Реферат Чи є вихід із глобальної екологічної кризи
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Чи є вихід із глобальної екологічної кризи?
В біології добре відомо, що збереження виду забезпечується наявністю двох вроджених інстинктів – самозбереження і продовження роду. Вони вироблені шляхом природного добору і включають безліч різноманітних характеристик, спектр яких у кожного виду має свої особливості.
Час виникнення людини оцінюється не менше ніж кількома мільйонами років. Місцем її походження прийнято вважати Африку, далі відбувалися складні етапи поширення по земній кулі. Для міграції було безліч причин, провідною з яких, можливо, став саме прояв інстинктів самозбереження і продовження роду. Завдяки їм людина навчилася створювати для себе штучне середовище існування. Це дозволило їй освоювати дедалі нові регіони. Очевидно, втім, що цей процес супроводжувався й істотними екологічними змінами (неолітична та палеолітична екологічні кризи). В результаті людина, щоб вижити, зайнялася землеробством і одомашненням (доместикацією). Виникнення аграрної цивілізації близько 10 тис. років тому пов'язують з процесами доместикації тварин і рослин. У популяціях найуспішніших мисливців-збирачів виникли центри доместикації диких видів, що дозволило людям менше залежати від сезонної мінливості погоди та міграції тварин, переходити до осілого способу життя, створювати запаси їжі, народжувати більше дітей. Часто, займаючи нову територію, людина настільки її виснажувала, що виникала пустеля, наприклад, найбільша в світі – Сахара. Це приводило до подальшої міграції в більш родючі землі. Господарська діяльність людини, зрештою, набула ролі геологічного чинника у глобальному масштабі.
Як видові, нам властиво надавати пріоритетне значення тій інформації, що стосується нас самих або наших близьких. Це одна з особливостей людської свідомості. Водночас, інформація, віддалена в часі у майбутнє, або така, що має вірогідний характер, в індивідуальному сприйнятті здається менш вартою уваги. Наприклад, висока імовірність передчасної смерті мало кого відвернула від куріння тютюну, зате зміна смаку звичної їжі здатна викликати бурю емоцій.
Така «аберація (викривлення) важливості» інформації веде до того, що у суспільстві великого резонансу набуває, наприклад, проблема вмісту нітратів у овочах. Надлишок нітратів шкодить нашому власному здоров'ю. Однак реальна небезпека руйнування озонового шару атмосфери, яка загрожує збільшенням частоти генетичних і ракових захворювань, небезпечних інфекційних хвороб, настільки мало хвилює більшість людей, що лише одиниці схильні відмовитися, наприклад, від використання в побуті аерозольних балончиків. Але ж фреон, що потрапляє з них в атмосферу разом з дезодорантом, лаком, фарбою або інсектицидом, - основний «винищувач» озону. Поряд з аваріями на промислових холодильних установках використання побутових аерозолів відіграє помітну роль у підвищенні вмісту фреонів у атмосфері.
Небезпеку становлять також запуски космічних апаратів. Особливо багато хлору й оксидів азоту виділяють твердопаливні ракетні двигуни. Наприклад, при кожному запускові американського "Шаттла" його прискорювачі на висотах до 50 км. тобто в самому озоновому шарі, викидають 187 т хлору та хлористого водню і 7 т оксидів азоту. Цієї кількості вистачає на те, щоб знищити 10 млн. т озону, або 0,3% його загального вмісту в атмосфері. Російська ракета системи «Енергія» використовує як паливо водень і кисень, і тому в її вихлопі повністю відсутні хлор та оксиди азоту. Невелика їх кількість утворюється тільки при контакті високотемпературного газового струменя вихлопу з азотом і киснем повітря. Використання екологічно чистого палива робить запуск такої ракети в 7 тис. разів безпечнішим для озонового екрану, ніж запуск системи «Шаттл».
Хоча кількість озону в атмосфері дуже велика – близько 3 млрд, т – його частка в ній мізерна. Якби весь озон атмосфери знаходився в приземному шарі повітря, товщина екрану, що захищає Землю від жорсткого УФ-випромінювання Сонця, становила б лише близько З мм. Однак ефективність захисту озонового екрану дуже велика. Зокрема, фахівці розрахували, що зниження вмісту озону на 1% призводить до підвищення інтенсивності УФ-опромінення поверхні, внаслідок якого кількість смертей від раку шкіри зростає на 6-7 тис. осіб на рік.
Цікаво цю цифру розглянути з погляду нашого сприйняття ступеня небезпеки екологічних змін. Оскільки кожний запуск "Шаттла" знищує до
10 млн. т озону, або близько 0,3% всієї його кількості, значить, він призводить до загибелі від раку шкіри приблизно 1000 ~ осіб. Та це абстрактна тисяча померлих і вмирають вони в різних країнах, що не викликає у нас тієї сильної емоційної реакції, яку викликала свого часу звістка про загибель 6 американських астронавтів під час одного із запусків "Шаттла". Звичайно, загибель цих людей – страшна трагедія. Однак ще більша трагедія – наша байдужість до смерті тисячі людей, що гинуть після кожного запуску "Шаттла".
Коли йдеться про сучасну екологічну ситуацію в довкіллі людини, то, передусім, говорять про те, що на слуху. Наприклад, про антропогенні зміни клімату, відносячи до них і сучасне потепління, викликане зростанням концентрації С02 в атмосфері. Проте глобальне потепління – це кліматична проблема, а зміни середовища – геоекологічна, пов'язана з еволюцією біосфери. І це надзвичайно важливо не тільки для нинішніх, але і для майбутніх поколінь людей. Європейські країни (за винятком Росії) майже витратили свої найцінніші матеріальні ресурси, і їм доводиться покладатися на імпорт (переважно з Африки). Таким чином, проблема обмеженості невідновлюваних природних ресурсів набула справді глобальних масштабів, а її соціально-економічні аспекти загострюються.
До числа незначних позитивних тенденцій у світі входить збільшення частки вітроенергетики в енергетичному балансі, масштабів велосипедного транспорту в містах; поява аграрних зон, вільних від застосування пестицидів; значно ширше використання органічних добрив тощо, але це не надається до порівняння з глобальним руйнуванням біорізноманітності та біосфери.
Можна виділити декілька глобальних показників сучасної екологічної катастрофи, головний з яких - руйнування генофонду живих організмів.
• Генофонд людства – генофонд біосфери. В результаті техногенної революції, хімізації сільського господарства та медицини середовище існування людини виявилося насиченим відходами, різними генотоксичними та мутагенними речовинами, поширенню яких не перешкоджають державні кордони та відмінності в рівнях життя різних верств населення. З'явилися нові хвороби, а старі набули нових якостей, їх збудники вже стійкі до широкого спектру антибіотиків. Насиченість середовища існування продуктами штучного хімічного синтезу, ксенобіотиками, призвела до масових змін імунної системи людини, змін генофонду, збільшення генетичного тягаря. Дуже поширеними стали аутоіммунні захворювання. Прийнято вважати, що близько 30% онкологічних захворювань людини обумовлені забрудненням навколишнього середовища генотоксичними агентами, і їх відсоток щорічно зростає.
