Зміст
  1. Поняття та визначення науки екології. Етапи формування науки
2. Керування чисельністю окремих популяцій тваринних організмів. Які заходи проводять державні та громадські організації для збереження видового складу фауни України?
3. Перечислити основні компоненти біосфери та вказати, який саме компонент визначає межі біосфери?
4. Кліматорегулююче значення рослин
5. Ресурсно-сировинне, харчове та кормове призначення тварин
6. Як людство порушує динамічну рівновагу складу атмосфери

1. Поняття та визначення науки екології. Етапи формування науки

Термін “екологія" був вперше вжитий німецьким біологом Е. Геккелем у 1866 р. в двотомній праці, присвяченій морфології організмів. У буквальному розумінні екологія - наука про місцезростання. Часто вживане таке визначення: екологія - наука про взаємодію в живій природі, а детальніше - це наука про взаємодію живих істот між собою і з навколишньою неорганічною природою; про зв’язки в надорганізмових системах, структуру і функціонування цих систем.
Екологія розглядає закономірності процесів та явищ на таких рівнях організації живого в природі, як організмовий, популяційний та угруповань організмів. Велика увага приділяється процесам біологічних кругообігів речовин і енергії, що становлять матеріальну основу біосфери. Екологія вивчає взаємозв’язки організмів і надорганізмових систем із навколишнім середовищем і між собою, узагальнює впливи екологічних факторів на живі організми та їх угруповання, а також вплив останніх на окремі фактори навколишнього середовища.
Предметом вивчення екології є переважно системи, розміщені вище рівня організмів, - популяції й угруповання. Іншими словами, екологія вивчає сукупність живих організмів, які взаємодіють між собою, утворюючи із оточуючим середовищем певну єдність (тобто систему), в межах якої здійснюється процес трансформації енергії й органічної речовини.
Екологія як фундаментальна дисципліна вивчає цілісні комплекси (екосистеми), утворені угрупованнями різної складності разом із взаємодіючим з ними біотопом (місцем зростання). Як функціональна дисципліна екологія вивчає популяції (утворення однорідних і різноякісних особин) і їх сукупності (утворення простих і складних угруповань), внаслідок чого варто обмежити сферу цієї науки популяційним і біоценотичним рівнями організації життя. Вищі рівні організації (ландшафт, біом, біосфера), як вважають більшість вчених, лише частково належать до біологічної галузі, а тому їх не можна відривати від географічних дисциплін.
Специфіка сучасної екології полягає в тому, що вона із суто біологічної науки перетворилася на цілий цикл знань, увібравши в себе розділи географії, геології, хімії, фізики, соціології, теорії культури, економіки й навіть теології (М.Ф. Реймерс). На думку інших вчених, екологія - це соціально-природнича наука; її однаково можна віднести й до біологічної, й до географічної галузей знань і її слід розглядати як цілком самостійну науку, що набула фундаментальності й глобальності.
Об’єкти досліджень науки про довкілля або її галузевих підрозділів - це екосистеми планети та їхні елементи (залежно від рівня досліджень).
Головний предмет досліджень нової екології - взаємозв’язки (їхні особливості і розвиток) живих організмів, їхніх груп різних рангів, живих і неживих компонентів екосистем, а також характер впливу природних і антропогенних факторів на функціонування екосистем і біосфери в цілому.
Основні завдання науки:
Вивчення загального стану сучасної біосфери, умов його формування та причин змін під впливом природних і антропогенних факторів;
Прогнозування динаміки стану біосфери в часі й просторі;
Розробка з урахуванням основних екологічних законів шляхів гармонізації взаємовідносин людського суспільства і природи, збереження здатності біосфери до самоочищення, саморегулювання і самооновлення.
Перші ботаніко-географічні повідомлення екологічного характеру пов’язані з такими осередками давньої культури, як Китай, Єгипет, Індія. Вже в працях Геракліта (530-470 рр. до н. е), Гіппократа (460-365 рр. до н. е), Аристотеля (384-322 рр. до н. е), Плінія Старшого (23-79 рр. до н. е) та інших філософів містилися повідомлення екологічного характеру. Наприклад, Арістотель описав понад 500 відомих йому видів тварин, розповів про їх поведінку: міграції та зимову сплячку, будівничу діяльність, паразитизм зозулі, способи самозахисту у каракатиці тощо.
У добу Відродження тривало нагромадження даних про рослинний і тваринний світ. Перші систематики Д. Цезалпін (1519-1603), Д. Рей (1627-1705), Ж. Турнефор (1656-1708) у своїх працях подають відомості екологічного характеру, зокрема, описують залежність поширення рослин від умов їх зростання.
Другий етап розвитку екологічної науки пов’язаний із великомасштабними ботаніко-географічними дослідженнями в природі. Початковий вклад у розвиток цього напряму досліджень залишили систематик рослин і тварин видатний шведський природознавець К. Лінней (1707-1778), російські вчені М. Лепьохін (1740-1802), К.Ф. Рульє (1814-1858), англійський вчений-еволюціоніст Ч. Дарвін (1809-1882).
Третій етап системних екологічних досліджень охоплює кінець ХІХ - першу половину ХХ ст. і пов’язаний з іменами російських вчених В.В. Докучаєва (1846-1903), Г.Ф. Морозова (1867-1920), українських - Г.М. Висоцького (1865-1940), П.С. Погребняка (1900-1970) та ін. розвиток екосистемного аналізу сприяв виникненню вчення про біосферу та ноосферу В.І. Вернадського.

