Угруповання та екосистеми (стр. 4 из 6)
Слід зазначити, що майже весь атмосферний кисень біогенного походження: він утворився внаслідок фотосинтезу, який здійснюють зелені рослини і ціанобактерії. Вміст кисню в нижніх шарах атмосфери становить приблизно 21% і знижується зі збільшенням висоти над рівнем моря. Частина молекулярного кисню атмосфери під дією ультрафіолетових сонячних променів і електричних розрядів перетворилася на озон, з якого сформувався озоновий екран.
Що характерно для колообігу Карбону?
Карбон, як відомо, входить до складу органічних сполук, що постійно синтезуються, перетворюються і розщеплюються всіма організмами. Автотрофи здатні засвоювати вуглекислий газ з атмосфери і синтезувати різноманітні органічні речовини, які згодом ланцюгами живлення передаються гетеротрофним організмам.
Карбон накопичується в живих організмах у вигляді синтезованих органічних сполук, а також солей карбонатної кислоти (переважно в скелетах або черепашках), а поза живими організмами - в органічних речовинах ґрунту, вуглекислому газі та різноманітних осадочних породах (мармур, вапняк, крейда тощо). На певний час Карбон, який міститься в цих сполуках, вилучається з біогенної міграції. Але внаслідок процесів життєдіяльності організмів (дихання, виділення тощо), біогенного розкладання мертвої органіки (процеси мінералізації, бродіння), хімічних перетворень осадочних порід (розчинення, вивітрювання) він знову включається в біогеохімічні процеси.
На колообіг Карбону впливає господарська діяльність людини. Розвиток промисловості, інтенсивне споживання енергоносіїв зумовлюють зростання концентрації вуглекислого газу в атмосфері. Масове вирубування лісів призводить до того, що рослинність Землі зв'язує меншу кількість атмосферного вуглекислого газу. Це порушує рівновагу в обміні сполуками карбону між живою речовиною нашої планети і оболонками Землі.Як відбувається колообіг Нітрогену? Вміст вільного газоподібного азоту в атмосфері становить приблизно 79%. З атмосфери азот надходить у ґрунт і водойми у вигляді оксидів і у складі інших сполук (аміаку тощо), які утворюються під впливом космічних променів, грозових розрядів та ін. Проте основна частина сполук нітрогену надходить у воду і ґрунт завдяки фіксації атмосферного азоту прокаріотами (азотфіксуючі бактерії, деякі ціанобактерії).
Нітроген у складі хімічних сполук, які можуть бути використані живими організмами, називають фіксованим. Фіксований нітроген з ґрунту зелені рослини можуть засвоювати або безпосередньо, або завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями. Зі сполук нітрогену рослини синтезують амінокислоти, з яких складаються білки. Далі нітрогенвмісні органічні сполуки передаються ланцюгами живлення. В організмах складні сполуки нітрогену розщеплюються до простих (аміак, сечовина, сечова кислота, гуанін тощо) і виділяються в довкілля з видихуваними газами, потом, сечею, екскрементами.
Складні органічні сполуки нітрогену (білки, нуклеїнові кислоти) надходять у навколишнє середовище із рештками організмів. Вони розкладаються редуцентами, які здійснюють денітрифікацію - процес відновлення нітритів або нітратів до газоподібних сполук - молекулярного азоту (И2) чи двооксиду нітрогену (N0^). Інші мікроорганізми забезпечують процеси нітрифікації, завдяки яким іони амонію (гШ4) окиснюються до нітритів (гТО2~), а останні - до нітратів (гТО3~~). Так, завдяки діяльності редуцентів нітрогенвмісні органічні сполуки розкладаються до простих, і колообіг Нітрогену в біосфері поновлюється.
Еволюція біосфери. Роль людини в біосфері
У процесі свого історичного розвитку вид Людина розумна поступово втрачав свою залежність від природи. На певному етапі розвитку цивілізації людина почала активно перетворювати природу і її вплив на довкілля зростав з кожним століттям, доки не став провідним екологічним фактором.
Але діяльність людини, яка визначає нині обличчя нашої планети, поставила її перед складним вибором: або і далі жити за принципом "після нас хоч потоп", нехтуючи законами природи, або ж розвивати те, що американський еколог Ольдо Леопольд називав "екологічною совістю", тобто відповідальність перед наступними поколіннями людей за стан нашої планети.
Перелік екологічних проблем, породжених діяльністю людини, чималий. Невирішеність цих проблем поставила людство на межу біосферної кризи, яка загрожує самому його існуванню. Розглянемо ці проблеми докладніше.
Які проблеми породжує зростання населення Землі? Причиною багатьох проблем, які стоять нині перед людством, є швидке збільшення населення нашої планети. За підрахунками вчених, у VII тис. до н. є. населення Землі не перевищувало 10 млн. осіб (порівняйте: тепер лише в столиці Японії - Токіо - людей живе більше), на початку н. є. - 300, в середині XVII століття - майже 700 млн, у 1970 році - 3,6 млрд, а в 1990 - 5,3 млрд осіб. Якщо ця тенденція зростання народонаселення зберігатиметься, то за прогнозами фахівців уже в 2030 році воно сягне 9 млрд.
