...
Людина й біосфера PDF Печать E-mail


Особливе місце в біосфері посідає людина, розумна діяльність якої в масштабах біосфери сприяє перетворенню останньої в ноосферу. На цьому етапі еволюція біосфери проходить під визна-чальним впливом людської свідомості в процесі виробничої дія-льності. Ноосфера — це не щось зовнішнє по відношенню до біосфери, а новий етап у її розвитку, сутність якого полягає в ро-зум¬ному регулюванні відносин людини й природи. Важлива роль у цьому регулюванні належить екології.
Екологія — це наука, що вивчає закономірності взаємодії ор-ганізмів і середовища їх існування, закони розвитку й здійснення біогеоценозів як комплексів взаємодіючих живих і неживих ком-понентів у різних частинах біосфери. Екологічні закономірності виявляються на рівні особи, популяції особистостей, біоценозу, біогеоценозу. Отже, предметом екології є фізіологія й поводжен-ня окремих організмів у природних умовах, народжуваність, смертність, міграції, внутрішньовидові та міжвидові відносини, пото-ки енергії та кругообіг речовин.
Одним з найважливіших понять екології є середовище існу-вання. Середовище — це сукупність факторів та елементів, що впливають на організм у місці, де він перебуває.
Екологічний фактор — це елемент середовища, що здійснює безпосередній вплив на живий організм, принаймні на одній зі стадій його індивідуального розвитку. Усі екологічні фактори умовно поділяють на біотичні, абіотичні та антропогенні. Біоти-чні фактори — це всі можливі впливи, яких зазнає живий орга-нізм з боку оточуючих його живих істот. Абіотичні — це всі еле-менти неживої природи, що впливають на організм (температура, світло, вологість, склад повітря та води, ґрунту тощо). Антропо-генні — це фактори, пов’язані з впливом людини на природне се-редовище. Відповідно до іншої класифікації, розрізняють пер-винні й вторинні періодичні й неперіодичні фактори. До первин¬них належать температура, зміни положення Землі щодо Сонця, завдяки яким в еволюції виникла добова, сезонна, річна періодич¬ність багатьох біологічних процесів. Вторинні періодичні факто-ри є похідними первинних, наприклад, рівень вологості залежить від температури, тому в холодних місцях планети повітря містить менше водяної пари; неперіодичні фактори діють на організм чи популяцію раптово, епізодично. До них належать стихійні сили природи — виверження вулканів, ураган, удар блискавки, повінь тощо.
Будь-яка особина, популяція, співтовариство зазнають дії ба-гатьох факторів, але лише деякі з них є життєво важливими. Такі фактори називають лімітуючими, чи обмежуючими. Відсутність цих факторів або якщо їх концентрація вища чи нижча критичних рівнів, робить неможливим освоєння середовища особинами пев-ного виду. З огляду на це, для кожного біологічного виду існує оптимум фактора (величина, найбільш сприятлива для розвитку й існування) і границі витривалості. Види, що переживають значні відхилення факторів від оптимальної величини, називаються ши-роко пристосованими, чи евритопними. Види, які здатні пережи-ти лише незначні відхилення екологічних факторів від оптималь-ної величини, називають вузько пристосованими, чи стенотопни¬ми. Здатність видів освоювати різні середовища існування характеризується величиною екологічної валентності. Для біль-шості видів екологічний оптимум обмежений. Збереження нале-жного рівня біологічної активності, незважаючи на коливання ін-тенсивності екологічних факторів, забезпечується гомеостатичними механізмами на рівні особин або популяції.
Як зазначалось, екологічні закономірності проглядаються на рівні особин, популяції особин, біоценозу, біогеоценозу.
Біогеоценоз — це історично сформоване динамічне, стійке співтовариство рослин, тварин, мікроорганізмів, що перебуває в постійній взаємодії й безпосередньому контакті з компонентами атмосфери, гідросфери та літосфери. Біогеоценоз складається з біотичної (біоценоз) частини й абіотичної (екотоп), що пов’язані безупинним обміном речовин і є відкритою системою.
Основною функцією біогеоценозу є забезпечення кругообігу речовин і потоків енергії.
Біотична частина біогеоценозу представлена біоценозом. Будь-який біоценоз є самопідтримуючим, він саморегулює сукуп¬ність живих організмів, що складається з певного комплексу ви-дів. Організми в біоценозі утворюють співтовариства, що тісно залежать одне від одного, найчастіше на основі харчових зв’язків як засобу отримання енергії для життя.
В основі харчових (трофічних) зв’язків лежить наявність двох основних типів харчування.
Аутотрофи отримують необхідні для життя хімічні речовини з довкілля й за допомогою сонячної енергії перетворюють їх в ор-ганічну речовину.
Гетеротрофи розкладають органічну речовину на вуглекислий газ, воду, мінеральні солі і повертають їх у навколишнє середо-вище. У такий спосіб забезпечується кругообіг речовин, що ви-ник у процесі еволюції як необхідна умова існування життя. При цьому світлова енергія Сонця трансформується організмами в інші форми енергії — хімічну, механічну, теплову. Частина енер-гії Сонця розсіюється. Діяльність і взаємодія всіх живих істот у природі засновані на односторонньо спрямованому потоці енергії й кругообігу речовин.
