Руйнування природних екосистем на величезних територіях суші. Основні причини руйнування екосистем

Міопатія, або розшарування м'язової тканини в осетрових.

У 1987-1989 pp. у статевозрілих осетрів спостерігалося масове явище міопатії, що полягає у розшаруванні великих ділянок м'язових волокон, аж до повного лізису. Захворювання, що отримало складну наукову назву - «кумулятивний політоксикоз з багатосистемним ураженням», мало короткочасний і масовий характер (за оцінками, до 90% риб у «річковий» період їх життя; хоча природа цього захворювання не з'ясована, передбачається зв'язок із забрудненням водного середовища ( включаючи залпові скидання ртуті на Волзі, нафтове забруднення та ін.. Сама назва «кумулятивний політоксикоз...», на наш погляд, є паліативом, призначеним приховати справжні причини проблеми, як і вказівки на «хронічне забруднення моря». , За спостереженнями в Туркменістані, за інформацією іранських і азербайджанських колег, міопатія практично не виявлялася у південно-каспійської популяції осетрів.Загалом по Південному Каспію ознаки міопатії фіксувалися рідко, включаючи «хронічно забруднене» західне узбережжя. Каспія: воно застосовувалося пізніше до всіх випадків масової загибелі тварин (тюленя навесні 200 0 р., кільки - навесні та влітку 2001р.).

Ряд фахівців наводять переконливі відомості про кореляцію частки хробака нереїсу в харчуванні з інтенсивністю захворювання у різних видів осетрових. При цьому підкреслюється, що нереіс накопичує токсичні речовини. Так, севрюга, що споживає найбільше нереїсу, найбільше схильна до міопатії, а найменше до цього схильна білуга, яка харчується, в основному, рибою. Таким чином, є всі підстави припускати, що проблема міопатії пов'язана з проблемою забруднення річкового стоку і побічно - з проблемою чужорідних видів.

Наприклад:

1. Загибель кільки навесні та влітку 2001 р.

Кількість кільки, яка загинула протягом весни-літа 2001 р., оцінюється в 250 тис. т, або 40%. З урахуванням даних про завищення оцінок іхтіомаси кільок у попередні роки, важко вірити в об'єктивність цих цифр. Вочевидь, що у Каспії загинуло не 40%, а майже вся кілька (щонайменше 80% популяції). Зараз очевидно, що причиною масової загибелі було не захворювання, а банальний недолік харчування. Проте в офіційних висновках фігурує «знижений імунітет у результаті «кумулятивного політоксикозу».

2. Чума м'ясоїдних у каспійського тюленя.

Як повідомляли засоби масової інформації, з квітня 2000 р. на Північному Каспії спостерігалася масова загибель тюленів. Характерні ознаки загиблих та ослаблених тварин – червоні очі, забитий ніс. Першою гіпотезою про причини загибелі було отруєння, що частково підтвердилося знаходженням підвищених концентрацій важких металів та стійких органічних забруднювачів у тканинах загиблих тварин. Однак ці змісти не були критичними, у зв'язку з чим було висунуто гіпотезу «кумулятивного політоксикозу». Проведені «за гарячими слідами» мікробіологічні аналізи давали неясну та неоднозначну картину.

Лими через кілька місяців вдалося провести вірусологічний аналіз та визначити безпосередню причину загибелі - морбілевірус.

Згідно з офіційним висновком КаспНІРХу поштовхом до розвитку захворювання могли послужити хронічний «кумулятивний політоксикоз» та вкрай несприятливі зимові умови. Надзвичайно м'яка зима із середньомісячною температурою в лютому, що на 7-9 градусів перевищує норму, позначилася на льодоутворенні. Слабкий льодовий покрив проіснував обмежений час лише у східному секторі Північного Каспію. Линяння тварин відбувалося не на льодових покладах, а в умовах більшої скупченості на шалигах східного мілководдя, періодичне затоплення яких під впливом нагонів посилювало стан тюленів, що линяли.

3. Загибель тюленів

Подібна епізоотія (хоча й у менших масштабах) з викидом на берег 6000 тюленів мала місце у 1997 р. на Апшероні. Тоді однією з ймовірних причин загибелі тюленя також називалася чума м'ясоїдних. Особливістю трагедії 2000 був її прояв по всьому морю (зокрема, загибель тюленів на туркменському узбережжі почалася за 2-3 тижні до подій у Північному Каспії). Доцільно розглядати високий рівень виснаження значної частини загиблих тварин як самостійний факт, окремо від поставленого діагнозу.

Більшість популяції тюленя нагулює жир у теплу пору, а холодний період мігрує на північ, де на льоду відбувається розмноження і линяння. У цей період тюлень іде у воду вкрай неохоче. За сезонами спостерігається різка мінливість харчової активності. Так, у період розмноження та линяння більше половини шлунків досліджених тварин виявляються порожніми, що пояснюється не лише фізіологічним станом організму, а й бідністю підлідної кормової бази (основні об'єкти – бички та крабики).

Під час нагулу компенсується до 50% загальної ваги тіла, втраченої за зиму. Річна потреба популяції тюленя у їжі - 350-380 тис. т, у тому числі 89,4% споживається у літній, нагульний період (травень-жовтень). Основним кормом влітку служить кілька (80% раціону).

Виходячи з цих цифр, тюленем з'їдалося 280-300 тис. т кількох на рік. Судячи зі зниження уловів кільки, нестачу харчування 1999 р. можна оцінити величиною приблизно 100 тис. т., чи 35%. Чи ця кількість може бути компенсована за рахунок інших кормових об'єктів.

Можна вважати ймовірним, що епізоотія серед тюленів навесні 2000 р. була спровокована недоліком харчування (кільки), що, своєю чергою, було наслідком перевилову і, можливо, вселення гребневика мнеміопсису. У зв'язку з скороченням запасів, що продовжується, кільки слід очікувати повторення масової загибелі тюленя в найближчі роки.

При цьому в першу чергу популяція втрачатиме весь приплід (не тварини, що нагуляли жир, або не вступлять у розмноження, або відразу ж втратять дитинчат). Можливо, буде гинути і значна частина здатних до розмноження самок (вагітність та лактація – виснаження організму тощо). Структура популяції зміниться докорінно.

Слід з обережністю ставитися до великої кількості «аналітичних даних» у всіх випадках. Майже повністю були відсутні будь-які дані про статевий та віковий склад загиблих тварин, методику оцінки загальної кількості, практично були відсутні або не були оброблені дані проб, взятих з цих тварин. Натомість наводяться хімічні аналізи по великому спектру компонентів (включаючи важкі метали та органічні речовини), зазвичай без відомостей про методи відбору проб, аналітичних робіт, стандартів і т.д. Як наслідок, «висновки» рясніють численними безглуздями. Наприклад, у висновку Всеросійського науково-дослідного інституту контролю, стандартизації та сертифікації ветеринарних препаратів (розтиражованим «Грінпісом» у багатьох ЗМІ) присутній «372 мг/кг поліхлорбіфенілів». Якщо замінити міліграми на мікрограми, це досить високий вміст, характерне, наприклад, для жіночого грудного молока в людей, які харчуються рибною їжею. Крім того, зовсім не була прийнята до уваги доступна інформація про епізоотії морбілевірусу у споріднених видів нерп (Байкал, Біле море тощо); стан популяцій кільки як основного об'єкта харчування також не було проаналізовано.

3. Проникнення чужорідних організмів

Загроза проникнення чужорідних видів до недавнього минулого не вважалася серйозною. Навпаки, Каспійське море використовувалося як полігон для вселення нових видів, призначених для збільшення рибопродуктивності басейну. Слід зазначити, що це роботи здебільшого велися з урахуванням наукових прогнозів; у ряді випадків проводилося одночасне вселення риби та кормового об'єкта (наприклад, кефаль і черв'як нереїс). Обґрунтування вселення того чи іншого виду були досить примітивними і не враховували віддалених наслідків (наприклад, поява харчових глухих кутів, конкуренція за їжу з більш цінними аборигенними видами, накопичення токсичних речовин тощо). Улови риби з кожним роком зменшувались, у структурі уловів цінні види (селедця, судак, сазан) змінювалися менш цінними (дрібний частинок, кілька). З усіх вселенців тільки кефалі дали невелику надбавку (порядку 700 т, у найкращі роки - до 2000 т) рибної продукції, що ніяк не може компенсувати завданих вселенням збитків.