Тобто, настав час, коли можливість самозбереження людини як виду шляхом агресивної зміни навколишнього середовища стає принципово нереальною. Екологічні зміни, перевантаженість мегаполісів є джерелом стресових впливів для популяцій людини і, таким чином, позначаються на її генофонді. На здоров'я людини діє погіршення якості навколишнього середовища. Його індикаторами можуть служити тривалість життя і дитяча смертність, а також найтиповіші причини смертності (судинні та респіраторні захворювання, рак, отруєння тощо). За даними 1987-1991 рр., серед причин смертності першість посідають судинні захворювання і рак (у середньому по Європі – близько 70% смертності). На дихальні шляхи найбільш згубно впливає аерозольне забруднення, що викликає астму та багато інших захворювань. Забруднення води є причиною понад 2 млн. випадків щорічних шлунково-кишкових захворювань. Потенційна тривалість життя дітей в країнах Центральної і Східної Європи менша, ніж на решті континенту.
Щорічні втрати великої кількості видів рослин і тварин не компенсуються еволюційним процесом, швидкість якого на 3-4 порядки менша, ніж нинішня швидкість вимирання видів. І якщо інші невідновлювані ресурси можна хоча б економити, наприклад за рахунок вторинної переробки, запровадження нових, ресурсозберігаючих технологій, часткової заміни одних ресурсів іншими, то генофонд не можна «заощадити», його можна лише зберігати або втрачати. Причому ми вже добре знаємо, що ці втрати незворотні. Обговорення заходів з охорони фауни і флори зазвичай базується на виділенні груп видів, внесених до Червоної книги.
• Ґрунти. Ландшафти. Ґрунти формуються в результаті сукупної діяльності багатьох чинників упродовж сотень і тисяч років. Зокрема чорноземи формувалися в рамках степового біоценозу протягом останніх 10 тис. років. Ґрунти – головний годувальник населення Землі, але швидкість їх техногенної деградації на порядок перевершує процеси відновлення. За кожне десятиріччя в результаті урбанізації втрачається близько 2% орних земель. Сьогодні у сільському господарстві використовуються від близько 10% земель у Фінляндії до понад 70% в Угорщині, Ірландії, Україні, Великобританії. Вкриті лісом території займають від 6% в Ірландії до 66% у Фінляндії. Основна роль ґрунтів у функціонуванні екосистем визначає важливість заходів щодо їх захисту від антропогенного впливу. Ця проблема стала особливо гострою, зважаючи на інтенсивні процеси деградації ґрунтів, особливо втрату родючості (зниження концентрації гумусу). У Європі
115 млн. га ґрунтів зазнали ерозії, що зумовлює втрату їх родючості і забруднення водних басейнів. На 75 млн. га лісових ґрунтів перевищено критичні рівні забруднення, які визначають початок процесу закислення. Наслідком непомірного використання мінеральних добрив став їх змив річковим стоком та інтенсифікація процесів евтрофування (збагачення мікроорганізмами – автотрофами), а також забруднення питної води нітратами. В Європі через інтенсифікацію сільського господарства, активний розвиток міст і транспортних систем відбувається не тільки зміна й деградація, але і зникнення ландшафтів. Лише 6% території суші Європи належать до категорії земель, що охороняються, але і в цьому разі їхній юридичний статус визначений нечітко.
• Міста. Нині в них проживає близько 2/3 населення Європи, хоча сумарна площа міст становить близько 1% по відношенню до території суші континенту.
• Вода. Ресурси прісної води. Внутрішні води. Моря. Прибережні зони. Чиста вода на Землі - проблема. Майже скрізь на планеті йдуть кислотні дощі. Водна фауна третини всіх озер світу вже загинула. В річки втікають потоки забруднень. Для їх очищення потрібне 50-100-кратне розбавлення чистою водою, тобто 75-150 тис. кмЗ, тоді як об'єм світового річкового стоку не перевищує 45 тис. кмЗ. Відбувається інтенсивне забруднення підземних артезіанських вод, а також озер, навіть таких гігантських, як Байкал і Ладога. Країни Європи мають приблизно 8% глобальних відновлюваних ресурсів прісної води. Головні проблеми тут: дефіцит прісної (особливо питної) води, забруднення річок і водоймищ, пошкодження водних систем, їх збереження пов'язане з комплексними дослідженнями систем «водойма-водозбір», а також із заходами щодо зниження втрат води при п розподілі. Ці втрати становлять від 25-30% (Франція, Великобританія, Іспанія) до 50% (в інших країнах).
Протягом останніх років скоротилася кількість забруднених річок за рахунок зменшення викидів отруйних речовин. Протягом останніх 15 років рівень викидів органічних сполук знизився на 50-80%. Щорічно в країнах ЄС використовується 21% відновлюваних ресурсів прісної води, але в південних державах ЄС щорічно 18% води відводиться на зрошування. У прибережних регіонах зафіксовано переексплуатацію і засолення ґрунтових вод, що сягають у багатьох випадках критичних рівнів.
Аналіз стану річок, озер і підземних вод показав, що в середньому в Європі щорічно втрачається близько 15% водних ресурсів. Розподіл водоспоживання відбувається таким чином: 53% – промисловість, 26% – сільське господарство, 19% – побутове водоспоживання. 65% населення забезпечується водою з підземних джерел, для яких типовим є запороговий рівень експлуатації і зниження рівня якості вод. На більшій частині континенту порушуються стандарти ЄС з ГДК нітратів та пестицидів у питній воді. Набула значного поширення антропогенна евтрофікація річок та озер. Для більшості північних країн характерний високий рівень закислення водоймищ. Особливу небезпеку для чистоти природних вод і стану екосистем становить застосування на полях різних отрутохімікатів та надмірних доз мінеральних добрив. Щорічно на мільйонах гектарів розсіваються інсектициди, фунгіциди, гербіциди. Всі вони дуже токсичні. Багато які з них хімічно дуже стійкі, а деякі, потрапляючи в ґрунт і проходячи там ряд хімічних перетворень, стають ще більш отруйними. Мігруючи разом із ґрунтовими водами, ці речовини (їх загальна назва пестициди) рано чи пізно потрапляють до річок і озер, проникають у підземні води. У 70-ті роки XX ст. у штаті Каліфорнія (США) було закрито понад 50% усіх артезіанських свердловин через те, що в підземних водах у небезпечній кількості з'явилися пестициди. У ряді районів світу заняття сільським господарством стало одним із найбільш небезпечних для здоров'я людей видів діяльності саме через насиченість отрутохімікатами природного середовища існування сільських мешканців. Як наслідок, за статистикою відсоток онкологічних захворювань вищий у сільських жителів, ніж у міських. Неможливо винайти такі очисні споруди, які могли б запобігти потраплянню у водоймища отрутохімікатів, що розсіюються на величезних територіях сільськогосподарських угідь. Тому подальше вдосконалення системи захисту рослин має орієнтуватися не на дедалі більше посилення хімічного захисту, а на перехід до захисту біологічного.
