Біосфера і людина. Антропогенний тиск на довкілля

Вступ

1. Поява людини й наслідки цього процесу для біосфери Землі

2. Характеристика та склад біосфери

3. Антропогенний вплив на біосферу та його наслідки

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Найхарактернішою істотною рисою планети Земля є існування на ній життя. Усю сукупність живих організмів та ту частину речовини планети, що перебуває в постійному обміні речовиною і енергією з цими організмами, прийнято називати "сферою життя" або біосферою.

Отже, природні екосистеми не існують ізольовано, а постійно взаємодіють з іншими екосистемами і, в сукупності, вони утворюють глобальну екосистему — біосферу. На рівні біосфери виявляються свої особливості функціонування системи.

Виникнення живої речовини, і біосфери в цілому, видозмінили кругообіги хімічних речовини на Землі і викликали значні зміни. В той же час, історія планети Земля налічує значну кількість фактів існування процесів, які викликали порушення функціонування екосистем і визначали значні перебудови ходу біосферних процесів. Такі зміни відбувались здавна, ще до появи людини, але саме виникнення людей, їх діяльність, викликала принципово нові зміни в довкіллі. Дедалі ці зміни набувають більш глобального характеру і сьогодні людство розглядається як основний збурювач біосфери. Набули поширення такі терміни як "екологічна криза", "екологічна катастрофа" та інші, які переважно співвідносять із критеріями людини. Наскільки такі категорії можуть бути придатними для характеристики природних змін у біосфері або вони є частиною еволюції? Безумовно, відповіді на такі запитання дати важко, але склалися певні стереотипи щодо визначення екологічних криз минулого.

До поняття "біосфера" (bios — життя, sphairo — куля, сфера) близько підійшов французький біолог Ж.-Б.Ламарк (1802), але сам термін "біосфера" вперше запропонував австрійський геолог Е.Зюсс (1875). Саме він виділив біосферу як окрему оболонку Землі, охоплену життям, хоча не дав визначення цьому поняттю.

1. Поява людини й наслідки цього процесу для біосфери Землі

Факт появи життя на Землі мав величезне значення. Безумовно, ми не будемо детально розглядати еволюцію Землі й біосфери в цілому, це не є предметом вивчення даної навчальної дисципліни, але окремі факти хотілось би зазначити. Першою грандіозною зміною біосфери, яка мала надзвичайно велике значення для розвитку життя на Землі є, так звана, перша екологічна криза, що датується 2,0-1,7 млрд. років назад. За твердженням В.А.Зубакова, ця екологічна криза середнього протерозою (в ріфеї), що одержала назву ріфейної кризи, стала першим поштовхом до розвитку вищих організмів.

Природний стан довкілля того часу значно відрізнявся від сучасного стану. Суходіл оточувала потужна атмосфера відновлюваного характеру (метан, сульфід Гідрогену, азот, діоксид Карбону), що мала значну густину, в порівнянні із сучасною. На Землі були присутні мілкі моря, а органічний світ представлений, головним чином, різними прокаріотами — доклітинними організмами. Тектонічні та геохімічні зміни, які сприяли формуванню Світового океану (зростання глибини і кількості виділеної із надр Землі води), викликали процеси зв'язування діоксиду Карбону в біогенні карбонатні осади. Внаслідок зменшення вмісту діоксиду Карбону в атмосфері, зменшився парниковий ефект, що викликало пониження температури довкілля до 4-10°С, Виникло перше наземне обледеніння.

Зменшення вмісту діоксиду Карбону сприяло зменшенню потужності і густоти атмосфери, внаслідок чого сонячне випромінювання почало доходити до земної поверхні. Це, в свою чергу, викликало активну діяльність фотосинтезуючих бактерій. Кисень почав накопичуватись в атмосфері та в морях і він виявився отрутою для більшості прокаріот. Внаслідок цього процесу почалась масова загибель прокаріот і їх накопичення в протерозойських відкладах (вугілля, нафта, газ, графіт). Пройшла кардинальна перебудова всього природного стану і поява ядерних (клітинних) організмів — еукаріот.

