЛЕП) за межами сіл і міст.

§ 3.3. j
Гідросфера

Річки
треба
вважати
найважливішою
державною
цінністю
.
Тільки
так
можна
вберегти
Радість
,
яку
нам
дають
води
,
що
течуть
,
і
можливість
у
будь
-
яку
хвилину
втамувати
спрагу
.
Адже
немає на
Землі
напою
кращого
,
ніж
склянка
холодної
чистої
води
.

В. М. Песков,

російський письменник, журналіст

Г -Ж- Pf

Чдросфера,
або водяна оболонка Землі, — це її мо­ря й океани, крижані шапки приполярних районів,
річки, озера й підземні води.
Запаси води на Землі величезні — 1,46- 109
км3
(0,025 % її маси). Але це переважно гірко-солона морська вода, непридатна для пиття й технологічного вико­ристання. Прісна вода становить усього 2 % її загальної кількості на планеті, причому 85 % її зосереджено в льодовикових щитах Гренландії та Антарктиди, айсбергах і гірських льодовиках. І ли­ше 1 % прісної води містять річки, озера й підземні води; саме ці джерела й використовує людство для своїх потреб.

Космонавти кажуть, що коли дивитися на Землю з висоти космічної орбіти, то око розрізняє переважно два кольори: білий колір хмар і крижаних полярних шапок і блакитний колір Світо­вого океану, що вкриває 71 % поверхні нашої планети; морська вода — найпоширеніша на Землі речовина.

Вода, як елемент глобальної екосистеми, виконує дуже важ­ливі функції:

• вода — це основна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70 % складається з води, а деякі організми, такі як медуза або огірок, на 98—99 %);

148

• з участю води здійснюються численні процеси в екосистемах(наприклад, обмін речовин, тепла);

• води Світового океану — основний кліматоутворюючий фак­тор, головний акумулятор сонячної енергії й «кухня» погодидля всієї планети;

• вода — один із найважливіших видів мінеральної сировини,основний природний ресурс, що споживається людством(сьогодні води використовується в тисячі разів більше, ніжнафти чи вугілля).

Величезну роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрю­вання гірських порід, ерозія, карст тощо), в перенесенні хімічних речовин, у тому числі й забруднювачів довкілля.

Для багатьох організмів вода — це середовище їхнього життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад плазми крові людини: містить ті самі хімічні елементи й приблизно в тих самих пропорціях. Це один із доказів того, що предки людини, як і решти ссавців, колись жили в морі.

Солоність океанічних вод становить 35 %о (тобто в 1 л води міститься 35 г солей). Найсолоніша вода в Мертвому морі — 260 %о (людина вільно лежить на поверхні цієї води, не занурюю­чися в неї); в Чорному морі солоність води становить 18 %0
,
в Азовському — 12 %о.

Підземні води за своїм хімічним складом дуже різноманітні: від прісних, що використовуються для пиття й водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи із солоністю 600 %о
деякі мінералізовані підземні води мають лікувальні властивості.

Основне джерело водопостачання для людини — річковий
стік.
Перше місце за цим показником посідає Бразилія з її гігантською повноводою річкою Амазонкою.

Значну проблему для людства становить нерівномірний роз­поділ річкового стоку по поверхні Землі. Наприклад, Китай готується здійснити найграндіозніший проект століття — повер­нути великі річки Хуанхе, Янцзи, Хай і Гуай на північ для забез­печення посушливих північних провінцій, у тому числі району Пекіна, водою. Проект розраховано на 50 років. Усі річки пла­нується сполучити каналами, загальна довжина яких перевищить 1000 км. Об'єм води, що перекидатиметься з півдня на північ, — 48 млрд м3
/рік. Вартість першого етапу робіт (10 років) оціню­ється в 19 млрд доларів США. Вартість усього проекту поки що

149

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

І

неможливо оцінити. Фахівці-екологи вважають, що реалізація цього задуму спричинить екологічні лиха й негативні зміни еко­систем регіонального масштабу. Проте, на жаль, економічні фак­тори сьогодні переважають.

Річковий стік України становить у середньому 83,5 млрд м3
, а в посушливі роки зменшується до 48,8 млрд м3
. Він роз­поділяється по території нашої держави нерівномірно: 70 % стоку припадає на Північно-Західний економічний район, де мешкає лише 40 % населення. А на Донецько-Придніпровський і Півден­ний економічні райони, де живе 60 % населення й зосереджені найбільш водоємкі галузі господарства, припадає тільки 30 % стоку. У зв'язку з цим у багатьох районах півдня України відчу­вається гострий дефіцит води, для ліквідації якого доводиться пе­рекидати її каналами, будувати водосховища тощо.

Головне джерело води для України — річка Дніпро. Крім того, потреби у воді забезпечуються річками Дунай, Дністер, Півден­ний Буг, Тиса, Прут та ін. Стан води й повноводність цих артерій залежать в основному від стану їхніх приток — малих річок, яких в Україні налічується близько 63 тис. їхня роль величезна: досить згадати, що 90 % населених пунктів нашої країни розташовані саме в долинах малих річок і користуються їхньою водою. Однак стан малих річок України сьогодні викликає велику тривогу. За даними Держводгоспу, протягом другої половини XX ст. в Україні зникло близько 5 тис. малих водотоків. Це невідворотно веде до деградації великих річок, тому проблема їх збереження та оздоровлення — одна з найгостріших для нашої держави.

Спроби припинити гідротехнічними засобами процес змен­шення стоку малих річок не дали очікуваних результатів. Через активне зарегулювання русел річок унаслідок створення водойм, гідротехнічне будівництво та меліоративні заходи на водозборі, обвалування й спрямлення русел, сільськогосподарське викорис­тання та урбанізацію заплав, заміну болотних екосистем штучни­ми сільськогосподарськими моноценозами, постійне необоротне використання вод більшість річкових ландшафтів України опини­лися в стані екологічної кризи.

В умовах непорушених ландшафтів поверхневий стік практич­но не несе в річки забруднень. Саме природні ландшафти, завдя­ки фільтраційним здатностям природних біоценозів, раніше були ідеальним фільтром. Нині в Україні природні ландшафти або знищені, або перебувають на різних стадіях деградації. А водоохо-

150

ронні зони, якщо вони є взагалі, зведено до вузьких берегових лісопосадок, які не виконують належним чином функції фільтра-торів стоків.

Підземні води
України мають не менше значення для забезпе­чення водою населення: близько 70 % жителів сіл і селищ місько­го типу задовольняють свої потреби в
питній воді за рахунок ґрунтових вод (колодязі) чи глибших водоносних горизонтів (свердловин). Стан підземних вод України в
цілому кращий, ніж поверхневого стоку, хоча місцями вони забруднюються сто­ками промислових підприємств, тваринницьких комплексів тощо. В деяких промислових районах (Донбас, Кривбас) розроб­ка шахт і кар'єрів негативно впливає на якість і запаси підземних вод. У результаті багаторічного відкачування води з цих об'єктів її рівень дуже понизився, а з деяких водоносних горизонтів вода зникла зовсім.

Ш
Споживання прісної води.
Всі галузі господарства стосовно водних ресурсів поділяються на споживачів
і користувачів.
Спо­живачі забирають воду з джерела водопостачання, використову­ють її для виготовлення продукції, а потім повертають, але вже в
меншій кількості й іншої якості. Користувачі воду не забирають, а використовують її як середовище (водний транспорт, рибальст­во, спорт тощо) або як джерело енергії (ГЕС). Проте й вони можуть змінювати якість води (наприклад, водний транспорт забруднює воду).

Промисловість використовує близько 20 % води, споживаної людством. Кількість води, що споживається підприємством, зале­жить від того, яку продукцію воно випускає, від системи водо­постачання (прямоточна чи оборотна) та від інших причин.

За прямоточної системи вода з джерела надходить на промисловий об'єкт, використовується в процесі виготовлення продукції, потім піддається очищенню й після цього скидається у водостік чи водойму. За оборотної системи відпрацьована вода після очищення не повертається у водойму, а знову викори­стовується в процесі виробництва. Витрата води за такої системи набагато нижча. Наприклад, ТЕС потужністю 1 млн кВт у разі прямого водопостачання (для охолодження агрегатів) споживає 1,5 км3
води щорічно, а за оборотної системи — лише 0,12 км тобто в 13 разів менше.

Кількість води (м3
), необхідної для виробництва 1 т продукції,
називають водоємкістю виробництва.
За цим показником різні

151

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

виробництва дуже відмінні. Наприклад, для виробництва 1 т металопрокату потрібно 10—15 м3
води, а 1 т хімволокна — 2000— 5000 м3
. До найбільших споживачів води в промисловості нале­жать атомні електростанції. Так, Хмельницька АЕС, розташована у верхів'ях річки Горинь, «випиває» всю воду з цієї річки, яка колись була основним джерелом водопостачання населення й промисловості Рівненської області.

Основний же споживач води — сільське господарство (70 % її загального використання). Це зумовлено передусім збільшенням площ зрошуваного землеробства. Зрошувані землі набагато про­дуктивніші від незрошуваних. Сьогодні в світі площа зрошуваних земель становить 15 % загальної площі сільськогосподарських угідь, а дають ці землі понад 50 % усієї продукції.

Питоме водоспоживання під час зрошення залежить від виду вирощуваних сільськогосподарських культур, клімату, технічного стану зрошувальних систем і способів поливу. Так, норми поли­ву для зернових культур становлять 1500—3500 м3
/га, для цукро­вого буряку — 2500—6000, а для рису — 8000—15 000 м3
/га.

Більша частина води (20—60 %), що використовується для зрошення, безповоротно втрачається (випаровується), певна її кількість повертається назад у водойми у вигляді так званих пово­ротних вод,
сильно забруднених солями.

Водопостачання населення (близько 10 % усієї споживаної людством води) задовольняє потреби в питній воді й комуналь­но-побутові (робота підприємств побутового обслуговування, поливання вулиць і зелених насаджень, протипожежні заходи тощо). Є поняття питоме водоспоживання,

тобто добовий об'єм
води (л), необхідний для задоволення потреб одного жителя міста
або села.
У великих містах світу питоме водоспоживання сьогодні таке (л/добу): Нью-Йорк — 600, Париж — 500, Москва — 400, Київ — 333, Лондон — 263. Для порівняння: в країнах, що роз­виваються (Центральна Африка, Близький Схід), цей показник становить лише 10—15 л/добу.

Ш
Забруднення води. В
результаті діяльності людей гідросфера змінюється: кількісно
(зменшення кількості води, придатної для використання) та якісно
(забруднення).

Серед забруднень розрізняють фізичне, хімічне, біологічне й теплове.

152

Фізичне

забруднення
води відбувається внаслідок: накопичення в ній нерозчинних домішок — піску, глини, мулу в результаті змивання дощовими водами з розораних ділянок (полів); надход­ження суспензій з підприємств гірничорудної промисловості; по­трапляння пилу, що переноситься вітром за сухої погоди, тощо. Тверді частинки знижують прозорість води, пригнічують роз­виток водяних рослин, забивають зябра риб та інших водяних тварин, погіршують смакові якості води, а іноді роблять її взагалі непридатною для споживання.

Хімічне забруднення

відбувається через надходження у водой­ми зі стічними водами різних шкідливих домішок неорганічного (кислоти, луги, мінеральні солі) та органічного (нафта й нафто­продукти, мийні засоби, пестициди тощо) складу. Шкідлива дія токсичних речовин, що потрапляють у водойми, посилюється за рахунок так званого кумулятивного ефекту
(прогресуюче збільшення вмісту шкідливих сполук у кожній наступній ланці трофічного ланцюга). Так, у фітопланктоні концентрація шкідли­вої сполуки часто виявляється в десятки разів вищою, ніж у воді, у зоопланктоні (личинки, дрібні рачки тощо) — в десятки разів вищою, ніж у фітопланктоні, в рибі, яка харчується зоопланкто­ном, — ще в десятки разів вищою. А в організмі хижих риб (таких, як щука чи судак) концентрація отрути збільшується ще в десять разів і, отже, буде в десять тисяч разів вищою, ніж у воді.

Особливої шкоди водоймам завдають нафта й нафтопродукти, які утворюють на поверхні води плівку, що перешкоджає газо-обмінові між водою та атмосферою й знижує вміст у воді кисню. В результаті розливу 1 т нафти плівкою покриється 12 км2
води. Згустки мазуту, осідаючи на дно, вбивають донні мікроорганізми, які беруть участь у процесі самоочищення води. Внаслідок гнит­тя донних осадів, забруднених органічними речовинами, виділя­ються шкідливі сполуки, зокрема сірководень, що отруюють усю воду в річці чи в озері.

До основних забруднювачів води належать хімічні, нафтопере­робні й целюлозно-паперові комбінати, великі тваринницькі комплекси, гірничорудна промисловість. Серед забруднювачів води особливе місце посідають синтетичні мийні засоби. Ці речо­вини надзвичайно стійкі, зберігаються у воді роками.

Забруднення води речовинами, що містять фосфор, сприяє бурхливому розмноженню синьозелених водоростей і «цвітінню» водойм, яке супроводжується різким зниженням у воді вмісту

/53

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гпа
в
a
З

Геоеколоеія

кисню, «заморами» риби, загибеллю інших водяних тварин. Під час «цвітіння» Каховського та інших «рукотворних» морів на Дніпрі стоїть сморід, а хвилі викидають на берег трупи риби, що задихнулася.

Біологічне забруднення
водойм полягає в надходженні до них зі стічними водами різних мікроорганізмів (бактерій, вірусів), спор грибів, яєць гельмінтів і т. д., багато з яких є хвороботворними для людей, тварин і рослин. Серед біологічних забруднювачів перше місце посідають комунально-побутові стоки (особливо, якщо вони не очищені або очищені недостатньо), а також стоки цукрових заводів, м'ясокомбінатів, підприємств з обробки шкір, деревообробних комбінатів. Особливо небезпечне біологічне за­бруднення водойм у місцях масового відпочинку людей (курортні зони на узбережжях морів). Через поганий стан каналізаційних систем та очисних споруд останніми роками нерідко закривалися пляжі в Одесі, Маріуполі та інших містах на узбережжях Чорно­го й Азовського морів, оскільки в морській воді було виявлено збудників таких небезпечних захворювань, як холера, дизентерія, вірусний гепатит та ін.

Теплове забруднення
води відбувається внаслідок спускання у водойми підігрітих вод від ТЕС, АЕС та інших енергетичних об'єктів. Тепла вода змінює термічний і біологічний режими водойм і шкідливо впливає на їхніх мешканців. Як показали дослідження гідробіологів, вода, нагріта до температури 26—30 °С, діє на риб та інших мешканців водойм пригнічувально, а якщо температура води піднімається до 36 °С, риба гине. Найбільшу кількість теплої води скидають у водойми атомні електростанції.

Ш
Очищення стічних вод.
Усі природні водойми здатні само­очищатися. Самоочищення води

— це нейтралізація стічних вод,
випадіння в осад твердих забруднювачів, хімічні, біологічні та інші
природні процеси, що сприяють видаленню з водойми забруднювачів і поверненню води до її первісного стану.

Одначе здатність водойми до самоочищення має свої межі. Сьогодні у водойми надходить така величезна кількість стічних вод, настільки забруднених різними токсичними для їхніх меш­канців речовинами, що багато водойм почали деградувати. Тому людство, якщо воно хоче мати майбутнє, мусить негайно вжити спеціальних заходів для очищення забруднених вод і повернення джерел водопостачання до такого стану, за якого вони стали б
придатними для використання.

154

Здатністьприроднихводоймдосамоочищення (періо­дичністьприродногоочищення):

• Світовийокеан— 2500 років;

• підземніводи— 1400 років;

• полярнільодовики— 9700 років;

• гірськільодовики— 1600 років;

• підземнийлідрайоніввічноїмерзлоти— 10 000 років;

• ґрунтоваволога— 1 рік;

• водиозер— 17 років;

• водиболіт— 5 років;

• водивруслахрічок— 16 днів;

» вологаватмосфері— 8—10 днів;

• водавживихорганізмах—кількагодин.

До заходів, що мають забезпечити нормальний стан водних об'єктів, належать:

• нормування якості води, тобто розробка критеріїв її придат­ності для різних видів водокористування;

• скорочення обсягів скидання забруднювачів у водойми вдоско­наленням технологічних процесів;

• очищення стічних вод.