Події набули драматичного характеру, коли на Каспії почалося масове розмноження гребневика мнеміопсису (Mnemiopsis leidyi). За даними КаспНІРХу офіційно мнеміопсис на Каспії був вперше зафіксований восени 1999 р. Однак перші неперевірені дані відносяться вже до середини 80-х рр., в середині 90-х з'явилися перші попередження про можливість його появи та потенційну шкоду, засновані на чорноморсько-азовському досвіді. .

Судячи з уривчастих відомостей, чисельність гребневика в тому чи іншому районі схильна до різких змін. Так, туркменські фахівці спостерігали великі скупчення мнеміопсису в районі Авази в червні 2000 р., у серпні того ж року він у цьому районі не був зафіксований, а в серпні 2001 р. концентрація мнеміопсису становила від 62 до 550 орг/м3.

Парадоксально, що офіційна наука від імені КаспНИРХа аж до останнього моменту заперечувала вплив мнемиопсиса на рибні запаси. На початку 2001 р. як причина 3-4-кратного падіння уловів кільки висувалася теза про «відхід косяків на інші глибини», і тільки навесні того ж року, після масової загибелі кільки було визнано, що мнеміопсис зіграв роль у цьому явищі.

Гребіновик вперше з'явився в Азовському морі років десять тому, і протягом 1985-1990 років. буквально спустошив Азовське та Чорне моря. Його, ймовірно, завезли разом із баластними водами на судах від берегів Північної Америки; подальше проникнення в Каспій не склало великої праці. Харчується зоопланктоном, споживаючи щодобово їжі приблизно 40% від власної ваги, знищуючи таким чином харчову базу каспійських риб. Швидке розмноження та відсутність природних ворогів ставлять його поза конкуренцією з іншими споживачами планктону. Поїдаючи також планктонні форми бентосних організмів, гребневик становить загрозу і найбільш цінних риб-бентофагів (осетрові). Вплив на господарсько цінні види риб проявляється як опосередковано, через зменшення кормової бази, а й у прямому їх знищенні. Під основним пресом виявляються кільки, солонуваті оселедці та кефалі, чия ікра та личинки розвиваються в товщі води. Ікра морського судака, атерини та бичків на ґрунті та рослинах, можливо, уникне прямого виїдання хижаком, але при переході до личинкового розвитку вони також стануть уразливими. До факторів, що обмежують поширення гребневика на Каспії, відносяться солоність (нижче 2 г/л) та температура води (нижче за +40С).

Якщо ситуація на Каспії розвиватиметься так само, як в Азовському та Чорному морях, то повна втрата рибогосподарського значення моря відбудеться між 2012-2015 рр.; загальні збитки становитимуть близько 6 млрд. доларів на рік. Є підстави вважати, що через велику диференційованість умов Каспію, значних змін солоності, температури вод та вмісту поживних елементів за сезонами та акваторією, вплив мнеміопсису буде не таким спустошливим, як у Чорному морі.

Порятунком економічного значення моря може стати термінове вселення його природного ворога, хоча цей захід не в змозі відновити зруйновані екосистеми. Поки що розглядається лише один претендент на цю роль – гребневик бере. Тим часом є великі сумніви щодо ефективності бере в умовах Каспію, т.к. він більш чутливий до температури та солоності води, ніж мнеміопсис.

4. Перелов та браконьєрство

Серед фахівців рибогосподарської галузі поширена думка, що внаслідок економічних негараздів у прикаспійських державах у 90-ті роки запаси практично всіх видів економічно цінних риб (крім осетрових) недовикористовувалися. У той же час аналіз вікової структури риби, що виловлюється, показує, що навіть у цей час мав місце істотний перелів (принаймні, анчоусовидної кільки). Так, в уловах кільки 1974 більше 70% становили риби віком 4-8 років. У 1997 р. частка цієї вікової групи знизилася до 2%, а основну масу становили риби віком 2-3 роки. Квоти на вилов продовжували зростати до кінця 2001 р. Загальний допустимий улов (ОДУ) на 1997 р. було визначено 210-230 тис. т, освоєно - 178,2 тис. т, різниця було віднесено з цього приводу «економічних труднощів». У 2000 р. ОДУ було визначено в 272 тис. т, освоєно - 144,2 тис. т. В останні 2 місяці 2000 р. улови кільки впали в 4-5 разів, проте навіть це не призвело до переоцінки чисельності риби, і в 2001 р. ОДУ було підвищено до 300 тис. т. І навіть після масової загибелі кількох КаспНІРХом прогноз улову на 2002 р. був знижений незначно (зокрема, російська квота була знижена з 150 до 107 тис. т). Цей прогноз абсолютно нереалістичний і відображає лише прагнення продовжувати експлуатацію ресурсу навіть у явно катастрофічній ситуації.

Це змушує з обережністю ставитися до наукових обґрунтувань квот, виданих КаспНІРХом за минулі роки з усіх видів риб. Це говорить про необхідність передачі визначення лімітів експлуатації біоресурсів до рук природоохоронних організацій.

Найбільше прорахунки галузевої науки позначилися стані осетрових. Криза була очевидна ще в 80-х роках. З 1983 по 1992 р. улови каспійських осетрових знизилися в 2,6 рази (з 23,5 до 8,9 тис. т), а за наступні вісім років - ще в 10 разів (до 0,9 тис. т у 1999 р.) .).

Для популяцій цієї групи риб є велика кількість пригнічуючих факторів, серед яких найбільш істотними вважаються три: вилучення природних нерестовищ, міопатія і браконьєрство. Неупереджений аналіз показує, що жоден із цих факторів не був до останнього часу критичним.

Останній фактор скорочення осетрових популяцій потребує особливо ретельного аналізу. Оцінки браконьєрського вилову стрімко зросли на наших очах: ​​від 30-50% від офіційного вилову в 1997 р. до 4-5 разів (1998 р.) і 10-11-14-15 разів протягом 2000-2002 рр. У 2001 р. обсяг незаконного видобутку КаспНІРХ був оцінений в 12-14 тис. т осетрових і 1,2 тис. т ікри; ці ж цифри фігурують в оцінках СІТЕС, у заявах Держкомрибальства РФ. Враховуючи високу ціну на чорну ікру (від 800 до 5000 доларів за кг у країнах Заходу), через ЗМІ широко поширювалися чутки про «ікорну мафію», яка нібито контролює не тільки рибальство, а й правоохоронні органи в прикаспійських регіонах. Справді, якщо обсяги тіньових операцій становлять сотні мільйонів – кілька мільярдів доларів, ці цифри можна порівняти з бюджетом таких країн, як Казахстан, Туркменістан та Азербайджан.

Важко уявити, що фінансові відомства та силові структури цих країн, а також Російської Федерації не помічають таких потоків коштів та товарів. Тим часом статистика правопорушень, що виявляються, виглядає на кілька порядків скромніше. Наприклад, по РФ щорічно вилучається близько 300 т риби та 12 т ікри. За весь час після розпаду СРСР було зафіксовано лише поодинокі спроби незаконного вивезення чорної ікри за кордон.

Крім того, навряд чи можна непомітно переробити 12-14 тис. т осетрових та 1,2 тис. т ікри. Для переробки таких самих обсягів у СРСР 80-ті роки існувала ціла індустрія, армія господарників була задіяна на постачання солі, посуду, пакувальних матеріалів тощо.

Питання про морську лову осетрів. Існує упередження, що саме заборона морського лову осетрів у 1962 р. дозволила відновити популяції всіх видів. Насправді тут поєднується дві принципово різні заборони. Реальну роль у збереженні осетрових відіграла заборона сейнерного та дрифтерного лову оселедців та часткових, при якому відбувалося масове знищення молоді осетрів. Власне заборона морського промислу навряд чи відіграла значну роль. З біологічної точки зору ця заборона жодного сенсу не має, зате має велике комерційне значення. Вилов риби, що йде на нерест, технічно простий і дозволяє отримувати більше ікри, ніж будь-де (10%). Заборона морського лову дозволяє зосередити виробництво в гирлах Волги та Уралу та полегшує контроль над ним, включаючи маніпулювання квотами.