У шести основних європейських морях (Середземне, Чорне, Баренцове, Норвезьке, Балтійське, Північне) і у Північній Атлантиці відсутнє ефективне управління процесами на водозаборах; забруднено прибережні зони; існують конфліктні ситуації у використанні їхніх ресурсів; триває процес евтрофування; відбувається заселення новими видами організмів; відсутній контроль над різними видами діяльності в прибережних зонах; надмірно інтенсивно експлуатуються морські ресурси; можливе підвищення рівня моря внаслідок глобального потепління.
Дані спостережень указують на те, що всі моря (за винятком субарктичних) зазнають евтрофування. Концентрація нітратів у прибережних водах Чорного та Азовського морів зросла у 2-3 рази. Наслідком недостатнього контролю за діяльністю у прибережних зонах Балтійського, Чорного та Каспійського морів є їх сильне забруднення. Забруднення Північного моря згубно вплинуло на низку представників його фауни. У Середземному морі сьогодні під загрозою зникнення деякі ендемічні види. Ці екологічні проблеми мають виключно важливе значення, зважаючи на величезну протяжність узбережжя європейських країн (понад 148 тис. км), концентрацію населення (близько 200 млн. осіб у прибережній смузі завширшки 50 км) і зростаючий антропогенний тиск на ці території. Після 1980 р. концентрація нітратів у річках держав ЄС не знизилася, що призвело до евтрофікації прибережних морських вод. Усе ще високим є рівень забруднень за рахунок сільськогосподарського виробництва. Попри зниження якості прибережних вод і пошкодження екосистем, для Європи досі немає адекватної схеми управління екологією прибережних зон.
Приблизно 85% узбережжя, де проживає близько третини населення ЄС, знаходяться в умовах ризику виникнення більшого або меншого ступеня екологічної небезпеки, причому в переважній частині прибережних регіонів розвиток урбанізації тривав в умовах дефіциту коштів, що не дозволило забезпечити необхідної якості навколишнього середовища. За даними 1983 р., з
25 екологічно неблагополучних регіонів ЄС 23 розташовувалися на узбережжі. На 1996 р. число таких регіонів скоротилося до 19. Якість навколишнього середовища морських регіонів ЄС регулюється відповідними регіональними конвенціями, але їх вимоги повністю не виконуються. Досі зберігається низька якість морських вод і триває ерозія берегів.
• Ліси. Деградація лісів. За XX ст. було вирубано 40% лісів, що залишалися на планеті. Площа амазонської сельви зменшується за рік на 1,25%. За розрахунками фахівців, ліси при збереженні сучасних темпів вирубування зникнуть до середини XXI ст. За рік зникає до 27 тис. видів організмів (3 види на годину). І хоча з 1981 по 1990 рр. площа вкритих лісами територій за рахунок лісовідновлення зросла на 1,9 млн. га, ліси, що раніше покривали 80-90% території Європи, нині займають лише 33%; значну їх частину втрачено (в Західній і Південній Європі – 60%, в Африці знищено майже 70% тропічних лісів, у Південній Америці – 60%); під загрозою зникнення знаходяться від ЗО до 50% різних видів риб, рептилій, ссавців і амфібій. Зрозуміло, що індикатори відновних природних ресурсів біосфери або перейшли, або близькі до переходу в невідновні. Забруднення атмосфери і лісові пожежі – головні чинники негативного впливу на ліси, хоча варто наголосити, що виявити конкретні причини деградації лісів вдається далеко не завжди. Проведене в 1992 р. обстеження 113 видів дерев у 34 європейських країнах засвідчило, що 24% з них були пошкоджені (дефоліація, що перевищувала 25%, деформація і зміна забарвлення листя у 10% випадків). У Європі щорічно виникає 60 тис. лісових пожеж (особливо часті вони на півдні Італії, в Португалії, а також на північному заході Іспанії), що призводить до вигоряння лісів на площі близько 70 тис. га.
• Кисень. Тропосферний озон та інші фотохімічні окислювачі. Якщо зникнуть ліси та болота, які постачають 30% кисню, і триватиме забруднення океану плівкою нафти, що вбиває планктонні організми, які виробляють 70% кисню планети, вміст його в атмосфері почне різко скорочуватися. Уже сьогодні деякі країни, у тому числі СТА, та деякі області Росії, наприклад Кемеровська, споживають кисню більше, ніж виробляється на їхній території рослинністю. Динаміка якості повітря в Європі за останні роки була суперечливою: викиди сірчистого газу зменшилися, однак посилилося забруднення атмосфери іншими газами. Для більшості європейських міст характерне виникнення не рідше одного разу на рік короткочасних епізодів забруднення, рівень яких перевищує стандарти, встановлені Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВООЗ). Понад 100 млн. жителів Європи зазнають впливу короткочасних підвищень концентрації приземного озону. Серйозною проблемою є збільшення концентрації парникових газів і спад загального вмісту озону. На більше ніж 60% території Європи перевищено критичні рівні забруднень, що ведуть до закислення навколишнього середовища. За даними спостережень, приземна концентрація тропосферного озону перевершує прийняту ВООЗ ГДК (її щорічне зростання в Північній півкулі сягає 1%), що небезпечно для здоров'я, оскільки надмірна кількість озону та інших оксидантів у атмосфері може викликати передчасне старіння легенів, подразнення очей, носа і горла, кашель та головний біль. Крім того, малі газові компоненти (передусім озон) можуть впливати на будівельні конструкції, сільськогосподарські культури та ліси. На жаль, досі не визначено комплекс заходів із запобігання шкідливому впливу, а заходи, що здійснюються в Європі, недостатні.
• Екотоксиканти. Транскордонне перенесення забруднень. Викиди забруднень у довкілля. Закислення навколишнього середовища. Хімічні сполуки. Геохімічні зміни складу атмосфери та гідросфери – катастрофічне зростання концентрації в повітрі і воді радіонуклідів, важких металів і, особливо, штучних хімічних сполук. За даними ВООЗ, радіоактивне опромінювання радоном – причина 10 тис. щорічних випадків смерті від раку в Європі. На сьогодні для європейців відсутні кількісні оцінки ризику, обумовленого аварійними викидами радіонуклідів.