2. Керування чисельністю окремих популяцій тваринних організмів. Які заходи проводять державні та громадські організації для збереження видового складу фауни України?

Під популяцією розуміють сукупність особин одного виду з єдиним генофондом, яка формується в результаті взаємодії потоку генів (схрещування, міграції, запилення, запліднення, поширення зачатків - спор, клітин, насіння, личинок, яєць) та умов довкілля. Популяція - це елементарна одиниця існування виду й та одиниця, з якою "працює" природний добір. Популяції, як і біогеоценози, характеризуються багатьма показниками. З погляду екології, найсуттєвішим є показник мінімальної чисельності популяції, тобто такої чисельності, за якої в популяції ще підтримується необхідний рівень генетичної неоднорідності, завдяки чому вона не вироджується.
Будь-яка популяція залежить не лише від генетичної різноманітності та пов’язаного з нею потоку генів, а й від факторів довкілля.
Основні екологічні фактори, як правило, класифікують за їхньою природою, поділяючи на абіотичні, біотичні та антропогенні.
До абіотичних факторів, тобто безпосередньо не пов’язаних із діяльністю живої речовини, належать: космічні, геліофізичні та геофізичні; кліматичні й метеорологічні, а також катастрофічні природні явища - повені, посухи, пожежі; едафічні (ґрунтові) та гідрологічні.
До біотичних належать фактори, безпосередньо зумовлені різноманітними аспектами діяльності живої речовини, наприклад конкуренція рослин за світло, еміграція та еміграція видів, пристосувальні та еволюційні процеси.
До антропогенних належать фактори, зумовлені діяльністю людини: вирубування лісів, меліорація, зарегулювання річок, хімізація, і т.д. сьогодні розроблено досить складні класифікації антропогенних факторів. Це свідчить, що діяльність людини стала глобальним, планетарним фактором, який надзвичайно потужно впливає на довкілля.
Кількість особин конкретної популяції залежить передусім від стану народжуваності й смертності. Чисельність популяції залишається постійною тоді, коли народжуваність дорівнює смертності. Збільшення народжуваності й зменшення смертності призводить до збільшення популяції, і навпаки.
Для аналізу причин, які зумовлюють співвідношення смертності й народжуваності, в екології часто використовують аналіз кривих виживання популяцій.
За допомогою кривих виживання можна визначати смертність особин різних видів залежно від віку й з’ясовувати, коли така популяція найуразливіша.
Кількісний розвиток популяції контролюється механізмами взаємодії з іншими популяціями (передусім - за принципом зворотного зв’язку) та обмеженістю ресурсів конкретних біотопів.
Є два основних механізми запобігання надмірному розвиткові конкретних популяцій: за принципом зворотного зв’язку "популяція - ресурси середовища"; за моделями біотичних зв’язків - "жертва - хижак", "хазяїн - паразит".
У цілому кількісний розвиток популяцій регулюється взаємодією комплексу як сприятливих, так і несприятливих факторів, що спричиняють коливання чисельності популяції навколо певного середнього значення. Фактори, котрі сприяють зростанню популяції, зумовлені біологічним потенціалом даного виду. Фактори, які протидіють цьому процесові, зумовлені тиском середовища й біологічним тиском із боку інших популяцій.
