Біосфера і людина. Антропогенний тиск на довкілля

Зміст

Вступ

1. Виникнення людини та його значення для біосфери Землі

2. Склад і загальна характеристика біосфери

3. Антропогенна дія на біосферу та її результати

Висновки

Перелік використаних джерел

Вступ

Наявність життя є визначальною особливістю планети Земля. Сукупність усіх живих істот разом із тією частиною планетарної речовини, яка постійно обмінюється з ними енергією та матерією, прийнято називати сферою життя, або біосферою.

Природні екосистеми ніколи не функціонують відокремлено: вони безперервно взаємодіють між собою, а в сукупності формують глобальну екосистему — біосферу. Саме на цьому рівні проявляються специфічні закономірності функціонування системи.

Поява живої матерії та біосфери загалом суттєво змінила колообіги хімічних елементів на планеті та спричинила значні трансформації. Водночас історія Землі містить численні приклади процесів, що порушували роботу екосистем і зумовлювали суттєві перебудови біосферних процесів. Такі зміни відбувалися ще задовго до появи людини, однак саме виникнення людей та їхня діяльність призвели до принципово нових трансформацій довкілля. З часом ці зміни стають дедалі масштабнішими, і сьогодні людство вважають головним чинником порушення рівноваги в біосфері. Широкого вжитку набули поняття «екологічна криза», «екологічна катастрофа» тощо, які зазвичай пов'язують із людськими критеріями. Чи можуть такі категорії бути застосовними до природних змін у біосфері, чи вони є складовою еволюційного процесу? Відповісти на ці питання непросто, проте в науці сформувалися певні усталені погляди на екологічні кризи минулого.

До розуміння поняття «біосфера» (від грец. bios — життя, sphairo — куля, сфера) наблизився французький біолог Ж.-Б. Ламарк ще 1802 року, однак сам термін уперше застосував австрійський геолог Е. Зюсс у 1875 році. Саме він виокремив біосферу як особливу оболонку Землі, в межах якої існує життя, хоча чіткого визначення цьому поняттю не надав.

1. Виникнення людини та його значення для біосфери Землі

Поява життя на Землі мала колосальне значення. Детально розглядати еволюцію планети та біосфери ми не будемо, оскільки це не входить до завдань цієї дисципліни, проте окремі моменти варто згадати. Першою масштабною зміною біосфери, що надзвичайно вплинула на розвиток життя, стала так звана перша екологічна криза, яка датується 2,0–1,7 млрд років тому. Як стверджує В. А. Зубаков, ця криза середнього протерозою (ріфейська криза) стала першим поштовхом до еволюції вищих організмів.

Тодішній стан довкілля суттєво відрізнявся від сучасного. Суходіл оточувала щільна атмосфера відновного типу (метан, сірководень, азот, вуглекислий газ), яка мала значно більшу густину, ніж теперішня. На планеті існували мілководні моря, а органічний світ був представлений переважно прокаріотами — доклітинними формами життя. Тектонічні та геохімічні процеси, що сприяли формуванню Світового океану (збільшення глибини та обсягів води, що виділялася з надр), зумовили зв'язування вуглекислого газу в біогенні карбонатні відклади. Через зниження концентрації CO₂ в атмосфері послабшав парниковий ефект, що призвело до похолодання до 4–10 °C та виникнення першого материкового зледеніння.

Зменшення вмісту вуглекислого газу спричинило зниження потужності та щільності атмосфери, тому сонячне випромінювання почало активніше досягати поверхні Землі. Це, своєю чергою, стимулювало діяльність фотосинтезуючих бактерій. Кисень почав накопичуватися в атмосфері та океанах, і для більшості прокаріот він виявився токсичним. Унаслідок цього почалося масове вимирання прокаріот, рештки яких накопичувалися в протерозойських відкладах (вугілля, нафта, газ, графіт). Відбулася докорінна перебудова природного середовища та поява ядерних (клітинних) організмів — еукаріот.

Отже, для протерозойських екосистем зміна атмосфери, клімату та поява еукаріот стали незворотною екологічною катастрофою. Однак для подальших форм життя, зокрема сучасних, ця трансформація була необхідною [2, c. 39–40].