Завдяки заходам, що вживаються для зниження рівня викидів екотоксикантів, зафіксовано зменшення хімічних ризиків, зниження концентрації стійких органічних сполук і важких металів у довкіллі. Проте дані про токсичність 75% органічних сполук, що виробляються, необхідні для оцінки ризиків, відсутні. У більшості країн зменшуються викиди сірчистого газу, летких органічних сполук і оксидів азоту, проте цей прогрес ослаблюється збільшенням викидів транспортних засобів. Відносна частка Європи в глобальних викидах таких газів, як С02, 302 та оксиди азоту, становить близько 25%. Масштаби викидів сірчистого газу за рахунок транспорту зросли за останні роки у Франції і Великобританії, але одночасно знизилися викиди від стаціонарних джерел (приблизно до 1 млн. т/рік). Викиди сірчистого газу й оксидів азоту утворюють в атмосфері кислоти та кислотні аерозолі. Вони осідають на земну поверхню і згубно впливають на рослинність, ґрунти, водойми та екосистеми в цілому. Серйозне ураження хвойних лісів унаслідок процесів закислення (а також високої концентрації озону і сірчистого газу в атмосфері) відзначені в Чехії, Німеччині, Польщі і Словаччині. Виробництво та продаж різноманітних хімічних сполук (їх загальна кількість на ринку Співтовариства сягає 100 тис., причому щорічно виробляється 200-300 нових) супроводжується викидами багатьох із них у довкілля, що часто є причиною небажаного впливу на здоров'я людини та на екосистеми. Виробництво численних хімічних сполук обумовлює виникнення хімічного ризику, пов'язаного з потраплянням цих речовин у довкілля та їх подальшим впливом на біосферу. У 1991-1994 рр. у рамках програми Європейського співтовариства було завершено екологічну оцінку 1700 хімічних сполук, що виробляються в Європі або імпортуються у кількості більше ніж 1000 т на рік.
• Моральна і технологічна готовність держав та окремих соціальних груп людства до знищення цивілізації. Типовий приклад – 11 вересня. Вибухова потужність накопиченої ядерної зброї еквівалентна 1,2 млн. бомб Хіросіми і в 1636 разів перевищує таку всіх воєн історії. Існують величезні запаси хімічної зброї, бактеріологічна, токсична, хімічна, генна зброя. Зона ураження ними перевищує на два порядки подібну територію для ядерної. Виробництво її дешеве і може вестися потаємно. Форми її різноманітні. Заходи медичного захисту від ураження такою зброєю складні і завжди будуть запізнілими. Через це в майбутніх війнах супротивниками великих ядерних держав цілком можуть стати окремі групи злочинців і фанатиків, а також малі країни.
• Втрата біоргзноманітності. Високий рівень видової різноманітності життя – одна з необхідних умов збереження основних характеристик природного середовища, єдиного середовища існування людини. Сучасний газовий склад атмосфери, системи самоочищення води, механізми взаємодії безлічі біологічних видів – від мікроорганізмів до крупних ссавців, включаючи людину, сформувалися в процесі тривалої еволюції екосистем, що поступово ускладнювалися. Основні процеси в біосфері, від яких залежить можливість існування людини, – біозалежні процеси. Катастрофічне зменшення видової різноманітності життя на Землі в сотні і тисячі разів інтенсивніше, ніж ті, що характеризували найзначніші відомі науці біосферні катастрофи – пермську і крейдяну. Через декілька десятиліть воно може стати незворотним, що зробить людство заручником стихійних еволюційних процесів.
До складу європейських екосистем входить понад 2,5 тис. типів і близько
215 тис. видів рослин і тварин. Майже в кожній країні Європи є ендемічні види. Регіони зосередження біорізноманітності в Європі – це басейн Середземного моря і гори Кавказу. Основу заходів для запобігання його звуженню повинні скласти рекомендації Конвенції з біорізноманітності. Серйозну увагу зазначеній проблемі надано в контексті збереження якості сільськогосподарських земель. Фрагментація (особливо в результаті процесів урбанізації сільських регіонів), підвищення однорідності і спрощення ландшафтів загрожує біорізноманітності через скорочення територій, зайнятих флорою і фауною. Забруднення навколишнього середовища (разом з породжуваними ним процесами евтрофування і закислення) та впровадження нових видів завдають значної шкоди природній біорізноманітності.
За розрахунками, що базуються на швидкості вимирання видів у наш час, всього за 40-50 років ми можемо втратити половину видів, що нині живуть на Землі. Природні еволюційні процеси, очевидно, не здатні компенсувати таке катастрофічне зменшення видової різноманітності, що призведе до глибокої деградації більшості екосистем.
З аналізу палеонтологічних даних виходить, що час існування виду становить від 1 до 10 млн. років. Нормальний темп вимирання, що відбувається в процесі еволюційного розвитку форм життя і з надміром компенсується виникненням нових видів, становить приблизно 0,000001% виду на рік. При масових вимираннях він зростає на два порядки. Проте сучасна швидкість вимирання – 0,5% виду на рік, тобто вона в 500-1000 разів перевищує катастрофічні темпи вимирання пермського і крейдяного періодів. Збереження існуючої тенденції неминуче призведе до кардинальних змін усієї біосфери, до настання нової геохронологічної ери, «посткайнозойської», або «антропогенної». Вона відрізнятиметься від нашої не тільки складом тваринного і рослинного світу, але й усім комплексом фізико-хімічних умов: складом атмосфери, тепловим режимом, розподілом опадів та багатьма іншими такими важливими для життя людей характеристиками середовища. Наслідки втрати біорізноманітності для людства можна порівняти хіба що з наслідками світової ядерної війни («ядерною зимою»), що означає кінець людської цивілізації в найближчі 100 років.
Крім того, інтенсифікація процесів еволюції обов'язково приведе до появи великої кількості нових форм життя, особливо груп, що дуже швидко еволюціонують, з коротким життєвим циклом – мікроорганізмів, найпростіших, нижчих червів, комах. Таким чином, не зумівши зберегти видову різноманітність життя, людство стане заручником стихійних еволюційних процесів. Пізнання причин вимирання одних видів і виникнення інших, розробка і реалізація різних способів збереження сучасних видів тварин, рослин, грибів і мікроорганізмів, які створюють єдино придатне для життя людей природне середовище – шлях до запобігання небезпечного розвитку цієї сторони екологічної кризи.
• Відходи, проблема міст. Шуми. Проблема утилізації особливо важлива, враховуючи шкідливий вплив забруднень на здоров'я людини. Середній подушний рівень муніципальних відходів в Європі становить 350 кг/рік. Однак у Бельгії і Греції їх основна частина – це залишки їжі та садові відходи
(47-50%), а у Великобританії і в Україні частка подібних відходів дорівнює відповідно 19,6 і 2~%. тоді як найбільшу частину займають відходи паперу (39 і 28%). Зростаюча частка промислових відходів містить небезпечні компоненти. В Європі щорічно виробляється більше 250 млн. т муніципальних і понад 850 млн. т промислових відходів. В країнах Організації економічного співробітництва і розвитку (ОЕСР) налічується близько 10 тис. шляхів транскордонного переміщення небезпечних відходів, сумарна маса яких перевершує 2 млн. т. Тільки в шести європейських країнах зареєстровано понад 55 тис. забруднених ділянок, а загальна площа забруднень у Європі становить від 47 до 95 тис. км. Особливої гостроти набула проблема токсичних відходів. Масштаби їх мінімізації і переробки недостатні. В країнах ЄС посилюються процеси утворення та переміщення твердих відходів. Прийняту стратегію щодо їх зменшення не було реалізовано. Міста характеризуються великим споживанням природних ресурсів. Пересічне місто з населенням 1 млн. осіб щодня споживає 11,5 тис. т викопних видів палива, 320 тис. т води, 2 тис. т їжі і викидає в атмосферу близько 2,5 тис. т вуглекислого газу. Міста мають серйозні проблеми водопостачання з погляду кількості і якості води. Необхідний комплексний підхід до вирішення проблем екології великих міст. Посилення екологічних стресів у містах виявляється, перш за все, в погіршенні якості повітря та питної води, надмірних шумах (понад 30% населення ЄС живе в умовах неприйнятне високого їх рівня, а 17% європейців зазнають серйозного негативного впливу шуму) та інтенсифікації транспорту (на його частку припадає близько 30% енергоспоживання). За останні роки в цілому спостерігався спад рівня забруднень у великих містах. Проте концентрація окремих їх компонентів перевищує прийняті ВООЗ стандарти.