Таким чином, для протерозойських екосистем зміна стану атмосфери, клімату і поява еукаріот, були екологічною катастрофою, що носила незворотній характер. Але для наступних форм життя, в тому числі і сучасних, ця зміна була необхідною[2, c. 39-40].

В подальшій історії біосфери природний її стан багаторазово змінювався, але ці зміни вже не носили такого кардинального характеру. Це такі явища як обледеніння, наприклад, пермокарбонове, різка зміна флори і фауни, наприклад, вимирання динозаврів в юрі, гірничоутворюючі процеси тощо. Але з виникненням людини, з розвитком людства, зміни в довкіллі набули принципово нового характеру. Взаємодія людини з навколишнім середовищем відбувається в різних формах і з неоднаковою інтенсивністю на різних етапах історичного розвитку людства. В історичному плані виділяють кілька етапів впливу людини на навколишнє середовище:

— вплив людини на довкілля як звичайного біологічного виду;

— зміна довкілля через такі процеси як розорювання земель на значних територіях, вирубування лісів, надмірний випас худоби;

— зміна довкілля через інтенсивне використання природних

ресурсів, в тому числі корисних копалин;

— глобальна зміна всіх екологічних компонентів біосфери.

Видно, що в різні історичні періоди людина по різному впливала на довкілля і це, перед усім, визначалось світоглядом людей, її ставленням до природи та рівнем технічних знарядь праці.

Первісні люди не відокремлювали себе від природи. Люди тієї епохи визнавали велич природи і, окремим природним явищам, надавали людські риси. Це, перед усім, пов'язано з беззахисністю людей перед природними стихіями. В період античності, люди розглядають природу як простір для життя і від природи бралось все необхідне для життєдіяльності людини.

В період Середньовіччя (Європейська частина), спостерігалось аналітичне ставлення людей до природи і її відокремлюють від людини. Крім того, всі природні явища і об'єкти поділяють на корисні та шкідливі, що усугубило вплив на довкілля.

В період Відродження та Реформатства, спостерігається значна кількість наукових відкриттів, перед усім в природничих науках, і ставлення людей до природи виходить з позиції — "Людина — центр Світу". Епоха капіталізму викликала прагматичне ставлення людини до природи, тобто людина повинна брати від природи все необхідне. Природа розглядається як товар, як "кладова" людини[4, c. 106-108].

2. Характеристика та склад біосфери

У буквальному перекладі термін “біосфера” означає сферу життя, і в такому значенні він був уперше введений у науку в 1875 р. австрійським геологом та палеонтологом Едуардом Зюссом, який визначав біосферу як сукупність організмів, обмежену в просторі та часі, яка мешкає на поверхні Землі.

Сучасна наука визначає біосферу як оболонку Землі, яка містить всю сукупність живих організмів та ту частину речовини планети, що знаходиться у безперервному обміні з цими організмами.

Два головних компоненти біосфери – живі організми та середовище їх мешкання – безперервно взаємодіють між собою та знаходяться в тісній, органічній єдності, утворюючи цілісну динамічну систему. Біосфера як глобальна суперсистема в свою чергу складається з ряду підсистем.

За час еволюції життя на Землі існувала величезна кількість різних видів живих організмів (всього близько 500 млн.). Зараз нараховують близько 3 млн. видів живих організмів.

Окремі живі організми не існують ізольовано. В процесі своєї життєдіяльності вони поєднуються в різні системи, наприклад, в популяції. В ході еволюції утворюється інший, якісно новий рівень живих систем, так звані біоценози – сукупність рослин, тварин та мікроорганізмів у локальному середовищі існування.

У сукупності із оточуючим середовищем існування, обмінюючись з нею речовиною та енергією, біоценози утворюють нові системи – біогеоценози або, як їх ще називають, екосистеми. Біогеоценоз є природною моделлю біосфери в мініатюрі, включаючи в себе всі ланки біотичного кругообігу: від зелених рослин, які створюють органічну речовину, до їх споживачів, які перетворюють її знову на мінеральні елементи. Інакше кажучи, біогеоценоз є елементарною складовою біосфери. Таким чином, у сукупності всі живі організми та екосистеми утворюють суперсистему – біосферу.