Сукупність живих організмів (біоценоз) разом з його фізич-ним середовищем існування, що складається з неорганічних ре-човин (біотоп), називається екосистемою. Біогеоценоз є елемен-тарною природною екосистемою. Сукупність усіх екосистем Землі називають біосферою.
У структурі будь-якого біогеоценозу виокремлюють такі обов’¬язкові компоненти:
-    абіотичні речовини середовища;
-    аутотрофні організми — продуценти біотичних органічних речовин;
-    гетеротрофні організми — консументи (споживачі) готових органічних речовин першого й наступних порядків (рослиноїдні та м’ясоїдні тварини);
-    детритоядні організми — деструктори, що перетворюють ор¬ганічну речовину на прості мінеральні з’єднання (мікроорганізми).
Важлива роль у біогеоценозі належить ланцюгам харчування, що становлять трофічну структуру, завдяки якій здійснюються перенесення енергії та кругообіг речовин. Первинним джерелом енергії в ланцюзі харчування є сонячне випромінювання, потуж-ність енергії якого становить 4,6?1026 Дж/с. Поверхні Землі дося-гає 1/2 000 000 частина цієї енергії, з якої близько 1—2 % асимі-люють рослини. Майже 30—70 % поглиненої ними енергії йде на забезпечення їх життєдіяльності й синтезу органічних речовин. Енергія, накопичена в рослинній біомасі, — це чиста первинна продукція біогеоценозу. Фітобіомасу використовують як джерело енергії й матеріалу для створення біомаси споживання першого порядку й далі по харчовому ланцюгу. Звичайно, продуктивність наступного трофічного рівня становить не більш як 5—20 % по-переднього. Загалом, якщо сумарна біомаса всіх організмів, які живуть на суші, становить приблизно 3?1012 тонн, то на зообіома-су припадає лише 1—3 % цієї кількості, а на масу живої речови-ни, що належить людям, — близько 0,0002 % сумарної маси жи-вої речовини планети. Це пов’язане з тим, що обсяг енергії, необхідної для забезпечення життєдіяльності, збільшується з під-вищенням рівня морфофункціональної організації. Прогресивне зниження асимільованої енергії в ланцюгах харчування відбива-ється на структурі екологічних пірамід. Бо навіть найбільш про-дуктивні сукупності живих організмів у реакціях фотосинтезу використовують лише 1—2 % сонячної енергії, а цього недостат-ньо для того, щоб прогодувати людство, чисельність якого постій-но зростає.
Відносно мала біомаса й висока первинна продуктивність вла-стиві агробіоценозам, й це є економічно вигідними. Однак без постійної уваги та захисту з боку людини вони швидко зміню-ються малопродуктивними природними біогеоценозами.
Первинною ареною розвитку живої речовини на Землі була протобосфера, що охоплювала поверхневі шари гідросфери та частину літосфери.
У процесі еволюції поверхня Землі набула сучасного біогео-хімічного вигляду.
Одним з найважливіших результатів дії природних факторів на людину як біологічний вид упродовж історії людства, тобто його еволюції, є екологічна диференціація населення земної кулі, розподіл його на адаптивні типи.
Адаптивний тип є нормою біологічної реакції на умови існу-вання, що зумовлює найкращу пристосованість до оточуючого середовища. Розрізняють такі адаптивні типи: помірного поясу, арктичний, тропічний та гірський.
Значна кількість населення помірного поясу проживає в про-мислово розвинутих країнах з великою часткою міського насе-лення, й виявити біологічні механізми адаптації в них доволі складно. Арктичному типу властивий сильний розвиток кістково-м’язового апарата, великі розміри грудної клітки, високий рівень гемоглобіну у крові, великий простір, який займає кістковий мо-зок, підвищена здатність окислювати жири, стійкі процеси обмі-ну в умовах переохолодження та терморегуляції. У місцевих жи-телів півночі температура тіла може істотно знижуватися, проте обмін речовин при цьому майже не уповільнюється. У людей, які народилися в інших зонах, температура шкіри не знижується, але у них з’являється сильне тремтіння через посилення обміну речо-вин і збільшення втрати тепла через шкіру.
Тропічний регіон відрізняється екстремальною кількістю теп-ла й вологи, тому тропічний адаптивний тип людини формувався під впливом жаркого клімату, раціону з низьким вмістом тварин-ного білка, великої різноманітності екологічних умов від району до району. Тут спостерігається найбільша розмаїтість груп насе-лення в расовому, етнічному й економічному сенсі. Саме тут жи-вуть найнизькоросліші й найвищі люди. Характерними ознаками тропічного типу є подовжена форма тіла, знижена м’язова маса, зменшений обсяг грудної клітки, велика кількість потових залоз, низький обмін речовин тощо.
Високогір’я характеризується низьким атмосферним тиском і температурою, одноманітністю їжі. Тому у гірського адаптивного типу людей підвищений основний обмін, збільшена кількість еритроцитів і гемоглобіну у крові, розширена грудна клітка.