• Природні й антропогенні катастрофи. Крім вулканічних вивержень і землетрусів, природно обумовлені катастрофи пов'язані з такими явищами, як шторми та повені, лісові пожежі та посухи, теплові хвилі та піщані бурі. Значення їх впливу зростає у міру розвитку цивілізації. Головною проблемою є відсутність надійних методів прогнозу.
Важливе значення мають техногенні небезпеки та катастрофи, що виникають через аварії на підприємствах. Особливо вони характерні для нафтогазової промисловості. Подією безпрецедентного масштабу стала катастрофа в Чорнобилі, деякі несподівані її прояви тривають дотепер. Серйозні небезпеки виникають і при аваріях танкерів. Після 1984 р. у державах ЄС сталося понад 300 серйозних аварійних ситуацій у промисловості. Аналіз їх причин привів до висновку, що уроків аналогічних ситуацій минулого не, було враховано.
Існує тенденція в зміні загальної кількості катастроф (зокрема, зростання кількості природних катастрофічних явищ). Середньорічна кількість катастроф в останнє десятиріччя століття, що минуло, досягла 288, тоді як в попереднє десятиріччя вона становила 110-130 катастроф, тобто, спостерігається їх зростання більше ніж удвічі.
Найнебезпечнішими для життя людей є посухи (їх жертвами виявилися майже 49% загиблих у природних катастрофах). Тайфуни і шторми забрали життя близько 26%, землетруси – 17% від загального числа загиблих. Більше від половини (53%) всіх жертв припадає на Африку, на Азіатський континент – 37%. На Америку, Європу й Океанію припадає відповідно 7,4; 2,5 і 0,1%. В Африці особливо багато жертв спричинюють посухи, в Азії – тропічні циклони і шторми.
Загальна кількість людей, що постраждали від семи видів природних катастроф за останні 35 років, становить 4,4 млрд, осіб, тобто майже 3/4 населення Землі. Вже сьогодні така країна, як Японія, вимушена витрачати на боротьбу з природними лихами до 5% свого річного бюджету (0,8% валового національного продукту), що становить 23-25 млрд. дол. на рік. В Китаї щорічні збитки від природних катастроф дорівнюють у середньому 3-6% валового національного продукту.
Враховуючи те, що разом із збільшенням природних лих спостерігається зростання технічних катастроф, у перспективі економіка багатьох країн не в змозі буде компенсувати втрати від надзвичайних ситуацій природного і техногенного характеру. Збільшення кількості природних лих у світі пов'язане з низкою глобальних процесів у соціальній, природній і техногенній сферах, які обумовлюють інтенсифікацію розвитку небезпечних природних явищ і зниження захищеності людей на Землі. Однією з причин збільшення кількості природних і особливо техногенно-природних небезпечних явищ, збільшення жертв і матеріальних втрат є зростання людської популяції.
• Зростання кількості населення. З найдавніших часів і до XX ст. кількість населення на Землі змінювалася незначним чином, то зростаючи до декількох сотень мільйонів, то зменшуючись через епідемії і голод. На початку XIX ст. вона залишалася трохи меншою від 1 млрд. Проте з початком індустріального періоду розвитку ситуація різко змінилася, кількість населення подвоїлася, а приблизно через ЗО років – потроїлася. У 1975 р. вона перевищила 4 млрд., а в 1987 р. – 5 млрд, осіб. 12 жовтня 1999 р. народився 6-мільярдний мешканець планети. У середньому кількість населення Землі нині зростає щорічно на 86 млн. осіб, що співмірно з величиною населення Німеччини. Понад 80% (4,8 млрд, осіб) живуть у країнах, що розвиваються, на частку яких припадає майже весь приріст чисельності населення Землі. Згідно з прогнозами, глобальна кількість населення до 2025 р. становитиме близько 9 млрд. осіб.
Загалом, при прогнозуванні змін стану біосфери, необхідно виходити з існування двох основних передумов розвитку небезпечних природних явищ - історичної (еволюційної) і антропогенної. Еволюційні процеси розвитку нашої планети приводять до безперервної реорганізації речовини в твердій, рідкій і газоподібній оболонках Землі з виділенням і поглинанням енергії, до зміни напружено-деформованого стану земної кори і взаємодії фізичних полів різної природи. Процеси, що відбуваються, лежать в основі глобальної геодинаміки і розвитку ендогенних, екзогенних, гідрологічних та атмосферних явищ.
Водночас головними перешкодами для підвищення якості навколишнього середовища є антропогенний чинник та розвиток деяких секторів економіки. Не викликає сумнівів, що в першому десятиріччі XXI ст. ці тенденції тільки наростатимуть, їх негативної дії на природу не вдасться виключити. До подібних тенденцій відносяться дедалі сильніший вплив транспорту, урбанізація, деградація сільського навколишнього середовища, втрата біорізноманітності тощо. Серйозна проблема – відсутність методів кількісного обліку чинників соціально-економічного розвитку, які впливають на екодинаміку, що визначає значення розробок індикаторів сталого розвитку, у тому числі комплексних, як ВВП та «індекс благополуччя», і дозволяє обґрунтувати адекватну екологічну політику.
Інстинкт самозбереження і збільшення густоти населення зумовлював дедалі швидший розвиток методів створення штучного середовища існування й отримання продуктів харчування. При цьому існувала ілюзія про нескінченність природних ресурсів і необхідність лише навчитися їх повноцінно використовувати. Відоме гасло початку XX ст., висунуте І. В. Мічуріним: «Ми не можемо чекати милостей від природи...» У XX ст. почалася епоха хімізації сільського господарства. У 60-х роках цього століття агресивне ставлення людини до навколишнього середовища призвело до поступової глобалізації екологічних змін, навіть до змін клімату. Можливо, саме інстинкт самозбереження і зумовив потужний розвиток космічних досліджень у цей час.
Проте нічого особливо втішного вони не принесли. Стало очевидним, що за таких стрімких екологічних змін людина не зможе встигнути знайти собі нове середовище існування на іншій планеті, тобто вчинити так, як вона діяла звичайно: виснаживши один регіон, мігрувати до наступного. Отже, настав час, коли самозбереження людини як виду шляхом агресивної зміни навколишнього середовища стає принципово неможливим.
Де ж вихід?
Один із них – не боротися з природою, а слідувати їй.
