Мягченко О.П. Основи екології

Подождите немного. Документ загружается.

131

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

2.9. Екологічні особливості галузевого використання

природних ресурсів та екотехнологій

Відношення людей до природи на різних етапах розвитку

людства. Глобальні біосферні проблеми. Концепція збалансо-

ваного, гармонійного розвитку суспільства. Екологічні пробле-

ми сільського господарства. Екологія лісових систем. Сучасний

стан лісового покриву у світі, в Україні. Екологічні проблеми

транспорту, джерел отримання енергії. Альтернативні дже-

рела енергії. Урбоекологічна ситуація в Україні.

У сучасному світі однією з найважливіших екологічних,

соціально-економічних проблем є проблема відходів, особливо тих,

що отруюють довкілля, негативно впливають на здоров’я людей,

всього живого. Тому важливою є проблема маловідходних техноло-

гій.

2.9.1. Охорона біосфери – найважливіше завдання сучасності.

Вплив діяльності людини на довкілля

Тривалий час люди вважали, що з природи можна брати її ба-

гатства, не піклуючись про їх відновлення. Будуючи, ми руйнували

і руйнуємо основи самого життя, змінюємо біосферу, яка тепер стала

протидіяти людству за своїми законами. Так, якщо війна між людьми

це геноцид, то війна проти природи – терацид (гр. терра – земля) –

війна проти самої Землі.

Зміни в природі супроводжують людство на всіх етапах розви-

тку цивілізації – первіснообщинному, рабовласницькому, феодаль-

ному і капіталістичному. На початку розвитку цивілізації шкода,

нанесена людьми природі, була незначною. З розвитком техніко-

технологічної могутності людей руйнації у природі зростали.

Розуміючи це, в багатьох країнах вже у XVIII-XIX ст.ст. століт-

тях з’явилися закони, які регламентували відношення людини до

природи, її ресурсів, компонентів. Виникла необхідність наукового

аналізу змін, породжених діяльністю людей, тобто антропогенних

змін (гр. антропос – людина, генос – породжувати). Ці зміни ста-

ли настільки очевидними, що у 1913 р. у Швейцарії був скликаний

Перший Міжнародний з’їзд з охорони природи.

Катастрофічні зміни у природі, що виникли на початку XX ст. –

світові війни, революції в багатьох країнах світу призвели до знищен-

132

Основи екології

ня природних ресурсів і руйнації світового господарства, а потім для

його відновлення знову знадобилися величезні природні ресурси, що

бралися з природи. Це призвело у 50–60 рр. ХХ ст. до початку гло-

бальної кризи, яка стала результатом суперіндустріалізації та супер-

мілітаризації всіх сфер людської діяльності. Виникли всесвітні акту-

альні проблеми збереження природи як єдиного цілого.

Тепер людство стало геологічною, космічною силою, яка змінює

всі природні сфери – літосферу, атмосферу, гідросферу планети – її

географічну оболонку. Катастрофа в тому, що відбувається отруєння

всіх сфер існування живих істот і передусім людини. Інтенсивність

життя в Світовому океані зменшилася на 30%, тому що в нього що-

річно потрапляє близько 600 млрд т отруйних речовин. З атмосфе-

ри вилучається близько 80% кисню, який продукується наземною

рослинністю. Саме тому в 1994 р. було прийняте рішення ООН про

зменшення використання органічних видів палива для виробництва

енергії. Збереження природи як єдиного цілого стало найактуальні-

шою проблемою сучасності.

Сформувалися глобальні біосферні проблеми: демографічні – пере-

населеність при відсутності екологічно збалансованих, нешкідливих

технологій; соціально-економічні – безмежне зростання потреб люд-

ства, які виснажують природу, і тому важлива думка відомого ученого

академіка М. Амосов проте, що людство повинно неминуче обмежити

свої потреби, якщо хоче жити далі. Без цього всі існуючі проблеми ще

більше загостряться – атмосферні – хімічне забруднення, виникнення

парникового ефекту, руйнація озоносфери; гідросферні – виснаження

запасів прісної води, забруднення Світового океану; літосферні – руй-

нація ґрунтів, нераціональне використання земних надр, надзвичайної

сили землетруси та виверження вулканів; мінерально-енергетична кри-

за, яка призвела до виснаження відомих покладів корисних копалин та

до руйнації біосферних зв’язків між рослинним і тваринним світами, і

як наслідок – зникнення багатьох видів рослин і тварин.

