Екосистемах

Функціонування екосистеми будь-якого рівня здійснюється лише за рахунок використання матеріально-енергетичних і інформаційних можливостей навколишнього середовища. Визначальною характеристикою життя як особливої форми існування матерії є обмін речовин. Обмін речовин окремих організмів із навколишнім середовищем у процесі подиху, харчування, різноманітних виділень, або в більш загальному виді - кругообіг речовини в екосистемах можливий лише в процесі використання й передачі енергії.

В екосистемі, як і у біосфері в цілому, основними потоками енергії є потоки концентрованої (в основному Сонячної) і розсіяної енергії (теплової). Живі організми, у деякому змісті, можна порівнювати зі своєрідними машинами, що виробляють біомасу. Розрахунки показали, що КПД рослинної машини не більше 1%, тобто тільки 1% сонячної енергії, запасено в рослинній продукції. Куди ж витрачаються інші 99%?

Достатньо велика кількість (30-40%) променистої енергії не проникає в листя і відбивається від їхньої поверхні. Велика частина (60-70%) витрачається на подих, випар, екскрецію, перетворюючись у тепло.

Потік сонячної енергії перетвориться рослинами в процесі фотосинтезу в енергію хімічних зв'язків, яка послідовно переходить із їжею від рослин до тварин - консументів першого порядку, від них – до консументів другого і більш високих порядків, а по мірі загибелі організмів або виділення ними покидьків - до редуцентів.

Фотосинтез – це синтез рослинами органічних речовин (білків, жирів та вуглеводів) із СО₂, Н₂О, мінеральних солей азоту, фосфору й інших елементів за допомогою енергії світла.

Реакцію фотосинтезу можна записати у вигляді:

У перерахунку на глюкозу, реакцію фотосинтезу можна записати у вигляді:

Особливістю перетворення енергії в екосистемах є її одностороння спрямованість - промениста енергія, пройшовши ряд перетворень, у значній мірі розсіюється у вигляді тепла. Таким чином, для нормального функціонування екосистеми необхідна постійна й достатня притока концентрованої енергії, спроможної перетворюватися в роботу, при цьому ентропія навколишнього середовища збільшується, тому обов'язково необхідний стік теплової енергії з екосистем (рис. 4.1).

1 - сонячне світло, 2 – потік речовин, 3 – теплова енергія, З.Е. - запасена енергія, З.Р. - запас речовини, П - продуценти, К - консументи, Р - редуценти

Рисунок 4.1- Потоки енергії і речовини в екосистемах

Передача енергії відвід рослин до тварин - консументів першого порядку, від них – до консументів другого і більш високих порядків відбувається по трофічним ланцюгам.

Ряд організмів, у якому кожна попередня ланка використовується як харч для подальших має назву трофічного (харчового) ланцюга.

Довжина трофічного ланцюга, не може бути занадто великою. Вона, як правило, не перевищує п'яти - семи рівнів. Це обумовлено тим, що до кожного наступного організму трофічного ланцюга переходить тільки мала доза енергії споживаної на попередньому рівні, інша йде на підтримку життєвих процесів і значна частина розсіюється у виді тепла. При переході від однієї ланки трофічного ланцюга до іншої передається тільки 10-20% зв'язаної енергії, а 80-90% її розсіюється у виді тепла. Тому, загальна маса живої речовини, наступної харчової ланки, різко зменшується.

В екології співвідношення чисельності організмів, або їх біомас, або зв'язаної у біомасі енергії, звичайно, зображують у формі екологічних пірамід.

Живі організми екосистем взаємозалежні з навколишнім середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко визначені біологічні структури й кругообіг речовини між живою й неживою частинами екосистеми.

Під біологічним кругообігом розуміється надходження хімічних елементів із ґрунту, атмосфери, гідросфери в живі організми, перетворення їх у процесі життєдіяльності в складні органічні сполуки й повернення їх потім у ґрунт, атмосферу, гідросферу в процесі життєдіяльності з щорічними опадами частини органічної речовини й переробки її редуцентами - розкладання на прості хімічні елементи.

Рівняння розкладання має вигляд:

біомаса + О₂ ^{редуценти} + мін. солі СО₂ + Н₂О + теплова енергія

Біогеохімічні кругообіги речовини - частина біологічного кругообігу, складена обмінними циклами хімічних речовин (головним чином, вуглецю, води, азоту, фосфору, сірки і біогенних катіонів), тісно пов'язаних з життям.

Екосистеми будуть нормально функціонувати, якщо немає порушень при проходженні енергії через трофічні ланцюги і нормально функціонують біогеохімічні кругообіги речовини.