Аналізуючи хроніку боротьби з браконьєрством на Каспії, можна назвати дві важливі дати. У січні 1993 р. було прийнято рішення підключити до цієї проблеми прикордонні війська, ОМОН та інші силові структури, що, однак, незначно позначилося на обсягах риби, що вилучається. У 1994 р., коли дії цих структур були скоординовані на роботу в дельті Волги (операція «Путіна»), кількість риби, що вилучається, зросла майже втричі.

Морський лов складний, ніколи не давав більше 20% улову осетрових. Зокрема, біля берегів Дагестану, який нині вважається чи не головним постачальником браконьєрської продукції, у період дозволеного морського лову добувалося не більше 10%. Вилов осетрових у гирлах річок набагато ефективніше, особливо за низької популяції. До того ж у річках вибивається «еліта» осетрового стада, тоді як у морях накопичується риба з порушеним хомінгом.

Примітно, що Іран, який веде в основному морський промисел осетрів, за останні роки не лише не знизив, а й поступово збільшує вилов, ставши основним постачальником ікри на світовий ринок, незважаючи на те, що південно-каспійське стадо має бути винищене браконьєрами Туркменістану та Азербайджану. . Для збереження молоді осетрових Іран пішов навіть на скорочення традиційного для цієї країни лову кутуму.

Очевидно, що морська ловля не є визначальним фактором скорочення популяцій осетрових. Основний збиток рибі завдається там, де зосереджений її основний вилов - у гирлах Волги та Уралу.

5. Зарегулювання річкового стоку. Зміна природних біогеохімічних циклів

Масоване гідробудівництво на Волзі (а потім на Курі та інших річках) починаючи з 30-х років. XX століття позбавило осетрових Каспію більшу частину їх природних нерестовищ (для білуги - 100%). Для компенсації цієї шкоди будувалися та будуються рибоводні заводи. Кількість мальків, що випускаються (іноді тільки на папері), служить однією з основних підстав для визначення квот вилову цінної риби. Тим часом збитки від втрат продукції моря розподіляються на всі прикаспійські країни, а вигоди від гідроенергетики та іригації – лише країнам, на території яких відбулося регулювання стоку. Таке становище не стимулює прикаспійські країни до відновлення природних нерестовищ, до збереження інших природних місць проживання - місць нагулу, зимівлі осетрових і т.п.

Рибопропускні споруди на греблях страждають безліччю технічних недоліків, система підрахунку риби, що йде на нерест, також далека від досконалості. Однак при найкращих системах молодь, що скочує по річці, не повертатиметься в море, а утворюватиме штучні популяції в забруднених і бідних кормами водосховищах. Саме греблі, а не забруднення вод поряд із переловом спричинили головну причину скорочення осетрового стада. Примітно, що після руйнування Каргалинського гідровузла осетр був помічений на нересті у верхній течії Терека. Тим часом будівництво гребель спричинило ще більші проблеми. Північний Каспій колись був найбагатшою частиною моря. Сюди Волга приносила мінеральний фосфор (близько 80% загального надходження), даючи основну частину первинної біологічної (фотосинтетичної) продукції. Як наслідок, 70% запасів осетрових формувалося у цій частині моря. Тепер більшість фосфатів споживається у волзьких водосховищах, а море фосфор потрапляє вже як живої і відмерлої органіки. Внаслідок цього біологічний цикл докорінно змінився: укорочування трофічних ланцюжків, переважання деструкційної частини циклу тощо. Зони максимальної біопродуктивності зараз - у зонах апвеллінга (це процес, при якому глибинні води океану піднімаються до поверхні) вздовж Дагестанського узбережжя та на свалах глибин Південного Каспію. У ці райони змістилися й основні місця нагулу цінної риби. «Вікна», що утворилися в харчових ланцюжках, розбалансовані екосистеми створюють сприятливі умови для проникнення чужорідних видів (гребневик мнеміопсис і т.п.).

У Туркменістані деградація нерестовищ транскордонної річки Атрек обумовлена ​​комплексом причин, включаючи зниження водності, зарегулювання стоку на території Ісламської Республіки Іран, замулювання русла. Нерест напівпрохідних риб залежить від водності річки Атрек, що призводить до напруженого стану промислових запасів атрекського стада каспійської облави та сазана. Вплив зарегулювання Атрека на деградацію нерестовищ не обов'язково виявляється у нестачі обсягів води. Атрек - одна з найкаламутніших річок світу, тому в результаті сезонного вилучення води відбувається швидке замулювання русла. Урал залишається єдиною незарегульованою з великих річок Каспійського басейну. Однак стан нерестовищ на цій річці також дуже неблагополучний. Головною проблемою на сьогоднішній день є замулювання русла. Колись ґрунти в долині Уралу були захищені лісами; пізніше ці ліси було вирубано, а заплава розорана майже до урізу води. Після того, як «з метою збереження осетрових» на Уралі було припинено судноплавство, припинилися роботи з чищення фарватеру, що унеможливило більшу частину нерестовищ на цій річці.

6. Евтрофікація

Евтрофікація - це насичення водойм біогенними елементами, що супроводжуються зростанням біологічної продуктивності водних басейнів. Евтрофікація може бути результатом як природного старіння водоймища, так і антропогенних впливів. Основні хімічні елементи, що сприяють евтрофікації - фосфор та азот. У деяких випадках використовується термін гіпертрофізація.

Високий рівень забруднення моря і річок, що впадають у нього, вже давно викликали побоювання формування безкисневих зон у Каспії, особливо для районів на південь від Туркменської затоки, хоча ця проблема не значилася в найбільш пріоритетних. Однак останні надійні дані з цього питання належать до початку 80-х років. Тим часом, суттєве порушення балансу синтезу та розпаду органічної речовини внаслідок впровадження гребневика мнеміопсису може призвести до серйозних і навіть катастрофічних змін. Оскільки мнеміопсис не несе загрози фотосинтетичної діяльності одноклітинних водоростей, але впливає на деструктивну частину циклу (зоопланктон - риби - бентос), органічна речовина, що відмирає, буде накопичуватися, викликаючи сірководневе зараження придонних шарів води. Отруєння бентоса, що залишився, призведе до прогресуючого розростання анаеробних ділянок. Можна впевнено прогнозувати формування великих безкисневих зон скрізь, де є умови для тривалої стратифікації вод, особливо у місцях змішування прісної та солоної води, масової продукції одноклітинних водоростей. Ці місця збігаються з ділянками надходження фосфору – на звалах глибин Середнього та Південного Каспію (зони апвеллінгу) та на кордоні Північного та Середнього Каспію. Для Північного Каспію також відзначені ділянки зі зниженим вмістом кисню; проблема ускладнюється наявністю льодового покриву у зимові місяці. Ця проблема ще більше посилить становище комерційно цінних видів риб (замори; перешкоди шляхах міграції та інших.).

Крім того, важко спрогнозувати, як у нових умовах еволюціонуватиме таксономічний склад фітопланктону. У ряді випадків при високому надходженні поживних речовин не виключено формування «червоних припливів», прикладом чого можуть бути процеси в бухті Соймонова (Туркменістан).

7. Опишіть процес, що забезпечує сталість газового складу води

У повітрі завжди міститься водяна пара, як у газоподібному, так і в рідкому (вода) або твердому (лід) стані, залежно від температури. Основним джерелом надходження пари в атмосферу є океан. Пара надходить у повітря також від рослинного покриву Землі.

У поверхні моря повітря постійно поєднується з водою: повітря поглинає вологу, яка носиться морськими вітрами, атмосферні гази проникають у воду і розчиняються в ній. Морські вітри, доставляючи нові потоки повітря до поверхні води, полегшують проникнення атмосферного повітря у воду океану.

Розчинність газів у воді залежить від трьох факторів: температури води, парціонального тиску газів, що входять до складу атмосферного повітря, та їх хімічного складу. У холодній воді гази розчиняються краще, ніж у теплій. З підвищенням температури води із поверхні моря виділяються розчинені гази в холодних областях, а тропіках частково повертають в атмосферу. Конвективне перемішування води забезпечує проникнення розчинених у воді газів по всій товщі води, аж до океанського дна.