Ці проблеми були розглянуті на всесвітньому форумі 1992 р. в

Ріо-де-Жанейро і запропоновано ряд заходів, концепцій подальшо-

го розвитку людської цивілізації. Одним з центральних положень

збереження екологічної рівноваги між природою та людством стала

концепція збалансованого, або гармонійного, сталого розвитку, яка

регламентує екологічну поведінку кожної держави, вимагає дотри-

мання певних меж використання природних ресурсів, забруднення

довкілля.

133

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

Але, на жаль, вони виконані не були, про що велася мова через

10 років, у 2002 р., на Йоханесбурзькому саміті, присвяченому існу-

ючим невирішеним і майбутнім екологічним проблемам. Підкрес-

лювалося, що найважливішою проблемою сучасності є екологічна

безграмотність населення планети – від найвищих посадовців до

пересічної людини, відсутність екологічної культури. Це є основою

кризової ситуації на планеті.

По-перше, – посилення парникового ефекту – потепління, що

супроводжується таненням світових льодовиків на полюсах, вер-

шинах гір, а отже, виникають повені, шторми, катастрофічні зливи.

По друге, – триваюче руйнування озонової сфери над планетою через

викиди речовин, які реагують з озоном. Ряд міжнародних конвенцій

з цих проблем не виконуються. Зокрема Кіотська угода, пов’язана з

подоланням проблем забруднення атмосфери, а отже, з парниковим

ефектом, Віденська та Монреальська конвенції, спрямовані проти

руйнування озоносфери. Майже всі економічно розвинуті держави

Європи, зокрема Україна, ратифікували їх, а отже, зобов’язалися ви-

конувати її вимоги.

Питання

1. Коли і чому виникла необхідність аналізу змін в природі?

2. Які сучасні екологічні проблеми Ви знаєте?

3. Як можна зберегти екологічну рівновагу в біосфері?

4. Що таке концепція гармонійного або сталого розвитку?

5. Що таке екологічний стан, його характеристики?

2.9.2. Проблеми сільського господарства

Вони мають давні корені, тому що людство веде його протягом

останніх 10 тис. років, але його найбільш негативні впливи на при-

роду проявилися в наш час. Сільське господарство України ведеть-

ся на 41,84 млн га сільськогосподарських угідь (69,3 % території

України), в тому числі 33,19 млн га ріллі (55 %) та 7,63 млн га при-

родних кормових угідь – сіножатей і пасовищ (12,6 %). Це найбільш

природомістка галузь, основу якої складає є могутній природно-

ресурсний потенціал.

У сільськогосподарському виробництві щороку використову-

ється понад 10,9 млрд куб. м води, або 36,4 % її загального спожи-

вання в Україні. В розрахунку на одного мешканця припадає 0,82

га сільськогосподарських угідь, в тому числі 0,65 га ріллі, тоді як

134

Основи екології

в середньому по Європі ці показники становлять відповідно 0,44 і

0,25 га. Розораність сільськогосподарських угідь досягла 72 %, а в

ряді регіонів перевищує 88 %. До обробітку вже залучені малопро-

дуктивні угіддя, включаючи прируслові луки і пасовища та схилові

землі, що дуже небезпечно і протизаконно.

В Європі тільки 5,7 % її території припадає на Україну, але її

сільськогосподарські угіддя складають 18,9 %, а рілля – 26,9 %.

Ефективність використання земель в Україні значно нижча, ніж в

середньому по Європі.

Основними причинами низької віддачі земельного потенціалу

в Україні є безгосподарне ставлення до землі, помилкова стратегія

максимального залучення земель до обробітку, недосконалі техніка,

технологія обробітку землі та виробництва сільськогосподарської

продукції, не виважена цінова політика, недотримання науково об-

ґрунтованих систем ведення землеробства і, зокрема, повсюдне не-

дотримання сівозмін, внесення недостатньої кількості органічних до-

брив, низький науково-технічний рівень проектування, будівництва

та експлуатації меліоративних систем, недосконала система викорис-

тання і внесення мінеральних добрив та невиконання природоохорон-

них, комплексно-меліоративних, протиерозійних й інших заходів.

Щорічно на поля планети вносять близько 400 млн т мінераль-

них добрив, сотні тисяч тонн пестицидів, що отруюють ґрунт і, на-

копичуючись потім в рослинах, переходячи через трофічні, тобто

харчові ланцюги, потрапляють в організм людини.

Через це постійно погіршується якісний стан земельного фонду.