Збільшення забруднення атмосфери промисловими викидами ускладнює засвоєння сонячної енергії рослинами, тому що пилюкою “забиваються ” їхні устячка, через які відбувається живлення й газообмін. В результаті, зменшується кількість їжі, а отже, і енергії, що надходить всім іншим живим організмом, усе більша їхня кількість не зможе протистояти збільшенню ентропії і загине. При визначених розмірах цього процесу вся система може загинути.

4.2. Стійкість і саморегуляція екосистем

В основі стійкості екосистем і біосфери в цілому лежить широкий комплекс механізмів та їх структурних особливостей. Головний фактор стійкості екосистем - це наявність у ній живої матерії.

Стійкість екосистем у значній мірі пов'язана з рівнем їхньої еволюційної просунутості. Існує думка, що еволюційно більш молоді та прогресивні екосистеми складної організації зі значними ресурсами питомої вільної енергії мають підвищену стійкість. Знижується стійкість екосистеми при спрощенні їхньої структури. Саме вона визначає перевагу синтезу та структурування над процесами розпаду. Надає стійкості екосистемі різноманітність форм життя. Стійкість екосистем залежить від стійкості організмів та популяцій, які до неї входять. Стійкість організмів та популяцій проявляється у їх здатності до само підтримки та збереження в умовах несприятливих зовнішніх впливів.

Основою стійкості живих організмів є їх здатність до адаптації. Адаптація може бути визначена як відповідність між організмом та його середовищем.

В епоху глобального антропогенезу особливо важливе значення отримала стійкість живих істот до різного роду хімічних речовин, які в природному середовищі відсутні. За рахунок пере адаптації, живі організми здатні протистояти шкідливому впливу хімічних речовин.

Адаптація - це не тільки властивість організмів, це й властивість популяцій. На популяційному рівні адаптація проявляється у формуванні гетерогенного складу популяції та появі в них екотипів - особливих форм, що відрізняються характером пристосувань до середовища та розширюють амплітуду умов, в яких може вижити даний вид.

Більш стійкими виявляються генетично мінливі, лабільні популяції, які швидше пристосовуються до змін умов існування. За наявністю складної внутрішньо популяційної структури рослини та тварини більш стійкі та життєздатні. Таким чином, біологічне різноманіття є інтегральною формою варіабельності живої матерії, формою її існування, і тому є однією з об'єктивних цінностей природного середовища.

При розгляді розвитку будь-яких біосферних структур, від організмів до всієї біосфери, варто мати на увазі співвідношення стихійного та розумного початку. Перші фази розвитку соціуму здійснювалися в умовах явного переваження стихійного розвитку. Саме так змінювали одне одного такі важливі етапи, як одомашнення диких тварин, виникнення осілості та хліборобства, науково-технічна революція. В усіх цих випадках домінував саморозвиток. Новим етапом у розвитку соціуму, до якого наблизилося людство на рубежі ХХI століття є формування екологічного суспільства. Він вимагає відмови від загальноприйнятої орієнтації на зростання матеріального багатства. Цей етап уже не може здійснитися як стихійний розвиток. Він може бути реалізований тільки системою свідомих дій та знаменує перехід від етапу стихійного до етапу самоуправного розвитку соціуму, коли як кожна окрема людина, так і суспільні об'єднання різних рангів аж до держави, усвідомлять, що вони є частками біосфери, та беруть участь у її регулюванні.

4. 3 Функціонування біосфери

4.3.1. Функції живої речовини у біосфері

Визначальною характеристикою життя є обмін речовин. Обмін ре­човин живих організмів із навколишнім середовищем здійснюється в про­цесі подиху, харчування, різноманітних виділень. У більш загальному ви­падку, кругообіг в екосистемах і біосфері в цілому, можливий лише в про­цесі використання й передачі енергії.

Потоки енергії і кругообіги речовини основні складові необхідні для функціонування біосфери.

Живі організми відіграють основну роль у процесах, які підтримують функціонування біосфери. Основні функції живої речовини слідуючи: енергетична, деструктивна, концентраційна, формування складу навколишнього середовища.

Неживою частиною біосфери, її неживою речовиною керують про­дуценти, ними консументи, діяльність яких визначають зворотні зв’язки, що йдуть від продуцентів. У результаті здійснюється біотичний кругообіг речовини у біосфері приблизно за такою схемою:

1. Продуценти (рослини) за допомогою механізму фотосинтезу ви­робляють органічну речовину, споживаючи сонячну енергію, воду, вугле­кислий газ і мінеральні солі.

2. Консументи (тварини) живляться біомасою рослин та інших тва­рин.

3. Редуценти, споживають частину споживних речовин, розкладають мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних сполук (води, вуглекис­лого газу та мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Таким чином, енергетична функція виконується перш за все росли­нами, які в процесі фотосинтезу акумулюють сонячну енергію у вигляді хімічної енергії різноманітних органічних сполук.

Деструктивна функція виконується редуцентами. Вона полягає у розкладанні, мінералізації мертвої органічної речовини, хімічному розкла­данні гірських порід, залучення мінералів, які виникають у біотичний кру­гообіг.