Три газу, що становлять основну частину атмосфери, - азот, кисень і вуглекислий газ, у великій кількості присутні і в океанських водах. Головним джерелом насичення океанських вод газами є атмосферне повітря.

8. Поясніть поняття «обмін речовин та енергії»

Виділення енергії відбувається в результаті окислення складних органічних речовин, що входять до складу клітин, тканин та органів людини до утворення більш простих сполук. Витрати цих поживних речовин організмом називають дисиміляцією. Прості речовини, що утворюються в процесі окислення (вода, вуглекислий газ, аміак, сечовина) виводяться з організму з сечею, калом, повітрям, що видихається, через шкіру. Процес дисиміляції знаходиться у прямій залежності від витрати енергії на фізичну працю та теплообмін.

Відновлення та створення складних органічних речовин клітин, тканин, органів людини відбувається за рахунок простих речовин перетравленої їжі. Процес накопичення цих поживних речовин та енергії в організмі називається асиміляцією. Процес асиміляції, отже, залежить від складу їжі, що забезпечує організм усіма поживними речовинами.

Процеси дисиміляції та асиміляції протікають одночасно, у тісній взаємодії та мають загальну назву - процес обміну речовин. Він складається з обміну білків, жирів, вуглеводів, мінеральних речовин, вітамінів та водного обміну.

Обмін речовин знаходиться у прямій залежності від витрати енергії (на працю, теплообмін та роботу внутрішніх органів) та складу їжі.

Обмін речовин в організмі людини регулюється центральною нервовою системою безпосередньо через гормони, що виробляються залозами внутрішньої секреції. Так на білковий обмін впливає гормон щитовидної залози (тироксин), на вуглеводний – гормон підшлункової залози (інсулін), на жировий обмін – гормони щитовидної залози, гіпофіза, надниркових залоз.

Добова витрата енергії людини. Для забезпечення людини їжею, що відповідає її енергетичним витратам та пластичним процесам, необхідно визначити добову витрату енергії.

За одиницю виміру енергії людини прийнято вважати кілокалорію. Протягом доби людина витрачає енергію на роботу внутрішніх органів (серця, травного апарату, легенів, печінки, нирок тощо), теплообмін та виконання суспільно корисної діяльності (робота, навчання, домашня праця, прогулянки, відпочинок). Енергія, що витрачається на роботу внутрішніх органів та теплообмін, називається основним обміном. При температурі повітря 20° С, повному спокої, натщесерце основний обмін становить 1 ккал на 1ч на 1 кг маси тіла людини. Отже, основний обмін залежить від маси тіла, а також від статі та віку людини.

9. Перерахуйте типи екологічних пірамід

Екологічна піраміда - графічні зображення співвідношення між продуцентами та консументами всіх рівнів (травоїдних, хижаків; видів, що харчуються іншими хижаками) в екосистемі.

Схематично зображати ці співвідношення запропонував американський зоолог Чарльз Елтон у 1927 році.

p align="justify"> При схематичному зображенні кожен рівень показують у вигляді прямокутника, довжина або площа якого відповідає чисельним значенням ланки харчової ланцюга (піраміда Елтона), їх масі або енергії. Розташовані у певній послідовності прямокутники створюють різні форми піраміди.

Підставою піраміди служить перший трофічний рівень – рівень продуцентів, наступні поверхи піраміди утворені наступними рівнями харчового ланцюга – консументами різних порядків. Висота всіх блоків у піраміді однакова, а довжина пропорційна числу, біомасі чи енергії на відповідному рівні.

Екологічні піраміди розрізняють залежно від показників, виходячи з яких будується піраміда. При цьому для всіх пірамід встановлено основне правило, згідно з яким у будь-якій екосистемі більше рослин, ніж тварин, травоїдних, ніж м'ясоїдних, комах, ніж птахів.

На основі правила екологічної піраміди можна визначити або розрахувати кількісні співвідношення різних видів рослин і тварин у природних та штучно створюваних екологічних системах. Наприклад, 1 кг маси морського звіра (тюленя, дельфіна) потрібно 10 кг з'їденої риби, а цим 10 кг потрібно вже 100 кг їх корму - водних безхребетних, яким у свою чергу для утворення такої маси необхідно з'їдати 1000 кг водоростей та бактерій. У разі екологічна піраміда буде стійка.

Однак, як відомо, з кожного правила бувають винятки, які будуть розглянуті у кожному типі екологічних пірамід.

Типи екологічних пірамід

1. Піраміда чисел.

Рис. 1

Піраміди чисел - кожному рівні відкладається чисельність окремих організмів

Піраміда чисел відображає чітку закономірність, виявлену Елтоном: кількість особин, що становлять послідовний ряд ланок від продуцентів до консументів, неухильно зменшується (рис.1).

Наприклад, щоб прогодувати одного вовка, необхідно принаймні кілька зайців, на яких він міг би полювати; щоб прогодувати цих зайців, потрібна досить велика кількість різноманітних рослин. В даному випадку піраміда матиме вигляд трикутника з широкою основою, що звужується догори.

Однак подібна форма піраміди чисел характерна не для всіх екосистем. Іноді можуть бути зверненими, чи перевернутими. Це стосується харчових ланцюгів лісу, коли продуцентами є дерева, а первинними консументами - комахи. У цьому випадку рівень первинних консументів чисельно багатший за рівень продуцентів (на одному дереві годується велика кількість комах), тому піраміди чисел найменш інформативні та найменш показові, тобто. чисельність організмів одного трофічного рівня значною мірою залежить від своїх розмірів.

2. Піраміди біомас

Рис. 2

Піраміди біомас - характеризує загальну суху або сиру масу організмів на даному трофічному рівні, наприклад, в одиницях маси на одиницю площі - г/м2, кг/га, т/км2 або обсяг - г/м3 (рис.2)

Зазвичай у наземних біоценозах загальна маса продуцентів більша, ніж кожної наступної ланки. У свою чергу, загальна маса консументів першого порядку більша, ніж консументів другого порядку тощо.

В даному випадку (якщо організми не дуже відрізняються за розмірами) піраміда також буде мати вигляд трикутника з широкою основою, що звужується догори. Однак і з цього правила є суттєві винятки. Наприклад, у морях біомаса рослиноїдного зоопланктону істотно (іноді в 2-3 рази) більше за біомасу фітопланктону, представленого переважно одноклітинними водоростями. Це пояснюється тим, що водорості дуже швидко виїдають зоопланктоном, але від повного виїдання їх оберігає дуже висока швидкість поділу їх клітин.

Загалом для наземних біогеоценозів, де продуценти великі та живуть порівняно довго, характерні щодо стійкі піраміди з широкою основою. У водних екосистемах, де продуценти невеликі за розміром і мають короткі життєві цикли, піраміда біомас може бути зверненою, або перевернутою (вістрям спрямована вниз). Так, в озерах і морях маса рослин перевищує масу споживачів тільки в період цвітіння (навесні), а в решту пори року може утворитися зворотне становище.

Піраміди чисел і біомас відбивають статику системи, т. е. характеризують кількість чи біомасу організмів у певний проміжок часу. Вони не дають повної інформації про трофічну структуру екосистеми, хоча дозволяють вирішувати низку практичних завдань, особливо пов'язаних із збереженням стійкості екосистем.

Піраміда чисел дозволяє, наприклад, розраховувати допустиму величину улову риби або відстрілу тварин у мисливський період без наслідків для їх нормального відтворення.

Основні параметри глобальної екологічної кризи

Найбільш ємний та обґрунтований аналіз питання - «чи є глобальна екологічна криза?» - навів В.А. Зубаків. Він навів 10 параметрів глобального екокризи (таблиця 1).

Таблиця 1 Бусигін А.Г. ДЕСМОЕКОЛОГІЯ або теорія освіти для сталого розвитку. Книжка перша. - 2-ге вид., Випр., Дод. – Видавництво «Симбірська книга», Ульяновськ, 2003 р. С. 35. Основні параметри (індекси) ДЕК

Щоб загрозливі темпи розвитку ГЕК стали більш відчутними, достатньо навести кілька фактів. Одним з найбільш загрозливих властивостей екологічної кризи є експоненційне зростання населення Землі, яке американський біолог Пол Ерліх назвав «демографічним вибухом».