Майже на всіх землях спостерігається неухильне зниження вмісту

гумусу в ґрунтах, середній вміст якого складає всього 3,5–3,2 %.

Використання у великій кількості мінеральних добрив, пести-

цидів та інших хімічних препаратів разом з промисловим і радіа-

ційним забрудненням ще більше ускладнює екологічну ситуацію в

Україні, знижує відтворювальну здатність біосфери та екологічну

стійкість агроландшафтів.

В окремих районах, де проведено осушення земель, відбувається

неконтрольоване зниження рівня ґрунтових вод, зменшення потуж-

ності органічної маси, а в районах зрошення – підтоплення і засо-

лення ґрунтів, деградація чорноземів, що призвело до негативних

екологічних наслідків у районах Полісся та на півдні України.

Розвиток різних форм власності та господарювання на землі без

суворого і надійного державного екологічного й митного контролю

135

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

за ввезенням небезпечних відходів, брак відповідної законодавчої

бази призводять до споживацького ставлення до землі.

Через активну хімізацію сільського господарства виник новий,

антропогенний тип ерозії (руйнування) ґрунтів – хімічна, коли ком-

поненти ґрунту, зокрема гумінові кислоти, взаємодіють з штучними

хімікатами. Це призводить до утворення нових, небезпечних і часто

токсичних, компонентів у ґрунті.

Нині еродовано 14,8 % загальної площі поливних земель, 1,5 % –

перезволожені, понад 4 % – солонцюваті та засолені. Збільшення міне-

ралізації ґрунтових вод сприяє вторинному засоленню земель.

Важливою проблемою є потепління через парниковий ефект,

який сприяє збільшенню посух, що представлено на карті (рис. 20).

Рис. 20. Вірогідність посух в Україні

Дуже небезпечні сполуки важких металів у разі перевищення

значень їх ГДК. Наявність токсичних речовин в ґрунтах, в тому

числі важких металів, звідки вони потрапляють в атмосферу, гід-

росферу встановлюють спеціальні служби Міністерства охорони

здоров’я – санепідемстанції, Міністерства аграрної політики – аг-

ростанції, Міністерства охорони навколишнього природного се-

редовища – лабораторії екологічних інспекцій. Дія сполук важких

металів наведена в табл. 19.

136

Основи екології

Таблиця 19

Токсичні ефекти важких металів

Токсичний елемент Дія

Кадмій, мідь, свинець,

ртуть, цинк, галогени

Вплив на проникненість клітинних мембран,

реакція SH-групою цистеїну та метіоніну

Залізо Токсикози; зниження кровотворення

Кобальт Злоякісне малокрів’я

Манган Важкі отруєння, канцероген

Мідь Хвороби печінки, мозку, шизофренія, епілепсія

Нікель

Утворення комплексів з альбумінами

Селен М’язова дистрофія, канцероген

Хром (+6) Канцероген

Концентрація цих речовин не повинна перевищувати ГДК, зна-

чення яких в ґрунтах і харчових продуктах подані в табл. 20.

Таблиця 20

Граничний вміст важких елементів у ґрунті та харчових продуктах

Сполуки

елементів

Концентрація, мг/кг

Ґрунт Харчові продукти

Зернові Хліб Овочі

Арсенікум 2,0 0,2 0,2 0,2

Ртуть 2,1 0,003 0,002 0,005

Нікель 4,0 0,5 0,5 0,5

Сурма 4,5 0,1 0,1 0,1

Цинк 23,6 50,0 50,0 10,0

Свинець 32 0,3 0,3 0,3

Перевищення цих показників призводить до отруєння всього

живого, в тому числі і людей, тому що рано чи пізно через харчові

ланцюги отрути потрапляють в організм людини.

Слід зважити на те, що площа сільськогосподарських земель не

може збільшуватись, а тільки скорочується через розширення терито-

рій населених пунктів, земель промислового та іншого призначення, не

пов’язаного з виробництвом сільськогосподарської продукції. Вже тепер

в Україні, як і в усьому світі, різко зменшилися запаси гумусу, через що

137

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

неухильно зменшується врожайність рослин. Її підвищення за допомо-

гою мінеральних добрив призводить як до поступового отруєння грунту,

так і сільськогосподарської продукції – рослинної, тваринної. Через не-

належне ставлення до землі виникли проблеми, які наведені в табл. 21.