Концентраційна функція полягає у виборчому накопиченні, при життєдіяльності організмів, атомів речовини, розсіяних у природі.

Функція формування стану навколишнього середовища полягає у трансформації фізико-хімічних параметрів середовища (атмосфери, гідросфери, літосфери) в умови, сприятливі для існування живих організмів.

Крім енергетичних, харчових і хімічних зв’язків, величезну роль у біосфері відіграють інформаційні. Живі істоти Землі освоїли всі види інформації - зорову, звукову, хімічну, електромагнітну. Російський біолог О. Пресман визначив біосферу як систему, в якій речовинно-енергетичні взаємодії підпорядковані інформаційним.

Усі функції живих організмів у біосфері не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх, комплексом. Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене В. І. Вернадським: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система з великою кількістю видів організмів, кожен, із яких виконує свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати.

4.3.2. Складові енергетичного балансу в біосфері

Потік енергії на Земній Кулі має три джерела:

а) сонячна енергія; б) енергія земних надр;

в) кінетична енергія оберту Землі та її супутника Місяця як космічних тіл.

Найголовнішою частиною в системі керування біосферою є енергія Сонця. Усю біосферу можна розцінювати як єдине природне утворення, що поглинає енергію з космічного простору та направляє її на внутрішню роботу. У біосфері енергія тільки переходить з однієї форми до іншої та розсіюється у вигляді тепла. Особливістю поведінки енергії у біосфері є її одностороння спрямованість - концентрована енергія, пройшовши ряд перетворень, розсіюється у виді тепла (рис. 4.2).

Рис. 4.2.- Основні напрямки потоків енергії на Земній Кулі.

Основними перетворювачами енергії у біосфері є живі організми. Продуценти перетворюють вільну променисту енергію Сонця (концентрована енергія) у хімічно зв’язану, яка потім переходить (по харчових ланцюгах) від однихбіосферних структур до інших. При кожному переході частина енергії перетворюється в тепло та розсіюється в навколишньому просторі. Ефективність перенесення енергії у живій речовині досить низька. При перенесенні енергії від продуцентів до консументів першого порядку (травоїдних тварин) ефективність складає всього 10%. Перенесення від консументів першого порядку до консументів другого порядку більш ефективне – 20%.

Доля річного притоку сонячної енергії така:

1. відбивається - 30%;

2. прямо перетворюється в тепло - 46%;

3. випар, осадки - 23%;

4. вітер, хвилі - 0,2%;

5. фотосинтез - 0,08%.

Таким чином, тільки невеличка частина сонячної енергії (» 1%), витрачена на фотосинтез,але саме вона є джерелом усього життя на Землі. Проте, ті приблизно 70% енергії Сонця, що перетворюються в тепло, ідуть на випар, осадки, вітер не губляться по-дурному, тому що ця енергія підтримує потрібну для життя температуру, пускає в хід системи погоди, забезпечує кругообіг води без чого неможливе життя на Землі. Нормальне функціонування біосфери можливе лише за умов коли нічим не стримується надходження та передача концентрованої енергії та стік теплової енергії.

4.3.3. Біохімічні кругообіги речовини

З потоками енергії тісно пов’язані потоки речовини. За рахунок процесів міграції хімічних елементів усі геосфери Землі пов’язані єдиним циклом кругообігу цих елементів. Кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси і сонячна енергія, одержав назву великого (геологічного) кругообігу.

Потужність великого кругообігу приблизно

Виникнення життя на Землі сприяло появі нової форми міграції хімічних елементів – біогенної. На великий (геологічний) кругообіг наклався малий (біогенний) кругообіг речовини. У малому кругообігу переміщаються, в основному, вуглець () і фосфор (). Обидва кругообіги протікають зараз одночасно й тісно пов’язані між собою.

Живі організми в біосфері ініціюють кругообіг речовин і призводять до виникнення біогеохімічних циклів. Біохімічні цикли – це циклічне переміщення біогенних елементів: вуглецю, кисню, водню, азоту, сірки, фосфору, кальцію, калію й ін. від даного компонента біосфери до інших так, що на визначених ділянках цього кругообігу вони входять до складу живої речовини.

Переміщення речовини в біохімічних циклах одночасно забезпечує життєдіяльність живих організмів.

Головними оціночними параметрами ефективності й напрямку роботи біогеохімічного циклу є кількість біомаси, її елементарний склад і активне функціонування живих організмів.

Хімічні елементи, що беруть участь у будівництві живої речовини і необхідні для його синтезу одержали назву біогенних.

Склад абіотичної частини нашої планети приблизно такий: Fe»36%, O₂» 25%, Si» 23%, Mg» 10%, S» 3%, Ni» 2%, інші» 15%. Склад біомаси зовсім інший: O₂» 70%, C» 15%, H» 11%, інші» 4%.