Чинними законами України передбачається, що для різних господарських потреб має використовуватися вода певної якості. Недопустимо, наприклад, використовувати питну воду для охо­лодження блоків ТЕС, забороняється скидати у водойми стічні води, які містять цінні відходи, що можуть бути вилучені із засто­суванням раціональної технології. Основний напрям захисту вод­ного середовища — перехід підприємств до роботи за схемою замкненого циклу водопостачання, коли вони після очищення власних стічних вод повторно використовують їх у технологічному циклі, й забруднені стічні води взагалі не потрап­ляють у водойми.

У сільському господарстві (основний споживач води) слід запровадити сувору економію води, раціональне її використання. Так, заміна суцільного поверхневого поливу на зрошуваних зем­лях дощуванням або краплинним поливом дає змогу збирати ті самі врожаї з меншими (в 5—7 разів) витратами води. Скоротити кількість пестицидів, фосфатів, нітратів, що потрапляють у водойми, можна частковою заміною хімізації сільського госпо-

155

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

І

дарства біологічними методами боротьби зі шкідниками й хворо­бами рослин, чітким дотримуванням сівозмін, уведенням більш продуктивних і стійких до хвороб та шкідників рослин.

Очищення стічних

вод
— це руйнування або видалення з них
забруднювачів і знищення в них хвороботворних мікробів (сте­
рилізація).
Сьогодні застосовуються два методи очищення стічних вод: у штучних умовах
(у спеціально створених спорудах) і в природних
(на полях зрошення, в біологічних ставках тощо). Забруднені стічні води послідовно піддають механічному, хімічному й біологічному очищенню.

Механічне очищення
полягає у видаленні зі стічних вод нероз­чинних речовин (піску, глини, мулу), а також жирів і смол. Для цього використовуються відстійники, сита, фільтри, центрифуги тощо. Сучасні передові методи із застосуванням найкращих зарубіжних установок дають змогу видаляти зі стічних вод до 95 %
твердих нерозчинних забруднювачів.

Хімічне очищення
стічних вод здійснюється після їх механічно­го очищення. В забруднену різними сполуками воду додають спеціальні речовини-реагенти. Ці речовини, вступаючи в реакцію із забруднювачами, утворюють нешкідливі речовини, які випада­ють в осад і видаляються.

Біологічне очищення
стічних вод, як правило, — завершальний етап. Органічна речовина, що міститься у стічній воді, окис-нюється аеробними бактеріями до вуглекислого газу й води, а також споживається гетеротрофами-консументами (передусім найпростішими). Чим більше в очищуваній воді є гідробіонтів-гетеротрофів і чим вища їхня біологічна активність, тим інтен­сивніше відбувається процес очищення. Крім того, організми-фільтратори, поглинаючи й згодом осаджуючи різні суспензії, сприяють їх похованню на дні та освітлюють воду. Біологічне очищення здійснюють у спеціальних гідротехнічних спорудах і установках — на так званих полях зрошення, на полях фільтрації, на біофільтрах, в аеротенках. Іноді ці споруди й установки штуч­но заселяють спеціально дібраними або виведеними штамами бактерій і культурами найпростіших та водоростей. Комплекс організмів, які беруть участь у процесах біологічного очищення, називають активним мулом.

Деякі особливо токсичні стічні води хімічних підприємств уза­галі не піддаються очищенню ніякими сучасними методами. їх доводиться закачувати в підземні сховища, наприклад у відпрацьо-

156

вані нафтові родовища. Таким чином створюються небезпечні об'єкти, оскільки ніхто не може дати стовідсоткової гарантії, що отруйні води не потраплять колись у підземні водоносні горизон­ти. Іноді надотруйні стічні води піддають випаровуванню у відстійниках, щоб зменшити масу та об'єм відходів, які необхідно поховати.

Ш
Особливості морських екосистем.
Найбільшою екосистемою в межах біосфери Землі є Світовий океан (моря вкривають 70,8 % поверхні планети й містять у собі 1,4 млрд км3
води).

Глибоководні западини ( жолоби )

Глибоке дно

я

Шельф

Континентальний
схил

Плейсталь

Зона припливів і відпливів

x

0

200
° 7,65

і

g 1000

jtr

13000

Хадопелагіаль

u 6000 з" 15

10 000

1,2

Рис. 3.6
Схема розподілу океанського простору з різними екологічними факторами

З погляду екології, океанський простір поділяють (Д. Гайнріх, М. Гергт, 1998) за глибиною на епіпелагіаль, мезопелагіаль, батипелагіаль, абісопелагіаль та хадопелагіаль (від мілководдя до найбільших океанських глибин у 5—7 км та океанських жолобів — 7—11
км) (рис. 3.6).

Батіаль, абісаль та хадаль є життєвими просторами глибинних (пелагіальних) організмів, а неретичні життєві простори близькі до узбережжя.

157

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
па
в
а
З

Геоекологія

Достатні світлові умови для фотосинтезу забезпечуються лише в 10 % морської води, 90 % води перебуває в абсолютній темряві, й морські організми отримують поживні речовини завдяки опус­канню загиблих організмів і їх решток із верхніх шарів. Оскільки абсорбційна система продуцентів пристосована до різних світло­вих зон, вони можуть існувати в морських екосистемах на глиби­нах до 200 м.

В океанській глибинній зоні (понад 140—300 м) коливання температури невеликі, тому тут живуть стенотермні види. Твари­ни одного виду можуть пристосовуватися до температури води через її вплив на певній фазі розвитку. Для екології мають значення зони температурних перепадів (термокліни), які відо­кремлюють теплі й холодні шари. Властивості зависання планк­тону залежать від густини води, у зв'язку з чим на термокліні відбувається флуктуація цих організмів.

Солоність морських вод у середньому становить 35 %о. Вміст поживних солей незначний і є важливим фактором, що стримує ріст біомаси.

Солоність морських вод коливається залежно від пори року та географічного положення (вплив температур повітря, річкового стоку, танення льоду). За вмістом солей розрізняють оліго-, мезо-, полігалінні та морські зони. Солона вода через осмотичний тиск становить екологічну проблему для організмів. Більшість видів віддають перевагу зонам зі стабільним умістом солей (вони стеногалінні). Естуарії і літоральні зони населяють евригалінні види.

На життя морських організмів великий вплив справляють різні морські течії (дрейфуючі — спричинені вітрами, компенса­ційні, глибинні, підйомні, градієнтні, припливно-відпливні та ін.).

Гідростатичний тиск, що зростає з глибиною (кожні 10 м во­дяного стовпа збільшується на 1 атм, або 105
Па), також впливає на функціонування гідробіонтів, але фізіологію пристосування морських організмів до тиску майже не досліджено. Хоча відомо, що тиск спричиняє зміну інтенсивності обміну речовин (через підвищення вмісту СО2
у протоплазмі), що під його впливом де­формується білок, підвищується активність плавання.

Такі фактори, як освітленість, солоність, механічні сили водних мас, зумовлюють чіткий розподіл морських організмів за зонами умов життя (мілководні, середньоглибинні, глибоко­водні).

158

Дуже важливу екологічну роль у Світовому океані відіграють корали, які виконують таку саму очищувальну функцію, що й тропічні ліси. Корали (коралові поліпи) мають біологічне поход­ження, ростуть від морського дна вгору зі швидкістю 0,1—3 см на рік, живуть колоніями в угрупованні з зеленими водоростями в прозорій теплій чистій воді на глибинах до 70 м. Найсприят­ливіші для тропічних коралів температури — 25—28 °С. За ниж­чих і вищих температур вони гинуть, як і внаслідок зменшення чистоти й прозорості води (від пилових бур, підняття мулу з дна та ін.). Ріст коралових рифів гальмують організми, які їх поїдають (риби-папуги, колючі морські зірки, бурильні губки).

Продуктивність морських водних мас змінюється в дуже широких межах. У відкритому морі вона порівнянна з продук­тивністю пустель, а в зонах підйомних течій та літоралі — з продуктивністю степів і саван.

•НайбільшубіомасуодноговидунаЗемлімаєкриль (рачки) — 400— 500 млнт.

»Найбільшимихребетнимитваринамиєсинікити (довжина— 32 м). Вони—планктонофільтрувальні, живлятьсяпереважнорачками.

До продуцентів належить фітопланктон (діатомові, джгути­кові, синьозелені водорості, коколітофориди й силікофлягеляти), до первинних консументів — зоопланктон (70 % його — рачки).

Найближчими десятиліттями біомаса Світового океану віді­граватиме велику роль у житті людства, якщо воно своєю діяль­ністю не спричинить деградації морських екосистем (як це відбу­вається на континентах). Тому їх охорона, як і водних екосистем суші, — одне з найпріоритетніших завдань сьогодення.

Ш
Охорона вод Світового океану.
Стан вод Світового океану сьогодні викликає велику тривогу. Його забруднюють переважно річки, з водами яких щороку надходить понад 320 млн т заліза, 6,5 млн т фосфору та ін. Дуже багато забруднень потрапляє в оке­ани також з атмосфери: 200 тис. т свинцю, 1 млн т вуглеводнів, 5 тис. т ртуті й т. д. Майже третина мінеральних добрив, що вно­сяться в ґрунт, вимивається з нього дощовими водами й вино­ситься річками в моря та океани; лише азоту й фосфору таким шляхом потрапляє у Світовий океан близько 62 млн т щорічно. Ці речовини викликають бурхливий розвиток деяких водоростей, що вже неодноразово спричиняло появу «червоних припливів»,

159

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

виникнення різних інших типів «цвітіння» води. Під час «цвітін­ня» водорості виділяють у воду високоотруйні токсини, що при­зводить до масової загибелі інших гідробіонтів.

До найшкідливіших забруднювачів Світового океану належать нафта й нафтопродукти. Щорічно їх потрапляє сюди 5—10 млн т, здебільшого в результаті втрат під час добування нафти з мор­ських родовиш, аварій танкерів, берегового стоку тощо.

♦ Так, унаслідок аварії танкера «Екссон валдіз», що сталася в1990 р. поблизу узбережжя Аляски, в море потрапило 40 тис. тнафти. Величезні нафтові плями рознеслися морськими течіямий вітром далеко від місця аварії, забруднивши великі ділянкиузбережжя материка та островів і спричинивши загибель тисячтюленів, морських птахів, риби тощо.

♦ В 1991 р. під час війни між Кувейтом та Іраком (відомої як операція «Буря в пустелі») нафта, що вилилася з підірванихтанкерів і нафтопроводів, покрила 1550 км2
поверхні Перськоїзатоки й 450 км берегової смуги, де загинуло багато морськихчерепах, птахів, крабів та інших тварин.

Нафтова плівка на поверхні моря пригнічує життєдіяльність морського фітопланктону — одного з головних постачальників кисню в земну атмосферу, порушує тепло- й вологообмін між океаном і атмосферою, губить мальків риб та інші морські організми.

Більш
як
половину
біологічної
піраміди
,
яку
вінчає
людина
,
становлять
морські
організми
.
Якщо
вони
загинуть
,
піраміда завалиться
,
зникне
всяка
основа
життя
на
суші
й
у
повітрі
...
Наземне
життя
дедалі
більше
залежить
від
життя
в
океані
:
мертвий
океан
—мертва
планета
.

Т. Хейєрдал

Моря й океани забруднюються також твердими відходами — промисловими й побутовими. їх у Світовому океані нагромади­лося вже понад 20 млн т. Більшість із них містять сполуки важ­ких металів та інші шкідливі речовини, які згубно діють на морську біоту.

У Світовий океан потрапило дуже багато радіоактивних речо­вин унаслідок випробувань атомної зброї, роботи атомних реак­торів військових підводних човнів і криголамів, скидання контей­нерів із відходами атомних електростанцій тощо.

160

Загальне радіоактивне забруднення Світового океану з вини людини становить 1,5 ■ 109
Кі, тоді як чорнобильська аварія «зба­гатила» біосферу на 5 • 107
Кі, тобто у Світовому океані сьогодні міститься 300 Чорнобилів!

Найсильнішого забруднення зазнає мілководна зона Світово­го океану. Шельф океану — це район, де багато морських організмів проводить значну частину свого життя; до того ж саме тут рибалки заробляють собі на хліб насущний, а мільйони людей

відпочивають.

Глобальні кліматичні зміни, зокрема потепління морських вод, спричиняють негативні процеси в морських екосистемах.

♦ Так, восени 2002 р. в центральній частині Японського моря виявлено медуз-мутанті в незвичайних розмірів. Одна з найбіль­ших медуз була діаметром 3 м і масою понад 150 кг (вид Stomolopus nomurai). Екземпляри близько 1 м у діаметрі тисяча­ми потрапляють у рибальські сітки. Потепління клімату призвело також до появи в Німеччині тропічних фімелів (фіолетові

фімелі — теслі).

Проблема захисту Світового океану нині стала однією з най­актуальніших, вона стосується всіх країн, навіть тих, що не мають безпосереднього виходу до океану. З огляду на це ООН розроби­ла й ухвалила кілька важливих угод, які регулюють судноплавст­во, рибальство, видобування корисних копалин із морських родо­вищ тощо. Найвідомішою з них є угода, підписана більшістю країн світу в 1982 p., — «Хартія морів».

Літосфера

Земля
й
вода
,
якщо
тільки
вони
безсовісно
не
пограбовані
,
можуть
знову
й
знову
давати
все
необхідне
для
життя
.

С. Юделл, американський еколог

Ж

'ітосфера
— це зовнішня тверда оболонка Землі,
щ, Ащо охоплює всю земну кору й частину верхньої
мантії;
вона складається з осадових, вивержених і метаморфіч­них порід.

161

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
а
ваЗ

Геоекологія

Літосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконує важ­ливі функції:

• на її поверхні живе більшість рослинних і тваринних організ­ мів, у тому числі й людина;

• верхня тонка оболонка літосфери на материках — це грунти,що забезпечують умови життя для рослин і є основним джере­ лом отримання продуктів харчування для людей;

• літосфера — це й «комора» корисних копалин — енергетичноїсировини, руд металів, мінеральних добрив, будівельнихматеріалів тощо.

У літосфері періодично відбувалися й відбуваються грізні про­цеси — виверження вулканів, землетруси, зсуви, селі, обвали, ерозія земної поверхні, які призводять до небезпечних еко­логічних ситуацій на певних ділянках планети. Іноді ці процеси спричинюють глобальні екологічні катастрофи.

Нижня межа літосфери нечітка й визначається за різким змен­шенням в'язкості порід, збільшенням їхньої щільності та іншими геофізичними характеристиками. Товщина літосфери на конти­нентах і під океанами різна й становить відповідно 25—200 та 5—100 км. Найглибші шахти, пройдені людиною, сягають З— 4 км, а найглибша в світі свердловина (пройдена на Кольському півострові) — трохи більше за 12 км. Про склад і будову глибших зон літосфери нам відомо лише на основі непрямих методів (сейсмо- та електророзвідка, гравіметрія тощо).

Ш
Охорона Грунтів. Ґрунти
— органо-мінеральний продукт багаторічної спільної діяльності живих організмів, води, повітря,
сонячного тепла й світла.
Це природні утворення, які характери­зуються родючістю
— здатністю забезпечувати рослини речовина­
ми, необхідними для їхньої життєдіяльності.

Найродючіші й найпотужніші грунти — чорноземи — форму­валися протягом багатьох тисячоліть у зонах лучних степів, де був сприятливий клімат (тепле літо, кількість опадів — 500— 600 мм/рік), оптимальні умови для розвитку багатої трав'янистої рослинності. Найбільші в світі запаси чорноземів зосереджені на території України. Про їхню цінність свідчить хоча б такий факт: у роки Другої світової війни німецькі окупанти вивозили україн­ський чорнозем залізничними ешелонами до Німеччини. Сьо­годні, на жаль, запаси та якість цього неоціненного природного ресурсу в нашій державі істотно знизилися, що пояснюється вар-162

варською, непродуманою їх експлуатацією, ерозією, засоленням, відчуженням земель під кар'єри та промислові споруди тощо.

Дуже важливим компонентом грунту є гумус (перегній)
— органічна речовина, що утворилася з решток відмерлих рослин під впливом діяльності мікроорганізмів, які переробляють їх, розкладають, збагачують вуглекислим газом, водою, сполуками азоту та іншими речовинами. Ґрунтоутворення — важлива части­на біологічного кругообігу речовин та енергії. Ґрунт забезпечує рослини калієм і вуглецем, азотом і фосфором тощо. Родючість ґрунту залежить від кількості цих речовин у гумусі, гумусу в ґрунті й товщини шару ґрунту. Найкращі чорноземи містять до

9 % гумусу.