Таблиця 21

Види антропогенних впливів на ґрунти,

які зменшують їх врожайність

Вид впливу Основні зміни в ґрунтах

Щорічна оранка

Підсилення взаємодії з атмосферою, вітрова

та водна ерозії, зменшення чисельності

ґрунтових організмів

Сінокошення, збирання

урожаю

Зменшення корисних біогенних елементів,

підсиле ння випаровування

Випас скота

Ущільнення ґрунту, руйнування рослинності,

виникнення ерозії, збіднення ґрунту рядом

хімічних елементів, висушування, здобрення

гноєм, біологічне забруднення

Випалювання стерні,

трави (бур’янів)

Знищення ґрунтових мікроорганізмів

у поверхневих шарах, підсилення

випаровування

Зрошення

Неправильне зрошення сприяє

заболочуванню та засоленню

Осушення Зниження вологості, виникнення вітрової ерозії

Застосування

отрутохімікатів,

мінеральних добрив

Знищення ґрунтових мікроорганізмів, зміни

ґрунтоутворюючих процесів, накопичення

отрут (пестицидів, важких металів, від чого у

світі щорічно гине 14 тис. людей, а у 700 тис.

погіршується здоров’я)

Звалища промислових та

побутових відходів

Зниження площі орних земель, придатних для

сільського господарства, отруєння ґрунтових

мікроорганізмів на приле глих ділянках

Робота наземного

транспорту

Ущільнення ґрунту, забруднення ґрунтів

відпрацьованими газами та пилоподібними

матеріалами

Стічні води

Перезволоження, отруєння мікрофауни,

забруднення грунтів органічними та

хімічними речовинами, зміна їх складу

138

Основи екології

Продовження табл. 21

Викиди в атмосферу

Забруднення грунту шкідливими речовинами,

збільшення його кислотності

Знищення лісів

Підсилення вітрової та водної ерозії,

випаровування

Фекальні органічні

відходи

Забруднення небезпечними організмами,

збільшення їх кількості

Шум і вібрація

Зменшення швидкості росту рослин, загибель

живих організмів

Електромагнітні

випромінювання

Зменшення швидкості росту рослин

В Україні існує ряд законів: «Про охорону навколишнього при-

родного середовища», «Земельний кодекс», «Про агрохімікати і

пестициди», «Про охорону здоров’я», «Про санітарне та епідемічне

благополуччя», які вимагають дбайливого відношення до ґрунтів, їх

меліорації (лат. – поліпшення), рекультивації (лат. – відновлення).

При порушенні законів земельна ділянка може бути вилучена, а осо-

би, винні в погіршенні якості ґрунту, несуть відповідальність – від

адміністративної до кримінальної.

Питання

1. Якi фактори впливають на результативнiсть сiльского гос-

подарства?

2. Які шкідливі речовини можуть знаходитися в ґрунтах, про-

дуктах харчування?

3. Як впливає господарська дiяльнсть на стан ґрунтiв?

4. Які закони охороняють стан ґрунтів, здоров’я населення?

5. Яка роль моніторингу земель, його зміст, вимоги?

2.9.3. Екологія лісових систем

Рослини разом із тваринами лісу складають єдине ціле – лісову

екосистему. З цього випливає, що при знищенні рослин елімінують

і тварини. Через це зараз під загрозою зникнення знаходяться 25

тис. видів вищих рослин – продуцентів і в зв’язку з цим може зник-

нути 30% тварин – консументів, що складає близько 10000 видів.

Тут спрацьовує ефект екологічних зв’язків – зникнення одного виду

рослин автоматично веде до елімінації (самозникнення) 20–30 видів

тварин,зокрема комах, які трофічно зв’язані з ним.

139

Розділ 2. Прикладні аспекти екології

В залежності від кліматичних умов виділяють ліси тропічної

та субтропічної зони – джунглі або сельва; помірної зони – листяні

ліси та холодної – тайга, яка складається з хвойних порід.

Людина споживає головний «продукт» діяльності лісів – кисень. За

добу кожний з нас «з’їдає» 15 кг повітря (13 м

), а за все життя – 600 тис.

(це складає близько 600 млн подихів). За весь період людської діяль-

ності було спалено 273 млрд т кисню, а за останні 50 років – 246 млрд т.