Принцип циклічності в перетвореннях і переміщеннях речовини в біосфері є основоположним. Зберігання циклічності - умова існування біосфери. Центральне місце в біосфері посідають біохімічні цикли: вуглецю, води, азоту, та фосфору. Ці цикли в найбільшій мірі зазнали трансформації при формуванні техносфери та агросфери, і вивчення їх стало важливою задачею екології.

4.4. Стабільність біосфери

Біосфера виступає як надзвичайно складна екосистема, яка працює у стаціонарному режимі на основі саморегуляції всіх складових її частин і процесів. Стабільність біосфери заснована на високому рівні розмаїття живих організмів, окремі групи яких виконують різні функції, які забезпечують визначену швидкість фіксації сонячної енергії та біогенної міграції атомів.

У нормальному стані будь-якій екосистемі й біосфері в цілому властивий стійкий стан, що має назву гомеостаз, який характеризується динамічною рівновагою між народжуваністю та смертністю, споживанням і звільненням речовини й енергії. Окремі екосистеми, а отже, і біосфера, постійно піддаються зовнішньому впливу, який намагається вивести їх із рівноваги. Якщо цей вплив не занадто великий, тоді в ході екологічного дублювання, порушені зв’язки замінюються іншими і процес передачі речовини й енергії продовжується. Відповідно до закону внутрішньої динамічної рівноваги - речовина, енергія й інформація в цілому взаємозалежні і будь-яка зміна одного з цих показників викликає зміну всіх інших показників, причому ці зміни відбуваються в напрямку, що забезпечує зберігання загальної суми матеріально-енергетичних і динамічних якостей системи, тобто її стійкість. Згідно принципу Ле-Шательє будь-які зовнішні впливи, що виводять систему зі стану рівноваги, викликають у цій системі процеси, що намагаються послабити зовнішній вплив та повернути систему в початковий рівноважний стан.

Таким чином, окремі екосистеми й біосфера в цілому пручаються впливам, які намагаються порушити їх стабільність.

Стабільність біосфери - спроможність біосфери зберігати свій стан, протистояти внутрішнім збуренням, включаючи будь-які антропогенні впливи, шляхом вироблення в ній саморегулюючих механізмів.

Саморегуляція - спроможність природної системи до відновлення внутрішніх властивостей після короткочасного природного або антропогенного впливу.

Саморегуляція заснована на принципі зворотних зв’язків окремих складових природних систем, підсистем і екологічних компонентів. Так, наприклад, штучний або природний вплив (полив, дощ, добрива) призвів до різкого зростання їжі для деяких тварин. Чисельність цієї популяції швидко почала зростати, вони стали поїдати весь корм, і незабаром корму стало недостатньо і чисельність даної популяції стала падати. В результаті зворотного зв’язку підтримується динамічна рівновага між потоками речовини й енергії у біосфері й окремих її частинах. До саморегуляції належить і процес самоочищення навколишнього середовища.

Самоочищення - спроможність середовища руйнувати, переробляти або переводити в індиферентний стан забруднюючі компоненти природного техногенного й побутового походження, які до неї потрапляють.

Очищення природного середовища від органічних забруднюючих речовин наступає в результаті мінералізації, а від неорганічних - унаслідок хімічних реакцій, що перетворюють їх у нешкідливі мінеральні сполуки. Деякі вищі рослини й мікроорганізми активно очищають середовище від забруднень, розщеплюючи не властиві природі речовини.

Узагальнюючи результати досліджень в області геології, палеонтології, біології й інших природничих наук, В. І. Вернадський прийшов до висновку, що біосфера - це "стійка динамічна система, рівновага якої установилася в основних рисах і незмінно діє протягом 1,5-2 млрд. років ”. В. І. Вернадський показав, що стабільність біосфери за цей час виявляється в сталості її загальної маси (), енергії пов’язаної з живими речовинами () і середнього хімічного складу всього живого. Стабільність біосфери В. І. Вернадський зв’язував із тим, що функції життя в біосфері - біохімічні функції незмінні протягом геологічного часу, і жодна з них не з’явилася знову.

Усі функції живих організмів (створення газового середовища, окисні процеси, концентрація хімічних елементів і т. д.) не можуть виконуватися організмами будь-якого одного виду, а тільки їх комплексом. Звідси В. І. Вернадський робить важливий висновок: біосфера Землі сформувалася із самого початку як складна система з величезною кількістю видів, кожний з яких виконує свою роль у загальній системі.

Стабільність біосфери із самого початку була обумовлена її складністю.

В. І. Вернадському належить відкриття основного закону біосфери - кількість живої речовини є планетарною константою з часу архейської ери, тобто за весь геологічний час. За цей час живі організми морфологічно змінилися, але кількість живої речовини залишалася незмінною. Як вважав В. І. Вернадський, у складній організації біосфери відбувалися, у межах живої речовини, тільки перегрупування хімічних елементів, а не корінна зміна складу і кількості.

