Основи екології Білявський (стр. 32 из 98)

128

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

Утворення живої речовини та її розкладання — це дві сторони єдиного процесу, що зветься біологічним кругообігом речовин. Кругообіг хімічних елементів на Землі відбувається переважно за безпосередньої участі живих організмів. Уперше це було доведено В. І. Вернадським і сформульовано ним у законі міграції хімічних елементів: «Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосередньої участі живої речовини (біогенна міграція), або в середовищі, геохімічні властивості якого (вміст О₂, СО₂, Н₂О й т. д.) зумовлені живою речовиною — як тією, що в наш час складає біосферу, так і тією, що діяла на Землі протягом усієї геологічної історії».

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

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

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

129

РозділіСучасніпідходивнауціпродовкілля

ГлаваЗ

Геоекологія

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

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

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

§ 3,2._д

Атмосфера

Миопинилисявтакомусамомустановищівзабрудненому повітрі, якірибивзабрудненійводі.

А. Кніс, американський біолог

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

130

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

• захищає живі організми від згубного впливу космічних
випромінювань та ударів метеоритів;

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

• є носієм тепла й вологи;

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

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

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

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

* Щонайменшев 60 містахСШАдесяткимільйонівлюдейдихаютьповітрям,
якеневідповідаєсучаснимнормамієшкідливимдляїхньогоздоров'я.

• Накожногожителяцихмістщорічновипадаєблизькотоннинебезпечних
дляздоров'яречовин.

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

131

РозділІСучасніпідходивнауціпродовкілля

ГлаваЗ

Геоекологія

Ё.

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

Крім газів, у повітрі атмосфери містяться ще й домішки так званих аерозолів, тобто дуже дрібних крапель рідин і твердих частинок як природного, так і штучного походження: сірчистих (краплі H₂SO₄), мінеральних (пил із земної поверхні), вуглеводневих (сажа), морських (частинки морських солей) та ін.

■ Парниковий ефект. Клімат Землі, що залежить в основному від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи істотного похолодання, коли значні території суші вкривалися льодовиками, й епохи потепління (до речі, ми живемо саме в епоху потепління, коли розтанули великі льодовикові щити в Євразії та Північній Америці). Та останнім часом учені-метеорологи б'ють на сполох: сьогодні атмосфера Землі розігрівається набагато швидше, ніж будь-коли в минулому. За даними ООН, із кінця XIX до початку XXI ст. глобальна температура на земній кулі підвищилася загалом на 0,6 °С. Середня швидкість підвищення глобальної температури до 1970 р. становила 0,05 °С за 10 років, а останніми десятиліттями вона подвоїлась. 1 це зумовлено діяльністю людини: • по-перше, людина підігріває атмосферу, спалюючи велику кількість вугілля, нафти, газу, а також уводячи в дію атомні електростанції; • по-друге, і це головне, в результаті спалювання органічного палива, а також унаслідок знищення лісів у атмосфері нагромаджується вуглекислий газ. За останні 120 років уміст СО₂в повітрі збільшився на 17 %. У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці чи парнику: він вільно пропускає сонячні промені до поверхні Землі, але втримує її тепло (рис. 3.1). Це спричинює розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. За розрахунками вчених, найближчими десятиліттями через парниковий ефект середньорічна температура на Землі може підвищитися на 1,5—2 °С.