Стійкість екосистеми

Стійкість екосистеми забезпечується рівновагою популяцій, яких в екосистемі може бути сотні чи навіть тисячі. У свою чергу рівновага залежить від співвідношення біотичного потенціалу (сукупності чинників, які сприяють збільшенню чисельності популяції) і опору середовища (чинники, що протидіють збільшенню популяції), які діють у протилежних напрямках.

Біотичний потенціал складають такі чинники, як велика швидкість розмноження; поповнення статевозрілого складу за рахунок потомства; достатня кількість їжі; здатність розширювати свій ареал; параметри довкілля в зоні оптимуму виду.

Опір середовища включає нестачу їжі; несприятливі умови життя; розмноження хижаків; поширення хвороботворних бактерій; низька репродуктивна діяльність; сприятливість до хвороб і паразитів; нездатність адаптуватися до змін зовнішнього середовища.

Зменшення опору середовища може зумовити популяційний вибух - різке зростання чисельності окремої популяції (такі явища часто відбуваються з інтродукованими видами). З іншого боку, несприятливі умови навколишнього середовища спричиняють масову загибель певної популяції (розмноження хвороботворних організмів), отруєння пестицидами бджіл. Збільшення видів в екосистемі зменшує ймовірність таких ситуацій, тому різноманітність екосистеми забезпечує їх стабільність.

Основними природними екосистемами Землі є суходоли: - тундра, хвойні і листяні ліси помірної зони, вічнозелений тропічний ліс, степи, савана, пустеля, , болота, луки; і водойми: озера й ставки, річки і струмки, екосистеми відкритого океану, і континентального шельфу (прибережні території океану до глибини ~ 200м, багаті на рослинний і тваринний світ). Ці екосистеми характеризуються біологічною продуктивністю - кількістю органічної речовини, створеною за одиницю часу на одиницю площі (г/м² за добу; кг/м² за рік). Екосистемами найвищої біопродуктивності є тропічні вологі ліси (2000-3000); найнижчої - пустелі, напівпустелі, тундра (250 г/м² за рік).

Життєздатність видів і екосистем забезпечується генетичним різноманіттям і незначним коливанням зовнішнім умов. Багато змін у чисельність і різноманітність форм живого вносить і людська діяльність: нині кожному десятому виду загрожує зникнення, в Європі кожен п’ятий вид потребує охорони.

Руйнування екосистем, забруднення природного середовища, збільшення площ агроценозів з бідною видовою різноманітністю, порушення ланцюгів живлення спричинюють зникнення рослин і тварин, скорочення їх ареалів і чисельності. Велике занепокоєння викликає хижацьке знищення тропічних лісів, порушення дуже чутливих екосистем тундри, поширення використання Світового океану для видобутку корисних копалин тощо. Швидкість вимирання тварин зростала майже пропорційно збільшенню чисельності людей. Всього за історію людства вимерло 110 видів ссавців та 150 видів і підвидів птахів. Це тур, морська корова, голуб-мандрівник та ін.

В Україні близько 5 тис. видів рослин природної і понад 1 тис. видів культурної та інтродукованої флори. Однак лише за останні 60 років з природи Криму і Донеччини зникло 40 видів, Карпат - 20 видів.

Чим загрожує втрата бодай одного виду? Вид - це монополія природи, його не може створити людина, тому необхідно зберігати розмаїття природи навколо нас, адже подальше вивчення живої природи відкриває нові її таємниці, і хто знає, може необхідною стане рослина чи тварина, яку зараз ми називаємо шкідливою і бездумно знищуємо. Все існуюче на Землі має своє значення. Доречними тут будуть слова Д.Даррела: “Пам’ятайте, що у рослин і тварин немає депутатів, їм нікому писати і скаржитися, за них нема кому заступитися, крім нас, людей, які разом з ними заселяють цю планету”.

Питання для самоконтролю

1. Що таке біосфера?

2. Дайте характеристику шарів земної атмосфери. Які функції виконує атмосфера в глобальному масштабі?

3. Хто і яким чином створив сучасну атмосферу і підтримує її склад?

4. Що таке літосфера і гідросфера? Які функції вони виконують?

5. Екосистеми якого типу мають найбільшу ентропію?

6. Чому ґрунт називають “годувальником планети”?

7. Що таке “жива речовина”? Хто ввів у вжиток таке поняття?

8. Як запасається сонячна енергія в біосфері?

9. Що таке екологічні піраміди і чому вони мають лише 4-6 трофічних рівнів?

10. Як витрачається енергія спожитої їжі в організмі рослин і тварин?

11. Назвіть структуру популяцій. Що таке популяційний вибух і чим обумовлена його поява?

12. Наведіть приклади впливу екологічних чинників середовища на популяцію.