4.5. Самоорганізація біосфери

Згідно другого закону термодинаміки, якщо розглядати Всесвіт як закриту систему, вона йде до своєї неминучої дезінтеграції, так як запас концентрованої енергії, за рахунок якої відбуваються усі процеси в біосфері, рано чи пізно буде вичерпаний.

Якщо запас корисної енергії у системі зменшується, то її здатність підтримувати організовані структури послабшується.

Високоорганізовані структури розпадаються на менш організовані. Міра внутрішньої невпорядкованості системи - ентропія - зростає.

Другий закон термодинаміки передбачає все більш однорідне майбутнє навколишнього середовища.

Теорія еволюції органічного світу розглядає біосферу як відкриту систему, яка знаходиться в не рівноважному стані й обмінюється речовиною, енергією й інформацією з навколишнім середовищем. Термодинаміка відкритих систем вивчає не рівноважні процеси. В їх описанні ключову роль відіграє поняття зменшення ентропії системи за рахунок процесів, які відбуваються у середині неї.

Відкриті системи безупинно флуктують. Іноді окрема флуктуація може стати (у результаті позитивного зворотного зв’язку) настільки сильною, що організація, яка існувала раніше,не витримує й руйнується. У цей переломний момент, у точці біфуркації, принципово неможливо пророчити, в якому напрямку буде відбуватися подальший розвиток: чи стане стан системи хаотичним, чи вона перейде на новий, більш високий рівень організації. Під дією випадкових чинників і добору відбуваються повільні кількісні зміни параметрів системи, що розвивається (еволюційний розвиток), а потім наступає перехід у новий стан (біфуркаційний розвиток). Біфуркаційні процеси роблять процес еволюції незворотнім.

Біфуркаційний механізм розвитку підтверджує можливість спонтанного виникнення порядку й організованості з безладдя й хаосу в результаті процесу самоорганізації. Хід розвитку біосфери зовсім не призводить до пониження рівня організації й зменшення різноманіття форм організмів та їх угрупувань; розвиток живої матерії відбувається від нижчих форм до вищих. Здатність відкритих систем до самоорганізації – одне з величезніших досягнень сучасної фізики. Очевидно, що при існуючих космічних і земних передумовах жива речовина біосфери здатна продовжувати свій “тиск ” на зовнішні оболонки Землі й потенціал цього тиску аж ніяк не слабшає.

Антропогенний фактор, який викликає деградацію біосфери, слід розглядати як флуктуацію, викликану популяційним вибухом, який по законам регулювання, неминуче буде елімінований. Система - «суспільство – природа», по теорії Пригожина, досягнувши точки буфіркації, повинна буде перебудуватися. Біфуркація – це імпульс, до розвитку біосфери по-новому, невідомому шляху. Яке місце в ньому посяде людство – це предмет спеціальних досліджень. Що ж до біосфери, то за її судьбу можна не хвилюватися, вона продовжить свій розвиток.

Питання для самоконтролю:

1.Які основні потоки енергії у екосистемах?

2. Який баланс енергії у екосистемах повинен виконуватися, щоб вона нормально функціонувала?

3. Що таке «трофічні ланцюги», «екологічні піраміди»?

4. Як здійснюються «біогеохімічні кругообіги речовини»?

5.За рахунок чого підтримується стійкість і саморегуляція екосистем

6. Які функції живої речовини у біосфері?

7. Які основні потоки енергії у біосфері, який їхній баланс?

8. Що таке біохімічні кругообіги речовини?

9. Що таке стабільність біосфери, як вона підтримується, у чому

виявляється?

10. Як здійснюється самоорганізація біосфери?

Лекція 5

Тема лекції: СОЦІОЕКОСИСТЕМИ, ЇХНЯ СТРУКТУРА І ЗАКОНИ ФУНКЦІОНУВАННЯ

План:

· Історія взаємовідносин людського суспільства і природи.

Чотири етапи розвитку глобальної соціоекосистеми нашої планети

· Поняття соціоекосистем, їх класифікація

· Структура соціоекосистем

· Функціонування соціоекосистем

· Соціоекосфера. Навчання Вернадського В.І. про ноосферу

5.1. Історія взаємовідносин людського суспільства і природи.

Чотири етапи розвитку глобальної соціоекосистеми нашої планети

У взаємовідносинах людського суспільства з природою виділено чотири періоди, що різняться за характером цих стосунків і обсягом заподіяної навколишньому середовищу шкоди.

