Контрольная работа: Екологічне середовище

Будь-яке угруповання можна представити у вигляді кормової мережі, яка являє собою схему всіх трофічних зв’язків між видами, що входять до складу цього угруповання. Кормова мережа звичайно складається із декількох ланцюгів живлення, кожний з яких є окремим її каналом.

Завдяки кормовим взаємостосункам у біоценозах здійснюється трансформація біогенних речовин, акумуляція енергії і розподіл її між видами (популяціями). Чим багатіший видовий склад біоценозу, тим різноманітніші напрями і швидкість потоку речовин і енергії. Ланцюги живлення, якими постійно перебігає енергія, прямо чи опосередковано об’єднують всі організми в єдиний комплекс.

Перший трофічний рівень представлений первинними продуцентами, або автотрофами. До них належать зелені рослини, які здатні використовувати сонячне проміння для утворення хімічних сполук, багатих на енергію.

Крім первинних продуцентів до складу біоценозу входять гетеротрофи (від грецьк. гетеро - інший, трофе - корм) - організми, які використовують для споживання (корму) готові органічні речовини, представлені консументами і деструкторами.

Другий трофічний рівень утворюють травоїдні тварини, яких називають первинними консументами. М’ясоїдних, які живляться травоїдними, називають вторинними консументами, або первинними хижаками; вони перебувають на третьому трофічному рівні.

Хижаки, які живляться первинними хижаками, в свою чергу, становлять четвертий трофічний рівень і називаються третинними консументами. Тварин, що споживають вторинних хижаків, називають третинними хижаками, або ж четвертинними консументами. Оскільки чимало тварин всеїдні (живляться як рослинами, так і тваринами), тобто одночасно одержують енергію з декількох різних трофічних рівнів, їх неможливо віднести до відповідного рівня. Звичайно вважають, що такі організми входять відразу до декількох трофічних рівнів, а їхня участь в кожному рівні пропорційна складу вживаної ними їжі.

Вивчення трофічних зв’язків свідчить, що в природі жодний живий організм не може існувати ізольовано. Більше того, живі організми в межах біогеоценозів або ж біогеоценотичних комплексів створюють спеціалізовані об’єднання - консорції. Характерною особливістю цих об’єднань є те, що вони звичайно формуються на базі популяцій автотрофних рослин (сосна, смерека, береза, пшеничне чи картопляне поле тощо). Такі популяції називають детермінантами, а види, які об’єднуються довкола них, - консортами.

6. Як людство порушує динамічну рівновагу складу атмосфери

Атмосфера - це газова оболонка, що оточує 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.

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 температури 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 атмосфера ми 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*1015т. 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 на Землі вже практично не залишилося місць, де повітря зберегло свої первозданні чистоту та якість, а в деяких промислових центрах стан атмосфери промислових центрах стан атмосфери вже просто загрозливий для людського здоров’я.

Щонайменше в 60 містах США десятки мільйонів людей! дихають повітрям, яке не відповідає сучасним нормам і є шкідливим для їхнього здоров'я.

На кожного жителя цих міст щорічно випадає близько тонни небезпечних для здоров'я речовин.

Атмосфера складається з таких шарів (знизу вгору): тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50), мезосфера (до 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 найінтенсивніші 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),

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 в Північній Америці). Та останнім часом учені-метеорологи б'ють на сполох: сьогодні атмосфери Землі розігрівається набагато швидше, ніж будь-коли в минулому. І це зумовлено діяльністю людини:

по-перше, підігріває атмосферу, спалюючи велику кількість вугілля, нафти, 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 СО2 в 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. 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.

Якщо людство не зменшить обсягу забруднень атмосфери й глобальна температура зростатиме й надалі, як це відбувається протягом останніх 20 років, то дуже швидко клімат на Землі стане теплішим, ніж будь-коли впродовж 100 тис. років. Це прискорить глобальну екологічну кризу.