Ґрунти становлять величезну цінність не лише тому, що це основне джерело отримання продуктів харчування; крім того:

• вони беруть активну участь в очищенні природних і стічнихвод, які фільтруються крізь них;

• фунтово-рослинний покрив планети — це регулятор водногобалансу суші, оскільки він поглинає, втримує й перерозподіляє велику кількість атмосферної вологи;

• це й універсальний біологічний фактор, і нейтралізатор бага­тьох видів антропогенних забруднень.

Тому користуватися ґрунтом, землею слід розумно й бережно. В гонитві за врожаєм грунти розорюються дедалі глибше й частіше, в них у неймовірних кількостях вносяться мінеральні добрива й пестициди. В результаті на величезних площах степо­вої і посушливої зон ґрунти втратили здатність убирати й пропу­скати воду, їхня структура деградувала, вони перенасичені шкідливими хімічними сполуками. Повсюдно родючість ґрунтів катастрофічно зменшується.

За останні 35—40 років уміст гумусу в грунтах України змен­шився на 0,3—0,4 %. За розрахунками Української академії аграр­них наук, щорічні втрати гумусу становлять від 0,6 до 1 т/га. Це наслідок використання недосконалих технологічних схем у сіль­ському господарстві та істотного зменшення внесення органічних добрив, що пов'язане із занепадом тваринництва.

Потрібні термінові заходи для відтворення структури й родю­чості ґрунтів — їх нейтралізація, розсолення, збагачення гумусом тощо. Як наголошується в одній з останніх доповідей ООН, подальше існування нашої цивілізації поставлене під загрозу через широкомасштабну загибель родючих земель, що зростає.

163

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекопогія

Нині охорона й раціональне використання земельних ресурсів — одна з найактуальніших проблем.

Великих збитків сільському господарству завдає ерозія грунтів.
Цьому негативному явищу сприяє активне утворення ярів у результаті діяльності людини — вирубування лісів на схилах, зни­щення трав'яного й чагарникового покривів, неправильного ро­зорювання землі тощо. Спричинюють ерозію й пилові бурі, коли в умовах посухи вітри видувають мільйони тонн грунтів, в одних місцях зносячи сантиметри й навіть десятки сантиметрів верх­нього родючого шару й перетворюючи багаті угіддя на безплідну пустелю, а в інших — засипаючи поля, сади, луки, дороги й будівлі шаром пилу та піску інколи завтовшки 2—3 м. Вітрова й водна ерозії цілком знищують ґрунти або істотно зменшу­ють вміст у них азоту, фосфору, калію, мікроелементів — усього того, від чого залежить родючість. Активізують ерозію ґрунтів часті оранки, культивації, боронування, ущільнення, трамбу­вання колесами й гусеницями важкої сільськогосподарської техніки.

До основних заходів задля відновлення ґрунтів на оголених ділянках належать насадження лісозахисних смуг, екологічно об­ґрунтоване зрошення земель, запровадження сівозмін, періодич­на консервація угідь (коли земля «відпочиває»).

Одне з найбільших лих після ерозії ґрунтів — їх засолення,
основна причина якого полягає в неправильному зрошенні. Про­тягом останніх десятиліть тисячі гектарів посушливих земель у степових районах, пустелях і напівпустелях, де проводилось інтенсивне зрошення й спочатку значно підвищувалася врожай­ність, згодом стали непридатними для використання через «білу отруту» (так місцеві жителі називають сіль), якою забиваються всі пори ґрунту та його поверхня в результаті випаровування зрошу­вальних вод. Раніше, до масового зрошення, на великих терито­ріях росли дикі трави, чагарники, а на розумно зрошуваних землях постійно була високою врожайність полів і садів. А тепер через перезволоженість, надлишок води в ґрунтах та їхню засо­леність гинуть дерева, поля, сади, виноградники, плантації бавов­нику. В сусідніх із полями селищах вода заливає льохи, якість питної води істотно погіршилась, особливо навколо каналів, що спостерігається в Середній Азії вздовж Каракумського каналу, й у нас на півдні України, поблизу Північно-Кримського, Кахов­ського та Краснознам'янського каналів.

164

Охорона земної поверхні. Площа суші на Землі становить 148 млн км2
; 10 % цієї площі припадає на льодовики Антарктиди й Гренландії. Решта території — вичерпні ресурси поверхні Землі: 33,1 % цієї території займають сільськогосподарські угіддя, 30,1 % — ліси, 36,8 % — так звані «інші» землі (площі, зайняті населеними пунктами, промисловими підприємствами, транс­портними магістралями тощо, а також болота, гори, тундри, пус­телі). Через діяльність людини структура земної поверхні постійно змінюється: зменшуються площі сільськогосподарських угідь і лісів, розширюються площі «інших» земель. Берегти зем­лю — це означає розумно, по-хазяйськи її використовувати, щоб слугувала вона довго, багатьом прийдешнім поколінням.

Чималі витрати земельних ресурсів пов'язані з промисловим і цивільним будівництвом, спорудженням військових об'єктів (аеродромів, баз, полігонів, складів тощо), видобуванням корис­них копалин.

Сільськогосподарські землі —
найцінніша частина земельних ресурсів, оскільки вони забезпечують людство продуктами харчу­вання. Більша частина сільськогосподарських земель відводиться під ріллю, решта — під площі багаторічних насаджень (плантації, сади, виноградники, лісосмуги), луки й пасовиська. Населення Землі, що швидко примножується, вимагає збільшення кількості продуктів харчування, основний постачальник яких — орні землі. А можливостей для розширення їхніх площ майже не залишило­ся. Навпаки, в багатьох країнах спостерігається неухильне скоро­чення орних земель. Тому єдиний спосіб задовольнити дедалі більші потреби в продуктах харчування — це інтенсифікація сільськогосподарського виробництва, тобто одержання вищого врожаю з тих самих площ. У світі є певний досвід у цій справі.

♦ Наприклад, у 50—60-ті роки в деяких країнах Азії й Латин­ської Америки відбувалася так звана «зелена революція», коли за сприяння спеціалістів ООН було введено високоврожайні сорти рису, пшениці, сої, інших культур, застосовано нові технології вирощування, меліорації і т. д., що дало змогу різко (в 3—5 разів і навіть більше) підвищити врожайність основних сільськогоспо­дарських культур. Індія, наприклад, не лише забезпечила своє населення рисом, але навіть стала експортувати його.

Сьогодні в посушливих районах Землі спостерігається дуже небезпечне явище дезертизації,
або спустелювання
(рис. 3.7). Причини його — вразливість природи в цих зонах, надмірне

165

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

І
I

використання земель під пасовиська (худоба виїдає й витоптує слабкий трав'янистий покрив), вирубування на паливо нечислен­них дерев і кущів. У результаті різко активізується деградація грунтів і територія спустелюється. Так, за останні 50 років площа пустелі Сахара збільшилася на 650 тис. км2
. Спеціалісти
ООН
підрахували, що у світі кожної хвилини на безплідну пустелю пере­
творюється 44 га землі!

Ступіньспустелювання:

помі

омірнии

дужевисокий

Івисокий

Рис.

3.7
Спустелювання материків

Ліс
— надзвичайно важлива складова частина біосфери: це один із основних поглиначів вуглекислого газу й виробників кисню, постачальник дуже цінних матеріалів (деревини, сиро­вини для хімічної промисловості, продуктів харчування тощо), поглинач пилових і газових забруднень атмосфери, захисник поверхні Землі від водної ерозії та суховіїв; це середовище життя багатьох звірів, птахів, комах; ліс має величезне оздоровче значення, оскільки деякі дерева — біла береза, сосна, ялиця та інші — продукують особливі леткі

166

речовини — фітонциди,
які вбивають хвороботворні мікроби й роблять повітря цілющим;

• і, нарешті, ліс діє на людину заспокійливо, сприяє пробуджен­ню в неї творчої наснаги, добрих, піднесених почуттів.

Ліс
—цеособливий
,
незмірно
добрий
і
безконечно
щедрий
організм
,
який
не
просить
нічого
для
підтримки
свого
існування й
великодушно
розсипає
продукти
власної
життєдіяльності
;
він
бере
під
захист
усі
живі
істоти
й
пропонує
затінок
навіть
лісорубові
,
який
губить
його
.

С. Гаутама,
основоположник буддизму

Відповідно до норм лісового законодавства, прийнятих біль­шістю країн, ліси поділяються на три групи:

1) ліси, що виконують водоохоронні
(заборонні смуги по бере­гах річок, озер і т. д.), захисні
(протиерозійні ліси, державні лісо­захисні смуги), санітарно-гігієнічні
та оздоровчі
(ліси заповідниківі національних парків) функції;

2)
ліси захисного
та обмежено експлуатаційного значення
— лісові масиви в густонаселених районах і місцевостях з обмеже­ними лісовими ресурсами;

3) ліси експлуатаційні
— тайга, тропічні ліси.

У лісах першої та другої груп (а саме такі є на території України) забороняється заготівля деревини, тут допускаються лише так звані санітарні рубки, коли вирубуються тільки хворі й усохлі дерева. А взагалі в лісоводів є давнє добре правило: «Зру­бав дерево — посади два нових!»

«Інші»

землі
поділяються на дві групи:

1) малопридатні для сільського господарства землі
— пустелі,гори, тундра, яри тощо; деякі з них можуть бути освоєні, але звеликими матеріальними й фінансовими затратами;

2) заселені й забудовані території,
тобто такі, що вже не мож­на використати якось інакше.

■ Рекультивація порушених земель.
У результаті господарської діяльності людини утворюються порушені

землі,
що втратили свою господарську цінність, а іноді навіть стали джерелом забруднен­ня природного середовища. Найбільше порушують землю відкриті гірничі виробки (кар'єри). В Криворізькому регіоні, наприклад, великі площі колись родючої землі перетворено залізорудними кар'єрами на ділянки «місячного ландшафту», де

167

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гпа в а З

Геоекологія

не може зберегтися жодна рослина чи жити яка-небудь тварина. Землі порушуються також відвалами пустих порід, шлаків, звали­щами сміття й побутових відходів поблизу великих міст.

Кар'єри, терикони, звалища, крім того, що вони займають великі площі земної поверхні, становлять джерело забруднення атмосфери й гідросфери: з них вітрами розноситься пил, деякі терикони димлять, викидаючи в повітря оксиди сірки; забруднені води з відвалів потрапляють у водоносні горизонти й водотоки. Через інтенсивне відкачування з шахт і кар'єрів підземних вод знижується їхній рівень на прилеглих територіях, інколи ж (поблизу великих кар'єрів) підземні води й зовсім щезають.

Згідно з чинним законодавством порушені землі мають бути відновлені рекультивацією.
Зокрема, рекультивацію кар'єрів повинні здійснювати ті гірничодобувні підприємства, що їх створили.

Рекультиваційні роботи виконуються в два етапи: технічна рекультивація, потім біологічна.

У ході технічної рекультивації
порушені землі готують для подальшого використання: планують їхню поверхню (найглибші частини кар'єрів засипають пустими породами, виположують їхні стінки); знімають, перевозять і складують у бурти родючий грунт (це роблять до початку проходки кар'єра); будують дороги, гідро­технічні й меліоративні споруди. Якщо відвальні породи містять шкідливі для рослин речовини (сульфіди, солі важких металів тощо), то на них після планування накладають шар нейтральної породи (глини, піску тощо). Після планування відвали мають пройти стабілізацію (один-два роки), коли під дією сили ваги й зволоження відвальні породи ущільнюються.

Біологічна рекультивація
передбачає комплекс робіт для поліпшення фізичних та агрохімічних властивостей грунтів на рекультивованих землях (вапнування, піскування, внесення міне­ральних добрив тощо). Знятий раніше родючий грунт, що збе­рігався в буртах, наноситься на поверхню спланованих і стабілізованих відвалів.

Розрізняють кілька видів рекультивації залежно від того, як саме передбачається використовувати порушені землі.

Сільськогосподарська рекультивація
здійснюється в районах розвиненого сільського господарства, на великих за площею відвалах чи кар'єрах. Це найдорожчий вид рекультивації, бо до земель, де мають вирощуватися сільськогосподарські культури,

168

ставляться найвищі вимоги. Зокрема, кут нахилу місцевості не може перевищувати 3°.

Лісогосподарська рекультивація
проводиться там, де є мож­ливість відновити ділянки лісу з цінними сортами дерев. її вартість і вимоги до агрохімічних характеристик ґрунту нижчі, ніж за сільськогосподарської рекультивації.

Водогосподарська рекультивація
стосується здебільшого тих кар'єрів, які після відпрацювання заповнюються ґрунтовими й дощовими водами. Такі штучні озера впорядковуються, в них запускається риба, їхні береги озеленюються тощо.

Рекреаційна
(від лат. recreatio
— відновлення сил, відпочинок) рекультивація
виконується неподалік міст і великих населених пунктів з метою створення зон відпочинку. Здебільшого вона поєднується з водогосподарською й лісогосподарською рекульти­вацією (озера в кар'єрах упорядковують, на їхніх берегах споруд­жують пляжі, бази відпочинку, висаджують дерева, куші й т. д.).

Санітарно-гігієнічна рекультивація
здійснюється для консер­вації порушених земель, припинення шкідливої дії кар'єрів, відвалів на природне середовище (скажімо, аби звалище не забруднювало повітря й підземні води), якщо з якихось причин використання порушених земель вважається недоцільним.

Будівельна рекультивація
— це підготовка порушених земель під спорудження житлових будинків, спортивних майданчиків, промислових підприємств, складів і т. д. Кар'єри при цьому заси­паються відвальними породами, їхні стінки виположуються, підводяться дороги, теплотраси, виконуються меліоративні робо­ти (дренаж тощо).

Ш
Охорона земних надр.
Надра Землі використовуються люди­ною з різною метою, зокрема для:

• видобування корисних копалин;

• зберігання рідких і газоподібних корисних копалин у природ­них і штучних сховищах;

• будівництва різних споруд, сховищ і навіть цілих заводів;

• прокладання транспортних комунікацій (метро, трубопроводи);

• поховання токсичних промислових і стічних вод.

Головний напрям використання надр — це, звичайно, видобу­вання мінеральної сировини.

169

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
З

Геоекологія

І

Серед численних видів діяльності людини є два, що мають особливе значення, оскільки від них залежить саме існування суспільства: це праця сільського трудівника, фермера, котрий виробляє продукти харчування, та праця гірника, шахтаря, який видобуває з надр Землі енергетичну й мінеральну сировину, без чого неможливе функціонування всіх інших галузей господарст­ва. При цьому, якщо збільшення виробництва продуктів харчу­вання прямо пропорційне зростанню чисельності населення, то підвищення енергоємності й матеріаломісткості сучасного вироб­ництва набагато випереджає його. Як свідчать статистичні дані, при збільшенні населення в 4,5 раза потреба в енергії зростає у 12 разів, а матеріалів, що видобуваються з надр Землі, — в 9 разів.

Заданими ООН, сьогодні з надр Землі щорічно видобувається близько 20 млрд т корисних копалин. При цьому разом із корис­ними копалинами з надр на поверхню піднімається ще більше пустих порід (за оцінками, 150 млрд т щороку). Всього ж, як вва­жають учені, за всю історію людства, починаючи від бронзового віку, було виплавлено 16 млрд т різних металів, у тому числі впродовж останніх 45 років — 11 млрд т.

• ВідсерединиXVI досерединиXX ст. споживаннялюдствомзалізазрос­лов 5 тис. разів, ітемпийоговидобуванняподвоюютьсякожні 10 років.

* Приріствидобуткуурану: 1980 р. — 40—50 тис. т; 1985 р. — 85—100 тис. т; 2000 р. — 800 тис. т.

За сучасної технології видобування й переробки корисних копалин лише 1—5 % речовини, що добувається з надр, викори­стовується у вигляді продукції, вся решта йде у відвали й відходи.

На скільки ж років людству вистачить земних запасів корисних
копалин і які вони, ці запаси?
За даними науки геохімії, у верхній десятикілометровій товщі літосфери 99 % її маси становлять 12 хімічних елементів: О, Si, АІ, Fe, Са, Na, К, Mg, Н, Ті, С і СІ. Решта елементів містяться в дуже невеликих кількостях. Тим ча­сом людство використовує всі елементи таблиці Менделєєва, але в різних кількостях. За останні десятиліття величезного значення для економіки всіх країн набули нафта, газ, алюміній, титан, хром, нікель, кобальт, уран, манган, свинець та олово. Міжна­родні експерти вважають, що за таких темпів споживання, які характерні зараз для найрозвиненішої країни світу — США, розвідані запаси цих корисних копалин на материках будуть вичерпані за кілька десятиліть (деяких — за одне-два століття).