Перший період (давній) - включає палеоліт, мезоліт і неоліт. У палеоліті (від майже 2 млн. років до ЗО—35 тис. років тому) жили збирачі та перші мисливці — пітекантропи, синантропи, неандертальці та кроманьйонці. У мезоліті (від ЗО до 10 тис. років тому) до збирання та полювання людей додається рибальство, з'являються більш досконалі знаряддя з кісток, каміння, рогу, дерева (гачки, сітки, сокири, човни, глиняний посуд). Неоліт (8-4 тис. років тому) відзначається появою землеробства, скотарства, свердлування, шліфування, перших будинків, святилищ.

Перший давній період характеризується накопиченням знань про природу, пристосуванням людини до природи та дуже незначним антропогенним впливом на неї. Основним джерелом енергії тоді була мускульна сила людини, яка повністю залежала від природи.

Другий період (агрокультурний) —включає рабовласницький лад і феодалізм. У цей період інтенсивно розвивається землеробство, скотарство, виникають ремесла, розширюється будівництво сіл, міст, фортець. Людство своєю діяльністю починає завдавати природі відчутної шкоди, особливо після виникнення та розвитку хімії та одержання перших кислот, пороху, фарб, мідного купоросу. Чисельність населення в XV—.XVII ст. уже перевищувала 500 млн. Цей період можна назвати періодом активного використання людиною природних ресурсів, взаємодії з природою. Тиск на довкілля в цей час був загалом ще незначним і локальним.

Слід зазначити, що в перші два періоди одним з найважливіших факторів впливу людини на природу був вогонь - використання штучно створених пожеж для полювання на диких звірів, розширення пасовиськ, підсічно-вогневого засобу землеробства. Випалювання рослинності на великих територіях заподіяло першу непоправну шкоду біосфері, призвело до різких змін складу флори, фауни, ґрунтів і клімату в цілому. Унаслідок цього виникли перші локальні та регіональні кризи - значні території Близького Сходу, Північної та Центральної Африки перетворилися на кам'яні та піщані пустелі. Надалі розвиток цивілізацій супроводжувався дедалі тяжчими екологічними кризами.

Третій період (індустріальний) (XVIII ст. - перша половина XX ст.) - час бурхливого розвитку фізики, техніки, винайдення парового двигуна, електричного мотора, атомної енергії, стрімкого зростання чисельності населення (понад 3,5 млрд.). Це - період активного розвитку локальних і регіональних екологічних криз, протистояння природи та людського суспільства, страшних за своїми екологічними наслідками світових війн, хижацької експлуатації всіх ресурсів природи.. Основними принципами розвитку суспільства на той час були боротьба з природою, її підкорення, панування над нею та впевненість, що природні ресурси невичерпні.

Четвертий період - (сучасний) (останні 50—60 років) характеризується розвитком глобальної екологічної кризи, виникненням і посиленням парникового ефекту, появою озонових дірок та кислотних дощів, суперіндустріалізацією, супермілітаризацією, суперхімізацією, суперспоживанням і суперзабрудненням усіх геосфер. Чисельність людства в 1999 р. досягла 6,0 млрд. чоловік. Особливостями цього періоду є також виникнення та поширення громадського руху за охорону природи в усіх розвинених країнах світу, активне міжнародне співробітництво в галузі охорони довкілля.

В останній період людина виступає як могутня геологічна сила, що змінює стан екосфери всієї планети. Масштаби людської діяльності вражають своїми розмірами. На превеликий жаль, ця діяльність переважно негативно впливає на природу.

Якщо 20 років тому на Землі щоденно зникав один вид тварин, то нині, за даними Всесвітнього фонду охорони живої природи, - один вид на годину. Основна причина — винищення тропічних лісів (на Філіппінах і Мадагаскарі вони зникли майже повністю; страшними темпами знищуються в Амазонії,). Лише за четвертий період (з 1950 р.) зникло понад 40 видів птахів та 40 видів ссавців, (тільки в межах Східних Карпат зникло майже 20 видів). У Червону книгу України сьогодні занесені понад 800 видів тварин і рослин, тобто вони знаходяться під загрозою знищення.

Величезної шкоди завдає всій живій природі хімізація сільського господарства (у ґрунти щорічно вноситься понад 300 млн. т мінеральних добрив і близько 4 млн. т пестицидів). За останні десятиріччя дуже зросла кількість вживаних людством мінеральних добрив та пестицидів (інсектицидів, фунгіцидів, гербіцидів), а врожайність неухильно знижується, й ґрунти виснажуються до стану повної деградації, на багато десятиріч утрачаючи родючість. Крім того, отрутохімікатами у світі щорічно отруюються понад 2 млн. чоловік (і ця цифра зростає), а в результаті спровокованої людиною еволюції сотні видів комах та, так званих, шкідливих рослин, грибів, гризунів пристосовуються до ядохімікатів, стають стійкими до них. Яскравий приклад - колорадський жук, який щорічно в усьому світі завдає збитків на багато сотень мільйонів доларів і виживає, чим би його не труїли. Збільшується кількість людей, які страждають від алергії, спричиненої пестицидами. Багато пестицидів є канцерогенними, викликають лейкоз, мутагенні зміни в організмі.