У принципі, все життя людина користувалася цим шляхом, створюючи нові форми тварин і рослин, потрібні для неї. Всю історію людства, починаючи з одомашнення першої тварини, першої вирощеної самостійно рослини, відбувалася їх спільна еволюція. Проблема полягала тільки в тому, що швидкість еволюції сільськогосподарських видів була набагато меншою, ніж потрібно людині. Особливо гостро цей розрив став відчутним саме у XX ст. Постало нове завдання: для того, щоб вижити, людству потрібно навчитися керувати швидкістю еволюції живих організмів. А як це зробити? Підглянути, як еволюціонують види в живій природі, і спробувати використовувати її прийоми. З постановки такого завдання і почала розвиватися генна інженерія, що розробляє методи отримання генетично модифікованих організмів.
Генетика оформилася як наука на початку XX ст. після перевідкриття законів Менделя. Бурхливий період її розвитку завдовжки у століття ознаменований останніми роками розшифруванням нуклеотидного складу геномної ДНК десятків видів вірусів, бактерій, грибів і слідом за ними низки багатоклітинних організмів: рослина арабідопсис, нематода, дрозофіла, людина. Повним ходом іде секвенування ДНК хромосом важливих культурних рослин – рису, кукурудзи, пшениці.
З'явилася і бурхливо розвивається генна терапія спадкових хвороб, виробництво генетично змінених форм рослин. Успішне соматичне клонування ссавців (овечка Доллі), поява молекулярної палеогенетики – вражаючі досягнення науки генетики. ДНК-технологія і біотехнологія, методи та завдання яких зрозумілі, а успіхи мають публічний ефект, трансформували вид сучасної генетики. Бурхливий розвиток ДНК-технології поставив низку нових запитань, наприклад, виявилося, що лише 3-5% генома людини кодують білки і, можливо, ще близько 20% беруть участь у регуляції дії генів у ході розвитку. Функція решти фракцій 75% ДНК генома залишається абсолютно не зрозумілою. Гени в геномі можна порівнювати з невеликими островами в морі неактивних неінформаційних послідовностей.
Генна інженерія за своєю суттю не є чимось якісно відмінним від природних процесів, чимось чужорідним для живих об'єктів, як, наприклад, отримання штучно синтезованих хімічних сполук, відсутніх у природі, а, навпаки, становить собою повтор підглянутих у природі прийомів.
Отримання трансгенних рослин нині перетворилося на досить рутинну технологію для вирішення практичних завдань, якими займаються як наукові установи, так і комерційні фірми. В Інституті цитології та генетики Сибірського відділення РАН обрали для своєї прикладної діяльності отримання так званих їстівних вакцин. Цим займаються багато лабораторій у світі, але поки що на експериментальному рівні. На перших етапах роботи отримано трансгенні рослини тютюну і люцерни з геном р-інтерферону людини, дуже потужного імуногенного чинника. Потім взялися за створення трансгенних рослин тютюну і люцерни з генами імуногенних білків мікобактерій, що викликають туберкульоз, і з генами оболонки вірусу гепатиту В. При експресії подібних генів у рослинах передбачається в організмах тварин, що їх з'їли, отримати імунну відповідь з утворенням антитіл на продукований антиген. Інакше кажучи, буде здійснено природну вакцинацію за стійкістю до захворювання туберкульозом або гепатитом В.
На сьогодні у 120 видів рослин існують трансгенні форми. Дозволено використання трансгенних сої, кукурудзи, бавовника, рапсу, картоплі, томатів, буряка, гарбуза, тютюну, папайї, льону; закінчуються випробування трансгенного рису і пшениці. Трансгенні рослини вирощуються в 11 країнах світу – США, Китаї, Аргентині, Канаді, Австралії, Мексиці, Іспанії, Франції, Південній Африці, Португалії та Румунії. У 2000 р. ними було зайнято площу близько 40 млн. га.
З використанням трансгенних рослин були вирішені питання гербіцидостійкості, стійкості до комах, вірусів, грибкових та бактеріальних захворювань, регулювання термінів дозрівання, підвищення загальної продуктивності, виробництва їстівних вакцин. Сьогодні зі всіх вирощуваних трансгенних рослин 71% стійкі до гербіцидів, 22% – до шкідників і 7% – до гербіцидів та шкідників (здебільшого соя. кукурудза, бавовник, рапс). Ведеться пошук способів різкого підвищення продуктивності рослин.
Вважається, що трансгенез у рослин і тварин – найперспективніша біотехнологія для вирішення продовольчої та медичної проблем на найближче десятиріччя. Трансгенні тварини – кози, вівці, свині, корови – використовуються для секреції (під промоторами «генів молока») високоактивних біологічних речовин для медицини та фармакології. Вже пройшли ліцензування і надійшли на ринок отримані від трансгенних тварин антитрипсин, що використовується при легеневих захворюваннях, антитромбін для запобігання інфарктів та інсультів, фактори осілості крові, білок С, що має захисні функції, тощо.
Оскільки трансгенні рослини стійкі до хвороб та шкідників, то не виключається підвищення стійкості самих збудників хвороб і тих же комах-шкідників, тобто їх коеволюція. Це проблема, наслідки якої необхідно передбачити. Можливо, підвищуючи стійкість рослин, ми стимулюємо процес відбору стійкіших збудників хвороб і шкідників. Природно, що трансгенез викликає вельми відчутні наслідки, які потрібно ретельно вивчати.
Завдяки науковим досягненням стає очевидно, що генно-інженерний підхід до складання клітини майже нічим не відрізняється від складання автомобіля. Перш за все потрібно мати схему матеріальної «начинки» приладу та схему його роботи, і це вивчають ДНК-технологи.
Виклад деяких ключових моментів розвитку й отримання генетично модифікованих організмів та їх використання представлені в книзі автора статті «Генетически модифицированные организмы: от бактерий до человека».
Список літератури
1. Будыко М.И. Глобальная экология. – М.: Мысль, 1977.
2. Глазка В.И, Глазка Г.В. Введение в генетику, биотехнологию, ДНК-технологию, биоинформатику, протеомику, метаболику. – К: КВЩ, 2003.
3. Глазко В.И. Генетически модифицированные организмы: от бактерий до человека. – К: КВЩ, 2002.
4. Небел Б. Наука об окружающей среде. – М.: Мир, 1993.
5. Риклефс Р. Основы общей экологии. – М.: Мир, 1979.
6. Розанов С.И. Общая экология. – СПб.: Лань, 2001.
7. Яблоков А.В., Остроумов С. А. Охрана живой природы. Проблемы и перспективы. – М.: Лесная промышленность, 1983.