170

»ЗаданимиООН, ресурси 18 економічнонайважливішихмінералів опинилисянамежіцілковитоговичерпання, навітьзаумовивведення рециклічностійвідновлення. Середних—золото, срібло, ртуть, свинець, сірка, олово, цинк, вольфрам.

Щоправда, слід ураховувати й додаткові фактори.

• Не всі ще родовища корисних копалин відкрито й узято на
облік.
Особливо це стосується шарів літосфери глибше за 3—4 км,вивчених дуже погано. Крім того, величезні запаси мінералів
містить Світовий океан.
Тут є родовища нафти й газу, залізоман-ганові й фосфоритові конкреції, розсипні родовища золота, пла­тини, алмазів, рідкісних металів тощо. Сьогодні ці багатствавикористовуються дуже мало.

• У зв'язку з вичерпанням багатьох родовищ у деяких випад­ках стає економічно вигідним переробляти так звані некондиційні
руди —
з низьким умістом корисних компонентів, які ранішейшли у відвали.

• Так, до Другої світової війни в Криворізькому залізорудно­ му районі залізо добувалося з руд, що містили не менше ніж 50 %цього елемента, бідніші руди йшли у відвали. Після війни кон­диційними стали вважатися руди з умістом 46 % заліза. Томустало економічно вигідним переробляти відвали, яких тут нагро­мадилася величезна кількість.

• Інший приклад. У США є великі запаси бітумінознихпісковиків, з яких можна добувати нафту. Але за нинішніх цін нанафту на міжнародному ринку добування її з пісковиків еконо­мічно нерентабельне. «Нафтова криза», що вибухнула в 70-ті ро­ки XX ст., змусила вчених США впритул заходитися розроблятитехнологію добування палива з бітумінозних пісковиків. Було вкладено великі кошти в наукові дослідження, в результаті чогособівартість нафти, що добувається таким способом, удалося зни­ зити в кілька разів. Нафта зі звичайних родовищ дедалі дорожчає,й у разі збільшення її собівартості вдвоє, порівняно з цінами1990 p., стане економічно вигідно добувати її з пісковиків.

• Великі можливості економії та раціонального використанняресурсів криють у собі й родовища, які розробляються сьогодні усвіті. Йдеться передусім про зниження кількісних і якісних втрат
корисних копалин під час їх видобування.
Кількісні втрати зумов­лені тим, що частина руди чи вугілля залишається під землею —

171

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
пава
З

Геоекологія

в ділянках між блоками й між шахтами, в так званих охоронних ціликах (стсвпах породи, не вилученої в процесі розробки для запобігання обвалам покрівлі). Якісні втрати спричинюються тим, що під час видобування корисної копалини частина руди змішується з пустими породами, в результаті чого вміст металу в руді виявляється нижчим, зростає зольність вугілля тощо.

У разі видобування корисних копалин відкритим способом (кар'єрами) втрати значно менші (10—12 %), ніж при підземно­му, шахтному способі (30—40 %). Однак не кожне родовище можна розробляти відкритим способом, а крім того, при цьому виникають інші порушення природного середовища. Чималу еко­номію ресурсів дає застосування новітніх технологій видобування
корисних копалин:
свердловинного гідродобування й вилуговуван­ня, підземного виплавляння сірки, газифікації вугілля в надрах та ін. Дуже перспективними вважаються мікробіологічні методи
добування корисних копалин:
виведено такі штами бактерій, які, розкладаючи сульфіди та інші сполуки металів із дуже бідних руд, переводять їх у розчинну у воді форму, звідки вони після цього можуть бути вилучені економічно вигідним способом (так тепер добувають Zn, Мп, Аи, Ві, U, Sb, Li і Ge).

• Важливий напрям економії мінеральної сировини
— викорис­
тання вторинних ресурсів.
Наукові розрахунки свідчать, що повторно можна використовувати майже 70 % основних металів. Сьогодні ж промисловість економічно розвинених країн вико­ристовує в кращому разі лише 30—40 % міді, заліза та інших металів, решта безповоротно втрачається, нагромаджується у зва­лищах, розсіюється, забруднюючи біосферу. Слід урахувати, що для добування сировини із вторинних ресурсів потрібно набагато менше затрат, у тому числі й енергетичних, ніж для видобування тієї ж сировини з первинних руд. Наприклад, у разі добування скла переплавлянням битих скляних виробів, пляшок тощо витрати електроенергії вчетверо менші, ніж при добуванні його з піску, поташу та ін. Переробка вторинних ресурсів дає прибуток. ♦ Так, американські підприємства переробляють старі пласти­кові пляшки від напоїв у все що завгодно — від стовпчиків для огорож до теплих прокладок у зимові куртки. ♦ Гори спрацьова­них автомобільних шин перетворюються на паси для вентиля­торів, на автодеталі й навіть на нові шини. ♦ Алюміній, добутий зі старих банок від пива, виявляється вдвоє дешевшим від алюмінію, який виплавляється з бокситів. ♦ Близько 70 % газет,

172

що виходять у США, друкуються на папері, виготовленому зі старих газет.

• Дедалі ширше в господарстві починають використовуватися
замінники дефіцитних ресурсів.
♦ Так, у машинобудуванні 1 т полімерних матеріалів може замінити 3 т дефіцитної бронзи. ♦ Полімерами замінюють свинець, мідь, олово та інші гостро­дефіцитні метали. ♦> Важкі багатотонні опори для верстатів-велетнів, які раніше виготовлялися з чавуну, сьогодні з успіхом замінюють бетонними. ♦ Застосування нових конструкційних матеріалів — композитів —
дало змогу конструкторам найбільшо­го в світі українського літака «Мрія» знизити його масу на 3 т, а це забезпечує за період експлуатації кожної такої машини економію 18 тис. т (!) дефіцитного авіаційного палива.

Взагалі у світі спостерігається тенденція до зменшення обсягів використання природних ресурсів. Металургійні гіганти типу тих, що досі діють в Україні, поглинаючи мільйони тонн руди, коксу й випускаючи мільйони тонн низькоякісного чавуну і сталі, є вчорашнім днем промисловості. Економіка найрозвиненіших країн світу дедалі більше базується на малотоннажному вироб­ництві, а основними галузями стають складне сучасне машинобу­дування, електроніка, обчислювальна техніка. Тому одним із го­ловних завдань, що постають перед нашою молодою державою, є докорінна перебудова структури промисловості, а саме — змен­шення частки важкої індустрії й військово-промислового ком­плексу та збільшення частки виробництва наукоємкоі продукції й товарів народного споживання. Це істотно знизить енергоємність і матеріаломісткість виробництва, послабить залежність України від зовнішніх поставок ресурсів, передусім паливно-енергетич­них, і, нарешті, поліпшить екологічну обстановку в країні (відо­мо, як забруднюють природу старі промислові гіганти).

Зменшення обсягів видобутку мінеральних ресурсів із надр Землі досягається також їх комплексним використанням. Прак­тично всі родовища твердих корисних копалин комплексні, тоб­то, крім основного компонента, містять цілу низку супутніх. Так, поліметалічні руди, крім основних металів (Cu, Pb і Ni), містять іще Аи, Ag, Pt, Sn, W, Mo, Co, As, Fe, Ba, Cd, Se, Те, In, Re та ін. Іноді супутні корисні компоненти виявляються ціннішими за

основні.

Більшість залізних руд також є багатокомпонентними. Це сто­сується, наприклад, залізних руд нашого Криворіжжя, які, крім

173

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Fe, містять також V, Cu, Co, Ni, Ge, P, S, В, Та, Nb і Zr. He всі ці компоненти сьогодні вилучаються з криворізьких руд, хоча спеціальні технології у світі напрацьовані.

Значно порушують земну поверхню гірничі розробки — шах­ти, кар'єри, свердловини. Підземні розробки спричинюють утво­рення порожнин і тріщин у гірських породах, просідання ґрунту, обвали та зсуви порід, осушення водоносних горизонтів. Із гірських порід виділяються шкідливі гази (метан, сірководень), трапляються раптові прориви підземних вод, явища так званого «гірського удару» й т. д. Проходка кар'єрів супроводжується великими штучними пониженнями рельєфу, по краях кар'єрів розвиваються зсуви та обвали, в районах кар'єрів і шахт істотно знижується рівень підземних вод. Навколо родовищ, які розроб­ляються, утворюються відвали пустих порід, терикони, що займа­ють великі площі родючих земель. Поверхневі водотоки забруд­нюються мінералізованими водами, які відкачуються із шахтних горизонтів.

Відомі способи якщо не запобігання цим екологічним пору­шенням, то принаймні пом'якшення їхніх негативних наслідків. Головним напрямом тут має стати якнайширше впровадження маловідходних або (в ідеалі) безвідходних технологій. Суть їх полягає в тому, що з надр Землі слід брати якомога менше, а з того, що взято, вилучати якомога більше корисних компонентів.

ГлаваЗ

Геоекологія

14.
Назвіть
основні
джерела
забруд­
нення
водойм
.

15.
Що
таке
самоочищення
води
?

16.
Що
таке
замкнений
цикл
водопоста­
чання
?

17.
Як
здійснюється
очищення
забруд­
нених
вод
?
Чи
можна
сучасними
методами
очистити
забруднену
воду
на
100%?

18.
Чому
нафта
й
нафтопродукти
вва­жаються
одними
з
напнебезпечні
-
ших
забруднювачів
Світового
океану
?

19.
Які
функції
літосфери
як
елемента
глобальної
екосистеми
?

20.
До
яких
наслідків
призводять
ерозія
й
засолення
ґрунтів
?

21.
Які
основні
причини
спустелювання
?

22.
Яке
значення
для
біосфери
має
ліс
?

23.Запропонуйте
варіанти
рекульти­
вації
великого
кар
'
єру
.

24.
Які
є
можливості
економії
й
ра­
ціонального
використання
природ­
них
ресурсів
?

Контрольні

запитання

й

завдання

1.
Які
основні
риси
екологічної
системи «Земля»
?

2.
Наведіть
приклади
речовинних
,
енергетичних
та
інформаційних
зв
'
язків
у
живій
природі
.

3.
Проаналізуйте
кругообіг
речовин
у
невеличкому
озері
.

4.
Які
антропогенні
забруднювачі
по­
вітря
найнебезпечніші
й
чому
?

5.
Які
основні
причини
парникового
ефекту
?
Чому
він
небезпечний
для
людини
?

6.
Як
відбувається
руйнування
озоно­
вого
шару
?

174

7. Як
утворюються
кислотні
дощі
?
Якої
шкоди
вони
завдають
природі
?

8.
Що
таке
«ядерна
ніч»
і
«ядерна
зима»
?

9.
Які
є
методи
боротьби
із
забруднен­
нями
атмосфери
?

10.
Як
можна
зменшити
забруднення
ат­
мосфери
автомобільними
викидами
?

11.
Які
функції
води
як
елемента
гло­
бальної
екосистеми
?

12.
Розкажіть
про
основні
джерела
води
в
Україні
.

13.
Що
таке
поворотні
води
й
чому
вони
небезпечні
для
водойм
?

ГЛАВА

ТЕХНОЕКОЛОГІЯ

Сила
у того, хто
знає.

А. Парікчай,

індійський філософ

§4.1.

Основнітехногеннізабруднювачі йметодиїхконтролю

У
світі
широко
використовується
близько
60
тис
.
хімічних
речовин
,
та
лише
кілька
сотень
із
них
досить
повно
досліджено
.

З доповіді Міжнародної комісії з довкілля «Наше спільне майбутнє» (1989)

Гостина біосфери, охоплена впливом діяльності
Ілюдини, її технічних засобів, об'єктів, які працю­
ють або споруджуються, називається
техносферою.
Вона почала формуватись у XVIII—XIX ст. водночас із бурхливим розвитком науки та техніки й до другої половини XX ст. стала силою плане­тарного масштабу. Це пов'язано з активізацією діяльності люди­ни й появою нових факторів негативного впливу на природу: розвиток атомної енергетики, розробка нових видів озброєнь, хімізація сільського господарства, подальший розвиток усіх видів транспорту, гірничодобувної, металургійної промисловості, машинобудування та освоєння космічного простору. В результаті збільшилося забруднення всіх компонентів довкілля — повітря, води, ґрунтів, продуктів харчування. В біосфері почалися проце-

176

Глава 4

Техноекологія

си міграції речовин, спричинені виробничою діяльністю людини, утворився третій вид кругообігу речовин у природі (крім гео­логічного й біологічного) — технологічний. Виникла необхідність детально вивчати, класифікувати різні техногенні забруднення довкілля, передбачати їх, уміти запобігати їм, зменшувати, нейт­ралізувати, нарешті, боротися з наслідками різних негативних дій людини на природу. Це зумовило розвиток багатьох нових на­прямів у сфері прикладної екології, які узагальнено називають «техноекологією».

Ш
Основні техногенні забруднювачі природного середовища
—

це різні гази, газоподібні речовини, аерозолі, пил, які викидають­ся в атмосферу об'єктами енергетики, промисловості й транспор­ту, радіоактивні, електромагнітні, магнітні й теплові випроміню­вання та поля, шуми й вібрації, «збагачені» шкідливими хімічни­ми сполуками промислові стоки, комунальні й побутові відходи, хімічні речовини (передусім пестициди й мінеральні добрива), що у величезній кількості використовуються в сільському госпо­дарстві, нафтопродукти.

Сьогодні довкілля забруднюють більше ніж 7 тис. хімічних спо­лук, що виділяються в процесі промислового виробництва, багато з
яких — токсичні, мутагенні й канцерогенні.

До найпоширеніших і найнебезпечніших забруднювачів повітря належать діоксид азоту, бензол, води — пестициди, нітра­ти (солі азотної кислоти), Грунту — поліхлоровані дифеніли, соляна кислота. Кількість техногенних забруднювачів зараз вели­чезна й, на жаль, продовжує зростати. Особливу небезпеку становлять важкі метали, які дедалі в більшій кількості нагрома­джуються в ґрунті, воді й продуктах харчування.

Щорічно: в результаті згоряння палива в атмосферу планети ви­
кидається приблизно 22
млрд т
діоксиду вуглецю й 150
млн т
сірчи­стих сполук; світова промисловість скидає в річки понад 160 км3
шкідливих стоків; у ґрунти вноситься близько 500
млн т
мінераль­
них добрив і 4
млн т
пестицидів. За останні 50 років використання
мінеральних добрив збільшилося в 45 разів, а отрутохімікатів — у
10 разів, і хоча врожайність при цьому підвищилася тільки на 15—-
20 %, проте в багато разів зросла забрудненість природних вод, грунтів і продуктів харчування.

У найзагальнішому вигляді забруднювачі й забруднення дов­кілля класифікуються так: • за походженням — механічні,

177

Розділ
І
Сучасні
підходи
в
науці
про
довкілля

Глава
4

Техноекологія

хімічні, фізичні, біологічні; матеріальні, енергетичні;
• за трива­лістю дії — стійкі, нестійкі, напівстійкі, середньої стійкості;
•
за впливом на біоту — прямої й непрямої дії; •
за ха­рактером — навмисні (заплановані), супутні, аварійно-випадкові.

Механічні забруднювачі

— це різні тверді частинки або предме­ти (викинуті як непотрібні, відпрацьовані, невикористані) на поверхні Землі, в ґрунтах, воді, в Космосі (пил, уламки машин та апаратів).

Хімічні забруднювачі

—
тверді, газоподібні й рідкі речовини, хімічні елементи та сполуки штучного походження, які надходять у біосферу й порушують природні процеси кругообігу речовин та енергії (особливо небезпечні — хімічна зброя).

Фізичні забруднення

—
це зміни теплових, електричних, елек­тромагнітних, гравітаційних, світлових, радіаційних полів у при­родному середовищі, шуми, вібрації, які створює людина.

Біологічні забруднення
— поява в природі в результаті діяль­ності людей нових різновидів живих організмів (наприклад, віру­су СНІДу), підвищення патогенності паразитів та збудників хво­роб, а також спровоковане людиною катастрофічне розмноження окремих видів (наприклад, унаслідок необгрунтованої інтро­дукції, порушень карантину тощо).