За часів Римської імперії – близько 2 тис. років тому населення світу становило максимум 200 млн. осіб. На початку XVIII століття вбирається у 700 млн. На думку В.Г. Горшкова, саме ця цифра відповідає «екологічній межі чисельності населення» Землі та економічної ємності біосфери.

Отже, задля досягнення першому млрд. людству, а цього рівня воно підійшло за часів А.С. Пашкіна 1830 р., знадобилося 2 млн. років. Потім, починаючи з промислової революції, чисельність населення Землі зростає, експонентно, тобто. за гіперболічною кривою. Так для появи другого млрд. знадобилося 100 років (1930 р.), третього – 33 роки (1963 р.), четвертого – 14 років (1977 р.), п'ятого – 13 років (1990 р.) та шостого – всього 10 років (2000).

Безпосередньо із порушеною темою пов'язане включення до таблиці індексів ГЕК параметра «зростання масштабів військових конфліктів». Підраховано, що за історію цивілізації людство пережило 14 550 воєн, що в умовах миру воно перебувало лише 292 роки, що у війнах загинуло близько 3,6 млрд. осіб.

Істотно пише В.А. Зубаков, що матеріальні втрати та витрати, пов'язані з війнами, і насамперед людські втрати, останнім часом зростають експоненційно. Так, у першу світову війну було мобілізовано 74 млн. чоловік, у 14 разів більше за всіх, хто воював у XIX столітті. Було вбито 9,5 і загинуло від ран та хвороб 20 млн. осіб. У Другу світову війну було мобілізовано понад 110 млн. людина, а людські втрати становили 55 млн. людина. Якщо залишити осторонь людський біль, пов'язаний із втратою життя близькими, а говорити лише про «кормову територію», то виходить еколого-соціальна суперечність, пов'язана з тим, що чим менший демографічний тиск на біосферу, тим їй легше справлятися з техногенними навантаженнями. І ще необхідно врахувати, що йде боротьба за «кормову територію», а в біологічному сенсі чиясь смерть – це життя іншого.

Зовсім іншу тональність і шкода, що приноситься біосфері, приносить сучасну зброю масового ураження. Тут йдеться не про звичайні «класичні» військові дії армій часів А.В. Суворова, а простивши народів, мирного населення із застосуванням ядерної, хімічної, бактеріологічної та екологічної зброї. Три останні типи вже випробувані.

Індекси техногенезу, під яким А.Є. Ферсман розумів «сукупність хімічних і технологічних процесів, вироблених діяльністю людства і які призводять до перерозподілу хімічних мас земної кори» (зведені у таблиці №1 до 4 основних видів). Але до них необхідно додати електромагнітне забруднення, яке, обплутавши земну кулю електричними, комп'ютерними та іншими мережами, стало глобальною величиною.

Мета техногенезу - використання про невідновних ресурсів великого - геологічного - круговороту, тобто. корисних копалин.

Одним із найважливіших наслідків техногенезу є виробництво відходів. Для прикладу можна навести типові дані моніторингу навколишнього природного середовища Самарської області. У держ. Доповіді за 1996 рік сказано, що: 1) абсолютний обсяг викидів автотранспорту оцінюється в 4000 - 450 тис. тонн; 2) на підприємствах області щорічно утворюється понад 450 тис. тонн токсичних відходів, що вимагають спеціальних методів переробки; промислових та побутових відходів досягає 10 млн. тонн щорічно.

Кількість токсичних («особливо небезпечних») відходів, що містять отрутохімікати, канцерогенні, мутагенні та інші речовини, неухильно збільшується, досягнувши в Росії, наприклад, 10% від усієї маси твердих побутових відходів. На території РФ є так звані хімічні «пастки», на яких згодом звели житлові будинки, викликавши масові дивні захворювання їхніх мешканців. У кожній майже країні є тисячі та десятки тисяч таких «пасток», облік та знешкодження яких не налагоджено.

Одна з головних причин нинішньої кризи навколишнього середовища полягає в тому, що величезні кількості речовин вилучені із землі, перетворені на нові сполуки і розсіяні в навколишньому середовищі без урахування того факту, що «все кудись подіється». В результаті згубно великі кількості речовин нерідко накопичуються в тих місцях, де, за природою, їх не повинно бути. Біосфера функціонує на основі замкнутих екологічних кругообігів речовини та енергії. А виробництво відходів - це виняткова (і, мабуть, дуже негативна) особливість цивілізації.

Геохімічне забруднення біоти та навколишнього середовища, створюване в основному п'ятьма галузями промисловості (0 теплоенергетикою, чорною і кольоровою металургією, нафтовидобуванням, нафтохімією, виробництвом будматеріалів) складається з насичення живого надтоксичними важкими металами (ртутью, свинцем, кадмієм, миш'яком і миш'яком). атмосфери, гідросфери та педосфери, глобальними наслідками яких є:

глобальне потепління, спричинене парниковим ефектом атмосфери;

збільшення починаючи з 1969 р., розмірів озонових дірок;

кислотні дощі;

запилення повітря;

порушення екології гідросфери;

деградація глобальних функцій ґрунту;

обезліснення.

Глобальними наслідками деградації ґрунтів, обезліснення та посухи є 8. Спустелювання та 9. скорочення біологічної різноманітності.

Як від радіотоксикації, так і від шумового забруднення, так і від електромагнітного забруднення сучасним мешканцям землі втекти неможливо. Радіаційні, пружно-механічні та електромагнітні поля покрили всю земну кулю. Тому ці 3 види забруднення, що викликають у людей масові різноманітні захворювання з повною підставою можна вважати складником ГЕК.

Екологічна проблема крім аспекту забруднення навколишнього середовища має не менш важливий аспект вичерпності природних ресурсів. Він складається з 2- компонентів:

Сировинний, причинами якого є високі темпи споживання мінеральних ресурсів, некомплексний характер їх видобутку та переробки, орієнтація на екстенсивне природоексплуатуюче виробництво, слабке використання відходів виробництва та вторинної сировини.

Руйнування природних екосистем на величезних територіях суші.

Глобальним наслідком погіршення довкілля є погіршення стану здоров'я населення Земної кулі. Сучасне розуміння здоров'я включає не лише відсутність хвороб та фізичних дефектів, а й «стан повного фізичного, душевного та соціального благополуччя», за визначенням Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ).

Підсумовуючи такі основні параметри глобальної екологічної кризи:

експоненційне зростання населення;

чистоти біосфери, а саме: виробництво відходів, геохімічне забруднення біоти та навколишнього середовища, радіотоксикація, шумове забруднення та електромагнітне забруднення;

енергетичний;

вичерпності природних ресурсів (сировинної та руйнування природних екосистем на величезних територіях);

глобальне погіршення здоров'я населення. Бусигін А.Г. ДЕСМОЕКОЛОГІЯ або теорія освіти для сталого розвитку. Книжка перша. - 2-ге вид., Випр., Дод. – Видавництво «Симбірська книга», Ульяновськ, 2003 р. С. 35

Викид великої кількості забруднювачів та зміни, що відбуваються при цьому у навколишньому середовищі, неминуче ведуть до порушення нормальних біологічних циклів та руйнування природних екосистем. Забруднення негативно впливають на ґрунт, ліси, водоймища, рослинний та тваринний світ.

Деградація ґрунтів.

Грунт є верхнім, найбільш родючим шаром земної кори. Саме грунті знаходиться запас більшості поживних елементів, необхідних рослинам. Причинами поступової деградації ґрунтів є інтенсивне землеробство (щорічне збіднення ґрунтів у результаті збирання врожаю), кислі опади, засолення ґрунтів у процесі зрошення, забруднюючі речовини. Все це зменшує кількість родючих ґрунтів. На зорі землеробства їх було близько 4,5 млрд. га, тепер - близько 2,5 млрд. га. Розширюють свої межі пустелі. Так, Сахара щорічно просувається на 1,5-10 м. Є відомості, що до появи людини пустель Землі був. Вони є результатом нераціональної господарської діяльності древніх цивілізацій.

Евтрофікація (заростання) водойм.

