Біологія. 11 клас. Балан

§ 32. Вплив діяльності людини на стан біосфери

Аби краще засвоїти матеріал цього параграфа, слід пригадати: які основні форми господарської діяльності людини?

У чому полягає сучасна екологічна криза?

Людина на певному етапі розвитку цивілізації та техніки почала активно перетворювати природу, а її вплив на довкілля збільшувався з кожним сторіччям, доки не став провідним екологічним фактором - антропогенним. Перелік екологічних проблем, породжених діяльністю людини, досить великий - зростання народонаселення, нестача продовольства, енергії, прісної води, забруднення навколишнього середовища тощо. Вони поставили людство на межу всеосяжної біосферної кризи.

Зростання чисельності населення. За підрахунками вчених, у 7-му тисячолітті до нашої ери населення Землі налічувало не більше 10 млн, на початку нашої ери - близько 300 млн, у середині XVII ст. - близько 700 млн, за XX сторіччя зросло майже вчетверо, а у 2030 р. може перевищити 9 млрд. Лише за останні 50 років населення нашої планети збільшилося вдвічі, що змушує говорити про справжній демографічний вибух, наслідки якого можуть бути непередбачуваними.

Зростання населення Землі та розвиток промисловості супроводжуються інтенсивним розвитком міських поселень (урбанізація), зокрема появою велетенських міст - мегаполісів (мал. 32.1). Нині у містах проживає понад 40 % населення, хоча вони займають не більше 0,5 % площі нашої планети. Міста та їхні околиці є прикладом антропогенно зміненого природного середовища: практично повне знищення природних екосистем, високий рівень забруднення промисловими та побутовими відходами, інтенсивний рух транспорту тощо. В містах унаслідок скупчення населення постійно існує високий ступінь ризику розвитку епідемій грипу, СНІДу, холери, черевного тифу (сальмонельоз), туберкульозу тощо, зараження паразитичними червами, кліщами, комахами.

Мал. 32.1. Мегаполіс

Мал. 32.2. Ерозія ґрунту

Забезпечення населення Землі продуктами харчування потребує щорічного збільшення площі орних земель. Але вплив знарядь і способів обробітку, вирубування лісів, які захищають ґрунти від дії вітрів і підземних вод, та інші фактори спричиняють їхню ерозію. Ерозія ґрунтів - це зменшення товщі їхнього верхнього, найродючішого, шару в результаті знесення вітром або водою (мал. 32.2). Унаслідок ерозії та інших явищ (засолювання тощо) запаси родючих ґрунтів щорічно зменшуються на 24 млн т, а площа пустель лише за останні 20 років збільшилася на 100 млн га. Інша причина скорочення площі орних земель - засолення ґрунтів унаслідок нераціонального поливу. Надмірне зрошування спричиняє підвищення рівня ґрунтових вод, у результаті чого на поверхні ґрунту відкладаються солі, що підіймаються разом з ними.

Шкідники культурних рослин і свійських тварин знищують принаймні 50 % продукції сільського господарства. Надмірне використання пестицидів забруднює продукти харчування, питну воду, з якими вони можуть потрапляти до організму людини та свійських тварин.

Знищення лісів (мал. 32.3). Протягом останніх 10 тисяч років під впливом діяльності людини площа лісів на нашій планеті скоротилася не менш ніж на третину. Нині фітоценози деревних рослин щорічно скорочуються на 17 млн гектарів насамперед за рахунок тропічних лісів, які відіграють провідну роль у підтриманні екологічної рівноваги на нашій планеті. Як відомо, зменшення площі лісів є однією з причин накопичення в атмосфері вуглекислого газу.