До матеріальних

належать різні атмосферні забруднення, стічні води, тверді відходи, до енергетичних

—
теплові викиди, шуми, вібрації, електромагнітні поля, ультразвукове, інфразвуко­ве, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове, іонізуюче, електромагнітне випромінювання.

До стійких

належать забруднювачі, які довго зберігаються в природі (пластмаси, поліетилени, деякі метали, скло, радіоак­тивні речовини з великим періодом напіврозпаду тощо).

Нестійкі забруднювачі

швидко розкладаються, розчиняються, нейтралізуються в природному середовищі під впливом різних факторів і процесів.

Навмисні забруднення

— це зумисні (заборонені) протизаконні викиди й скиди шкідливих відходів виробництва у водні об'єкти, повітря й на земельні ділянки, цілеспрямоване знищення лісів, пасовиськ, перевилов риби, браконьєрство, утворення кар'єрів, неправильне використання земель, природних вод і т. д.

Супутні забруднення

—
це поступові зміни стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери в окремих районах, регіонах і планети в цілому в результаті діяльності людини (спустелювання,

178

висихання боліт, зникнення малих річок, поява кислотних дощів, парникового ефекту, руйнування озонового шару).

Нижче наведено короткі характеристики найбільш поширених і небезпечних забруднювачів довкілля.

Оксид вуглецю
(CO),
або чадний газ,
не має кольору й запаху, утворюється в результаті неповного згоряння кам'яного вугілля, природного газу, деревини, нафти, бензину. Якщо в повітрі міститься 1 % CO, то це вже негативно впливає на біоту, а 4 % для багатьох видів є летальною дозою. Один автомобіль викидає в повітря близько 3,65
кг
СО за
добу; щільність потоків автомобілів
на основних магістралях Києва сягає 50—100 тис. машин за добу,
щогодинний викид у повітря
CO становить 1800—2000 кг.

Оксиди азоту
(NO, N02
, N2
0), що в 10 разів небезпечніші для людини, ніж CO, викидаються в повітря переважно підпри­ємствами, які виробляють азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, целулоїд, віскозний шовк, а також паливними агрега­тами ТЕС і ТЕЦ, металургійними заводами й спричинюють утво­рення кислотних дощів. На територіях, що межують із основни­
ми автомагістралями Києва (10—30 км), концентрації
NO2
в 10— ЗО разів перевищують гранично допустимі (ГДК), бензпіренів — у З—10 разів.

Аміак
(NH3
), що застосовується для виробництва, зокрема азотної кислоти, подразнює дихальні шляхи людей і тварин.

Шкідливі вуглеводні
(ароматичні, парафіни, нафтени, бенз-пірени) містяться у вихлопних газах автомобілів (недосконалість процесів згоряння бензину в циліндрах двигунів), картерних газах, випарах бензинів. Дуже шкідливі також сажа (оскільки добре адсорбує забруднювачі), ненасичені (олефінові) вуглеводні (етилен та інші), які становлять 35 % загальної кількості вугле­водневих викидів і є однією з причин утворення смогів — фотохімічних туманів у містах-гігантах. У вихлопних газах авто­мобілів міститься близько 200 шкідливих компонентів, найнебез-печніші з яких — бензпірени, оксиди азоту, сполуки свинцю та ртуті, альдегіди.

Діоксид сірки
(SO2
),
або сірчистий газ,
виділяється під час зго­ряння палива з домішкою сірки (вугілля, нафта), переробки сірчаних руд, горіння териконів, виплавляння металів.

Триоксид сірки
(SO3
),
або сірчаний ангідрид,
утворюється внаслідок окиснення SO2
в атмосфері під час фотохімічних і ка­талітичних реакцій і є аерозолем або розчином сірчаної кислоти

179

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гпа
в
а
4

Техноекологія

в дощовій воді, яка підкиснює ґрунти, посилює корозію металів, руйнування гуми, мармуру, вапняків, доломітів, спричинює заго­стрення захворювань легень і дихальних шляхів. Нагромад­жується в районах хімічної, нафтової й металургійної промисло­вості, ТЕЦ, цементних і коксохімічних заводів. Украй шкідливий також і для рослин, оскільки легко засвоюється ними й порушує процеси обміну речовин і розвитку.

Сірководень
(H2
S)
і сірковуглець
(CS2
) викидаються в повітря окремо й разом з іншими сірчистими сполуками, але в менших кількостях, ніж SO2
, підприємствами, які виробляють штучне волокно, цукор, а також нафтопереробними й коксохімічними заводами. Характерна ознака цих забруднювачів — різкий, неприємний, подразнювальний запах. Мають високу токсичність (у 100 разів токсичніші, ніж SO2
). В атмосфері H2
S повільно окис-нюється до SO3
. Потрапляє в атмосферу також у районах діяль­ності вулканів. Крім того, в природних умовах сірководень — це кінцевий продукт сульфатредукуючих бактерій — на дні боліт і річок, озер, морів і навіть у каналізаційних системах.

Сполуки хлору
з іншими елементами концентруються навколо хімічних заводів, які виробляють соляну кислоту, пестициди, це­мент, суперфосфат, оцет, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду, органічні барвники тощо. В атмосфері містяться у вигляді моле­кулярного хлору й хлористого водню.

Сполуки фтору
з іншими елементами нагромаджуються в районах виробництва алюмінію, емалі, скла, кераміки, фарфору, сталі, фосфорних добрив. У повітрі вони містяться у вигляді фтористого водню (HF) або пилуватого флюориту (CaF2
). Сполу­ки фтору надзвичайно токсичні, до них дуже чутливі комахи. Фтор нагромаджується в рослинах, а через рослинний корм — в організмі тварин.

Свинець
(РЬ) — токсичний метал, який міститься у вихлопних газах автомобілів, свинцевих фарбах, матеріалах покриттів, ізоля­цій електрокабелів і водопроводів, різних прокладок та ін.

•Ворганізмілюдиниміститьсявсередньомублизько 120 мгсвинцю, який розподіленийповсіхорганах, тканинах, кістках. Ізкістоквінвиводитьсядуже повільно (десяткироків)! Органічнісполукисвинцюнадходятьворганізм людиникрізьшкіру, слизовіоболонки, зводоютаїжею, анеорганічні— дихальнимишляхами. Сьогодніжительвеликогомістащоднявдихаєблизь­ко 20 м3
повітрязвихлопнимигазами, докомпонентівякихналежитьсви­нець, отримуєйогозїжею (до 45 мкг), іворганізмізатримуєтьсядо 16 мкг

180

свинцю, котрийпроникаєвкровірозподіляєтьсявкістках (до 90 %), печінці йнирках. Інодізагальнакількістьсвинцюворганізмігородянинастановить 0,5 гібільше, тодіякйогоГДКвкрові— 50—100 мкг/100 мл.

Кадмій (Cd) — одна з найотруйніших речовин. Його ГДК — 0,001 мг/л. ♦ Так, у 1956 р. в Японії тяжке захворювання кісток, відоме як ітай-ітай, було викликане хронічним отруєнням людей кадмієм, що містився в рисі. Цей рис вирощувався неподалік гірничодобувного комбінату, який сильно забруднював околиці відходами з умістом кадмію. В організм японців, котрі мешкали поблизу, щодня потрапляло до 600 мкг цієї отрути!

За даними Всесвітньої організації охорони здоров 'я (ВООЗ), у наш час у
США
щодоби в організм дорослої людини потрапляє майже
50—60 мкг кадмію, у Швеції
— 15—20, в Японії
— до 80 мкг.
Рятує лише те, що основна маса кадмію виводиться з організму дуже швидко, а залишається всього близько 2 мкг (за добу). Підвище­ний уміст кадмію спостерігається в морських фосфоритах, мор­ських рослинах і кістках риб, у деяких поліметалічних рудах. На­громаджується він у золі під час спалювання сміття на звалищах.

Ртуть
(Hg) — високотоксична речовина, особливо ртутєор-ганічні сполуки — метилртуть, етилртуть та ін. В довкілля по­трапляє з відпрацьованих люмінесцентних ламп, батарейок тощо.

«Нові» забруднювачі,
винайдені людиною, яких природа раніше не знала й не мала часу підготувати до них екосистеми, за своєю фізико-хімічною структурою чужі всьому живому й не можуть перероблятися, втягуватися в обмінні процеси. До таких небезпечних забруднювачів належать поліхлорбіфеніли (ПХБ), полібромні біфеніли (ПББ), поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) — їх виробляють понад 600 видів, нітрозоаміни, вінілхло­риди (містяться в різних плівках, поліетиленових упаковках, па­кетах, трубах), майже всі синтетичні пральні порошки. Більшість із цих речовин є канцерогенними, вони впливають на генетичний апарат людей. Прихований період хвороб (а це дуже небезпечно!) від отруєння такими речовинами становить 10—15 років.

•Якщоневжититерміновихзаходівдозменшеннязабрудненьдовкілля, то, зарозрахункамиспеціалістів, через 50 років, зважаючиназростанняви­робництва, вмістоксидузалізавґрунтахіводахпланетиподвоїться, сполук цинкуйсвинцюзбільшитьсяв 10 разів, ртуті, кадмію, стронцію—в 100, арсену (миш'яку) —в 250 разів!

181

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гл
а
в
a
4

Техноекопогія

Важливо наголосити: за сучасних умов атмосферне повітря, води, Грунти водночас забруднюються кількома шкідливими речовинами. Кожна з них, узята окремо, може мати концентра­цію, меншу за ГДК (тобто не становить небезпеку для здоров'я), але сукупна дія всіх забруднювачів дає сильний негативний ефект, як і в разі, коли набагато перевищується ГДК якого-небудь токсиканта. Це явище називають ефектом підсумовування
дії шкідливих речовин,
або синергічним ефектом.
Прикладом може бути сукупна сильна негативна дія діоксиду сірки й сірководню, ацетону й фенолу, ацетальдегіду й вінілацетату, діоксиду азоту й формальдегіду, сірчистого газу й діоксиду азоту, суміші сильних кислот (НС1, H2
SO4
, HNO3
), метанолу й етанолу, «помірної» радіації й деяких важких металів, радіації й пестицидів, радіації й шуму.

Ш
Методи визначення якості та обсягів забруднень.
Для з'ясу­вання ступеня забруднення довкілля та впливу того чи іншого забруднювача (полютанта, токсиканта) на біоту й здоров'я люди­ни, оцінки шкідливості забруднювачів і міри їхньої небезпеч­ності, проведення екологічних експертиз довкілля в межах районів, регіонів чи окремих об'єктів сьогодні в усьому світі використовують такі поняття, як гранично допустимі концент­рації (ГДК) шкідливих речовин, гранично допустимі викиди (ГДВ) і скиди (ГДС), гранично допустимі екологічні навантажен­ня (ГДЕН), ступінь екологічної витривалості ландшафту (СЕВЛ), максимально допустимий рівень забруднення (МДРЗ), кризова екологічна ситуація (КЕС), санітарно-захисні зони (СЗЗ) та ін.

Гранично допустимі концентрації
визначаються головними санітарними інспекціями в законодавчому порядку або рекомен­дуються відповідними установами, комісіями на підставі резуль­татів складних комплексних наукових досліджень, лабораторних експериментів, а також відомостей, добутих під час і після різних аварій і катастроф на виробництвах, воєн, стихійних лих, із вико­ристанням матеріалів тривалих медичних спостережень на шкідливих підприємствах.

Використовують два нормативи ГДК шкідливих ре­човин: 1) максимальна разова доза, яка не викликає рефлек­торних реакцій у людини; 2) середньодобова ГДК — максималь­на доза, що не шкідлива для людини в разі тривалої (впродовж місяців, років) дії.

182

* ЗаданимиВООЗ, учистомуйздоровомудовкілліпродуктивністьпраці підвищуєтьсяна 10—15 %. Людині, якаперебуваєвзеленійзоні, длявіднов­леннясилпісляважкогоробочогодняпотрібнона 60 % меншечасу, ніжв індустріальномумісті.

В Україні стан довкілля контролюється кількома відомствами. Основний контроль здійснюється Міністерством екології і при­родних ресурсів, Міністерством охорони здоров'я, санітарно-епідеміологічними службами, гідрометслужбою та їхніми відділа­ми в областях і районах, а додатковий контроль — службами комунального господарства, рибнагляду, геології та охорони надр, товариствами охорони природи, «зеленими» організаціями.

В основу нормування всіх забруднювачів покладено визначен­ня ГДК у різних середовищах. У нормативних документах різних країн ГДК забруднювачів у воді, повітрі й ґрунтах, на жаль, час­то відрізняються, хоча й неістотно (за рідкісним винятком, наприклад, норми вмісту діоксинів).

ГДК полютанта —
це такий його вміст у природному середо­вищі, за якого не знижується працездатність і не погіршується самопочуття людей, не завдається шкода їхньому здоров'ю в разі постійних контактів, а також відсутні небажані негативні наслідки для нащадків.

Визначаючи ГДК, ураховують не лише ступінь впливу полю­танта на здоров'я людей, а й також його дію на свійських і диких тварин, рослини, гриби, мікроорганізми й природні угруповання в цілому.

Новітні дослідження свідчать, що нижніх безпечних меж впливу канцерогенів та іонізуючої радіації немає. Будь-які дози, що перевищують звичайний природний фон, шкідливі.

За наявності в повітрі або воді кількох забруднювачів їхня сукупна концентрація має не перевищувати одиницю (1).

Для визначення максимальної разової ГДК використовують різні високочутливі тести, за допомогою яких виявляють міні­мальні впливи забруднювачів на здоров'я людини в разі коротко­часних контактів (вимірювання біопотенціалів головного мозку, реакції ока тощо). Для з'ясування наслідків тривалих впливів полютантів проводять експерименти на тваринах, використову­ють дані спостережень під час епідемій, аварій, додаючи до певного граничного значення коефіцієнт запасу, який знижує ГДК ще в кілька разів.

183

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глав
а4

Техноекологія

Для різних середовищ значення ГДК одних і тих самих токси-кантів різні, як і максимальні разові та середньодобові ГДК одних і тих самих забруднювачів.

На сьогодні визначено близько 3 тис. ГДК для забруднювачів води (близько 1500), повітря (близько 1000) і грунтів (близько 300), що найчастіше трапляються в оточенні людини, хоча необхідно знати принаймні 20 тис. ГДК різних забруднювачів, які виробляє людина й які негативно впливають на її здоров'я та існування.

Якщо
жабу
кинути
в
посудину
з
гарячою
водою
,
вона намагатиметься
виплигнути
звідти
різким
стрибком
.
Та
коли посадити
жабу
в
посудину
з
холодною
водою
й
повільно їі
нагрівати
,
жаба
загине
,
не
помітивши
поступового
зростання
температури
...
Як
би
й
нам
не
опинитися
в
становищі
жаби
,
що
не
помітила
перегріву
.

О. В. Яблоков

Для всіх об'єктів, що забруднюють атмосферу, обчислюють і внормовують гранично допустимі викиди,
тобто кількість шкідли­вих речовин, яка не має бути перевищеною під час викидів у повітря за одиницю часу, аби концентрація забруднювачів повітря навколо об'єкта (на межі санітарної зони) не перевершу­вала встановленої ГДК. Для того щоб, за законом про охорону довкілля, контролювати якість димогазових викидів різних підприємств і об'єктів, здійснюються обов'язкова інвентаризація всіх джерел забруднення атмосфери, їх екологічна паспортизація й періодична екологічна експертиза. Перевіряється відповідність затвердженим екологічним стандартам розмірів санітарно-захис­них зон (їх п'ять класів — завширшки від 5—50 до 1000 м і більше, залежно від ступеня небезпечності токсикантів, які вики­даються підприємством), їхнього стану, стану очисних установок, ефективності їхньої роботи тощо.

Оцінюючи екологічні ситуації при складанні екологічних карт, використовують такі поняття, як екологічне навантаження, рівень техногенного навантаження.

Розрізняють кілька видів екологічних ситуацій: кри­
тичні (кризові), складні, помірної складності, близькі до нормальних
(початково негативні) та нормальні (умовно нормальні).

Наприклад, кризові екологічні ситуації склалися в 30-кіло-метровій зоні навколо Чорнобильської АЕС, в Аральському та Азовському морях, містах Нижній Тагіл, Ангарськ, Кемерово,

184

Єреван, Донецьк, Дніпродзержинськ, Лисичанськ, Луганськ. У складних екологічних ситуаціях перебувають Москва, Київ, Ялта, Одеса, Кривий Ріг, Нікополь, більшість обласних центрів Ук­раїни та ін.