У чому ж полягає небезпека парникового ефекту? Розрахунки й моделювання на ЕОМ свідчать: підвищення середньорічної температури спричинить зміни таких найважливіших кліматичних параметрів, як кількість опадів, хмарний покрив, океанічні течії, розміри полярних крижаних шапок. Внутрішні райони континентів стануть сухішими, а узбережжя - вологішими, зима буде коротшою й теплішою, а літо - тривалішим і спекотнішим. Основні кліматичні зони в північній півкулі змістяться на північ приблизно на 400 км. Це зумовить потепління в зоні тундри, танення шару вічної мерзлоти й полярних крижаних шапок. У середніх широтах, тобто в головних "хлібних" районах (Україна, Чорнозем'я Росії, Кубань, "зернові штати" США), клімат стане напівпустельним, і врожаї зерна різко скоротяться.

Глобальне потепління призведе до танення льодовиків Гренландії, Антарктиди й гір, рівень Світового океану підвищиться на 6-10 м, при цьому буде затоплено близько 20% площі суходолу, де сьогодні живуть сотні мільйонів людей, розташовані міста, ферми, сади і поля.

Руйнування озонового шару атмосфери. Життя на Землі залежить від енергії Сонця. Надходить ця енергія на Землю у вигляді світла видимого випромінювання, а також інфрачервоного, або теплового, й ультрафіолетового (УФ) випромінювань. УФ-випромінювання несе найбільшу енергію і є фізіологічне активним, тобто інтенсивно діє на живу речовину. Весь потік УФ-випромінювання Сонця, що доходить до земної атмосфери, умовно поділяють на три діапазони: УФ (А) (довжина хвилі 400-315 нм), УФ (В) (315-280 нм) і УФ (С) (280-100 нм). УФ (В) - і УФ (С) - випромінювання, так званий "жорсткий ультрафіолет", надзвичайно шкідливі для всього живого: вони призводять до порушення структури білків та нуклеїнових кислот і врешті-решт до загибелі клітин.

Останнім часом учені надзвичайно занепокоєні зниженням умісту озону в озоновому шарі атмосфери.

Над Антарктидою в цьому шарі виявлено "діру", в якій уміст озону менший від звичайного на 40-50%. Площа "діри" з року в рік збільшується й сьогодні вже перевищує площу материка Антарктиди. У результаті підвищився УФ-фон у країнах, розташованих у південній півкулі, ближче до Антарктиди, передусім у Новій Зеландії. Медики цієї країни охоплені тривогою, констатуючи значне зростання захворювань, пов'язаних із підвищенням УФ-фону (рак шкіри й катаракта). Жителі Веллінгтона, столиці Нової Зеландії, які раніше намагалися використати кожний погожий день (їх там буває не так уже й багато) для відпочинку на повітрі, сьогодні побоюються з'являтися на пляжах.

Тривожні повідомлення надходять також і з північної півкулі: і тут виявлено озонову "діру" (над Шпіцбергеном), щоправда, не таку велику, як антарктична.

Зменшення вмісту озону в атмосфері загрожує зниженням урожаїв сільськогосподарських культур, захворюваннями тварин і людей, збільшенням кількості шкідливих мутацій і т.п. Якщо ж озоновий шар зникне зовсім, то це призведе до загибелі принаймні наземної біоти.

Установлено, що руйнуванню озонового шару сприяють також деякі хімічні речовини (зокрема оксиди азоту): потрапляючи в стратосферу з східними повітряними течіями, вони вступають у реакцію з озоном і розкладають його на кисень. Проте вміст оксидів азоту в повітрі невеликий, вони нестійкі й суттєво не впливають на кількість озону в стратосфері.

З’явилося також інше джерело озоноруйнівних речовин - діяльність людини. Сучасна промисловість широко використовує так звані фреони (хлорфторметани) - CFC13, CF2ClBr тощо - як холодоагенти в рефрежераторах і побутових холодильниках, як аерозольні розбризкувачі в балончиках із Фарбою, лаком, парфумами, для очищення напівникових схем і т.п. Щорічно в світі випускається кілька мільйонів фреонів. Для людини пари фреонів не шкідливі. Та вони надзвичайно стійкі й можуть зберігатися в атмосфері до 80 років. Пари фреонів із висхідними повітряними течіями потрапляють у стратосферу, де під впливом УФ-випромінювання Сонця розпадаються, вивільняючи атоми хлору. Ця речовина діє на озон як дуже сильний каталізатор, розкладаючи його молекули до кисню. Один атом хлору здатен розкласти 100 тис. молекул озону!