Унаслідок забруднення за останні десятиріччя інтенсивність життя в морях, океанах, озерах і водосховищах знизилася більш ніж на ЗО %. Учені попереджають: якщо не припинити потік забруднюючих речовин, які потрапляють у Світовий океан, особливо нафтопродуктів, важких металів, радіоактивних відходів, життя в гідросфері найближчим часом стане ще пасивнішим. Гігантські темпи індустріалізації, хімізації та урбанізації з одночасним розвитком стресових ситуацій від соціальних струсів призвели до того, що протягом останнього десятиріччя стан здоров'я жителів України став катастрофічно погіршуватися, оскільки він нерозривно пов'язаний з порушеннями екологічної рівноваги та деградації довкілля, а адаптація людини та всього живого має певні межі й потребує набагато більшого часу, ніж час антропогенних змін навколишнього середовища. Під серйозною загрозою - генофонд нації. За повідомленнями статистичних органів, у 1992 р. рівень смертності населення в Україні перевищив рівень народжуваності.

Усе згадане змусило людей переосмислити ставлення до природи, почати глибоке вивчення генезису та розвитку складних взаємозв'язків і процесів у навколишньому середовищі, шукати шляхи гармонізації взаємин людського суспільства та природи, збалансованого розвитку людства, в якому поєднаються інтереси подальшого технічного прогресу й захисту довкілля.

5.2. Поняття соціоекосистем, їх класифікація

Соціоекосистеми - це територіальні системи, що охоплюють визначені групи суспільства з усіма продуктами виробничої діяльності і навколишнє середовище в межах більш-менш автономно керованих адміністративно - господарських одиниць різноманітного рангу.

З погляду класифікації виділяють такі види соціоекосистем:

1. Глобальна соціоекосистема - суспільство - природа всієї планети;

2. Регіональні соціоекосистеми - державні, обласні, районні;.

3. Локальні соціоекосистеми - міські, сільські, с/господарські.

Соціоекосистеми характеризуються низкою особливостей:

а) системи ієрархічні;

б) саморегуляційні;

в) територіальні;

г) динамічні.

Ієрархічність соціоекосистем полягає в тому, що глобальна соціоекосистема складається з державних, державні з обласних, обласні з районних, районні з міських і сільських соціоекосистем.

5.3. Структура соціоекосистеми

У структурному плані будь-яка соціоекосистема складається з двох основних підсистем: природної й соціально-економічної. Кожна з них складається з підсистем більш низького рівня: природна - із біотичної й абіотичної, соціально-економічна —із антропосної і господарської. Крім того, кожна з підсистем складається з компонентів.

Компонентами природної системи є: рослинний і тваринний світ, при поверхневий прошарок Землі, ґрунти, нижні прошарки атмосфери, поверхневі й підземні води, корисні копалини. Компонентами соціально - економічної підсистеми є: населення, промислові, енергетичні, сільськогосподарські, і інші техногенні об'єкти.

Структура соціоекосистеми подана на рисунку 5.1.

Компоненти: Компоненти:

рослинний і тваринний світ, населення, промислові, енергетичні, атмосферне повітря,поверхневі сільськогосподарські,транспортні,

і підземні води, ґрунти, побутові й інші техногенні

корисні копалини, тощо. об'єкти.

Рисунок 5.1- Структура соціоекосистем

5.4. Функціонування соціоекосистем. Залежність

соціоекосистем від речовинно-енергетичного балансу

Слід зазначити, що природа й суспільство виступають як антагоністичні системи. Критерієм досконалості природної системи вважається відсутність на неї будь якого антропогенного навантаження.

Критерієм досконалості соціально-економічної системи є максимальна економічна ефективність. Про гармонізацію інтересів природи й суспільства при роздільному підході до цих систем не може бути мови.

В останні роки, коли антропогенні навантаження на природу стали настільки великі, що стало руйнуватися природне середовище, людство починає усвідомлювати, що вихід треба шукати в компромісному об'єднанні різнонаправлених, суперечливих соціально-економічних і екологічних інтересів. Це можливо лише при розгляді системи суспільство - природа як єдиної системи - соціоекосистеми.

Критерієм досконалості такої системи є оптимальні природні, матеріальні, санітарно-гігієнічні та естетичні умови існування в ній людського суспільства.

В соціоекосистемі, яка нормально функціонує, усі її складові знаходяться в динамічній рівновазі, при якій матеріально-енергетичний обмін, між суспільством і природою, органічно вписаний у природний кругообіг речовини й енергетичних потоків, завдяки чому загальний баланс речовини та енергетичних потоків зберігається. Якщо ця рівновага порушується (унаслідок антропогенного впливу) системи деградують до повного розпаду. Самостійна підтримка динамічної рівноваги в соціоекосистемах неможлива, тому що їхні підсистеми є системами антагоністичними. Соціоекосистеми нормально функціонують тільки при регуляції усіх процесів, які у них відбуваються, причому ця регуляція здійснюється суспільством.