Процес поступового перетворення водойм із чистою водою на болота зустрічається і в природі (гетеротрофна сукцесія). Але без участі людини він займає дуже великий проміжок часу (багато сотень і тисяч років). Внаслідок антропогенного впливу евтрофікація прискорюється у багато разів, і нині може відбуватися кілька десятків років. Причиною цього є надходження у водоймища великої кількості біогенних елементів разом з побутовими та промисловими стічними водами, що містять, крім того, синтетичні миючі засоби. Це призводить до збільшення продуктивності дрібних водних організмів та підвищення їхньої біомаси («цвітіння води»). Ці дрібні організми виробляють велику кількість токсичної речовини. Внаслідок цього погіршується якість води, вона стає непридатною для багатьох водних організмів та для господарського використання.

Деградація лісів.

Ліси є важливим джерелом кисню, вони регулюють клімат планети, поглинають низку забруднюючих речовин та сприяють очищенню атмосфери. Нині у світі відбувається інтенсивне знищення лісів без їхнього відповідного поповнення. Ліси винищуються при вирубуванні, пожежах, внаслідок впливу забруднювачів (особливо кислих опадів). На місці вирубок починається інтенсивна ерозія грунтів, утворюються болота. Разом із лісами гине рослинний та тваринний світ планети.

Руйнування морських екосистем.

Причиною деградації водних екосистем є забруднення Світового океану, особливо нафтопродуктами, важкими металами, детергентами (миючими засобами), радіоактивними відходами, а також вплив ультрафіолетового випромінювання внаслідок руйнування озонового шару. За останнє століття продуктивність Світового океану скоротилася на 10%. Морські екосистеми здатні самоочищатися, позбавляючись шкідливих речовин. Але ця здатність має свою межу, яка в найближчому майбутньому буде значно перевищена. Це означає загибель багатьох морських організмів та значне погіршення якості води.

Світовий океан вважається "легкими планети", саме в ньому відбувається найбільш інтенсивний фотосинтез. Забруднення океану може призвести до знищення життя Землі.

Урагани та небувалі зливи, посухи та повені, загибель коралів та танення вічної мерзлоти, затоплення великих берегових зон – ці та інші наслідки глобальної зміни клімату дедалі помітніші. У чому причини несприятливих кліматичних змін? Чи може людство зупинити небезпечні процеси, що для цього треба зробити? Ці питання вже кілька десятиліть залишаються в центрі уваги вчених та суспільства. На запитання відвідувачів порталу www.nkj.ru відповіла старший науковий співробітник Петербурзького інституту ядерної фізики РАН кандидат фізико-математичних наук Анастасія МАКАР'ЄВА- співавтор теорії біотичного регулювання.

Відповідно до цієї теорії головна причина глобальних змін клімату - руйнування природних екосистем людиною, а саме, знищення лісів і освоєння океану. Якщо руйнація біосфери буде й надалі відбуватися так само швидко, як сьогодні, запобігти деградації клімату та навколишнього середовища виявиться неможливим.

– Що нас чекає у найближчому майбутньому – глобальне потепління чи новий льодовиковий період? І як можна пояснити 400-річні цикли похолодання-потепління клімату?

– Якщо клімат стійкий, то за будь-якого відхилення у бік похолодання чи потепління він повертається до вихідного стану. Але якщо зруйнувати сили, що підтримують стійкий стан клімату, станеться перехід до іншого стійкого стану. Теоретичний аналіз показує, що це буде не похолодання або потепління, а або пекельна спека з температурою +400°С і океаном, що повністю випарувався, або пекельний холод з температурою -100°С і повністю замерзлій Землею. Обидва ці стани однаково катастрофічні життя на планеті.

Збільшення частоти та амплітуди локальних коливань температури, які ніколи не спостерігалися раніше, вказує на те, що відбулося суттєве послаблення сил, що підтримують стійкість клімату. Головна з цих сил – функціонування лісів, що керують водним режимом суші та прилеглих до неї областей океану. Прогнози щодо зміни клімату на рік чи кілька місяців зараз ніхто дати не може. Але можна оцінити, як відбуватиметься опустелювання континентів протягом десятків років, якщо збережеться сучасна практика експлуатації та вирубування лісів. Біотична стійкість має на увазі, що зміни температури як при похолоданні, так і при потеплінні не повинні виходити за вузькі межі допустимих відхилень від оптимального для життя значення. Не обговорюючи тут достовірність суворої циклічності похолодання-потепління в масштабах кількох сотень років, зазначу, що руйнування рослинного покриву суші людиною та її природне відновлення відбувалися з різною швидкістю у різних регіонах планети протягом багатьох тисячоліть. У минулому флуктуації функціонування кліматичної системи призводили лише до невеликих оборотних відхилень температури від середнього стійкого значення. Але сьогодні, за істотно зруйнованої біоти, вони можуть спричинити незворотний перехід клімату в непридатний для життя стан.

- Що означає поняття біотичної стійкості?

– Існування життя залежить від кількох важливих параметрів. Це температура, тиск, рівень радіації, концентрація всіх речовин, що використовуються життям, нарешті, запас органічної речовини в живій і неживій органіці. Стійкість означає, що при випадковому відхиленні значення даного параметра оптимального в системі виникають процеси, спрямовані на компенсацію цього відхилення і відновлення вихідного значення. Розглянемо, наприклад, як стійкий параметр кількість живої біомаси в лісі. Відомо, що швидкість розкладання органіки живими організмами лісу така висока, що жива біомаса може бути повністю знищена (грубо кажучи, з'їдена) за кілька років. Проте цього немає: повертаючись у непорушений ліс рік у рік, бачимо разючу стійкість його організації. Це свідчить про те, що за будь-якого відхилення швидкості розкладання (наприклад, при випадковому збільшенні чисельності жуків-короїдів) в екосистемі йде процес, що компенсує таке відхилення (наприклад, збільшення числа птахів, що знищують короїдів). В результаті енергетична основа існування лісу – жива біомаса листя та хвої, біомаса дерев – підтримується у стійкому стані. Порушені екосистеми подібної стійкістю не мають і постійно страждають та гинуть від різних шкідників. Аналогічно можна розглянути стійкість інших параметрів, наприклад температурного режиму.

– Як впливає формування земного клімату Сонце чи, наприклад, становище земної осі?

- Сонце посилає на Землю певний потік енергії. Частина цього потоку відбивається нашою планетою, як дзеркалом, у космос (ця частина називається альбедо). Частина, що залишилася, назвемо її величиною F, поглинається планетою. Чи визначає величина F температуру поверхні планети? Ні, не визначає. На Венері, наприклад, має велике альбедо, величина F менше, ніж Землі, а температура поверхні становить понад 400°С. Температуру поверхні планети визначає величина парникового ефекту, що визначається складом атмосфери (на Венері парниковий ефект величезний). При заданій величині F, але різному парниковому ефект температура планети буде різною. Однак величина F визначає, яким має бути планетарний парниковий ефект, щоб отримати задану температуру поверхні. Крім цього, сонячне випромінювання повністю визначає потужність функціонування природних екосистем (нагадаю, що зелене листя засвоює випромінювання лише певних частот), нахил земної осі визначає зміну сезонів тощо. За наявності термічної стійкості клімату будь-яке зовнішнє обурення, що надає, за інших незмінних умов, вплив на температуру (зміна сонячної активності, періодичні зміни параметрів обертання Землі, падіння метеоритів та ін.), може бути компенсовано зміною парникового ефекту так, що результуюча зміна середньо виявиться рівним нулю. І тут у момент виникнення обурення ми зареєструємо відхилення температури від стійкого середнього значення, та був поступове повернення до нього. Швидкість такої релаксації визначатиметься потужністю процесів, що підтримують стійкість клімату.

– Що робить більший вплив на зміну клімату – стан лісів чи океанські рухи вод?

– Питання має на увазі, що океанські рухи вод та стан лісів – незалежні кліматичні чинники, але це не так. Циркуляція океанічних вод обумовлена ​​унікальною властивістю води - вона має найбільшу густину при +4°С. Тому холодні води опускаються в приполярних областях і потім, при глибинному русі до низьких широт, піднімаються по всій акваторії Світового океану, нагріваючись, і переміщаються до приполярних областей в поверхневому океанічному шарі. Таким чином, характер океанічної циркуляції залежить від температури океану, її розподілу та змін. Великий лісовий покрив визначає атмосферну циркуляцію в районах Світового океану, що примикають до суші, і тим самим впливає на температурний режим океану. Тому масштабне зведення лісів може призвести до значних змін характеру океанічної циркуляції.