Занепокоєні загрозою руйнування озонового шару керівники трьох країн світу вживають заходів для його збереження, й у 1985 р. В Монреалі було підписано Протокол про охорону атмосферного озону. Вирішено до 2000 р. скоротити на 50% споживання фреонів, а згодом і зовсім відмовитися від них, замінивши їх безпечними сполуками.

Призводить до руйнування озонового шару й військова діяльність, зокрема запуск балістичних ракет. Їхні двигуни викидають в атмосферу дуже багато оксидів азоту. Під час кожного запуску ракети в Космос в зоновому шарі "пропалюється" величезна "діра", яка "затягується" лише за кілька годин. Світова громадськість дізналася про злочинні досліди мілітаристів щодо дії на озоновий шар планети (розробка "озонової"зброї).

У 70-ті роки американські військові розсіяли в стратосфері над одним із безлюдних атолів у Тихому океані спеціальні хімічні речовини, внаслідок чого в озоновому шарі над цим острівцем утворилася "діра", яка затягнулася тільки через багато годин. У результаті на атолі загинула майже вся наземна біота: пальми та інші рослини, тварини, мікроорганізми; з хребетних тварин залишилося кілька великих черепах (їх урятував товстий кістяний панцир), але вони осліпли - сітківка їхніх очей була спалена ультрафіолетом.

Смог. У грудні 1952 р. світові інформаційні агентства передавав тривожні повідомлення про біду, що спіткала Лондон. Через безвітряну й дуже холодну погоду над цим величезним містом утворився так званий чорний смог ("смог" у перекладі з англійської означає "дим") - скупчення шкідливих газів, причиною якого була посилена робота котелень, що використовували вугілля, мазут і солярову оливу. В приземному шарі повітря різко зріс (до 10 мг/м3, а подекуди й більше) вміст отруйного оксиду азоту та інших шкідливих сполук. Це призвело до загибелі близько 4 тис. чоловік, а десятки тисяч потрапили до лікарень із захворюваннями легень.

Сьогодні 400 суперміст світу щороку викидають в атмосферу близько 3 млрд т відходів (газів, аерозолів, пилу та ін.). Це на 500 млн. т відходів більше, ніж дають 578 активних вулканів нашої планети.

Дослідження вчених свідчать, що смог виникає внаслідок складних фотохімічних реакцій (тому його ще називають фотохімічним смогом) у повітрі, забрудненому вуглеводнями, пилом, сажею та оксидами азоту під дією сонячного світла, підвищеної температури нижніх шарів повітря й великої кількості озону, який утворюється в результаті розпаду діоксиду азоту під впливом олефінів у парах несповна згорілого автомобільного палива. В сухому, загазованому, теплому повітрі з'являється синюватий прозорий туман, який має неприємний запах, викликає подразнення очей горла, задишку, спричинює розвиток бронхіальної астми, емфіземи легень тощо. Листя на деревах в'яне, стає плямистим, жовкне. Набагато прискорюються корозія металів, руйнування мармуру, фарб, гуми, швидко псуються одяг, взуття, порушується робота транспорту.