Чисельність популяції - загальна кількість особин на даній території або в даному об’ємі (води, ґрунту, повітря), які належать до однієї популяції. Розрізняють неперіодичні (такі, що рідко спостерігаються) і періодичні (постійні) коливання чисельності популяцій.
Механізми регулювання відносної стабільності популяцій, передусім це дотримання визначеної щільності популяції шляхом певних впливів:
1) знищують більшу частку особин (або зменшують народжуваність у розрахунку на кожну особину при рості популяцій), і популяція таким чином досягає верхньої межі;
2) знищують меншу частку особин (або збільшують народжуваність на кожну особину) в умовах спаду щільності і таким чином встановлюють нижню межу її коливання.
Видова біорізноманітність - це сукупність усіх видів, що населяють нашу планету, тобто загальний генофонд Землі. Зникнення будь-якого виду - необоротна втрата видової біорізноманітності. протягом усієї історії розвитку біосфери нашої планети простежується тенденція збільшення кількості видів на Землі. Проте в цілому вимирання видів - такий самий природний процес, як і їх утворення.
Стрімкий розвиток цивілізації не прискорив процесів видоутворення, але інтенсифікував процеси вимирання видів. Це відбувається через руйнування місць проживання видів, надмірну економічну експлуатацію окремих видів (масовий відстріл тварин, вирубування комерційно цінних видів дерев тощо) конкуренцію з екзотичними видами "чужих" фаун і флор, екстенсивне нарощування масштабів сільськогосподарської діяльності (передусім вирубування лісів і розорювання під сільськогосподарські угіддя цілинних земель), глобальне техногенне забруднення біосфери.
В Україні першу червону книгу випущено в 1980 р., а через два роки ухвалено
Закон про Червону книгу України, який закріпив її в статуті державного документа. В 1994 р. і 1996 р. Червону книгу України було перевидано вже у двох томах. Кількість видів, які в нашій країні опинилися перед загрозою зникнення, стрімко зростає.
Збереження біорізноманітності - це складна, комплексна проблема. Вона пов’язана з цілою системою юридичних, наукових, організаційних, фінансових, етичних, виховних заходів, охоплює біорізноманітність на всіх її рівнях. Проте є й система специфічних заходів захисту. Це, передусім, заповідна справа та біоконсервація.
В Україні 15 таких заповідних територій. Проте навіть розвинена мережа заповідних територій не зможе забезпечити збереження біорізноманітності, якщо не припиниться глобальний вплив на біоту антропогенного забруднення.
Наприклад у Карпатському біосферному заповіднику через кислотні дощі дедалі скорочується популяції лишайників, занесених до Червоної книги.
Біоконсервація належить до галузі новітніх напрямів біоекології. Це система заходів, спрямованих на збереження генетичної й видової різноманітності шляхом збереження популяційних і видових генотипів окремих особин поза природними місцями проживання - в зоопарках.

3. Перечислити основні компоненти біосфери та вказати, який саме компонент визначає межі біосфери?