- Як може позначитися на кліматі штучне розведення лісів із підвищеним виділенням вологи? Наприклад, тополя виділяє кисню більше від інших дерев, а вологи - у кілька разів більше, ніж сосна чи ялиця. Чи може компенсувати вирубку ялинників розширення посадок тополь?

– Біотичне регулювання не може бути замінене жодною штучною біогенною або техногенною системою. Природний ліс є складною екологічною спільнотою дерев та інших рослин, бактерій, грибів і тварин. Ліси побудовані життям у його еволюції як механізми обводнення і заселення суші. Протягом понад 0,5 млрд. років ліси еволюціонували у напрямку оптимізації життя на суші. Сучасні непорушені ліси закачують атмосферну вологу з океанів на будь-які відстані від океану так, що грунт залишається скрізь вологим, придатним для росту дерев і життя всього лісового співтовариства. Кількість вологи, що закачується з океану, має точно компенсувати річковий стік. Непорушений ліс запобігає надмірному забору вологи з атмосфери, що викликає повені, і не допускає недостатнього забору вологи, що призводить до посух та можливості виникнення пожеж. Крім того, він запобігає розвитку ураганних вітрів та смерчів, підтримуючи постійну середню швидкість вітру близько кількох метрів на секунду.

Принципово неможливо зрозуміти всю складність біотичної регуляції та роль цієї регуляції всіх видів лісового екологічного співтовариства. Не можна регулювати довкілля краще, ніж природний ліс, не можна допомогти природному лісі, можна тільки не заважати.

У різних регіонах Землі ліс складається з різних видів дерев, які відібрані еволюцією для найефективнішого регулювання навколишнього середовища. Природні порушення лісового покриву надзвичайно рідкісні, проте іноді відбуваються. Ліс реагує на ці порушення певною системою відновлювальних заходів, подібно до того, як наш організм реагує на травми та хвороби. Відновлення природного лісу здійснюється іншими видами дерев (наприклад, хвойний ліс відновлюється спочатку листяними породами). Ці ліси називають вторинними. Їх функція полягає у відновленні непорушеного лісу в якнайкоротші терміни. (При цьому дерева такого лісу відтворюють умови, придатні для дерев непорушеного лісу і невигідні для самих себе, чому і відбувається їхнє подальше витіснення деревами непорушеного лісу.) Як людина в процесі відновлення після травм і хвороб не здатна до ефективної роботи, так вторинний ліс не здатний до ефективного регулювання навколишнього середовища - він відновлює умови для життя непорушеного лісу. Наш непорушений ліс складається в основному з ялини та сосни і ніяк не може бути замінений тополями. У Сибіру непорушений ліс складається з модрини та сибірського кедра і не може бути замінений на європейський непорушений ліс, як європейський ліс не може бути замінений модриною та кедром.

– Нинішнє потепління клімату на нашій планеті далеко не перше, і людство не основний постачальник парникових газів в атмосферу. Вони можуть надходити туди при виверженнях вулканів, і при тектонічних зрушеннях. Чи так винен людині зміні клімату?

- Головна парникова речовина, що визначає температуру Землі, - водяна пара. Хмарність регулюється лісовим покривом суші та планктоном океану. Водний режим Землі впливає на температуру планети вдесятеро сильніше, ніж зміна вмісту вуглекислого газу в атмосфері.

Рідка гідросфера фізично нестійка через відому залежності тиску насиченої водяної пари від температури. При довільному підвищенні температури поверхні гідросфери кількість вологи в атмосфері зростає. В результаті збільшується парниковий ефект, що призводить до подальшого зростання температури тощо. Аналогічною позитивним зворотним зв'язком характеризується випадкове зниження температури. Тому за відсутності природних екосистем, що контролюють глобальний вологообіг, рідкий стан гідросфери та прийнятна для життя людини середньоглобальна температура поверхні підтримуватися стійко не зможуть. Зміна клімату Землі у минулому не виходило, згідно з існуючими даними, за межі відхилення середньоглобальної температури на ±5°С від сучасного значення (+15°С). Швидкість зміни температури становила приблизно один градус Цельсія за сто тисяч років. Існує чи ні зміна середньоглобальної температури зараз не встановлено. Достовірно спостерігається лише значне збільшення локальних флуктуацій температури, що дуже неприємно та небезпечно.

– Наскільки реально зменшити викиди парникових газів за рахунок освоєння нових джерел енергії, наприклад, водневого палива чи біопалива?

– Головна проблема полягає не у викидах парникових газів та інших забруднень, а в тому, що будь-яке енергоспоживання людства неминуче пов'язане з господарською діяльністю та, як наслідок, із руйнуванням природних екосистем. Сьогодні лише незначна частина населення Землі розуміє, що антропогенний вплив на природні екосистеми необхідно різко скоротити. Безпрецедентну загрозу існуванню цивілізації та життя на планеті несе використання енергії ядерного синтезу та будь-яких інших необмежених запасів енергії, включаючи сонячну. При сучасному нерозумінні природи стійкості клімату енергетичне достаток неминуче призвело до глобального сплеску господарську активність як наслідок, до тотального знищення механізму підтримки стійкості клімату Землі - природних екосистем.

Сучасне енергоспоживання людства засноване на вуглеводневому паливі та становить 1,5 х 10 13 Вт. Потужність гідроелектростанцій – 3 х 10 11 Вт, тобто у 50 разів менша. Реальна доступна потужність всіх можливих відновлюваних джерел енергії (вітрова, геотермальна, приливна та ін.), включаючи найбільшу з них - гідропотужність, не перевищує 5 х 10 11 , тобто у 30 разів нижче за сучасне енергоспоживання. Створення водневого палива з води вимагає у багато разів більших витрат енергії, ніж воно містить. Щоб виробляти біопаливо, доведеться вилучити відповідну кількість сільгоспугідь, на яких вирощуються продукти харчування, або знищити ліси.

Тому єдиний реальний шлях запобігання катастрофі – скоротити споживання вуглеводневого палива за рахунок зменшення чисельності населення Землі принаймні у 10 разів.

– З розвитком цивілізації людству потрібна дедалі більша кількість енергії. У XXI столітті, щоб вижити, суспільству необхідна енергія не тільки для розвитку, а й для утилізації забруднень та відновлення екосистеми. Де вихід?

– Людству необхідно дедалі більше енергії лише тому, що зростають чисельність та щільність населення. Енергоспоживання цивілізації ділиться приблизно в рівних пропорціях на опалення, транспорт та промисловість. Зі зростанням щільності населення різко збільшуються витрати на транспорт, що постачає продовольство, на утилізацію відходів, боротьбу з епідеміями, будівництво та оснащення зручностями багатоповерхового житла тощо. Власне науково-технічний розвиток цивілізації, інтелектуальний та технологічний прогрес не пов'язані безпосередньо з енергоспоживанням. Наприклад, найістотніша зміна життя людей останнім часом – винахід та розповсюдження персональних комп'ютерів та інтернету ніяк не вплинуло на глобальне енергоспоживання людства. Енерговитрати на виробництво та використання комп'ютерів мізерні в порівнянні з витратами на транспорт, опалення та інше.

– Що вигідніше для загального теплового балансу Землі: розвивати енергетику на вуглеводнях чи нарощувати потужності припливних, сонячних та гідроелектростанцій?

– Розвивати гідроелектроенергетику практично нікуди, сьогодні вже задіяна більшість наявної на Землі гідропотужності. При цьому внесок сучасних гідроелектростанцій у загальне енергоспоживання становить лише два відсотки. Будівництво гідроелектростанцій призводить до порушення функціонування природних екосистем на великих територіях і, отже, дестабілізації клімату. Наявні плани з будівництва ГЕС (наприклад, Евенкійської в Сибіру) загрожують регіональною екологічною та кліматичною деградацією.