Кислотні дощі. Оксиди сірки й азоту, що викидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій (ТЕС) та автомобільних двигунів, сполучаються з атмосферною вологою й утворюють дрібні крапельки сірчаної та азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного туману й випадають на землю кислотними дощами. Ці дощі вкрай шкідливо впливають на довкілля:

1. знижується врожайність більшості сільськогосподарських культур через ушкодження листя кислотами;

2. з ґрунту вимиваються кальцій, калій і магній, що призводить до деградації рослинності й, як наслідок, - збіднення тваринного світу;

3. гинуть ліси (найчутливіші до кислотних дощів кедр, бук і тис);

4. отруюється вода озер і ставків, у них гине риба, зникають комахи;

5. щезають водоплавні птахи й тварини, що живляться комахами;

6. загибель лісів спричинює в гірських районах (таких як Карпати) зсуви та селі;

7. прискорюється руйнування пам'яток архітектури, споруд, особливо тих, що побудовані з вапняку, оздоблені мармуром;

8. збільшується захворюваність людей (найчастіше хворобами очей, органів дихання тощо).

Ядерна ніч і ядерна зима. Сьогодні людство, на жаль, здатне спричинити не лише повільні зміни клімату, а й різкі катастрофічні, результаті чого може бути знищена не тільки сама людини як біологічні вид, а й загалом усе живе на планеті Такою катастрофою була б світова ядерна війна На Землі нагромаджено колосальний ядерний потенціал (за приблизними оцінками, лише в США и Роси сьогодні зберігаєте 60 тис ядерних боєголовок, потужність вибуху кожної з яких набагато перевищує потужність вибуху бомби, скинутої в 1945 р на Хіросиму). Як свідчить моделювання на ЕОМ, виконане американськими й, незалежно російськими вченими, катастрофічні наслідки для людства мав би ядерний конфлікт із використанням "лише" 1000 Мт тротилу. Цей конфлікт, хоч би де він стався, неминуче спричинить метеорологічну катастрофу глобального масштабу, яка матиме такі наслідки:

теплове нагрівання атмосфери на 1 °С, що підніме ураганні вітри;

забруднення атмосфери радіоактивними речовинами, які за короткий час поширяться по всій земній кулі (конфлікт, скажімо, в Європі призведе до випадання радіонуклідів і в Африці, і в Америці);

виділення горючих газів унаслідок пожеж і руйнування промислових свердловин і газопроводів, що викличе підвищення глобальної температури атмосфери Землі на 4-5 °С у перші ж дні після конфлікту;

утворення під час ядерних вибухів великої кількості оксидів азоту, надходження в стратосферу призведе до руйнування від 40 до 60% озонового шару, а отже, до збільшення УФ-опромінювання поверхні Землі, забруднення атмосфери величезною кількістю пилу и сажі після ядерних вибухів і пожеж.

Найстрашнішим наслідком ядерного конфлікту буде саме цей останній Спостереження під час випробувальних наземних вибухів показали, що в результаті кожного вибуху ядерного заряду потужністю 1 Мт тротилу в повітря піднімається 5 Мт пилу. Величезна кількість гірських порід випаровується й перетворюється на аерозоль Із розмірами частинок 1 мкм Такий найдрібніший пил надовго зависає в повітрі й надходить у стратосферу. Отже, вибухи потужністю 1000 Мт тротилу піднімуть у повітря 5 млрд. т найдрібнішого пилу! Крім того, повітря забрудниться ще й мільярдами тонн сажі та попелу В містах, де зосереджено багато займистих матеріалів (деревини, пластмас, фарб тощо), все горітиме, причому пожежі набудуть характеру вогняних смерчів колосальних розмірів.

Подібні явища спостерігалися під час другої світової війни в дні масових бомбардувань Гамбурга й Дрездена літаками союзників, коли полум'я від будинків, які горіли, зливалося в одну вогняну "форсунку" діаметром у кілометр і заввишки в багато сотень метрів Уцілілі свідки розповідали висхідні течи повітря в палаючому Дрездені були такими потужними, що піднімали вгору й усмоктували в ревуче полум'я людей, які металися на вулицях…

Після такого локального ядерного конфлікту пил, попіл і сажа сильними горизонтальними течіями, що є в стратосфері, за один-два тижні затягнуть небо над усією Землею. В результаті прозорість атмосфери зменшиться в 200 разів! На Землі настане "ядерна ніч", що триватиме кілька місяців, упродовж яких загине врожай і зникне практично весь рослинний покрив планети.