Біосфера - це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, населені живими організмами. Верхня межа біосфери має озоновий екран, що затримує більшу частину згубних для живих істот ультрафіолетових променів, а нижня - тепловий бар’єр.
Біосфера - сфера існування живих організмів, які заселяють води, повітря літосфери і нижні шари атмосфери. Біосфера поділена на дві частини: фітосферу і ноосферу.
Простір нашої планети, в якому існує й "працює" жива речовина, називають біосферою.
Біосфера охоплює три геологічні сфери - частини атмосфери й літосфери та всю гідросферу. Межі біосфери визначаються межами поширення й активної роботи живої речовини.
Верхня межа біосфери в атмосфері, на думку одних учених, проходить на висоті вершин Гімалаїв (10 км над рівнем моря), на думку інших, - досягає нижніх шарів стратосфери (30 км), де ще трапляються в досить великій кількості спори й навіть клітини бактерій, грибів і деяких водоростей, що активно вегетують. Іноді верхньою межею біосфери вважають озоновий шар (25-30 км над поверхнею планети), вище від якого живе зазвичай гине під дією космічних випромінювань.
Межа біосфери в літосфері також чітко не окреслена. Починаючи з глибини 0,5-5 м від земної поверхні кількість живої речовини зменшується в логарифмічній послідовності. На глибинах понад 10 м породи, як правило, вже стерильні. Та навіть у товщі стерильної породи іноді трапляються острівці життя. Найбільші глибини, де знайдено живу речовину, − 2-3 км. У нафтових родовищах на цих глибинах виявлено свою, "нафтову", мікрофлору. Нафта залягає також і на значно більших глибинах - до 5-7 км. Припускають, що й у таких глибинних родовищах можна знайти "нафтові" бактерії. Деякі дослідники нижньою межею біосфери вважають глибини, на яких температура літосфери починає перевищувати 100 ⁰ С: близько 10 км на рівнинах і 7-8 км у горах.
Межі біосфери у гідросфері окреслені чітко: біосфера охоплює всю гідросферу, в тому числі найбільші океанічні западини до 11 км, де існує значна кількість глибоководних видів.
Таким чином, потужність біосфери за вертикаллю в океанах охоплює всю товщу води і незначну донну плівку життя, а на континентах - тонкий надземний і потужний підземний шар. Уся земна поверхня нашої планети належить до біосфери, виключаючи, можливо, окремі високогірні ділянки, вкриті льодовиками, та безводні пустелі.

4. Кліматорегулююче значення рослин

Як зазначено вище, клімат є головним фактором, який визначає характер рослинності - автографного блоку екологічних систем. Водночас росини також певною мірою впливають на клімат. Як клімат, так і рослинність визначають процеси ґрунтоутворення і склад тваринного світу, який населяє дану місцевість. Про це свідчать дані таких наук, як біогеографія чи зоогеографія.
Життєві форми наземних рослин, пристосованих до конкретного кліматичного режиму, часто мають подібну морфологію і характер росту. Наприклад, для тропічного дощового лісу типовими є ліани, епіфіти і види з широкою листовою пластинкою. Вічнозелені хвойні домінують у дуже холодних районах північних широтах або високогір’їв, а дрібні морозостійкі тундрові види займають ще вищі широти і висоти.
Райони середніх широт з помірною кількістю опадів звичайно вкриті лісами із широколистяних листопадних порід, тоді як жорстоко листяні (склерофітні) вічнозелені чагарники або, як їх часто називають, чапараль, трапляються в районах із зимовими дощами і відчутним дефіцитом вологи протягом весни, літа і осені (Іспанія, Італія, США (Каліфорнія), Австралія).
В областях зі сталим кліматом, як правило, трапляється менше життєвих форм рослин, ніж в районах, де він менш сталий. У цілому клімат і рослинність добре відповідають одне одному, недарма кліматологи деколи використовують характер рослинності як найкращий показник клімату. Наприклад, дощові ліси відомі в тропіках і субтропіках. Листопадні ліси ростуть в умовах помірного і більш сухого клімату. Рослинність саван і прерій характеризує напівпосушливі області, а рослинність пустель - надто сухі.
Рослинні організми регулюють мікроклімат. Розміщуючись паралельно або перпендикулярно сонячному промінню, організми (або окремі їх частини, наприклад, листки) можуть зменшувати ту загальну кількість сонячної енергії, яка на них в дійсності потрапляє. В полудень листя яскраво освітлених крон дерев часто опускається, тоді як листя затіненого підліску звичайно підставляє сонячному промінню всю свою поверхню.