Вся технологічно доступна приливна потужність мізерно мала порівняно з гідропотужністю. Сонячні батареї з високим ККД нерентабельні.

Після виснаження запасів рідких вуглеводнів людству доведеться використати вугілля, якого вистачить ще приблизно століття. (Сучасна розгалужена транспортна система, що базується на рідкому паливі, при цьому зникне.) З цього погляду терміновий тактичний пріоритет набуває розвитку екологічно безпечних технологій використання вугілля.

– Чи ефективні енергозберігаючі технології для стабілізації клімату?

– Ефективність енергозберігаючих технологій із погляду стабілізації клімату дорівнює нулю незалежно від швидкості приросту населення планети. Наприклад, ваше господарське завдання – вирубати гектар лісу, для цього у вас є бочка бензину. Ви впроваджуєте енергозберігаючі технології та вирубуєте той же гектар лісу, витративши лише три чверті бочки. (Як варіант - чверть, що залишилася, ви пускаєте на економічне зростання і вирубуєте ще третину гектара лісу.) В результаті негативний вплив на природні екосистеми, що дестабілізує клімат, у кращому випадку залишається незмінним, у гіршому - збільшується. Актуальність енергозберігаючих технологій має економічні та політичні причини та не має відношення до проблеми стійкості клімату. Їх використання дещо знижує жорстку, ніж сказати жорстку, залежність розвинених країн - найбільших імпортерів енергії від країн - постачальників енергії. Тому енергозберігаючі технології дуже широко обговорюються сьогодні у Західній Європі та США, а в Росії, наприклад, ніхто цим особливо не переймається. Адже Росія енергетично ні від кого не залежить.

– У негативному антропогенному впливі на природні комплекси Землі важко сумніватися. Що більш руйнівно, на вашу думку, недосконалість використовуваних технологій чи споживче ставлення людини до природи?

– Жодна технологія не може компенсувати руйнування природних комплексів Землі та забезпечити стійкість клімату. Споживче ставлення до природи людини і всіх живих істот на Землі міститься в їхній генетичній програмі і не може бути змінено.

Руйнування природних екосистем відбувається в основному в результаті зведення лісів під ріллі та пасовища та споживання деревини, тобто обумовлюється біологічними потребами людей та худоби в їжі. Ці потреби живих організмів істотно змінити не можна, тому тиск на біосферу, як говорилося вище, можна зменшити лише шляхом скорочення чисельності населення. Тобто потрібне негайне планове глобальне скорочення народжуваності.

– Яким чином передбачається знижувати народжуваність – через доплати однодітним сім'ям чи за допомогою ще якоїсь розумної формули? Як щодо духовності?

– Вирішення питання, як забезпечити необхідне скорочення народжуваності, вимагає зусиль фахівців усіх галузей знання – психологів, соціологів, економістів, політологів та, зрештою, зусиль кожного члена суспільства – у тому числі й зусиль щодо неминучої зміни етичних (духовних) норм. Жодна духовність не допоможе людині їсти і пити на порядок менше, щоб скоротити вдесятеро сучасне антропогенне навантаження на природні екосистеми. Досягнення глобальних цілей потребує глобальних зусиль, пригадаємо хоча б рух скасування ядерних вибухів.

– Чи можуть війни та смертельно небезпечні інфекції скоротити населення у 10 разів? І чи не постраждає при цьому біота?

- Війни не уповільнюють швидкості зростання населення. Навіть такі страшні війни, як Перша та Друга світові, що знищили кілька десятків мільйонів чоловічого населення ворогуючих країн, не позначилися на швидкості зростання їхнього народонаселення. Менш ніж через двадцять років ніяких слідів від провалів чисельності населення не залишилося, і зростання населення триває так, якби цих воєн не було. Людство навчилося успішно боротися з епідеміями, локалізуючи осередки їх виникнення та зменшуючи ймовірність виникнення наступних осередків хвороби практично до нуля. Так люди позбулися чуми, віспи, холери. Немає сумніву, що люди згодом позбудуться і СНІДу. Тому епідемії також можуть змінити швидкість приросту населення.

Скорочення народжуваності - це єдиний реальний вихід із глобальної кризи, не пов'язаний із насильницькою загибеллю величезної кількості людей.

– Чи можна вирішити питання збереження біоти за допомогою міграції людей з перенаселених регіонів у порожні райони, наприклад, до Сибіру?

- Сибір - не порожня земля. Там, зокрема, із екологічно стійкою низькою щільністю проживає корінне населення. Цей унікальний район зайнятий природними екосистемами, які є головним надбанням Росії. Спрямоване переселення туди людей із густонаселених країн гарантовано призвело б до знищення сибірських лісів та перетворення Сибіру на пустелю. Це було б злочином проти нинішнього та майбутніх поколінь росіян, злочином проти людства, оскільки ліси Сибіру мають загальносвітову цінність. Демографічна стратегія майбутньої Росії, як на мене, повинна включати три напрями:

1) висування Росією, як визнаним світовим лідером, міжнародної ініціативи щодо глобального скорочення народжуваності;

2) екологічне просвітництво населення, роз'яснення переваг низької щільності чисельності населення та світового значення російських лісів;

3) жорстка захист територіального суверенітету Росії тим самим збереження російських лісів.

Основні причини руйнування екосистем та виснаження ресурсів такі:

– На відміну від природи, де освіта та споживання харчових ресурсів відбуваються за безвідходним, майже замкнутим циклом, при виробництві продуктів та товарів людиною утворюються відходи. Для задоволення своїх потреб людині на рік потрібно близько 20 т природної сировини, 90-95% якої надходить у відходи. Колись природні системи переробляли відходи людської діяльності, ніби захищаючи себе від їхнього шкідливого впливу. У сучасних умовах можливості біосфери до самоочищення та саморегуляції майже вичерпані.

- Місткість природного середовища, тобто. максимальна чисельність популяції певного виду, яку протягом багато часу екосистема може витримати і деградувати, Демшевського не дозволяє переробити всі відходи діяльності, накопичення яких створює загрозу глобального забруднення довкілля і деградації природних екосистем.

– Запаси корисних копалин обмежені фізико-хімічними умовами та розмірами нашої планети, що призводить до їх поступового виснаження.

– Результати руйнівної діяльності людей часто мають довготривалі наслідки, що не простежуються одним поколінням. Крім того, вплив на природу в одному регіоні може позначатися у віддалених від цього регіону місцях.

У міру зростання міста витрати на забезпечення його функцій зростають, а якість життя знижується. Оптимальна ємність середовища, мабуть, відповідає містам помірних розмірів, з населенням близько 100 тисяч осіб.

Індустріально-міська система залежить також від ємності середовища на вході і виході, тобто. розмірів сільського оточення. Чим більше місто, тим більше воно потребує приміських просторів. Часто саме якість життя, а не брак енергії та інших зручностей стає фактором, що лімітує розвиток міста. Деякі вчені вважають, що підтримуюча ємність Землі вже перевищена.

Питання поточного контролю

1. Визначення екосистеми.

2. Опишіть склад екосистеми.

3. Абіотичний компонент – це…

4. Біотичний компонент – це…

5. З яких функціональних груп складаються біотичні компоненти?

6. Енергію чого використовують фотоавтотроф?

7. Яку енергію використовують хемоавтотрофи?

8. Який процес здійснюють консументи чи гетеротрофні організми?

9. Чим харчуються фаготрофи та сапротрофи?

10. У чому полягає роль редуцентів у кругообігу речовин?

11. Чим забезпечується функціонування екосистеми?

12. Взаємодія яких процесів є найважливішою функцією будь-яких екосистем?

13. Чим забезпечується саморегуляція систем?

14. Дайте визначення наступним поняттям: Гомеостаз, резистентна стійкість, пружна стійкість, фотосинтез, метаболізм, аеробне дихання, безкисневе дихання.

15. Екологічна сукцесія – це…

16. Чим характеризується автотрофна сукцесія?

17. Чим характеризується гетеротрофна сукцесія?

18. Еволюція екосистем – це…

19. Біом – це…

20. Перерахуйте коротко основні причини руйнування екосистем та виснаження ресурсів.

Лекція №4.

1. Екологічні чинники.

2.Абіотичні фактори.

3.Біотичні фактори.

4. Антропогенні фактори.