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

Атмосфера – це найбільш легка оболонка Землі, яка межує з космічним простором; через атмосферу здійснюється обмін речовиною та енергією з космосом. Атмосфера має декілька шарів: тропосфера (нижній шар, який межує з поверхнею Землі, висота 9-17 км, в ньому зосереджено близько 80% газового складу атмосфери та весь водяний пар), стратосфера, ноосфера[3, c. 54-56].

3. Антропогенний вплив на біосферу та його наслідки

Сучасна епоха характеризується особливим ставленням до природи. Людина виступає як головним збурювачем в біосфері, так і основним фактором стійкості природи.

На основі історичних даних, прийнято виділяти чотири типи природокористування, зокрема, привласнення, продукуючий, інноваційний та ноосферний. Наслідки впливів на довкілля різних типів природокористування є різними.

Привласнення або привласнене господарство характерне для початкових стадій розвитку суспільства (первісних людей). Населення того часу складало ~ 20 млн. чоловік, а основними засобами виживання людей були збиральництво та мисливство. Обмежена чисельність людей в той період диктувалась низькою демографічною ємністю територій (1,0-1,2 людини на 1 км ). В той же час, люди вживали в їжу практично все, аж до мертвих тварин. Люди взагалі не переймались проблемами взаємодії людини і природи і, як наслідок, виникла видова або компонентна криза, що датується 35-50 тис. років тому. За даними ряду вчених, саме в цей період на суходолі спостерігались максимальні втрати живих організмів. В період до видової кризи, на суходолі налічувалось близько 72 родин тварин, а після цього періоду — тільки 36. Отже, половина родин тварин суходолу вимерла саме в цей період.

Нажаль, ряд вчених не виділяють цю кризу, як кардинальну зміну довкілля, або не пов'язують її з антропогенною діяльністю. Компонентна криза викликала і значне скорочення чисельності населення і, на кінець цього періоду, чисельність людей становила 4-5 млн. Розпочались чисельні міграції людей.

Люди вимушені були пристосовуватись до таких змін довкілля, вдосконалювати мисливське знаряддя і протягом багатьох тисячоліть виникли продукуючі форми господарства — землеробство і скотарство. Ці зміни відносяться до періоду неоліту — останнього кам'яного віку Землі (неолітова революція).

Продукуючий тип природокористування або продукуюче господарство характерний для періоду поділу праці. Деякі види природних ресурсів, які необхідні для життєдіяльності людини, почали планомірно продукуватись. Розвиток господарства, перед усім землеробства і скотарства, дозволили підвищити демографічну ємність територій, а поділ праці людей підвищив її ефективність в 400-600 разів. Це стало підставою для зростання чисельності населення. В цей період почали створюватись перші держави, зокрема в Месопотамії, долині річки Ніл тощо[1, c. 83-85].

Діяльність людини цього періоду, зумовлена бурхливим розвитком землеробства і скотарства, викликала штучні біохімічні цикли, що призвело до змін геохімії біосфери Землі. Людина вперше почала виділятись з природи. В цей час в лісових зонах почало використовуватись підсічно-полум'яне, а в посушливих районах -поливне землеробство. Перехід до нових форм ведення господарства, розорювання і зрошування значних територій, вирубування лісів і, як наслідок цих процесів, розвиток ерозії та засоленості ґрунтів, викликали зміни в структурі ландшафтів. Розвинулась криза поливного землеробства. В той же час, незважаючи на розвиток господарства, людина, внаслідок слабкої технічної озброєності, залишалась незахищеною перед природними стихіями, які призводили до загибелі людей та втрат врожаю.