Вже тепер щорічно на промислові потреби витрачається майже

95% від його річної продукції лісами планети. За один трансконти-

нентальний переліт (з Парижа до Нью-Йорка) сучасний літак спо-

живає 36 т кисню – кількість, яка виділяється лісом за добу з площі

3 тис. га. Середньорічне споживання кисню одним легковим автомо-

білем за кожні 15 тис. км оцінюється в 4,5 т, а на спалювання одного

кг бензину його витрачається близько 200 л, що в 2,5 рази переви-

щує добову потребу людини в повітрі.

Ліс входить у сферу вищого рівня інтеграції живої матерії як

носій колосальної енергії. За рядом властивостей (величезна маса

органічної речовини, інтенсивний біотичний кругообіг) зелений

«океан» планети цілком зіставимий із світовим океаном.

Виникнення лісів почалося вже в девонському періоді (410 млн

років тому), коли на планеті з’явилися перші ліси з папоротей, хвощів,

плаунів і саговників, з яких утворилися сучасні поклади кам’яного

вугілля. У пермському періоді (285 млн років тому) ці ліси замінили

голосім’яні рослини, що панували протягом мезозойської ери (близь-

ко 160 млн років тому) до початку сучасної, кайнозойської.

З цих далеких часів до нас дійшли секвої, болотні кипариси. На-

прикінці мезозою, у крейдовому періоді (137 млн років тому), через

похолодання, здійснилася біологічна революція – з’явилися покри-

тонасінні рослини, з яких і зараз існують магнолії, платани, ліріоден-

дрони, фікуси. Пізніше з’явилися дуб, горіх волоський, клен, береза,

верба, тополя. Зараз нараховується 120 тис. видів покритонасінних

рослин – дерев і чагарників.

Зміни рослинного покриву планети зв’язані з льодовиковими пе-

ріодами. Перший з них почався 800 млн років тому – у пізньокембрій-

ський льодовиковій епосі, що тривала близько 200 млн років. Близько

300 млн років тому почалася пермокарбонова ера, після якої на поверх-

ні планети протягом близько 200 млн років не було льоду. І тільки 10

млн років тому знову з’явилися льодові шапки на полюсах – почалася

140

Основи екології

сучасна льодовикова епоха. Саме ці епохи зіграли велику роль у фор-

муванні сучасного рослинного покриву планети, тваринного світу.

Вважається, що в кінці голоцена (близько 10000 років тому) в рос-

линному покриві переважали ліси з порід – дуб, граб, ялина, та кущі –

шипшина, терен, мигдаль дикий, карагана. Реліктом лісової рослинності

Північного Приазов’я є ліс біля села Стара Ігнатьєвка Волновахського

району – тепер це пам’ятка природи. Такі лісостепові угруповання збе-

реглися ще подекуди, наприклад в урочищі Макорти біля Бердянська.

Лісостепові біоценози являють собою трансформовану діброву, яку

складають найбільш стійкі до аридних умов берест, ясень звичайний, ясень

зелений, в’язи – листоватий, пробковий та осика і яблуня лісова. Кущовій

рослинності притаманна певна закономірність у розподілі за лісовими це-

нозами, пов’язаними спільними реакціями на екологічні умови.

З 139 млн кв. км поверхні планети тепер лісами покрито 30%, але

вже стільки ж вирубано. Близько 63 млн кв. км природних екосистем

антропогенно змінені – це інженерні споруди, міста, штучні водойми,

пустелі. За останні 10 тис. років знищено 2/3 усіх доісторичних лісів.

За матеріалами 14 Генеральної асамблеї Міжнародного союзу охо-

рони природи (МСОП) тільки починаючи з 1978 р. знищено 40% тро-

пічних і вологих листопадних лісів планети – її легені, а ті, які ще є,

вирубують зі швидкістю 20 га за хвилину, що еквівалентно 110 тис. куб.

м деревини за рік. Через це та кислотні опади щорічно площа лісів не-

ухильно зменшується на 200 тис. кв. км, а площа пустель збільшується

на 60 тис. кв. км. Зараз замість 10 зрубаних дерев висаджується тільки

одне. Загальні характеристики лісів різного типу наведені в табл. 22.

Таблиця 22

Продуктивність лісів

Ліси

Площа,

млн км кв.

Річна біомаса,

кг/га

Загальна біопро-

дуктивність, млрд. т

Тропічні 14,7 7000 10,3

Хвойні 10,0 2500 2,5

Листяні 4,9 250 1,2

Ліс – найбільш важлива частина рослинного світу. Його загаль-

на площа на Землі – 38 млн км

(Росія – 8; США – 2; Канада – 2,6;

Бразилія – 3,2 млн км