У подальшій історії біосфери її природний стан неодноразово змінювався, але ці зміни вже не були настільки радикальними. Йдеться про такі явища, як зледеніння (наприклад, пермокарбонове), різкі зміни флори та фауни (зокрема, вимирання динозаврів у юрі), гороутворення тощо. Однак із появою людини та розвитком людства зміни в довкіллі набули принципово іншого характеру. Взаємодія людини з навколишнім середовищем відбувається в різних формах і з різною інтенсивністю на різних етапах історичного розвитку. В історичному контексті виокремлюють кілька етапів впливу людини на природу:

• вплив людини як звичайного біологічного виду;
• зміна довкілля через розорювання великих територій, вирубування лісів, надмірний випас худоби;
• зміна довкілля через інтенсивне використання природних ресурсів, зокрема корисних копалин;
• глобальна зміна всіх екологічних компонентів біосфери.

Очевидно, що в різні історичні періоди людина по-різному впливала на природу, і це визначалося світоглядом людей, їхнім ставленням до природи та рівнем розвитку знарядь праці.

Первісні люди не відокремлювали себе від природи. Вони визнавали її могутність і наділяли окремі природні явища людськими рисами, що пов'язано з беззахисністю перед стихіями. В античний період природа розглядалася як простір для життя, з якого людина брала все необхідне для існування.

У Середньовіччі (в Європі) сформувалося аналітичне ставлення до природи, яку почали відокремлювати від людини. Природні об'єкти та явища поділяли на корисні й шкідливі, що посилило антропогенний тиск.

В епоху Відродження та Реформації відбулося багато наукових відкриттів, передусім у природничих науках, а ставлення до природи формувалося з позиції «Людина — центр Світу». Капіталістична епоха принесла прагматичний підхід: людина має брати від природи все необхідне. Природа сприймалася як товар і «комора» людини [4, c. 106–108].

2. Склад і загальна характеристика біосфери

У буквальному розумінні термін «біосфера» означає сферу життя. У такому значенні його вперше використав у 1875 році австрійський геолог і палеонтолог Едуард Зюсс, який розумів біосферу як сукупність організмів, обмежену в просторі та часі, що населяє поверхню Землі.

Сучасна наука трактує біосферу як оболонку Землі, що охоплює всю сукупність живих організмів і ту частину планетарної речовини, яка перебуває в безперервному обміні з ними.

Два основні компоненти біосфери — живі організми та середовище їхнього існування — постійно взаємодіють і перебувають у тісній органічній єдності, утворюючи цілісну динамічну систему. Біосфера як глобальна суперсистема складається з багатьох підсистем.

За всю історію еволюції життя на Землі існувала величезна кількість видів (загалом близько 500 млн). Сьогодні налічується приблизно 3 млн видів живих організмів.

Живі організми не існують ізольовано. У процесі життєдіяльності вони об'єднуються в різні системи, наприклад, популяції. В ході еволюції формується якісно новий рівень живих систем — біоценози, тобто сукупності рослин, тварин і мікроорганізмів у локальному середовищі існування.

Разом із навколишнім середовищем, обмінюючись із ним речовиною та енергією, біоценози утворюють нові системи — біогеоценози, або екосистеми. Біогеоценоз є природною моделлю біосфери в мініатюрі, оскільки включає всі ланки біотичного колообігу: від зелених рослин, що створюють органічну речовину, до споживачів, які перетворюють її на мінеральні елементи. Інакше кажучи, біогеоценоз — це елементарна складова біосфери. Таким чином, усі живі організми та екосистеми в сукупності утворюють суперсистему — біосферу.

Біосфера охоплює нижню частину атмосфери, гідросферу та верхню частину літосфери.

Атмосфера — це найлегша оболонка Землі, що межує з космічним простором; через неї здійснюється обмін речовиною та енергією з космосом. Атмосфера складається з кількох шарів: тропосфери (нижній шар, що межує з поверхнею Землі, висота 9–17 км, містить близько 80% газового складу атмосфери та весь водяний пар), стратосфери та ноосфери [3, c. 54–56].

3. Антропогенна дія на біосферу та її результати

Сучасна епоха відзначається особливим ставленням до природи. Людина виступає одночасно і головним збурювачем біосфери, і ключовим чинником її стійкості.

На основі історичних даних прийнято виокремлювати чотири типи природокористування: привласнювальний, продукуючий, інноваційний та ноосферний. Наслідки впливу цих типів на довкілля є різними.