Лише за останні 50 років населення Землі збільшилося вдвічі, що дає підстави стверджувати про справжній демографічний вибух, наслідки якого неможливо передбачити. Зокрема, зростання народонаселення загострює проблему забезпечення його продовольчими ресурсами. При цьому регіони з найбільшою густотою населення часто не збігаються з місцями найрозвиненішого сільського господарства. Наприклад, у країнах Європи, Північної Америки, Австралії, де виробляють до 60% харчових продуктів, мешкає всього 30% населення Землі, тоді як для Східної Азії це співвідношення становить відповідно 28 і 53%.
Отже, проблема перенаселеності певних регіонів визначається співвідношенням густоти населення з наявними на цій території ресурсами, необхідними для існування людини.
Наприклад, густота населення Нідерландів, країни з високим рівнем розвитку сільського господарства, становить понад 1 000 особин на 1 км2, тоді як для багатьох країн Африки, які перебувають на межі голоду, цей показник не перевищує 100.
Який сучасний стан ґрунтів нашої планети? Забезпечення населення Землі продуктами харчування зумовлює щорічне збільшення площі орних земель. Але розорювання ділянок, зайнятих природними екосистемами, і вирубування лісів, які забезпечують оптимальний рівень ґрунтових вод і захищають ґрунти від впливу вітрів, спричинюють їхню ерозію. Ерозія ґрунтів - це зменшення товщі їхнього верхнього родючого шару внаслідок розмивання водою або видування вітром.
Ще одна причина скорочення площ орних ґрунтів - це їх засолювання, яке відбувається внаслідок нераціонального зрошування. Надмірне зрошування спричинює підвищення рівня ґрунтових вод, а разом з ними і солей, що відкладаються на поверхні ґрунту.
Негативно впливає на родючість ґрунтів і їхніх мешканців застосування пестицидів (від лат. пес-тис - зараза і цидо - вбиваю) - хімічних сполук, які використовують для захисту рослин, продуктів харчування від шкідників. Надмірна кількість пестицидів забруднює природні екосистеми, а також продукти харчування, питну воду, з якими вони можуть потрапити в організм людини. Регулярне їхнє застосування спричинює появу шкідників, нечутливих до дії певних отрутохімікатів, та зникнення корисних видів.
Наприклад, у деяких районах Коста-Ріки вирощування бавовнику було припинено через те, що кошти, вкладені в боротьбу зі шкідниками, стійкими до дії пестицидів, почали перевищувати прибуток, який одержували від вирощування цієї культури. На згадку залишилися лише забруднені пестицидами ґрунти, непридатні для подальшого сільськогосподарського використання.
Внаслідок ерозії та інших процесів запаси гумусу нашої планети щорічно зменшуються приблизно на 24 млн тонн, а площа пустель лише за останні 25 років збільшилася на 120 млн га. Якщо ці процеси своєчасно не зупинити, то вже наприкінці XXI століття майже третина всіх орних ґрунтів може стати непридатною для сільськогосподарського використання.
Які проблеми пов'язані із появою великих міст? Зростання населення Землі та стрімкий розвиток промисловості супроводжується інтенсивним розвитком міст, зокрема появою велетенських міст - мегаполісів (від грец. мегас - великий і поліс - місто). Нині в містах проживає понад 40% населення нашої планети, хоча вони займають не більше 0,5% її площі. Великі міста та їхні околиці є прикладом природного середовища, найспотворенішого діяльністю людини: руйнування природних екосистем, забруднення промисловими та побутовими відходами, інтенсивний рух транспорту тощо.
Як знищення лісів впливає на стан нашої планети? За підрахунками вчених, протягом останніх
10 тис. років унаслідок діяльності людини площа лісів на нашій планеті скоротилася не менш ніж на У3. І навіть тепер, коли людина починає усвідомлювати катастрофічні наслідки цього процесу, площа лісів щорічно скорочується майже на 17 млн га. Насамперед винищуються тропічні ліси, які відіграють провідну роль у підтриманні екологічної рівноваги на нашій планеті. Ми вже згадували, що вирубування лісів спричинює накопичення в атмосфері вуглекислого газу, призводить до масового зникнення видів тварин і рослин (а в тропічних лісах мешкає майже половина всіх видів організмів). Майже повністю знищені первинні ліси Європи, а вторинні ліси, які їх заступили, мають збіднений видовий склад тварин, рослин і грибів.
Які проблеми пов'язані з використанням енергоресурсів? Зростання населення Землі та інтенсивний розвиток промисловості загострюють проблему енергоресурсів. Ця проблема тісно пов'язана з екологічним станом нашої планети, оскільки ефективне використання енергоресурсів не лише знижує собівартість промислового виробництва, а й рівень видобутку корисних копалин, що, у свою чергу, значно знижує забрудненість довкілля.