Близькі до нормальних екологічні ситуації складаються в районах, де концентрація промисловості й населення на 1 км2
ландшафту найменша, а природні ресурси вичерпані на 40—50 % (Карпати, Полісся).

II Контроль шумових, вібраційних та електромагнітних забруд­
нень.
Під шумом

розуміють усі неприємні й небажані звуки та їх поєднання, які заважають нормально працювати, сприймати необхідні звукові сигнали, відпочивати. Шум — одна з форм фізичного (хвильового) забруднення природного середовища. Адаптація до нього практично неможлива. Шумове забруднення підлягає обов'язковому жорсткому контролю.

Звукові хвилі,
або звук, —
це механічні коливання, які поширюються у твердих, рідких і газоподібних середовищах. До найважливіших фізичних характеристик звуку належать: швид­кість, звуковий тиск, інтенсивність звуку та його спектральний склад. У зв'язку зі слуховими відчуттями, що викликаються чутними звуками, користуються такими характеристиками, як гучність звуку, його висота й тембр.

Інтенсивність,
або сила, звуку
визначається зміною звукового тиску в навколишньому повітряному середовищі (це енергетична характеристика), а гучність звуку,
тобто міра сили слухового відчуття, залежить також і від частоти звуку. Звуковий діапазон частоти, який сприймає вухо людини, становить 16 Гц—20 кГц (чутний звук). Звукові коливання з частотою, нижчою за 16— 20 Гц, називають інфразвуковими, вищою за 20 кГц — ультразву­ковими.

Спектр
— це складові звуку, прості гармоніки коливань, які мають певну частоту, фазу та амплітуду.

Рівень звукового тиску
виражає сукупний тиск складних звуків, а октавні слухові рівні визначають частину різних частотних смуг спектра.

Для визначення рівня звукового тиску розроблено логариф­мічну шкалу, кожен ступінь якої відповідає зміні інтенсивності шуму в десять разів і називається белом (Б) на честь винахідника телефона американського вченого А. Белла. На практиці викори-

185

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гп
а
в
а
4

Техноекологія

І

стовують зручнішу одиницю — децибел (дБ), яка в десять разів менша від бела. Для вимірювання інтенсивності шуму розробле­но спеціальні прилади — шумоміри.

Збільшення якоїсь частоти вдвоє сприймається нами як підви­щення тону звуку на певну величину (октаву). Звичайна розмова між людьми ведеться в межах частот 250 Гц—10 кГц та інтенсив­ності звуку приблизно 30—60 дБ.

Як і для хімічних забруднювачів, установлено нормативи шумів. Допустимим вважається такий шум, тривала дія якого не спричинює зниження гостроти сприйняття звуку й забез­печує задовільну розпізнаваність мови на відстані 1,5 м від того, хто говорить. Допустимі межі в різних мовах становлять 45-85 дБ.

Унормовано також шумові характеристики місць перебування людей. Наприклад, рекомендуються такі діапазони звукового тиску всередині приміщень: для сну, відпочинку — 30—45 дБ; для розумової праці — 45—55; для лабораторних досліджень, роботи з персональним комп'ютером — 50—65; для виробничих цехів, магазинів, гаражів — 56—70 дБ.

Шум тим небезпечніший, чим вища тональність звуків. Так, низькочастотні шуми навіть до 100 дБ особливої шкоди органові слуху не завдають, а високочастотні стають небезпечними вже за рівня 75—80 дБ.

Останнім часом проблемі шуму надають великої ваги. Є ба­гато способів боротьби з ним: використання шумопогли­нальних екранів, фільтрів, матеріалів, зміна технології вироб­ництва, запровадження безшумних механізмів і деталей, зміна режиму, динаміки та особливостей транспортних потоків у містах.

Вібрації

— це механічні коливання, що виникають під час роботи різних технічних пристроїв, вузлів, агрегатів. У техніці розрізняють корисну й шкідливу вібрації. Корисна вібрація
збуд­жується навмисне спеціальними вібраційними машинами й вико­ристовується, наприклад, під час укладання бетону, трамбування, штампування й т. д. Шкідлива вібрація
виникає спонтанно, під час циклічної роботи будь-яких механізмів.

Значення вібрацій як фактора забруднення природного сере­довища залежить від їхньої потужності й частоти. Слабкі вібра­ції помітної шкоди біоті й довкіллю не завдають. Навпаки, в деяких випадках вони стимулюють розвиток рослин і тварин,

186

використовуються в медицині (наприклад, під час масажу). Сильні вібрації, як шкідливі, так і корисні, з технічного погляду, негативно впливають на довкілля й біоту, в тому числі й на людину.

Електромагнітні поля.
Інтенсивний розвиток електроніки й радіотехніки призвів до забруднення природного середо­вища електромагнітними випромінюваннями. Головне їхнє джерело — радіо-, телевізійні й радіолокаційні станції та цен­три, високовольтні лінії електропередач і підстанції, електро­транспорт, телевізори й комп'ютери (особливо — телевізійні зали, студії, комп'ютерні центри, де зосереджено багато цієї техніки).

Останніми роками в країнах, де дуже широко використову­ється теле- й комп'ютерна техніка, помітно зросла захворюва­ність осіб, які протягом тривалого часу працювали з нею. Тому переглядаються й стають жорсткішими нормативи режиму робо­ти, застосовуються спеціальні захисні екрани, сітки тощо. Та, незважаючи на це, виявляється дедалі більше даних про різні негативні дії комп'ютерів на здоров'я людини, які необхідно вив­чати, нормувати і обов'язково враховувати в майбутньому. Зокре­ма, персональні ЕОМ і відеотермінали — це джерела м'якого рентгенівського, ультрафіолетового, інфрачервоного, електро­магнітного випромінювань. Крім того, ЕОМ — джерело утворен­ня магнітних полів і, в разі тривалої роботи, — значної іонізації повітря.

Іі Екологічний моніторинг.
У зв'язку зі збільшенням негатив­ного впливу на довкілля всіх видів людської діяльності останніми роками виникла потреба в організації періодичних і безперервних довгострокових спостережень, оцінках становища в цілому. Кон­тролюються екологічні умови як навколо окремих об'єктів-за-бруднювачів, так і в межах районів, регіонів, континентів, усієї планети. Склалася ціла система таких досліджень, спостережень і операцій, яку назвали екологічним моніторингом.

Основна мета моніторингу — об'єктивна оцінка стану довкілля, його складових у межах досліджуваних територій, аби залежно від цієї оцінки приймати правильні рішення щодо охорони природи, раціонального використання її ресурсів.

У 1975 р. під егідою ООН створено глобальну систему моніто­рингу.

187

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
па
в
а
4

Техноекологія

Найважливіші питання екологічного моніто­рингу:

• за чим спостерігати
(за якими об'єктами, геосистемами, екоси­стемами, елементами геосфер або техносфери)?

• як спостерігати
(які методи, масштаби спостережень, за­соби)?

• коли спостерігати
(які природні чи техногенні цикли, рит­ми, явища відслідковувати, в які періоди доби, місяця,року)?

• які основні екологічні параметри фіксувати
(які типи забруд­нювачів, їх концентрації в повітрі, воді, грунті)?

• які висновки щодо поліпшення екологічної ситуації можна зро­
бити ?

Сьогодні під екологічним моніторингом
(від лат. monitor
—
що попереджає, остерігає) розуміють систему спостережень, оцінки й контролю стану довкілля для вироблення заходів на його захист,
раціональне використання природних ресурсів, передбачення критич­
них екологічних ситуацій та запобігання їм, прогнозування мас­штабів можливих змін.

Організація, нагромадження, обробка й поширення даних моніторингу мають забезпечити необхідною інформацією для розв'язання управлінських задач на різних рівнях — від окремого об'єкта (хімічного заводу, тваринницької ферми, аеродрому й т. д.) до великого регіону чи всієї планети, бо всі три рівні пов'язані між собою.

Дані екологічного моніторингу стають ефективним інструмен­том охорони природи лише в тому разі, якщо вони доступні широким масам населення завдяки засобам масової інформації (це підтверджує досвід Німеччини, США, Швеції, Японії, Нор­вегії та інших країн).

Дані моніторингу мають допомагати в пошуку шляхів опти-мізації взаємин людини й природи.

На локальному рівні
— це стеження за конкретними об'єктами, їхнім ресурсо- та енергоспоживанням, складом та обсягами забруднень довкілля, контроль за дотриманням законів про охо­рону природи, станом звалищ, зберіганням мінеральних добрив і отрутохімікатів, забороненими (таємними) викидами й скидами відходів.

188

На регіональному рівні
(басейни великих річок, водосховищ, географічні або економічні райони чи регіони) — це виявлення шляхів міграції забруднювальних речовин (повітряні, водні), з'ясування обсягів токсикантів, що мігрують, головних джерел забруднення середовища в регіоні, вибір постійних станцій еко­логічного контролю, визначення першорядних екологічних завдань, складання регіональних планів охорони природи.

На глобальному рівні
— це спостереження за станом озонового шару, розвитком парникового ефекту, формуванням і випадан­ням кислотних дощів, станом гідросфери планети (особливо в разі аварій на морях та океанах), лісовими пожежами, утворенням і рухом ураганів, піщаних бур та інших стихійних і техногенних катастрофічних явищ глобального масштабу.

Станції стеження розмішуються в екологічно чистих районах.

Спостереження за станом довкілля можуть бути наземними (за безпосереднього контакту) й за допомогою літаків, гелікоп­терів, супутників, космічних кораблів, метеорологічних ракет. Вони можуть відрізнятися завданнями, методиками, обсягом робіт, мати хімічний, фізичний, біологічний, комплексний харак­тер, бути геологічними, географічними, медичними й т. д.

Нині виконуються всі види екологічного моніторингу на всіх рівнях у всьому світі. Міжнародне співробітництво допомагає здійснювати глобальний екологічний моніторинг, а його дані опрацьовуються в спеціальних міжнародних центрах і передають­ся для вивчення та ухвалення рішень у спеціальні екологічні міжнародні організації при ООН, урядам найбільших країн світу.

З 1991 р. в межах України виконується програма системного екологічного моніторингу (СЕМ «Україна»), в якій беруть участь близько ЗО різних організацій нашої держави, в тому числі інсти­тути Національної академії наук України, Міністерство екології і природних ресурсів України, Міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від на­слідків чорнобильської катастрофи, Міністерство охорони здоров'я та ін.

189

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
4

Техноекологія

§ 4.2. j
Енергетика

Альтернатива
нестримному
нарощуванню
енергетичних
біцепсів
існує
.
Вона
полягає
в
підвищенні
енергоефективності
:
краще
менше
,
та
краще
.

А. Шейндлін,

російський академік, енергетик

Р

озвиток людської цивілізації базується на енерге­тиці. Від стану паливно-енергетичного комплек­су залежать темпи науково-технічного прогресу й виробництва, а отже, життєвий рівень людей. Як уже зазначалося, темпи зрос­тання виробництва енергії у світі сьогодні є вищими за темпи приросту населення, шо зумовлюється індустріалізацією, збільшенням енергозатрат на одиницю продукції в сільському господарстві, в гірничорудній промисловості й т."д.

Джерела енергії,
які використовує людство, поділяються на відновлювані
— енергія Сонця, вітру, морських припливів, гідроенергія річок, внутрішнього тепла Землі — й невідновлю­
вані
— викопне мінеральне паливо та ядерна енергія. Перші не порушують теплового балансу Землі, оскільки під час їх викори­стання відбувається лише перетворення одних видів енергії на інші (скажімо, енергія Сонця перетворюється спочатку на елект­роенергію й тільки потім переходить у тепло). Зате використання других спричинює додаткове нагрівання атмосфери й гідросфери. Це небезпечно, бо може призвести до зміни рівня води у Світо­вому океані, що, своєю чергою, змінить співвідношення площі суші й водного дзеркала, вплине на клімат Землі, на тваринний і рослинний світ (див. гл. 3).

Отже, є теплова межа, яку людство не повинне переступати,
інакше це матиме для нього катастрофічні наслідки.
За розрахун­ками вчених, небезпечної межі буде досягнуто в разі використан­ня невідновлюваних джерел енергії в кількості, яка перевищить 0,1 % потужності потоку сонячної енергії, що надходить на Землю, тобто більш як 100 млрд кВт. Сьогодні на базі невіднов­люваних джерел виробляється енергії в 10 разів менше за гранич­но допустиму кількість. Якщо темпи збільшення виробництва
енергії залишаться такими самими, то теплової межі буде досягну­
то приблизно в середині
XXI cm.
А людство ще й нарощує темпи, і

190

нині 70 % усієї енергії воно отримує за рахунок спалювання вугілля, нафти й газу плюс 7 % — за рахунок роботи атомних електростанцій.

В енергетичних розрахунках застосовується спеціальна одини­ця — вироблена маса палива (умовного): 1 т умовного палива еквівалентна 1 т кам'яного вугілля, або 2,5 т бурого вугілля, або 0,7 т нафти, або 770—850 м3
природного газу (залежно від його складу й відповідно до теплоти згоряння). Теплота згоряння 1 кг умовного палива дорівнює 29,3 ГДж.

У масштабних прогнозних розрахунках використовується також умовна одиниця Q, що дорівнює 36 млрд т умовного пали­ва. За даними геологів, світові розвідані запаси вугілля становлять 17,7Q, нафти - 3Q, газу — 2Q, урану - 3,7Q.

Якщо мінеральне паливо й далі спалюватиметься сьогоднішніми
темпами, то, за розрахунками, всі його запаси будуть вичерпані
через 130 років.

Необхідно наголосити, що спалювання мінеральної сирови­ни — вкрай нераціональний спосіб використання природних ресурсів. Нафта, наприклад, — дуже цінна сировина для хімічно­го синтезу (сьогодні з неї отримують безліч потрібних матеріа­лів — синтетичні тканини й каучук, пластмаси, добрива, фарби й тисячі інших). Ще видатний російський хімік Д. І. Менделєєв з обуренням говорив: «Нафта — не паливо, топити можна й асиг­націями!»

Крім вуглеводневого палива й урану, в природі є ще одне невідновлюване джерело енергії. Це дейтерій, або важкий водень, — потенційне паливо для термоядерних електростанцій майбутнього. Запаси його у Світовому океані оцінюються в 1900Q.

Запаси енергії відновлюваних джерел становлять: вітру — 0,4Q, морських припливів і хвиль — 0,2—0,3Q, внутрішнього тепла Землі — 0,2Q, сонячного випромінювання — 2000Q.

Паливна проблема — одна з найзлободенніших для незалеж­ної України. За даними вчених, наша держава забезпечена влас­ним вугіллям на 95 %, нафтою — на 8 % і природним газом — на
22 %.

Ш
Вплив на довкілля ТЕС.
Виробництво електроенергії на ТЕС супроводжується виділенням великої кількості теплоти, тому такі станції, як правило, будуються поблизу міст і промислових

191

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
4

Техноекологія

центрів для використання (утилізації) цієї теплоти. Зважаючи на обмеженість світових запасів мінерального палива, вчені й техно­логи продовжують працювати над поліпшенням параметрів енергоблоків, підвищенням їхніх коефіцієнтів корисної дії (ККД), що забезпечує ощадливіше витрачання палива. Так, істот­ну економію палива дає збільшення одиничної потужності енер­гоблоків. Сьогодні на ТЕС установлюються енергоблоки по­тужністю 1000—1200 МВт. Сучасна технологія дає змогу підвищи­ти цю потужність до 3000 МВт, що заощадить кілька процентів палива. Подальше зростання потужності блоків (до 5000 МВт) можливе в разі запровадження так званих кріогенних генераторів, які охолоджуються зрідженим гелієм.

Знизити питому витрату палива вдається також підвищенням ККД генераторів ТЕС. Нині максимальне значення ККД стано­вить близько 40 %, але в принципі його можна збільшити до 60 % за рахунок упровадження перспективних магнітогідроди­намічних (МГД) генераторів, дослідні зразки яких сьогодні випробовуються в ряді країн.

Спалювання мінерального палива супроводжується сильними забрудненнями довкілля. Розглянемо головні з них.

Забруднення атмосфери газовими й пиловими викидами.
Під час спалювання вуглеводневого палива в топках ТЕС, а також у двигунах внутрішнього згоряння виділяється вуглекислий газ, концентрація якого в атмосфері збільшується приблизно на
0,25 % за рік. Це спричинює розігрівання атмосфери за рахунок парникового ефекту (див. гл. 3). З труб ТЕС і вихлопних труб автомобілів у атмосферу викидаються також оксиди сірки й азоту, внаслідок чого випадають кислотні дощі (див. гл. 3). Атмосфера забруднюється й дрібними твердими частинками золи, шлаку, не повністю згорілого палива (сажа) (табл. 4.1).