5. Ресурсно-сировинне, харчове та кормове призначення тварин

Рослини поглинають енергію Сонця. Ця енергія циркулює в системі, яку ми називаємо біотою й можемо зобразити у вигляді багатосхідчастої піраміди. Нижня сходинка - грунт. Сходинка, на якій розташовуються рослини, спирається на грунт; сходинка, на якій розміщуються комахи, - на рослини; птахи й гризуни - на комах, і так далі, через різні групи тварин, до вершини, на якій перебувають великі хижаки.

Види, що становлять одну сходину, об’єднуються не походженням чи зовнішньою схожістю, а типом їжі… Лінії залежності, які відображають передавання енергії, що міститься в їжі, від її первинного джерела (рослини) через низку організмів, кожен з яких поїдає попереднього й з’їдається наступним, називається ланцюгом живлення… Земля, таким чином, - це не просто грунт, а джерело енергії, що циркулює в системі, яка складається з грунту, рослин і тварин. Ланцюги живлення - це живі канали, що подають енергію вгору, а смерть і тління повертають її в грунт. Система не замкнена - частина енергії втрачається в процесі тління, частина додається поглинанням із повітря, частина накопичується в ґрунті, торфі і лісах-довгожителях, але це система, яка діє постійно, своєрідний фонд життя, що повільно нагромаджується й перебуває в постійному обізі.
Живлення (споживання, корм) - важливий екологічний фактор, від якості і кількості якого залежить плодючість, тривалість життя, розвиток і смертність організмів.
Якщо розглядати організми як кормовий ресурс, то можна виділити три шляхи формування ланцюгів живлення:
Перший - деструкція, внаслідок якої тіла або частини тіл організмів відмирають і разом з рештками життєдіяльності і секреторними продуктами стають кормовим ресурсом для " деструкторів " (бактерій, грибів і тварин - детритофогів). Деструктори - це групи живих організмів, які не в змозі використовувати інші організми, поки вони живі. Детрит - це органічний мул і напівзруйновані рештки організмів, які перебувають у верхніх шарах грунту, а також у водному середовищі.
Другий - паразитизм, коли організм використовує в якості кормового ресурсу інший організм ще при житті. Приклад паразитів - тля, яка висмоктує сік із флоеми листя дерев, і гриби - облігатні паразити рослин.
Третій - органофагія, хижацтво. При цьому кормовий організм (або його частина) поїдається (кролик, якого з’їла лисиця; жолудь, що з‘їла білка, тощо).
У тварин розрізняють не вибіркове і вибіркове споживання їжі. Не вибіркове споживання властиве багатьом безхребетним тваринам, китам і деяким рибам. Вибіркове споживання є основним способом живлення для частини безхребетних і більшості хребетних тварин.
Для підтримання життєдіяльності, росту, розвитку і розмноження тварин необхідний певний калорійний режим зі збалансованим якісним складом, тобто визначені кількість білків, жирів, вуглеводів, а також мінеральних солей, вітамінів і мікроелементів. Вимоги до корму змінюються залежно від стану організму, пори року і погодних умов. Враховуючи на улюблений, замінний і випадковий, а за іншою класифікацією - на незамінний і взаємозамінний.
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.