(47-50%), а у Великобританії і в Україні частка подібних відходів дорівнює відповідно 19,6 і 2~%. тоді як найбільшу частину займають відходи паперу (39 і 28%). Зростаюча частка промислових відходів містить небезпечні компоненти. В Європі щорічно виробляється більше 250 млн. т муніципальних і понад 850 млн. т промислових відходів. В країнах Організації економічного співробітництва і розвитку (ОЕСР) налічується близько 10 тис. шляхів транскордонного переміщення небезпечних відходів, сумарна маса яких перевершує 2 млн. т. Тільки в шести європейських країнах зареєстровано понад 55 тис. забруднених ділянок, а загальна площа забруднень у Європі становить від 47 до 95 тис. км. Особливої гостроти набула проблема токсичних відходів. Масштаби їх мінімізації і переробки недостатні. В країнах ЄС посилюються процеси утворення та переміщення твердих відходів. Прийняту стратегію щодо їх зменшення не було реалізовано. Міста характеризуються великим споживанням природних ресурсів. Пересічне місто з населенням 1 млн. осіб щодня споживає 11,5 тис. т викопних видів палива, 320 тис. т води, 2 тис. т їжі і викидає в атмосферу близько 2,5 тис. т вуглекислого газу. Міста мають серйозні проблеми водопостачання з погляду кількості і якості води. Необхідний комплексний підхід до вирішення проблем екології великих міст. Посилення екологічних стресів у містах виявляється, перш за все, в погіршенні якості повітря та питної води, надмірних шумах (понад 30% населення ЄС живе в умовах неприйнятне високого їх рівня, а 17% європейців зазнають серйозного негативного впливу шуму) та інтенсифікації транспорту (на його частку припадає близько 30% енергоспоживання). За останні роки в цілому спостерігався спад рівня забруднень у великих містах. Проте концентрація окремих їх компонентів перевищує прийняті ВООЗ стандарти.
• Природні й антропогенні катастрофи. Крім вулканічних вивержень і землетрусів, природно обумовлені катастрофи пов'язані з такими явищами, як шторми та повені, лісові пожежі та посухи, теплові хвилі та піщані бурі. Значення їх впливу зростає у міру розвитку цивілізації. Головною проблемою є відсутність надійних методів прогнозу.
Важливе значення мають техногенні небезпеки та катастрофи, що виникають через аварії на підприємствах. Особливо вони характерні для нафтогазової промисловості. Подією безпрецедентного масштабу стала катастрофа в Чорнобилі, деякі несподівані її прояви тривають дотепер. Серйозні небезпеки виникають і при аваріях танкерів. Після 1984 р. у державах ЄС сталося понад 300 серйозних аварійних ситуацій у промисловості. Аналіз їх причин привів до висновку, що уроків аналогічних ситуацій минулого не, було враховано.
Існує тенденція в зміні загальної кількості катастроф (зокрема, зростання кількості природних катастрофічних явищ). Середньорічна кількість катастроф в останнє десятиріччя століття, що минуло, досягла 288, тоді як в попереднє десятиріччя вона становила 110-130 катастроф, тобто, спостерігається їх зростання більше ніж удвічі.
Найнебезпечнішими для життя людей є посухи (їх жертвами виявилися майже 49% загиблих у природних катастрофах). Тайфуни і шторми забрали життя близько 26%, землетруси – 17% від загального числа загиблих. Більше від половини (53%) всіх жертв припадає на Африку, на Азіатський континент – 37%. На Америку, Європу й Океанію припадає відповідно 7,4; 2,5 і 0,1%. В Африці особливо багато жертв спричинюють посухи, в Азії – тропічні циклони і шторми.
Загальна кількість людей, що постраждали від семи видів природних катастроф за останні 35 років, становить 4,4 млрд, осіб, тобто майже 3/4 населення Землі. Вже сьогодні така країна, як Японія, вимушена витрачати на боротьбу з природними лихами до 5% свого річного бюджету (0,8% валового національного продукту), що становить 23-25 млрд. дол. на рік. В Китаї щорічні збитки від природних катастроф дорівнюють у середньому 3-6% валового національного продукту.
Враховуючи те, що разом із збільшенням природних лих спостерігається зростання технічних катастроф, у перспективі економіка багатьох країн не в змозі буде компенсувати втрати від надзвичайних ситуацій природного і техногенного характеру. Збільшення кількості природних лих у світі пов'язане з низкою глобальних процесів у соціальній, природній і техногенній сферах, які обумовлюють інтенсифікацію розвитку небезпечних природних явищ і зниження захищеності людей на Землі. Однією з причин збільшення кількості природних і особливо техногенно-природних небезпечних явищ, збільшення жертв і матеріальних втрат є зростання людської популяції.
• Зростання кількості населення. З найдавніших часів і до XX ст. кількість населення на Землі змінювалася незначним чином, то зростаючи до декількох сотень мільйонів, то зменшуючись через епідемії і голод. На початку XIX ст. вона залишалася трохи меншою від 1 млрд. Проте з початком індустріального періоду розвитку ситуація різко змінилася, кількість населення подвоїлася, а приблизно через ЗО років – потроїлася. У 1975 р. вона перевищила 4 млрд., а в 1987 р. – 5 млрд, осіб. 12 жовтня 1999 р. народився 6-мільярдний мешканець планети. У середньому кількість населення Землі нині зростає щорічно на 86 млн. осіб, що співмірно з величиною населення Німеччини. Понад 80% (4,8 млрд, осіб) живуть у країнах, що розвиваються, на частку яких припадає майже весь приріст чисельності населення Землі. Згідно з прогнозами, глобальна кількість населення до 2025 р. становитиме близько 9 млрд. осіб.
Загалом, при прогнозуванні змін стану біосфери, необхідно виходити з існування двох основних передумов розвитку небезпечних природних явищ - історичної (еволюційної) і антропогенної. Еволюційні процеси розвитку нашої планети приводять до безперервної реорганізації речовини в твердій, рідкій і газоподібній оболонках Землі з виділенням і поглинанням енергії, до зміни напружено-деформованого стану земної кори і взаємодії фізичних полів різної природи. Процеси, що відбуваються, лежать в основі глобальної геодинаміки і розвитку ендогенних, екзогенних, гідрологічних та атмосферних явищ.
Водночас головними перешкодами для підвищення якості навколишнього середовища є антропогенний чинник та розвиток деяких секторів економіки. Не викликає сумнівів, що в першому десятиріччі XXI ст. ці тенденції тільки наростатимуть, їх негативної дії на природу не вдасться виключити. До подібних тенденцій відносяться дедалі сильніший вплив транспорту, урбанізація, деградація сільського навколишнього середовища, втрата біорізноманітності тощо. Серйозна проблема – відсутність методів кількісного обліку чинників соціально-економічного розвитку, які впливають на екодинаміку, що визначає значення розробок індикаторів сталого розвитку, у тому числі комплексних, як ВВП та «індекс благополуччя», і дозволяє обґрунтувати адекватну екологічну політику.
Інстинкт самозбереження і збільшення густоти населення зумовлював дедалі швидший розвиток методів створення штучного середовища існування й отримання продуктів харчування. При цьому існувала ілюзія про нескінченність природних ресурсів і необхідність лише навчитися їх повноцінно використовувати. Відоме гасло початку XX ст., висунуте І. В. Мічуріним: «Ми не можемо чекати милостей від природи...» У XX ст. почалася епоха хімізації сільського господарства. У 60-х роках цього століття агресивне ставлення людини до навколишнього середовища призвело до поступової глобалізації екологічних змін, навіть до змін клімату. Можливо, саме інстинкт самозбереження і зумовив потужний розвиток космічних досліджень у цей час.