Для зменшення шкоди від цих забруднень вдаються до таких технологічних заходів: • вугілля перед його спалюванням у топках ТЕС очищають від сполук сірки; • вловлюють із диму ТЕС оксиди сірки й азоту, пропускаючи його крізь спеціальні поглиначі; • частинки золи й сажі вловлюють за допомогою уста­новок типу «Циклон» та іншими способами; • для зменшення токсичності вихлопних газів автомобілів застосовують регулюван­ня двигунів, переходять на «екологічно чисті» марки палива, встановлюють на автомобілях спеціальні каталізатори, що допа­люють чадний газ до вуглекислого, і т. д.

192

Таблиця 4.1

Характеристика органічного палива

Вид палива	Теплотворна здатність, кДж/кг	Кількість повітря, що витрачається на згоряння 1 кг палива, м-'
Торф Буре вугілля Антрацит Кокс Мазут Бензин	3 591 5122 7 426 6 503 10 405 10 300	4,01 5,50 7,98 6,55 10,64 11,77

Примітка. Практично кількість повітря, що необхідна для згоряння 1 кг палива, виявляється більшою за вказану, тому наведені значення треба помножити на коефіцієнт «запасу» (для твердого палива — 1,5—3, для рідко­го — 1,15—1,2; для газоподібного — 1,08—1,2).

Радіоактивне забруднення.
У викопному вугіллі й пустих поро­дах містяться домішки природних радіоактивних елементів (урану, торію та ін.). Після спалювання вугілля ці елементи кон­центруються в частинках золи, яка виявляється більш радіоактив­ною, ніж вихідне вугілля й пусті породи (сланці тощо). Таким чи­ном відбувається радіоактивне забруднення атмосфери й земної поверхні. Щоправда, воно не настільки небезпечне, як радіоак­тивне забруднення від АЕС (див. нижче), оскільки у вугіллі й вугільних породах містяться радіоактивні ізотопи, що існують у біосфері впродовж мільярдів років, і до них живий світ пристосу­вався. Більшість рослин і тварин не нагромаджують ці ізотопи у своєму організмі, на відміну від штучних радіонуклідів, які вики­даються АЕС. Розроблені методи очищення відходних газів ТЕС від частинок золи дають змогу зменшити це забруднення в 100—200 разів і звести його в такий спосіб майже до фонового рівня.

Забруднення земної поверхні відвалами шлаків і кар'єрами.
Після спалювання в топках ТЕС вугілля залишається багато твер­дих відходів (шлаку, золи). Вони забирають великі площі землі, забруднюють підземні й поверхневі води шкідливими речовина­ми. Ще більші ділянки землі порушуються величезними вугільни­ми кар'єрами. Так, шлакові відвали й терикони пустих порід лише в Донбасі займають площу понад 50 тис. га, і вона дедалі збільшується.

193

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
пав
а
4

Техноекопогія

Зменшення шкоди від такого забруднення досягається утилізацією (корисним використанням) шлаків і пустих порід, з яких виготовляють будівельні матеріали, засипають ними яри, болота й кар'єри під час рекультивації. Ефективними є й еко­номічні санкції, зокрема введення високої платні за порушення земель, особливо родючих. Завдяки цим обмеженням у більшості західних країн відмовилися від кар'єрного способу видобування корисних копалин у сільськогосподарських районах, оскільки платня за землю виявляється вищою, ніж та вигода, яку може да­ти відкритий спосіб розробки родовища порівняно з шахтним. В Україні питання про відведення сільськогосподарських земель під будівництво великого кар'єру або ТЕС вирішує найвищий законодавчий орган країни — Верховна Рада.

Вплив на довкілля АЕС.
За даними Міжнародного агентст­ва з атомної енергії (МАРАТЕ), у 26 країнах світу експлуатується 416 ядерних енергоблоків, які виробляють близько 16 % усієї електроенергії. Деякі країни основну ставку зробили саме на АЕС. Наприклад, у Франції АЕС виробляють більш як 70 % електро­енергії. Але інші країни (Швеція, Данія, Австрія, Філіппіни) заявили про свій намір цілком відмовитися від АЕС і демонтува­ти ядерні блоки, які працюють там. Палкі суперечки особливо посилилися після катастрофи на Чорнобильській АЕС у 1986 р. Одні вчені, енергетики й політичні діячі обстоюють думку, що без атомної енергетики людство не зможе обійтися, і слід лише зро­бити все можливе, щоб звести ризик аварії на АЕС до мінімуму. Як доказ на користь атомної енергетики наводяться дані про те, що АЕС використовують мало «палива» порівняно з ТЕС (добо­ва витрата мазуту на тепловій електростанції потужністю 2000 МВт становить 8,3 тис. т, вугілля — 10 тис. т, а урану на атомній — 180 кг). Вітчизняні енергетики-атомники протягом тривалого часу доводили також, що електроенергія, яку виробля­ють АЕС, дешевша від тієї, яку виробляють ТЕС, і що АЕС, мовляв, менше забруднюють навколишнє середовище, ніж ТЕС.

Противники АЕС (їх значно побільшало після аварії на Чор­нобильській АЕС і розсекречення матеріалів, пов'язаних із діяль­ністю Мінатоменерго колишнього СРСР) наполягають на якнай­швидшій забороні цього способу добування енергії як шкідливо­го й небезпечного для біосфери.

Сьогодні доведено: твердження про «дешевизну» атомної енергії (вважалося, що в колишньому СРСР вона коштувала в три

194

рази менше, ніж у розвинених країнах Заходу) — це навмисна фальсифікація. Річ у тім, що проектувальники вітчизняних АЕС не вносили у вартість «атомного» кіловата такі затрати, як пере­робка й поховання радіоактивних відходів, а за оцінками спеціалістів, вони становлять понад 75 % вартості всього палив­ного циклу АЕС. Не враховувалася також вартість демонтажу АЕС, а втім АЕС через 25—30 років роботи має бути зупинена, розібрана або похована, оскільки радіоактивність її агрегатів та обладнання перевищить норми. А вартість демонтажу, за оцінка­ми західних фахівців, дорівнює вартості її будівництва. Не були враховані й інші затрати, пов'язані з експлуатацією АЕС, зокре­ма зумовлені вимогами стосовно безпеки її роботи (на АЕС, що функціонують у розвинених країнах, ці вимоги були набагато жорсткіші, ніж на радянських). Доведено, що вартість «атомного» кіловата насправді втроє вища, ніж «газового», й удвоє, ніж «вугільного». Як пишуть німецькі експерти в цій галузі, «атомна енергія дешева лише там, де безпека стоїть на другому плані, й доти, доки людство мириться з тим, що його сьогоднішнє марно­тратство щодо електроенергії загрожує майбутнім поколінням пекельним радіоактивним жахом».

Найголовніше ж полягає в тому, що атомна енергетика настільки згубно впливає на біосферу, а потенційна небезпека аварії на АЕС така велика (адже це — техніка, й не можна дати стопроцентної гарантії її безвідмовності), що обстоювати цей спосіб добування енергії недопустимо й аморально.

Паливний енергетичний цикл АЕС передбачає видобування уранової руди й вилучення з неї урану, переробку цієї сировини на ядерне паливо (збагачення урану), використання палива в ядерних реакторах, хімічну регенерацію відпрацьованого палива, обробку й поховання радіоактивних відходів. Усі ці операції (рис. 4.1) супроводжуються небезпечним радіоактивним забруд­ненням природного середовища.

Жоден
із
запропонованих
методів
зберігання
радіоактивних відходів
нині
не
є
задовільним
.
Проблему
необхідно
вирішити
до того
,
як
різко
збільшиться
кількість
атомних
електростанцій
,
що
закриваються
.

Висновки експертів «Ренд корпорейшн», одного з провідних «мозкових» трестів США

Забруднення починається на стадії видобування сировини, тобто на уранових рудниках. Після вилучення урану з руди зали-

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
4

Техноекологія

я s s

s s

X

I

DC

s

3

S3

I

шаються величезні відвали слабко радіоактивних пустих порід -до 90 % добутої з надр породи. Ці відвали забруднюють атмосфе­ру радіоактивним газом радоном, небезпечним для біоти (напри­клад, медики довели, що внаслідок вдихання повітря з підвище­ним умістом радону в ссавців розвивається рак легень).

Кількість радіоактивних відходів зростає на стадії збагачення уранової руди, з якої виготовляють твели — спеціальні елементи, що виділяють тепло, котрі надходять потім на АЕС. У реактор ти­пу РБМК (сумнозвісний після аварії на Чорнобильській АЕС) за­вантажується близько 180 т таких твелів, які в результаті роботи реактора перетворюються на високорадіоактивні відходи. АЕС — це, по суті, підприємство, яке поряд з електроенергією виробляє величезну кількість украй небезпечних речовин. Лише в
США
нагромадилося близько 12 тис. т таких відпрацьованих твелів, а на
початку
XXI cm.
до них додасться ще 40 тис. т цього пекельного
матеріалу.

Відпрацьовані твели кілька років зберігаються на території АЕС у спеціальних басейнах із водою, поки трохи знизиться їхня радіоактивність, після чого в особливих контейнерах спеціальни­ми поїздами їх перевозять на фабрику для регенерації ядерного палива. Тут твели обробляють, вилучаючи з них уран, який іще не «вигорів», і виготовляють із нього нові твели.

Прихильники атомної енергетики довго переконували у великій перевазі АЕС: мовляв, відпрацьоване паливо можна бага­торазово переробляти й знову використовувати в реакторі, доки не «вигорить» весь уран. Насправді вже після другого такого цик­лу регенерації залишки палива у твелах насичуються великою кількістю сторонніх ізотопів і продуктів розщеплення, а це вне-можливлює використання їх у реакторі втретє. «Вигоряє» лише 2 % урану, який був у твелі першого циклу. А сам твел стає над­звичайно небезпечним радіоактивним матеріалом, який потрібно десь зберігати сотні й тисячі років.

Радіація має дуже негативну особливість: усе, що контактує з радіоактивною речовиною (і машини, і контейнери, і обладнан­ня, і приміщення, і навіть одяг персоналу), саме стає радіоактив­ним, а отже, небезпечним. Радіацію неможливо зупинити, «вимк­нути» чи знищити. Всі ці відпрацьовані радіоактивні матеріали необхідно десь надійно зберігати, поки не розпадуться радіоак­тивні ізотопи. Але серед них багато таких, період напіврозпаду яких обчислюється тисячами років! У процесі зберігання контей-

197

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Г
л
а
в
а
4

Техноекологія

нерам з відходами не можна контактувати з підземними водами, сховища необхідно вентилювати (сотні років!), бо за рахунок виділення з відходів тепла контейнери нагріваються до темпера­тури 200 °С і можуть розтріскатися. Крім того, ці сховища треба надійно охороняти (сотні років!), щоб до них не проникли сторонні люди або зловмисники.

Сьогодні на всіх АЕС України нагромаджено до 70 тис. м3
радіоактивних відходів, 65,5
млн
т
— у видобувній та переробній
урановій промисловості, 5 тис. м3
— в Українському державному
об'єднанні «Радон» та 1,1
млрд
м3
відходів міститься в зоні відчу­
ження ЧАЕС. Близько 85
—90 % радіоактивних відходів належать до категорії низько- та середньоактивних.

Сказане цілком стосується й самих АЕС. Через 25—30 років експлуатації все їхнє обладнання, апаратура, місткості, примі­щення, транспортні засоби й т. д. стають настільки радіоактивни­ми, що їх необхідно демонтувати й поховати на сотні років. А для поховання лише одного реактора потрібно близько 40 га землі.

Немає
жодного
іншого
енергоносія
,
використання
якого
залишало
б
хоч
приблизно
стільки
відходів
,
скільки
дає
ядерна
енергетика
,
і
немає
таких
відходів
,
які
за
ступенем
небезпечності
хоча
б
приблизно
нагадували
продукти
розщеплення
.

Е. Гауль, німецький учений-атомник

Аналіз, здійснений провідними фахівцями світу в галузі енер­гетики, показав, що найближчими десятиліттями атомна енерге­тика все ще відіграватиме значну роль у житті людства, а для деяких країн (Франція, Японія, Китай та ін.) буде основним дже­релом енергозабезпечення. Низка важливих факторів, насамперед економічних, не дозволяє в найближчій перспективі відмовитися від атомної енергетики й в Україні. Тож постає необхідність підвищувати екологічну безпеку галузі.

Досвід переконливо свідчить, що однією з основних проблем, пов'язаних із використанням атомної енергії, є поховання ядер­них відходів. Ця проблема з часом стає гострішою й із регіональ­ної переростає в глобальну. В країнах, де функціонує багато атом­них електростанцій (США, Франція, Велика Британія, Китай, Росія, Японія), нині нагромаджено величезну кількість як твердих, так і рідких ядерних відходів, що становлять чимдалі серйознішу небезпеку для довкілля. Атомні енергетичні компанії змушені витрачати дедалі більші кошти на розширення площ ядерних схо-

198

вищ і поховань, на забезпечення їх безпеки, на переробку відхо­дів ядерного палива (ВЯП), яка, на думку вчених, пов'язана з великим ризиком для навколишнього природного середовища.

У розвинених країнах (США, Японія) опрацьовуються різні проекти поховання та знешкодження ВЯП, навіть такий, як будівництво могильника на Місяці. Найреальнішими з них вва­жаються спорудження великого підземного сховища в надрах гори Юкка на півдні США (в пустелі Невада, в 140 км від Лас-Вегаса), а також поховання ВЯП у спеціальних сховищах у Сибіру (Новосибірська область), на що Росія погоджується, незважаючи на гучні протести громадськості.

Вартість першого із зазначених проектів — 58 млрд доларів. Наукові дослідження, на які було витрачено майже 7 млрд доларів, тривали 20 років і завершилися вибором саме г. Юкка, де можна буде поховати близько 80 тис. т ядерних відходів, запобігти їх негативному впливові на довкілля, здійснювати бага­торічний екологічний моніторинг і розмістити відповідні служби науково-технічного забезпечення й контролю. Сьогодні ВЯП зберігаються в більш як 130 різних сховищах по всій території США. Американські фахівці гарантують надійність сховища ВЯП у пустелі Невада на 10 тис. років. Єдина небезпека — це приваб­ливість об'єкта для терористів.

В Україні за роки незалежності не вдалося створити замкне­ного циклу виробництва палива для АЕС і поховання ядерних відходів.

Проблема поховання ВЯП для нашої держави не менш гостра, ніж для США. Була спроба організувати сховища ВЯП у соляних шахтах м. Артемівська (Донбас), є проекти поховання в надрах Українського кристалічного щита — в спеціально створених сховищах у гранітних товщах. В Інституті геологічних наук НАНУ ведуться пошукові роботи (вони триватимуть до 2005 р.) найбез­печнішого, з усіх поглядів, місця поховання ВЯП. А поки що ВЯП наших АЕС відправляються на тимчасове зберігання в Росію, звідки ці відходи Україна повинна забрати назад у 2010 р.

АЕС виробляють сотні видів радіоактивних речовин, яких раніше
не було в біосфері, й до яких живі істоти не пристосовані. Так,
після аварії на Чорнобильській АЕС в атмосферу було викинуто близько 450 видів радіонуклідів. Серед них багато довгоіснуючих, таких як цезій-137 (період напіврозпаду 80 тис. років) і стронцій-90 (період напіврозпаду 20 тис. років).
Вони за своїми хімічними влас-

199

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гпав
а4

Техноекологія

тивостями подібні до калію й кальцію, які відіграють велику роль у біохімічних процесах. Живі організми не можуть відрізнити ці ізотопи від калію та кальцію й нагромаджують їх, що є причиною найнебезпечнішого внутрішнього опромінення, яке викликає тяжкі захворювання й шкідливі мутації.

•Штучнийелементплутоній (періоднапіврозпадуперевищує 20 тис. років!), якийнагромаджуєтьсяватомнихреакторах, —ценайтоксичніша речовиназусіх, щобудь-колистворенілюдиною: 450 гплутонію (заоб'ємом цекулькарозміромзапельсин) достатньо, щобубити 10 млрдлюдей; 1 мкг цієїречовинивикликаєраклегеньулюдини. АнинінаЗемлівядерних боєголовках, відпрацьованихтвелахтаіншихвідходахАЕСнакопичено тисячітоннцієїсуперотрути.