В IV-I тисячолітті до н.е. були винайдені колесо, орало, розвилась металургія заліза (перехід до залізного віку), що стало причиною осілого орного землеробства. Це підвищило продуктивність праці, а постійне місце проживання дозволило значно вдосконалювати житло. На межі нової ери нараховувалось до 350-400 млн. чоловік, а основними заходами контролю чисельності населення були війни та епідемії.

Отже, в період продукуючого типу природокористування виникла, так звана, ландшафтна криза, яка призвела до втрат значних площ земель та зміни геохімічних циклів біосфери. Значні території природних ландшафтів перетворились у вторинні — із збідненою рослинністю та зміненими ґрунтами.

Інноваційний тип природокористування склався в Західній Європі (пізнє Середньовіччя). В цей період спостерігалось відділення міста від села, більш значний поділ праці людей. Створення урбанізованих територій негативно позначилось на природних екосистемах, що зумовлено знищенням реліктів і, на урботериторіях. характерними стали інші представники тваринного і рослинного світів (пацюки, горобці, таргани, кімнатні мухи, тощо).

Для цього періоду характерним є створення млинів, а з природних ресурсів, крім 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 дозволило ще більше підвищити демографічну ємність територій. Порушення земної поверхні, при видобуванні корисних копалин, призвело до незворотних змін довкілля, а їх використання — до більш відчутних змін геохімічних циклів в біосфері. Крім того, за рахунок зростання чисельності населення, необхідно було збільшувати площі орних земель та пасовищ, збільшувати об'єми вирубок лісів, що викликало нову екологічну кризу продуцентів (М.Ф.Реймерс). Зведення лісів викликало значні зміни в кліматичній обстановці ряду регіонів, зокрема, значно зросла швидкість вітру і, як наслідок, зменшилась конденсація вологи у вигляді роси. В аридних зонах почалось опустелювання на значних ділянках (долина Нілу тощо). Вперше значно відчувся вплив зростання чисельності населення на довкілля. В цей період виникають тотальні екологічні кризи, які зумовлені "нерозумним" ставленням людей до природи, коли з природних екосистем вилучалось все необхідне для людей. Безумовно, наслідки таких змін відчутні і сьогодні[6, c. 46-48].

Із наведеного видно, що період від стародавнього часу до пізнього Середньовіччя історії людства, характеризується тим, що технічні можливості людини були обмеженими і її вплив на природне середовище міг бути компенсований природним утворенням ресурсів та механізмами саморегуляції природи. Хоча деякі екосистеми зазнали значних змін, внаслідок господарювання людей, на рівні біосфери в цілому, ці зміни були практично невідчутними.

Все змінилось з виникненням і розвитком промисловості, а особливо в період науково-технічної революції.

Ноосферне природокористування. Розвиток науки і техніки стали причиною зміни відношення людини до природи. Технічне озброєння дозволило людині використовувати ресурси всіх екосистем світу, впливати на всі природні комплекси, тобто, людина стала геологічною силою, яка бере на себе керівні функції біосфери.

В.І.Вернадський розвинув вчення про ноосферу — "сферу розуму" Землі і зазначив, що вона є вищою стадією розвитку біосфери. Він вперше висунув ідею, що людський фактор в розвитку біосфери стає головуючим: "… вигляд планети — біосфера — хімічно різко змінюється людиною свідомо і, головним чином, несвідомо. Змінюється людиною фізична і хімічна оболонка суходолу, всі його природні води …". В.І.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 думку Вернадського, 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. До того ж, з метою попередження кумулятивного впливу речовинного та енергетичного забруднення на об'єкти довкілля, промислові підприємства і комплекси слід рівномірно-дисперсно розташовувати на суходолі.

В той же час, твердження В.І.Вернадського про "необхідність докорінних змін довкілля людиною" викликає неоднозначну реакцію вчених. На думку Ю.Одума, людина стала потужною геологічною силою, яка може змінити все довкілля, але говорити про перехід до ноосфери ще зарано. Людина не знає досконало всіх процесів, що проходять в біосфері, а відтак, не може передбачити всі наслідки своїх дій. Свідченням цього є численні екологічні кризи і катастрофи, які викликані діяльністю людини.