13. Що таке екосистема ті біогеоценоз? Назвіть їх компоненти.

14. Назвіть основні типи взаємовідносин між організмами в екосистемі.

15. Чому стійкість екосистеми залежить від кількості видів, що їх населяють? Які заходи вживають з метою збереження розмаїття рослинного і тваринного світу?

16. Що таке біологічна продуктивність? Чим забезпечується життєздатність видів та екосистем?

17. Як запасається сонячна енергія в біосфері?

18. Назвіть шляхи використання води людиною.

19. Чому перед заморозками рослини поливають?

20. Їжак і кріт - комахоїдні тварини, але чому їжак впадає у сплячку, а кріт - ні?

21. Чому черв’як конволіта, який водиться у Середземному морі і не має органів травлення, але під шкірою в нього живуть одноклітинні водорості, під час відпливів виповзає на берег на сонце?

ЛЕКЦІЯ 4

ТЕХНОСФЕРА

Загальні поняття

Техносфера - це частина біосфери, трансформована під впливом техногенної діяльності людини. Техносфера, докорінно перетворена людиною на техногенні об’єкти: від будинків, шляхів, аеродромів до свердловин, шахт, космодромів тощо, почала формуватись у XVIII - XIX ст., а на кінець ХХ ст. стала чинником планетарного масштабу. Найпотужнішим серед екологічних чинників, які визначають умови існування екосистем і біосфери в цілому, виявився комплекс антропогенних чинників - сума негативних впливів на довкілля всіх видів людської діяльності. В результаті величезного тиску на біосферу і активного розширення техносфера стала перетворюватися на монстра, який почав знищувати цивілізацію. Виникла необхідність детального вивчення різноманітних забруднень, пов’язаних з людською діяльністю (з розвитком енергетики, промисловості, транспорту, сільського господарства, військової, космічної діяльності), їх класифікації та нейтралізації, пошуків шляхів екологізації виробництв. Виникла значна кількість нових екологічних напрямів прикладного характеру, які об’єднались у великий блок, що називається техноекологія (див. рис.1.1 в лекції 1).

Розвиток техносфери, що супроводжувався необмеженим використанням природних ресурсів і вільним викидом всіх типів відходів людської діяльності в навколишнє середовище, став причиною виникнення таких глобальних проблем: енергетичної кризи, надмірного забруднення довкілля, скорочення лісів і орних земель, появи негативних кліматичних змін, соціально-економічних криз. З урахуванням неконтрольованого приросту населення (250 тис. чоловік щодня, близько 90 млн. чоловік щороку), що різко загострює соціально-екологічні і соціально-економічні проблеми, особливо в країнах, що розвиваються, відбувається скорочення орних земель, а це загрожує виникненням ще однієї глобальної проблеми - голоду сотень мільйонів людей. Проблема голоду вважається вирішеною, якщо в рік на 1 людину збирати з 1 га 1 тону зерна. Але наприкінці ХХ ст. на планеті з чисельністю населення 5 млрд. збирали ~ 1,5 млн. т зерна, тобто Земля вже не в змозі нагодувати людство. Якщо всю сумарну продукцію біосфери поділити на таку кількість населення, щоб не порушувати її стійкості, то вийде, що в біосфері може існувати не більше 4 - 5 млрд. чоловік. За даними ФАО (продовольча і сільськогосподарська організації ООН), нині в світі недоїдає й голодує ~ 1,5 млрд чоловік, хоча, за прогнозами у 2010 р. кількість людей на Землі перевищить 7 млрд при тому ж рівні харчових продуктів, а до 2100 р. має стабілізуватися на рівні 9-13 млрд. чоловік (рис.4.1). До того ж за висновками експертів, некероване зростання населення є головною причиною зростання глобальної економічної кризи, яка спричинила решту криз (виснаження ресурсів, забруднення геосфер, негативні кліматичні зміни тощо), призвела до загрозливих існуванню біосфери техногенних навантажень.

Надмірне виснаження ресурсів і забруднення довкілля спричинили розвиток кількох негативних процесів глобального масштабу - утворення і розростання озонових дір, формування парникового ефекту, появу кислотних дощів. Розвиток вищезгаданих процесів призвів до критичного загострення конфлікту між техносферою і біосферою, про що свідчать сучасний занепад людської моралі, зростання бідності і злочинності, підвищення агресивності людей, поширення нових небезпечних вірусних хвороб (СНІД, пропасниця Ебола, нові різновиди грипу), почастішання епідемій різних захворювань, спалахування воєн, виникнення природних і техногенних катастроф.

■ - Штриховою лінією показано варіант прогнозів чисельності на перспективу до ХХІІ ст., у якому очікується стабілізація і деяке зниження чисельності населення (М.Реймерс, 1990)

Чисельність