Отже, у різних зонах земної кулі формувалися людські попу-ляції, генофонди, які краще відповідають місцевим умовам, ніж генофонд виду загалом. Наявність різних адаптивних типів свід-чить про значну екологічну мінливість людини, що зумовило по¬ширення людей на земній кулі. Індивідуальні й групові адаптації людини, на відміну від біологічної адаптації рослин і тварин, за-безпечують, поряд з виживанням і відтворенням потомства, ви-конання соціальних функцій, найважливішою з яких є продуктив¬на праця. Заходи, спрямовані на оптимізацію умов життя й трудової діяльності, передбачають створення сприятливих і без-печних умов праці, благоустрій житла, виготовлення одягу, орга-нізацію харчування й водопостачання, раціональний режим праці й відпочинку. Однак не слід забувати про те, що в основі всіх форм адаптації лежать біологічні механізми, саме це необхідно враховувати під час міграції людей в інші кліматичні зони. Відбу-вається так звана акліматизація людей до нових умов існування. Критерієм акліматизації для тварин і рослин є виживання, для лю-дей — відновлення високого рівня працездатності. Під час аклі-матизації в організмі людини відбуваються досить складні фізіо-логічні зрушення — перебудова обміну речовин, процесів терморегуляції, дихання, кровообігу тощо. Наприклад, у акліма-тизованих на півночі людей на холоді тепловий потік з рук зрос-тає на 40 %, тоді як з грудей — на 19 %. Тому завдяки високій температурі зберігається належна працездатність верхніх кінці-вок. На людські популяції значно впливають соціальні фактори. Результатом їх дії є закономірні зміни в історичному розвитку суспільства, господарсько-культурних типів людських спільнот, що утворюються в тих чи тих природно-ресурсних умовах.
Нині у промислово розвинутих країнах у зв’язку з науково-технічним прогресом склалися господарсько-культурні типи з високорозвинутим товарним землеробством і тваринництвом.
Лише в деяких регіонах ще зберігається, наприклад, «прихоп-люючий» тип, що віддає перевагу полюванню, рибальству, зби-ранню (пігмеї-мисливці в Заїрі, племена аета, кубу в лісах Пів-денно-Східної Азії, індіанці в басейні Амазонки).
Про сутність теорії єдності організму людини й навколишньо-го середовища говорив І. М. Сєченов, зауваживши, що життєдія-льність організму людини без зовнішнього середовища, що під-тримує її, неможлива.
Антропоекологічні системи — це людські спільноти, які ди-намічно взаємозв’язані із середовищем і використовують ці зв’яз¬ки для задоволення своїх потреб. Антропоекологічні системи роз¬різняють залежно від чисельності й характеру організації людсь¬ких популяцій. Велике значення у визначенні розміру зазначених систем мають природні умови. Найчисленніші сучасні людські популяції (близько 80 %) живуть на 44 % суші в тропічних лісах, саванах, а також у зоні помірного поясу з чагарниковою рослин-ністю й змішаними лісами. На посушливих землях, у пустелях на 18 % суші розміщено 4 % населення. У різних умовах існування людина займає неоднакові екологічні ніші. Екологічна ніша — сукупність усіх факторів і ресурсів навколишнього середовища, у межах якої може існувати вид. Антропоекологічні системи відріз¬няються від природних екосистем наявністю в їх складі людських спільнот, яким належить домінуюча роль у розвитку всієї систе¬ми. Людина в середовищі існування є об’єктом впливу екологіч-них факторів й сама є основним екологічним фактором. Важли-вою особливістю людини як екологічного фактора є усвідомлений, цілеспрямований і масовий вплив на природу. Енергозабез¬печеність, технічна озброєність людей створює пере-думови для заселення будь-яких екологічних ніш. Людство — єдиний вид, який має всесвітнє поширення, що перетворює його в екологічний фактор з глобальним впливом.
Завдяки впливу на головні компоненти біосфери, діяльність людства поширюється у найвіддаленіші зони планети. Наприк¬лад, ДДТ (у народі — дуст) був виявлений у печінці тюленів і дельфінів, виловлених в Антарктиді, де жоден інсектицид ніколи не застосовувався. Це пояснюється здатністю живих організмів до біоакумуляції, тобто нагромадження в тканинах речовин, що надходять з довкілля. Різні організми мають певний коефіцієнт біоакумуляції. Коефіцієнт біоакумуляції — це відношення концен-трації речовини в організмі до концентрації його в навколишньому середовищі. Він становить величину, що дорівнює: для рослин — 0,1; комах — 0,3; хробаків — 70; гризунів — до 100; креветок — 1000; устриць — 10 000; риб — 100 000, Так, у озерах США ви-явлено ДДТ у зоопланктоні в кількості 5 мг/кг, у дрібних рибах — до 10 мг/кг, у великих рибах — до 200 мг/кг. У організмі птахів, що харчуються рибою, кількість ДДТ становила 2500 мг/кг, що призводило до їх загибелі.

 

Яндекс.Метрика >