Безумовно, вчення про ноосферу носить дискусійний характер і ряд положень є суперечливими, але при правильному науковому підході до питань втручання людини в природні комплекси, можна не тільки мінімізувати негативні наслідки впливу людини на довкілля, а і впроваджувати заходи, напрямлені на покращення екологічного стану природного середовища. Слід визнати, що людина сьогодні є головним збурювачем біосфери, а брати їй на себе керівні функції природи слід вкрай обережно.

Цікавим є впровадження такого поняття як "індекс ноосферності", під яким розуміють відношення кількості енергії, яку людство використовує раціонально, до кількості енергії, яка знаходиться у межах біосфери. При наближенні величини цього індексу до одиниці, можливо говорити про розумне використання природи, але на сьогодні ця величина не перевищує 0,05. Тому, говорити про епоху ноосфери ще зарано.

На жаль, думка вчених не завжди збігається з політичними і економічними напрямками розвитку більшості країн світу, що призвело до глобалізації ряду екологічних проблем. Це стало причиною сучасної екологічної кризи, початок якої датується серединою XX століття. Сучасна екологічна криза має глобальний характер, а це означає, що виникла небезпека руйнування систем життєзабезпечення людства і біосфери в цілому. Ця криза є багатоплановою і пов'язана з втратою структури (цілісності) і стійкості екосистем і біосфери в цілому, що є причиною втрати їх надійності. Господарська діяльність людини зумовила пошкодження і вичерпування природних ресурсів, що призвело до деформації природного кругообігу речовин та потоку енергії, які сформувались протягом багатьох років. Внаслідок цього, почалося прогресуюче руйнування біосфери Землі, що може набути характеру незворотних процесів і навколишнє природне середовище може стати непридатним для існування. Крім того, з розвитком промисловості виникла нова проблема — забруднення об'єктів довкілля[7, c. 115-117].

Серед проявів сучасної екологічної кризи особливої небезпеки становлять демографічна проблема, проблема забруднення природного середовища, вичерпування природних ресурсів і наслідки, що пов'язані з цими проблемами.

Узагальнення всіх нинішніх видів впливу людини на навколишнє природне середовище дає змогу виділити чотири основні його форми:

— зміна структури земної поверхні через такі процеси, як розорювання земель, вирубування лісів, меліоративні роботи тощо;

— зміна біосфери та її складових через такі процеси, як видобування корисних копалин, викидання відходів виробництва в атмосферу та гідросферу тощо;

— зміна енергетичного балансу земної кулі через такі процеси, як теплові викиди, зміна альбедо Землі тощо;

— зміна сукупності живих організмів через знищення деяких видів, створення нових видів тварин та сортів рослин, переселення тварин і рослин на нові місця існування.

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

При реалізації заходів по охороні навколишнього середовища слід розглядати виникнення нової системи "суспільство-природа", яку вивчає соціальна екологія. Завданням соціальної екології є вивчення закономірностей взаємодії суспільства з навколишнім середовищем і розробка наукових принципів гармонізації цієї взаємодії. Такий підхід має бути теоретичною базою охорони довкілля[4, c. 134-136].

Висновки

Можна зробити наступні висновки.

Поширення терміну "біосфера" набуло 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 та частина земної кулі, в межах якої існувало й існує життя.

По-перше, біосфера настільки складна система, що її неможливо описати за допомогою достовірних моделей, з врахуванням потоків інформації в ній, потоків речовини і енергії. Ряд вчених вважає що судження про біосферу не є абсолютно достовірними, у відповідності із законом Б.Коммонера ("природа знає краще"). Він підкреслює самодостатність природи і хибність суджень людини про неї. М.Ф.Реймерс сформулював принцип неповноти інформації, який показує складність моделювання біосфери та проблему правильної організації заходів по охороні довкілля. За М.Ф.Реймерсом, внаслідок складності 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 в цілому. Тому важко визначити граничний вплив на біосферу, 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.

Список використаної літератури

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.