Основним соціоекономічним законом є закон оптимальної відповідності стану природного середовища й характеру розвитку суспільства, суть якого така: люди в процесі природокористування повинні постійно пов’язувати свої соціально - економічні потреби з можливостями біосфери задовольнити їх без особливих утрат для себе.

5.5. Соціоекосфера. Навчання Вернадського В.І. про ноосферу

У ході розвитку людства, росту чисельності населення на Земній Кулі, появі технічних споруд, розвитку культурних та соціальних феноменів у межах біосфери з'явилася нова підсистема «людство — природне середовище». Зростає вплив на біосферні компоненти виробничих та соціальних факторів, спричинений існуванням людини. Взаємодія в підсистемі «людство — природне середовище» має двобічний характер, але з ростом технічної озброєності людини в ній почав переважати однонаправлений вплив людини на природні компоненти. Такий вплив отримав назву антропогенного, а зміни природних комплексів під впливом людини — антропогенезу.

Так на Землі з'явилася нова структура — антропосфера, або, як її ще називають, соціоекосфера.

Соціоекосфера - (глобальна соціоекосистема або система

суспільство - природа) - сфера суцільної людської діяльності, охоплена людською працею.

або:

Соціоекосфера - сфера Землі і ближнього космосу, що найбільшою мірою прямо або побічно видозмінена людиною в минулому і буде ще більше змінена людьми в майбутньому.

До складу соціоекосфери входять: біосфера, охоплені людською діяльністю; ділянки геосфери; космос, що прилягає до Землі і людське суспільство з усіма досягненнями, спорудженнями, інституціями, формами організації, типами соціальних і виробничих відносин.

З розвитком цивілізації соціоекосфера невпізнанно змінилася. Антропогенний вплив на природне середовище настільки зріс, що воно часто не може з ним справитися, і стабільна рівновага порушується. Чи зможе людство запобігти руйнації середовища свого існування і запобігти самознищення

З цього приводу В.І. Вернадський залишався оптимістом. Він вірив, що людство, не зупиняючи свого руху по шляху прогресу, знайде шляхи збереження рівноваги на планеті, і зазначив цей шлях: біосфера, змінена силою озброєного науковими знаннями людства, неминуче перетвориться в ноосферу - сферу Розуму. На думку В. І Вернадського, людство повинно взяти на себе відповідальність за подальшу еволюцію біосфери, інакше в нього не буде

майбутнього. Основна ідея В.І. Вернадського - Розум повинен управляти біосферою.

По аналогії з біосферою, ноосферою іноді називають ту частину оболонки Землі, що доступна цілеспрямованому розвитку під дією Розуму. Відповідно до навчання В.І. Вернадського, ноосфера - це не просто частина простору, треба говорити про епоху ноосфери, про ту епоху, коли подальша еволюція планети буде спрямована розумом. У навчанні В.І Вернадського стверджується не тільки необхідність цілеспрямованого розвитку біосфери, підпорядкованого забезпеченню подальшого розвитку цивілізації, але і таких змін суспільства, його природи й організації, які були б спроможні забезпечити потрібну гармонію в розвитку природи і суспільства. Або подальший розвиток нашої планети зробиться таким, що спрямовується людським інтелектом, або цивілізація зникне з її поверхні. Третього шляху немає. У цьому і була, мабуть, основна теза в навчанні В.І.Вернадського.

Єдиний вихід - необхідно сформувати нові норми і правила життя людей на нашій планеті, коли природокористування буде ґрунтуватися не лише на економічних принципах, а й на принципах медичної доцільності, коли інтересам охорони здоров’я й довкілля взагалі, надається перевага перед виробничо-економічною рентабельністю.

Питання для самоконтролю

1.Охарактеризуйте основні історичні етапи у взаєминах людського суспільства з природою.

2.Що таке социоэкосистемы, як них класифікують?

3.Яка структура социоэкосистем?

4.Які основні умови повинні виконаються для

нормального функціонування социоэкосистем?

5.Які основні положення навчання Вернадського В.И. про ноосферу?

Лекція 6 (4 год.)

Тема лекції::ЕКОНОМІКА ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ

План:

· Соціально-економічний механізм взаємодії суспільства і природи.

Природокористування і природні ресурси

· Економічний і еколого-економічний принципи природокористування

· Завдання раціонального природокористування

· Розрахунок еколого-економічної ефективності виробничих

процесів. Визначення еколого-економічної шкоди

· Економічні оцінки і стимули відтворення природного

Дата добавления: 2014-01-11