Нагромадження в природі невластивих для неї радіоактивних речовин украй шкідливо діє на біосферу. В зонах, забруднених унаслідок аварії на ЧАЕС, уже сьогодні спостерігаються масові аномалії: у рослин — гігантизм листя дерев, такі зміни деяких рослин, що важко визначити їх вид; у тварин — народження не­життєздатних мутантів (поросят без очей, лошат із вісьмома кінцівками тощо); у людей і тварин — пригнічення функцій імун­ної системи, в результаті чого ускладнився перебіг таких захворю­вань, як грип, запалення легень, збільшилася смертність від «зви­чайних» захворювань.

«Мирний атом» загострив питання про відповідальність уче­них, змусив замислитися про такі поняття, як совість, людяність, порядність, про те, чи маємо ми право заради сьогоднішніх ілю­зорних вигід ризикувати здоров'ям і життям майбутніх поколінь.

Всемогутність
і
безсилля
людини
продемонстрував
Чорнобиль
.
І
застеріг
:
не
захоплюйся
своєю
могутністю
,
людино
,
не
жартуй із
нею
.
Бо
ти
й
причина
,
ти
й
наслідок
.

Г. О. Медведев,

російський публіцист

До сказаного слід додати, що АЕС спричинюють також вели­ке теплове забруднення, особливо гідросфери. Лише мала части­на теплоти, що виділяється під час роботи реакторів, може бути утилізована й перетворена на електроенергію. Левова ж її пайка у вигляді гарячої (45 °С) води й пари викидається у водойми та в повітря. Вище вже наводився приклад Хмельницької АЕС, яка використовує для охолодження своїх реакторів усю воду річки Горинь.

200

іі Термоядерна енергетика. У зв'язку з величезною потен­ційною небезпекою АЕС для біосфери вчені та енергетики сьогодні покладають надії на інший спосіб добування енергії, а саме з допомогою термоядерних електростанцій (ТЯЕС). І хоча в світі поки що не діє жодна ТЯЕС, є переконання (особливо на Заході), що цей спосіб добування енергії стане основним у XXI ст. й витіснить АЕС і ТЕС.

На ТЯЕС енергія добуватиметься не за рахунок розщеплення важких ядер урану, а внаслідок злиття легких ядер ізотопів вод­ню (дейтерію й тритію) та утворення з них ядер гелію. Такі реакції живлять енергією Сонце й незліченну кількість інших зірок у Всесвіті.

Нині над розробкою промислових термоядерних реакторів працюють учені багатьох країн: Європейського Союзу, США, Росії, Японії, Канади. Як вважає більшість учених, зайнятих цією проблемою, перший прототип комерційного термоядерного реак­тора планується створити в першій чверті XXI ст.

Цей спосіб добування електроенергії матиме безумовні переваги над тими, що використовуються сьогодні на ТЕС і АЕС:

• ТЯЕС характеризуватимуться високим ступенем безпеки робо­ти, бо конструкція термоядерного реактора така, що за будь-якого її пошкодження чи порушення режиму автоматично припиняється термоядерна реакція й вимикається реактор;

• у термоядерному реакторі водночас міститиметься лише кількаграмів «палива» — дейтерію й тритію, що є відносно низько-радіоактивними (порівняйте з 180 т урану, який завантажується в реактор АЕС!);

• запаси одного з компонентів палива для ТЯЕС — дейтерію —на Землі величезні: їх достатньо, аби забезпечити електро­енергією людство на кілька мільйонів років (наприклад,дейтерію, що міститься у 500 л води з будь-якої водойми,достатньо для задоволення всіх енергетичних потреб однієїлюдини протягом усього її життя);

• внаслідок термоядерної реакції не утворюються радіонукліди —продуктом реакції є нерадіоактивний газ гелій;

• ТЯЕС не забруднюватимуть атмосферу речовинами, здатнимиспричинити кислотні дощі, парниковий ефект або руйнуванняозонового шару.

201

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Гп
а
в
а4

Техноекологія

»

І

Проте в ТЯЕС будуть і недоліки:

• теплота, яка у великій кількості виділяється внаслідок термо­ядерної реакції, за законами термодинаміки, не може бутицілком перетворена на електроенергію й спричинює підігріван­ня атмосфери й гідросфери Землі; тому на розвиток термо­ядерної енергетики накладається те саме обмеження, що й навикористання інших невідновлюваних джерел енергії, — цетепловий рубіж;

• робота термоядерного реактора супроводжується дуже потуж­ним нейтронним потоком, а отже, відбувається радіоактивнезабруднення конструкцій, тому по певному часі необхідно йогорозбирати й ховати (як і реактори АЕС);

• до компонентів «палива» для ТЯЕС, крім дейтерію, належитьлітій, запаси якого на Землі дуже невеликі, а родовища неба­гаті й трапляються дуже рідко, або тритій, що виробляєтьсяштучно, з великими затратами енергії.

Ш
Вплив на довкілля ГЕС.
У наш час ГЕС виробляють близь­ко 20 % електроенергії у світі. Деякі країни з гірським рельєфом і швидкими річками (Норвегія, Таджикистан, Киргизстан) свої потреби в електроенергії задовольняють переважно за рахунок ГЕС.

Гідроенергетичний потенціал України становить 44,7 млрд кВт • год, проте лише 21,5млрд кВт • год припадає на ресурси, які технічно можливо використати (46 % їх сконцентровано в басейні Дніпра, по 20 % — у басейнах Дністра й Тиси, 14 % — інших річок). Щодо економічно доцільних для використання гідроенер­горесурсів, то вони загалом не перевищують 16—17 млрд кВт • год (61 % зосереджено в басейні Дніпра, 22 % — Тиси, 17 % — Дністра). Отже, за запасами гідроенергоресурсів Україна посідає досить скромне місце серед інших держав світу, Європи та СНД.

Установлена потужність ГЕС України становить 4,7 млн кВт, 98 % якої припадає на гідроелектростанції Дніпровського каска­ду та Дністровської ГЕС.

Порівняно з ТЕС і АЕС гідроелектростанції мають низку переваг:

• вони зовсім не забруднюють атмосферу;

• поліпшують умови роботи річкового транспорту;

• працюючи в парі з ТЕС, беруть на себе навантаження під часмаксимального (пікового) споживання електроенергії;

202

• агрегати ГЕС уводяться в дію дуже швидко, на відміну від агре­гатів ТЕС, яким потрібно кілька годин для розігрівання й вихо­ду на робочий режим (або ж треба утримувати один з агрегатів ТЕС у «гарячому» режимі, витрачаючи дефіцитне паливо). Разом із тим ГЕС, особливо ті з них, що побудовані на

рівнинних річках, завдають шкоди довкіллю.

• На Дніпрі, наприклад, водосховищами затоплено величезніплощі найродючіших у Європі земель: Київським — 922 км2
,Канівським — 675, Кременчуцьким — 2250, Дніпродзер-жинським — 567, Дніпровським — 410, Каховським — 2155 км2
.У сумі це становить майже 7000 км2
— чверть території Бельгії!Важко уявити, скільки сільськогосподарської продукції недоодер­жала Україна через це. Із затоплюваних ділянок довелося відсе­ляти жителів сотень сіл, прокладати нові дороги й комунікаціїтощо. Пішло під воду багато історичних і ландшафтних пам'яток.

• У місцевостях, розташованих поблизу водосховищ, підні­мається рівень ґрунтових вод, заболочується територія, виводять­ся із сівозмін великі площі землі.

• На водосховищах тривають обвали берегів, які на окремихділянках відступили вже на сотні метрів.

Греблі перетворили Дніпро на низку застійних озер, що мають слабкий водообмін та погану самоочищуваність і стають уловлю­вачами промислових забруднень.

Дуже потерпають від гребель мешканці річок — планктон і ри­ба. Риба не може проходити крізь греблі до місць своїх звичних нерестовищ, які до того ж стають непридатними для нересту че­рез заглиблення. Багато риби й планктону гине в лопатях турбін. Водосховища, забруднені стоками й добривами, що змиваються з полів, улітку нерідко «цвітуть», що спричинює масову загибель риби та інших мешканців водойм.

Якщо підрахувати всі ці збитки від будівництва й роботи ГЕС на рівнинних територіях, стає зрозуміло, що твердження про «найдешевший кіловат», який нібито дають ГЕС, не відповідає дійсності. Очевидно, що великі ГЕС раціонально будувати лише в гірських районах. Можливо, в майбутньому нам чи нашим на­щадкам доведеться спускати воду з деяких «рукотворних морів» на тому ж Дніпрі.

Ж
Альтернативні джерела енергії
— це енергія вітру, морів та океанів, внутрішнього тепла Землі, Сонця.

203

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глава
4

Техноекологія

Енергія вітру.
За оцінками вчених, загальний вітроенергетич­ний потенціал Землі в ЗО разів перевищує річне споживання енергії людством. Однак використовується лише мізерна частка цієї енергії. Так було не завжди. За даними статистики, до рево­люції в кожному другому селі України працював вітряк. Але парова машина, а потім двигун внутрішнього згоряння витіснили цих скромних трудівників. Добре відомо також, що до появи па­роплавів усі морські перевезення здійснювалися вітрильниками.

Можливості використання енергії вітру в різних місцях Землі неоднакові. Для нормальної роботи вітроелектричних двигунів швидкість вітру в середньому за рік має бути не меншою ніж 4—5 м/с, а краще, коли вона становить 6—8 м/с. В Україні до таких зон належать узбережжя Чорного моря, особливо Крим, а також Карпати й південні степові райони.

Піонером будівництва вітроелектростанцій (ВЕС) був видат­ний український учений та інженер, один з основоположників космонавтики Ю. Кондратюк. Побудована ним у 1931 р. поблизу Севастополя ВЕС потужністю 100 кВт більш як 10 років забезпе­чувала місто електроенергією.

Сьогодні на Заході, особливо в Данії та США, серійно випус­каються ВЕС потужністю від 1,5 до 100 кВт, діє також кілька експериментальних потужністю до 30 тис. кВт.

•УдонецькомуПриазов'їспоруджуєтьсянайбільшавУкраїніВЕС— Новоазовська. Встепувжезмонтованокомплексіз 15 генераторів. Планується, щодо 2005 р. потужністьцієїприбережноїстанціїдосягне 50 МВт. Цьогоцілкомдостатньо, щобзабезпечитиелектроенергією найбільшийвобластіНовоазовськийсільськогосподарськийрайон, де розташованобільшякстооздоровницьібазвідпочинку. Цікаво, щовцій частиніПриазовськоїнизовинипонадтристаднівнарікнапористодме «калмик»—стабільнийвітерізКалмицькихіСальськихстепів (своєрідна «вітроватруба», завизначеннямсиноптиків).

УслідзаНовоазовськоюплануєтьсяспорудженняподібнихВЕСу Володарському йПершотравневомурайонах.

Вітроелектростанції не забруднюють довкілля. Єдиний нега­тивний фактор — низькочастотний шум (гудіння) під час роботи ВЕС та ще одиничні випадки загибелі птахів, які потрапляють у лопаті вітродвигунів.

Думки інженерів і вчених повертаються й до, здавалося б, дав­но забутих вітрильників. ♦> Відомий океанолог Ж.-І. Кусто на-

204

прикінці 80-х років сконструював і випробував вантажне судно, в якого, крім дизельного двигуна, є й вітрила. Щоправда, цей вітрильник мало схожий на оспівані бригантини минулих віків — його вітрила являють собою вертикальні напівциліндричні кон­струкції з алюмінієвого сплаву, якими керує комп'ютер. Викори­стання цих вітрил під час трансокеанічного плавання дає змогу економити значну (до 70 % за сприятливого вітру) кількість

палива.

Енергія морів та океанів.
Світовий океан містить колосальні

запаси енергії.

По-перше, це енергія сонячного випромінювання, поглинута океанською водою, яка виявляється в енергії морських течій, хвиль, прибою, різниці температур різних шарів води. По-друге, це енергія тяжіння Місяця й Сонця, що спричинює морські припливи й відпливи. Використовується цей екологічно чистий потенціал іще дуже мало.

Першими об'єктами такої енергетики можна вважати морські хвильові електростанції, які акумулюють енергію вертикальних коливань води. Хвиля метрової висоти забезпечує від 25 до 35 кВт енергії, навіть хвиля заввишки всього 35 см може обертати спеціальну турбіну й давати електричний струм. ♦ Одна з перших хвильових електростанцій потужністю 350 кВт ось уже близько 30 років успішно діє поблизу норвезького міста Бергена. ♦> Збу­довано також перші морські електростанції, що утилізують енергію припливів і відпливів, — на узбережжі Ла-Маншу у Франції потужністю 240 тис. кВт і в Кольській затоці (Росія) потужністю 400 кВт. ♦> А на тихоокеанському острові Науру діє електростанція потужністю 100 кВт, яка використовує (за прин­ципом термопари) різницю температур нагрітого тропічним сонцем поверхневого шару води й холодного придонного.

Енергія внутрішнього тепла Землі.
З глибиною підвищується температура в земній корі (в середньому на 30 °С на 1 км, а у вул­канічних районах — набагато швидше). За оцінками геологів, до глибин 7—10 км загальна кількість теплоти в 5000 разів переви­щує теплоємність усіх видів мінерального палива, що є на Землі. Теоретично лише 1 %
цього тепла достатньо, аби забезпечити людство енергією на найближчі 4000 років. Та на практиці це джерело енергії використовується ще дуже мало. Найкращі ре­зультати досягаються в районах активної вулканічної діяльності (Ісландія, Камчатка, Гавайські острови), де близько до поверхні

205

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

Глав
а
4

Техноекологія

є термальні води. Крізь свердловини гаряча водяна пара надхо­дить у турбіни, що виробляють електроенергію. Відпрацьована га­ряча вода йде на обігрівання теплиць, житла тощо. В холодній Ісландії в таких оранжереях вирощують овочі й навіть банани, а столиця країни Рейк'явік уже понад 40 років уся забезпечується теплом за рахунок цього джерела.

В Україні досі немає установок такого типу, хоч у нас є перспективні зони для застосування геотермальної енергії — Карпати, Закарпаття та Крим.

У разі споживання геотермальної енергії постає проблема відпрацьованих підземних вод. Вони сильно мінералізовані, і їх не можна спускати у водостоки. Тому відпрацьовані води знову закачують у підземні горизонти для повторного використання. З деяких таких розсолів добувають йод, бром, літій та деякі інші елементи.

Енергія Сонця.
Сонце — найпотужніше джерело екологічно чистої енергії, і людство має зосередити свої зусилля на розробці методів її утилізації. Основна перешкода полягає в розсіяності сонячної енергії: на широтах України, наприклад, на кожний квадратний метр поверхні за рік надходить лише близько 1900 кВт сонячної енергії. Утилізація сонячної енергії стри­мується також високою вартістю установок, а отже, й порівняно високою собівартістю електроенергії.

Сонячну енергію можна застосовувати для добування електро­енергії, побутового тепла, високотемпературного тепла в промис­ловості, на транспорті. Найбільших успіхів досягнуто в таких країнах, як США, Франція, Туркменистан, причому переважно в галузі так званої «малої» енергетики.

Для добування електроенергії від Сонця застосовується кілька методів, найперспективніший з яких полягає в безпосередньому перетворенні сонячного випромінювання на електрику за допо­могою напівпровідникових фотоелектричних генераторів (соняч­них батарей). ККД найсучасніших їх типів сьогодні становить 25—30 %. Через високу вартість такі батареї поки що використо­вуються мало — на космічних супутниках і станціях, у ретрансля­торах, навігаційних маяках, телефонних станціях у пустельних місцевостях, для живлення невеликих радіостанцій, у мікрокаль­куляторах, електронних іграшках тощо.

Електроенергію від Сонця добувають також за допомогою паротурбінних генераторів. ♦ Одну з таких сонячних електро-

206

станцій (СЕС) потужністю 1200 кВт споруджено в Криму побли­зу Керчі. В центрі круга діаметром 500 м установлено 70-метрову башту з парогенератором на верхівці. її оточують 1600 рухомих дзеркал (геліостатів). Стежачи за допомогою ЕОМ за рухом Сон­ця, вони відбивають його промені на парогенератор, нагріваючи в ньому воду до утворення пари температурою 300 °С. Пара подається на турбіну з електрогенератором.

СЕС не забруднюють довкілля. Щоправда, для майбутніх потужних СЕ