Привласнювальне господарство характерне для ранніх етапів розвитку суспільства (первісних людей). Населення тоді становило близько 20 млн осіб, а основними засобами виживання були збиральництво та мисливство. Обмежена чисельність людей диктувалася низькою демографічною ємністю територій (1,0–1,2 особи на 1 км²). Люди вживали в їжу практично все, навіть мертвих тварин. Вони не переймалися проблемами взаємодії з природою, що призвело до видової (компонентної) кризи 35–50 тис. років тому. За даними багатьох учених, саме в цей період на суходолі спостерігалися максимальні втрати живих організмів. До кризи на суходолі налічувалося близько 72 родин тварин, а після — лише 36. Отже, половина родин тварин суходолу вимерла саме тоді.

На жаль, деякі дослідники не вважають цю кризу кардинальною зміною довкілля або не пов'язують її з антропогенною діяльністю. Компонентна криза спричинила значне скорочення населення, і на кінець періоду чисельність людей становила 4–5 млн. Почалися масові міграції.

Люди змушені були пристосовуватися до змін, удосконалювати мисливські знаряддя, і протягом тисячоліть виникли продукуючі форми господарства — землеробство та скотарство. Ці зміни належать до періоду неоліту — останнього кам'яного віку (неолітична революція).

Продукуючий тип природокористування характерний для періоду поділу праці. Деякі природні ресурси, необхідні для життєдіяльності, почали планомірно вироблятися. Розвиток землеробства та скотарства дозволив підвищити демографічну ємність територій, а поділ праці збільшив її ефективність у 400–600 разів. Це сприяло зростанню населення. У цей період виникли перші держави — у Месопотамії, долині Нілу тощо [1, c. 83–85].

Діяльність людини, зумовлена розвитком землеробства та скотарства, викликала штучні біохімічні цикли, що змінило геохімію біосфери. Людина вперше почала відокремлюватися від природи. У лісових зонах застосовувалося підсічно-вогневе, а в посушливих — поливне землеробство. Перехід до нових форм господарювання, розорювання та зрошування великих територій, вирубування лісів, розвиток ерозії та засолення ґрунтів спричинили зміни в структурі ландшафтів. Розвинулася криза поливного землеробства. Водночас, через слабку технічну оснащеність, людина залишалася вразливою перед природними стихіями, які призводили до загибелі людей і втрат урожаю.

У IV–I тисячолітті до н. е. були винайдені колесо, орало, розвинулася металургія заліза (перехід до залізного віку), що сприяло осілому орному землеробству. Це підвищило продуктивність праці, а постійне проживання дозволило вдосконалювати житло. На межі нової ери населення сягало 350–400 млн осіб, а головними регуляторами чисельності були війни та епідемії.

Отже, у період продукуючого природокористування виникла ландшафтна криза, що призвела до втрати значних площ земель і зміни геохімічних циклів біосфери. Великі території природних ландшафтів перетворилися на вторинні — зі збідненою рослинністю та зміненими ґрунтами.

Інноваційний тип природокористування сформувався в Західній Європі (пізнє Середньовіччя). У цей період відбулося відділення міста від села та поглиблення поділу праці. Створення урбанізованих територій негативно позначилося на природних екосистемах: знищувалися релікти, а на урботериторіях поширилися інші представники флори та фауни (пацюки, горобці, таргани, кімнатні мухи тощо).

Для цього періоду характерне створення млинів, а з природних ресурсів, окрім деревини, почали використовувати вугілля (Англія, XII століття) та інші корисні копалини. Почався тотальний наступ на природне середовище. Людство почало створювати як первинні, так і вторинні ресурси, що ще більше підвищило демографічну ємність територій. Порушення земної поверхні під час видобутку корисних копалин призвело до незворотних змін довкілля, а їх використання — до суттєвих змін геохімічних циклів у біосфері. Крім того, через зростання населення потрібно було збільшувати площі орних земель і пасовищ, обсяги вирубок лісів, що викликало нову екологічну кризу продуцентів (М. Ф. Реймерс). Зведення лісів спричинило значні кліматичні зміни в окремих регіонах: зросла швидкість вітру, зменшилася конденсація вологи у вигляді роси. В аридних зонах почалося опустелювання на значних територіях (долина Нілу тощо). Уперше відчутним став вплив зростання населення на довкілля. У цей період виникають тотальні екологічні кризи, зумовлені «нерозумним» ставленням до природи, коли з екосистем вилучалося все необхідне для людей. Наслідки цих змін відчутні й сьогодні [6, c. 46–48].