Мал. 32.3. Вирубування лісів

Проблеми достатності енергоресурсів. Проблема енергозабезпечення тісно пов’язана з екологічним станом планети: ефективне використання енергоресурсів дає змогу знизити не тільки собівартість виробництва, а й рівень видобутку корисних копалин і тим самим зменшити рівень забрудненості довкілля. Зокрема, збільшення споживання електроенергії потребує будівництва нових електростанцій, серед яких і атомні (АЕС). Експлуатація АЕС, які діють у понад 30 країнах світу, пов’язана з вирішенням проблем їхньої безаварійної роботи, забруднення радіонуклідами довкілля, ізоляції (поховання) відпрацьованого палива тощо. Щорічно внаслідок роботи АЕС утворюється понад 70 тонн радіоактивних відходів, але надійні способи їхнього зберігання донині невідомі. Термін експлуатації контейнерів, у яких зберігається відпрацьоване паливо, дуже короткий порівняно з періодом напіврозпаду радіоактивних речовин (у деяких ізотопів він досягає понад 24 000 років), тому через певний час можливе значне забруднення довкілля. Не виключена і можливість аварій на АЕС, унаслідок яких великі території стають непридатними для проживання та господарського використання. Такі аварії були на АЕС у Три Майл Айленд (США), ядерному заводі на Уралі поблизу Єкатеринбурга (Росія), але найбільша з них відбулася у квітні 1986 р. на Чорнобильській АЕС поблизу столиці України - міста Києва. І нині, через багато років, важко спрогнозувати її наслідки, адже викиди радіонуклідів були не менші, ніж ті, що утворюються внаслідок вибуху великої атомної бомби.

Мал. 32.4. Пожежа на АЕС «Фукусіма-1»

11 березня 2011 р. великий землетрус стався на морському дні поблизу східного узбережжя японського острова Хонсю. Внаслідок землетрусу та викликаного ним цунамі були пошкоджені реактори атомної електростанції «Фукусіма-1» (мал. 32.4); розпочалась пожежа. Реактори охолоджували морською водою, тому в океан потрапила велика кількість радіонуклідів, зокрема цезій-137. Період напіврозпаду цього радіоактивного ізотопу становить близько 30 років; у воді він перебуває у вигляді йонів. Цезій-137 спочатку потрапляє всередину водоростей та інших планктонних організмів; проходячи ланцюгами живлення, він накопичується в небезпечних кількостях у м’язах хижаків - лососевих та інших риб, кальмарів, восьминогів, ікрі тощо. Радіоактивний цезій в організмі людини спричинює злоякісні пухлини та променеву хворобу. Тому бажано вилучити з раціону харчування будь-які морепродукти з басейну Тихого океану, зокрема далекосхідних морів Росії.

Рівень небезпеки на АЕС «Фукусіма-1» міжнародними організаціями визначений як максимальний («катастрофічна аварія»). Досі його надавали тільки катастрофі на Чорнобильській АЕС.

Кліматичні зміни. Діяльність людини є однією з причин змін клімату Землі. Зокрема, інтенсивний розвиток промисловості та енергетичного комплексу збільшує концентрацію вуглекислого газу в атмосфері, що в свою чергу спричиняє так званий тепличний, або парниковий, ефект (мал. 32.5): за останні двісті років уміст СО2 збільшився на 25 %, а температура біля поверхні Землі зросла на 0,5 °С. Якщо цей процес триватиме, то вже до середини наступного сторіччя температура може зрости ще на 5 °С. Це спричинить танення льодовиків і полярних шапок, підйом рівня води Світового океану на 1-2 м, затоплення понижених місцевостей, а урагани і суховії перетворять на пустелі значні території.

Мал. 32.5. Схема тепличного ефекту: 1 - сонячна енергія; 2 - парникові гази; 3 - тепло

Вплив діяльності людини на стан атмосфери. Забруднення атмосфери спричиняють викиди шкідливих для здоров’я людини та інших організмів відходів промислових підприємств, вихлопних газів автомобільного транспорту (H2S та SO2, NH3 та NO2, CO, важких металів тощо). Підприємства будівельної і вугільної промисловості (цементні та гіпсові заводи, відкриті вугільні кар’єри тощо) є джерелами забруднення атмосфери пилом. Особливу небезпеку для довкілля становлять кислотні дощі, спричинені забрудненням атмосфери H2S та NO2. Сполучаючись із молекулами води, ці сполуки утворюють сильні неорганічні кислоти - сульфатну H2SO4 та нітратну HNO3. Кислотні дощі призводять до тяжких наслідків: гинуть екосистеми лісів та прісних водойм.