Проте нічого особливо втішного вони не принесли. Стало очевидним, що за таких стрімких екологічних змін людина не зможе встигнути знайти собі нове середовище існування на іншій планеті, тобто вчинити так, як вона діяла звичайно: виснаживши один регіон, мігрувати до наступного. Отже, настав час, коли самозбереження людини як виду шляхом агресивної зміни навколишнього середовища стає принципово неможливим.
Де ж вихід?
Один із них – не боротися з природою, а слідувати їй.
У принципі, все життя людина користувалася цим шляхом, створюючи нові форми тварин і рослин, потрібні для неї. Всю історію людства, починаючи з одомашнення першої тварини, першої вирощеної самостійно рослини, відбувалася їх спільна еволюція. Проблема полягала тільки в тому, що швидкість еволюції сільськогосподарських видів була набагато меншою, ніж потрібно людині. Особливо гостро цей розрив став відчутним саме у XX ст. Постало нове завдання: для того, щоб вижити, людству потрібно навчитися керувати швидкістю еволюції живих організмів. А як це зробити? Підглянути, як еволюціонують види в живій природі, і спробувати використовувати її прийоми. З постановки такого завдання і почала розвиватися генна інженерія, що розробляє методи отримання генетично модифікованих організмів.
Генетика оформилася як наука на початку XX ст. після перевідкриття законів Менделя. Бурхливий період її розвитку завдовжки у століття ознаменований останніми роками розшифруванням нуклеотидного складу геномної ДНК десятків видів вірусів, бактерій, грибів і слідом за ними низки багатоклітинних організмів: рослина арабідопсис, нематода, дрозофіла, людина. Повним ходом іде секвенування ДНК хромосом важливих культурних рослин – рису, кукурудзи, пшениці.
З'явилася і бурхливо розвивається генна терапія спадкових хвороб, виробництво генетично змінених форм рослин. Успішне соматичне клонування ссавців (овечка Доллі), поява молекулярної палеогенетики – вражаючі досягнення науки генетики. ДНК-технологія і біотехнологія, методи та завдання яких зрозумілі, а успіхи мають публічний ефект, трансформували вид сучасної генетики. Бурхливий розвиток ДНК-технології поставив низку нових запитань, наприклад, виявилося, що лише 3-5% генома людини кодують білки і, можливо, ще близько 20% беруть участь у регуляції дії генів у ході розвитку. Функція решти фракцій 75% ДНК генома залишається абсолютно не зрозумілою. Гени в геномі можна порівнювати з невеликими островами в морі неактивних неінформаційних послідовностей.
Генна інженерія за своєю суттю не є чимось якісно відмінним від природних процесів, чимось чужорідним для живих об'єктів, як, наприклад, отримання штучно синтезованих хімічних сполук, відсутніх у природі, а, навпаки, становить собою повтор підглянутих у природі прийомів.
Отримання трансгенних рослин нині перетворилося на досить рутинну технологію для вирішення практичних завдань, якими займаються як наукові установи, так і комерційні фірми. В Інституті цитології та генетики Сибірського відділення РАН обрали для своєї прикладної діяльності отримання так званих їстівних вакцин. Цим займаються багато лабораторій у світі, але поки що на експериментальному рівні. На перших етапах роботи отримано трансгенні рослини тютюну і люцерни з геном р-інтерферону людини, дуже потужного імуногенного чинника. Потім взялися за створення трансгенних рослин тютюну і люцерни з генами імуногенних білків мікобактерій, що викликають туберкульоз, і з генами оболонки вірусу гепатиту В. При експресії подібних генів у рослинах передбачається в організмах тварин, що їх з'їли, отримати імунну відповідь з утворенням антитіл на продукований антиген. Інакше кажучи, буде здійснено природну вакцинацію за стійкістю до захворювання туберкульозом або гепатитом В.
На сьогодні у 120 видів рослин існують трансгенні форми. Дозволено використання трансгенних сої, кукурудзи, бавовника, рапсу, картоплі, томатів, буряка, гарбуза, тютюну, папайї, льону; закінчуються випробування трансгенного рису і пшениці. Трансгенні рослини вирощуються в 11 країнах світу – США, Китаї, Аргентині, Канаді, Австралії, Мексиці, Іспанії, Франції, Південній Африці, Португалії та Румунії. У 2000 р. ними було зайнято площу близько 40 млн. га.
З використанням трансгенних рослин були вирішені питання гербіцидостійкості, стійкості до комах, вірусів, грибкових та бактеріальних захворювань, регулювання термінів дозрівання, підвищення загальної продуктивності, виробництва їстівних вакцин. Сьогодні зі всіх вирощуваних трансгенних рослин 71% стійкі до гербіцидів, 22% – до шкідників і 7% – до гербіцидів та шкідників (здебільшого соя. кукурудза, бавовник, рапс). Ведеться пошук способів різкого підвищення продуктивності рослин.
Вважається, що трансгенез у рослин і тварин – найперспективніша біотехнологія для вирішення продовольчої та медичної проблем на найближче десятиріччя. Трансгенні тварини – кози, вівці, свині, корови – використовуються для секреції (під промоторами «генів молока») високоактивних біологічних речовин для медицини та фармакології. Вже пройшли ліцензування і надійшли на ринок отримані від трансгенних тварин антитрипсин, що використовується при легеневих захворюваннях, антитромбін для запобігання інфарктів та інсультів, фактори осілості крові, білок С, що має захисні функції, тощо.
Оскільки трансгенні рослини стійкі до хвороб та шкідників, то не виключається підвищення стійкості самих збудників хвороб і тих же комах-шкідників, тобто їх коеволюція. Це проблема, наслідки якої необхідно передбачити. Можливо, підвищуючи стійкість рослин, ми стимулюємо процес відбору стійкіших збудників хвороб і шкідників. Природно, що трансгенез викликає вельми відчутні наслідки, які потрібно ретельно вивчати.
Завдяки науковим досягненням стає очевидно, що генно-інженерний підхід до складання клітини майже нічим не відрізняється від складання автомобіля. Перш за все потрібно мати схему матеріальної «начинки» приладу та схему його роботи, і це вивчають ДНК-технологи.
Виклад деяких ключових моментів розвитку й отримання генетично модифікованих організмів та їх використання представлені в книзі автора статті «Генетически модифицированные организмы: от бактерий до человека».
Список літератури
1. Будыко М.И. Глобальная экология. – М.: Мысль, 1977.
2. Глазка В.И, Глазка Г.В. Введение в генетику, биотехнологию, ДНК-технологию, биоинформатику, протеомику, метаболику. – К: КВЩ, 2003.
3. Глазко В.И. Генетически модифицированные организмы: от бактерий до человека. – К: КВЩ, 2002.
4. Небел Б. Наука об окружающей среде. – М.: Мир, 1993.
5. Риклефс Р. Основы общей экологии. – М.: Мир, 1979.
6. Розанов С.И. Общая экология. – СПб.: Лань, 2001.
7. Яблоков А.В., Остроумов С. А. Охрана живой природы. Проблемы и перспективы. – М.: Лесная промышленность, 1983.