Із наведеного видно, що період від стародавніх часів до пізнього Середньовіччя характеризується обмеженими технічними можливостями людини, тому її вплив на природу компенсувався природним відновленням ресурсів і механізмами саморегуляції. Хоча деякі екосистеми зазнали значних змін через господарювання, на рівні біосфери загалом ці зміни були майже непомітними.

Усе змінилося з виникненням і розвитком промисловості, особливо в період науково-технічної революції.

Ноосферне природокористування. Розвиток науки й техніки змінив ставлення людини до природи. Технічне оснащення дозволило використовувати ресурси всіх екосистем світу та впливати на всі природні комплекси. Людина стала геологічною силою, яка бере на себе керівні функції біосфери.

В. І. Вернадський розвинув учення про ноосферу — «сферу розуму» Землі, зазначивши, що вона є вищою стадією розвитку біосфери. Він уперше висунув ідею, що людський чинник стає головним у розвитку біосфери: «...вигляд планети — біосфера — хімічно різко змінюється людиною свідомо і, головним чином, несвідомо. Змінюється людиною фізична і хімічна оболонка суходолу, всі його природні води...». Вернадський писав: «...Ноосфера є новим геологічним явищем на нашій планеті. В ній вперше людина стає потужною геологічною силою. Вона може і повинна перебудовувати своєю працею та розумом області свого життя, перебудовувати докорінно в порівнянні з тим, що було раніше...». На його думку, ноосфера «...складається із збереженої та нормально функціонуючої біосфери і гармонійно вмонтованої в неї соціосфери...». Отже, в основі ноосферного природокористування лежить гармонізація взаємовідносин між суспільством і природою. Крім того, щоб запобігти кумулятивному впливу речовинного та енергетичного забруднення, промислові підприємства слід рівномірно-дисперсно розташовувати на суходолі.

Водночас твердження Вернадського про «необхідність докорінних змін довкілля людиною» викликає неоднозначну реакцію вчених. На думку Ю. Одума, людина стала потужною геологічною силою, здатною змінити все довкілля, але говорити про перехід до ноосфери ще зарано. Людина не знає досконало всіх процесів у біосфері, тому не може передбачити всі наслідки своїх дій. Свідченням цього є численні екологічні кризи та катастрофи, спричинені діяльністю людини.

Безумовно, учення про ноосферу має дискусійний характер, і деякі положення є суперечливими. Однак за правильного наукового підходу до питань втручання в природні комплекси можна не лише мінімізувати негативні наслідки, а й упроваджувати заходи для покращення екологічного стану середовища. Слід визнати, що людина сьогодні є головним збурювачем біосфери, а брати на себе керівні функції природи потрібно вкрай обережно.

Цікавим є поняття «індекс ноосферності» — відношення кількості енергії, яку людство використовує раціонально, до кількості енергії, що перебуває в межах біосфери. При наближенні цього індексу до одиниці можна говорити про розумне використання природи, але сьогодні ця величина не перевищує 0,05. Тому говорити про епоху ноосфери ще зарано.

На жаль, думка вчених не завжди збігається з політичними та економічними напрямками розвитку більшості країн, що призвело до глобалізації екологічних проблем. Це стало причиною сучасної екологічної кризи, початок якої датується серединою XX століття. Сучасна криза має глобальний характер, що означає небезпеку руйнування систем життєзабезпечення людства та біосфери загалом. Вона є багатоплановою та пов'язана зі втратою структури (цілісності) та стійкості екосистем, що призводить до втрати їхньої надійності. Господарська діяльність людини зумовила пошкодження та вичерпування природних ресурсів, що призвело до деформації природного колообігу речовин і потоку енергії, які формувалися протягом багатьох років. Унаслідок цього почалося прогресуюче руйнування біосфери, яке може набути незворотного характеру, і навколишнє середовище може стати непридатним для існування. Крім того, із розвитком промисловості виникла нова проблема — забруднення об'єктів довкілля [7, c. 115–117].

Серед проявів сучасної екологічної кризи особливу небезпеку становлять демографічна проблема, забруднення природного середовища, вичерпування природних ресурсів та пов'язані з ними наслідки.

Узагальнення всіх сучасних видів впливу людини на навколишнє середовище дозволяє виокремити чотири основні форми:

• зміна структури земної поверхні через розорювання земель, вирубування лісів, меліорацію тощо;
• зміна біосфери та її складових через видобування корисних копалин, викиди відходів виробництва в атмосферу та гідросферу тощо;
• зміна енергетичного балансу Землі через теплові викиди, зміну альбедо тощо;
• зміна сукупності живих організмів через знищення окремих видів, створення нових порід тварин і сортів рослин, переселення видів на нові території.