Іншою небезпекою для здоров’я людини може стати послаблення озонового екрану. Це відбувається внаслідок надходження в атмосферу хлорфторвуглецевих сполук, які використовують в охолоджувальних агрегатах, кондиціонерах, аерозольних балончиках - розпилювачах лаків, фарб, парфумів тощо.

Вплив діяльності людини на гідросферу. Діяльність людини негативно впливає на водні екосистеми. Це, зокрема, забруднення промисловими та побутовими відходами, пестицидами і добривами, які змиваються з полів, зведення гідротехнічних споруд, осушення, витік нафтопродуктів тощо (мал. 32.6). Погіршення санітарного стану водойм, а також виснаження водних ресурсів (насамперед прісних водойм і ґрунтових вод) загострює проблему питної води. Навіть очищені стічні води варто лише обмежено використовувати для потреб промисловості, енергетики, зрошування орних земель тощо.

Зникнення видів. Інтенсивний вплив людини на природні біогеоценози спричинює вимирання певних видів тварин і рослин унаслідок прямого винищення, руйнування місць їхнього існування, забруднення довкілля тощо. За підрахунками вчених, за останнє тисячоліття з нашої планети зникло понад 130 видів та підвидів ссавців, близько 260 видів і підвидів птахів, а кількість зниклих видів безхребетних тварин, рослин і грибів взагалі важко підрахувати.

Мал. 32.6. Забруднення води нафтою

Сучасний стан природних ресурсів України. Унаслідок інтенсивної господарської діяльності людини, особливо з другої половини XIX ст., природні ландшафти України зазнали значних змін. Спотворені середовища життя диких видів тварин і рослин. Нині площа, охоплена природними угрупованнями, становить лише близько 29 % території країни. Зокрема лісові масиви скоротилися до 14,3 % порівняно із 28 % у 1850 р. та 45 % на межі І та II тисячоліть. Практично повністю знищений цілинний степ, змінено гідрологічний режим багатьох територій через побудову гребель, водосховищ, осушення боліт Полісся та обводнення територій степової зони. Зокрема внаслідок створення каскаду «штучних морів» у Дніпрі практично зникли осетрові риби через перекриття їм доступу з Чорного моря (осетер, білуга тощо). Сильне антропогенне забруднення значних територій природних екосистем хімічними сполуками, радіонуклідами створює загрозу генофонду багатого і різноманітного тваринного і рослинного світу України.

За останні 30-40 років значно зменшився вміст гумусу у ґрунтах України. Згідно з розрахунками вчених Української академії аграрних наук, щорічні втрати гумусу становлять до 1 т/га. Це пояснюють недостатнім впровадженням сучасних технологій обробітку ґрунту. Нині до 20 % ґрунтів України забруднені токсичними сполуками (радіонуклідами, важкими металами, пестицидами тощо).

В Україні зменшується чисельність видів ссавців - об’єктів полювання (лося, дикого кабана, козулі та ін.). Знижується промисел риби у водоймах.

Нові терміни та поняття. Ерозія ґрунтів, кислотні дощі.

Запитання для повторення: 1. У чому причини сучасної екологічної кризи? 2. Чим небезпечне стрімке зростання чисельності народонаселення Землі? 3. Які наслідки урбанізації для біосфери та здоров’я людини? 4. Які причини ерозії та засолення ґрунтів? 5. Яку екологічну небезпеку становлять АЕС? 6. Що таке тепличний ефект? 7. Що становлять собою кислотні дощі? 8. Як відбуваються забруднення та знищення природних водойм унаслідок господарської діяльності людини? 9. Чому багато видів вимирає в наш час?

Проблемне завдання. Оцініть сучасну екологічну ситуацію в Україні.