Отже, людина не лише стихійно впливає на навколишнє середовище через результати господарської діяльності, а й змінює його відповідно до своїх потреб. Таких спрямованих впливів є безліч, і одним із завдань охорони довкілля є встановлення загальних закономірностей і рекомендацій для керування впливом на природу. Крім того, при цілеспрямованому впливі часто виникають побічні зміни, не передбачені головною метою, які знижують позитивний ефект.

Під час реалізації заходів з охорони навколишнього середовища слід розглядати нову систему «суспільство-природа», яку вивчає соціальна екологія. Її завданням є дослідження закономірностей взаємодії суспільства з довкіллям і розробка наукових принципів гармонізації цієї взаємодії. Такий підхід має стати теоретичною базою охорони природи [4, c. 134–136].

Висновки

Можна зробити такі висновки.

Термін «біосфера» набув поширення після створення концепції біосфери Землі — «живої оболонки» — видатним ученим-геохіміком, засновником і першим президентом Академії наук України В. І. Вернадським. За його визначенням, біосфера — це частина земної кулі, у межах якої існувало й існує життя.

По-перше, біосфера є настільки складною системою, що її неможливо описати за допомогою достовірних моделей, ураховуючи потоки інформації, речовини та енергії. Деякі вчені вважають, що судження про біосферу не є абсолютно достовірними, відповідно до закону Б. Коммонера («природа знає краще»). Він підкреслює самодостатність природи та хибність людських суджень про неї. М. Ф. Реймерс сформулював принцип неповноти інформації, який показує складність моделювання біосфери та проблему правильної організації заходів з охорони довкілля. За Реймерсом, через складність природи «...інформація при проведенні акцій по перетворенню або будь-якій зміні природи завжди є недостатньою для апріорних суджень про всі можливі результати таких дій, особливо у далекій перспективі, коли мають місце всі природні ланцюгові реакції».

По-друге, ніхто не знає рівня надійності такої глобальної системи, як біосфера загалом. Тому важко визначити граничний вплив, який би порушив механізм її саморегуляції.

По-третє, біосфера існує в однині, і вона є місцем життя людини. Будь-яка помилка може мати катастрофічні наслідки.

Перелік використаних джерел

1. Білявський Г. Основи екології: Підручник для студентів вищих навчальних закладів / Георгій Білявський, Ростислав Фурдуй, Ігор Костіков. — К.: Либідь, 2004. — 406 с.

2. Заверуха Н. Основи екології: Навчальний посібник для вищих навчальних закладів / Нелі Заверуха, Валентин Серебряков, Юрій Скиба. — К.: Каравела, 2006. — 365 с.

3. Запольський А. Основи екології: Підручник для студентів техніко-технологічних спеціальностей вищих навчальних закладів / Анатолій Запольський, Анатолій Салюк; Ред. К. М. Ситник. — К.: Вища школа, 2003. — 357 с.

4. Корсак К. Основи екології: Навчальний посібник / Костянтин Корсак, Ольга Плахотнік; МАУП. — 3-тє вид., перероб. і доп. — К.: МАУП, 2002. — 294 с.

5. Основи екології: Навчальний посібник для вищих навчальних закладів / О. М. Адаменко, Я. В. Коденко, Л. М. Консевич; Ін-т менеджменту та економіки «Галицька академія». — 2-е вид. — К.: Центр навчальної літератури, 2005. — 314 с.

6. Основи екології та екологічного права: Навчальний посібник / Юрій Бойчук, Михайло Шульга, Дмитро Цалін, Валерій Дем'яненко; За ред. Юрія Бойчука, Михайла Шульги. — Суми: Університетська книга, 2004. — 351 с.

7. Сухарев С. Основи екології та охорони довкілля: Навчальний посібник / Мін-во освіти і науки України, Ужгородський нац. ун-т. — К.: Центр навчальної літератури, 2006. — 391 с.

8. Царенко О. Основи екології та економіка природокористування: Навч. посібн. для студ. вузів / Олександр Царенко, Олександр Нєсвєтов, Микола Кадацький. — 2-е вид., стереотипне. — Суми: Університетська книга, 2004. — 399 с.