Підручник з Біології і екології. 11 клас. Шаламов - Нова програма

§ 25. Антропічний вплив на гідросферу

Наслідком накопичення вуглекислого газу в атмосфері є закислення океанічних вод

Активне спалювання викопного палива для отримання енергії спричинило накопичення вуглекислого газу в атмосфері. За своєю хімічною природою вуглекислий газ є кислотним оксидом, тому при розчиненні у воді він утворює слабку карбонатну кислоту (Н2СО3). Через поглинання СО2 океанами зросла її концентрація у воді. Це спричинило збільшення кислотності приблизно на 0,1 рН за останні 250 років. Така зміна негативно впливає на організми, до складу скелетів яких уходить кальцій карбонат (вапняк) через те, що за підвищеної кислотності він поступово розчиняється, і кількість доступних карбонат-іонів у воді зменшується. Одноклітинним еукаріотам, коралам і молюскам за таких умов складніше будувати й підтримувати зовнішні вапнякові скелети (рис. 25.1). Оскільки коралові рифи є домівкою для 25 % усіх видів морських організмів, то внаслідок зникнення рифів можуть загинути тисячі інших організмів. Не варто забувати й про закислення материкових водойм через накопичення кислотних опадів, про які йшлося в попередньому параграфі.

Рис. 25.1. Зникнення екосистеми коралового рифу внаслідок закислення океанічних вод

Глобальне потепління спричиняє підвищення рівня Світового океану

Унаслідок підвищення середньорічної температури на планеті дедалі зростає темп танення льоду полярних широт. Так, наприклад, за останнє десятиліття його площа в Арктиці зменшилась майже на 14 % (рис. 25.2). Танення високогірних льодовиків негативно впливає на екосистеми, що розташовані нижче, оскільки тала вода часто є єдиним джерелом вологи для посушливих гірських плато. Швидке її надходження часто спричиняє повені й ґрунтові потоки, що руйнують стабільні біоценози й поселення людей, а також є причиною заболочування окремих місцин.

Рис. 25.2. Танення льоду внаслідок глобального потепління

А. Зменшення площі арктичного льоду. Б. Зменшення об'єму і площі льодовика М'юра на Алясці.

Зрештою, вода від талого льоду потрапляє у Світовий океан, що спричиняє поступове підвищення її рівня в ньому (рис. 25.3). Глобальне потепління також сприяє тепловому розширенню води в гідросфері. Наслідком цих процесів є те, що протягом останніх років рівень води в морях і океанах підвищується чи збільшується на 3,3 мм щороку. Згідно із різними прогнозами до 2100 року рівень підвищиться ще на 0,6-2,7 м щодо рівня 2010 року. Найбільше від цього постраждають острівні держави, середня висота території яких часто не перевищує 1-3 м над рівнем моря. Наприклад, до 2100 повністю або частково «потонуть» Мальдіви, Соломонові й Маршалові острови. Цілі квартали міст, розташованих на узбережжі, можуть бути затоплені. Унаслідок розмивання берегів пришвидшиться руйнування берегової лінії багатьох країн. Підняття рівня моря змінить умови в значній кількості прибережних і берегових екосистем, спричинивши зникнення сотень видів організмів.

Рис. 25.3. Підвищення рівня Світового океану

У світі спостерігається дедалі більша нестача чистої води

Лише 0,3 % всього об'єму гідросфери припадає на прісну воду, що є доступною для споживання людиною. Від її використання залежить близько 40 % урожаїв і 20 % електроенергії, що виробляється у світі. Але окремі країни забезпечені чистою водою по-різному, і сьогодні близько 0,8 млрд людей не мають доступу до чистої питної води. Через територію України протікає щорічно близько 1000 м3 річкової води в розрахунку на одну людину, при цьому 48 % її використовує промисловість, 40 % — сільське господарство й лише 12 % застосовується в побуті й комунальному господарстві. Тим не менш, наукова спільнота вважає водозабезпеченість України недостатньою, особливо її східних і південних регіонів.

При цьому кількість доступної води на певній території залежить і від швидкості її біогеохімічного колообігу в природі: якщо кількість опадів зменшиться, то зменшиться й кількість доступної прісної води. Вирубування лісів, осушування боліт, приховування ґрунту під штучним покриттям (асфальтом, плиткою, бетоном) зменшують кількість води, що випаровується з поверхні Землі. Це спричиняє зниження вологості повітря й зменшення кількості опадів. А інтенсифікація використання води в промисловості й сільському господарстві, побудова гребель і ставків часто є причиною недостатньої зволоженості регіонів, що розташовані в нижній течії річок.

Основну небезпеку для людського здоров'я становить біологічне забруднення гідросфери

Звичайно ж, кількість чистої води зменшується також і внаслідок забруднення. Основними забруднювачами гідросфери є патогенні мікроорганізми, гельмінти та хімічні речовини (табл. 25.1).

Таблиця 25.1. Основні забруднювачі гідросфери

Природа забруднювача

Вид забруднювача

Джерело антропічного забруднення

Дія на природу й організм людини

Біологічна

Мікроорганізми, гельмінти та їхні яйця

Екскременти інфікованих людей і тварин із каналізаційних стоків та змивів ферм

Порушення обміну речовин,отруєння організму, руйнування тканин

Хімічна

Рештки життєдіяльності організмів

Дощові й каналізаційні стоки, змиви ферм

Під час гниття поглинається розчинений кисень

Неорганічні речовини

Стічні води виробництв, змиви з полів, прориви дамб відстійників, каналізаційні стоки, атмосферні викиди

Отруюють організми, спричиняють евтрофікацію, засолення й закислення водойм

Органічні речовини

Стічні води виробництв, змиви з полів, розливи нафтопродуктів

Отруюють організми, порушують газообмін і освітлення у воді

Разом із екскрементами хворих тварин і людей до води потрапляють збудники численних небезпечних хвороб: черевного тифу, холери, дизентерії, сальмонельозу, гепатиту, гельмінтозів1. При вживанні брудної води, немитих продуктів харчування чи купанні в біологічно забруднених водоймах (рис. 25.4) ці патогенні організми можуть потрапити в організм людини й спричинити важкі захворювання.

1 Так називають захворювання, що виникають унаслідок зараження організму паразитичними червами — гельмінтами (глистами).

Рис. 25.4. Річка Ганг

Використання її води мільйонами людей для пиття, прання й скидання нечистот робить її одним із найбільших джерел інфекцій у світі.

Дезінфекція води, використання каналізації та її ефективне очищення, упровадження, підтримання і контроль за гігієнічними показниками, а також валеологічна1 освіта сприяють значному зменшенню ризику такого зараження (докладніше про гігієнічні навички йтиметься у § 34).

Хімічне забруднення водойм спричиняє загибель організмів

Рештки життєдіяльності організмів є природним компонентом водних екосистем. Але їхнє надходження у водойми значно зросло через масове потрапляння до водойм неочищених каналізаційних стоків і змивів із ферм. Гниття решток під впливом бактерій-редуцентів є аеробним процесом, під час якого споживається кисень, розчинений у воді. Через інтенсифікацію гниття вміст кисню у воді зменшується у 2-5 разів, що спричиняє його нестачу для водних організмів, які починають гинути. Такі «мертві зони» часто можна побачити в місцях впадіння рік, що приносять рештки, у озера чи моря.

Подібне вичерпання кисневих запасів може бути й наслідком евтрофікації через надмірне потрапляння до води змивів мінеральних добрив із полів, що містять надлишкові кількості Нітрогену й Фосфору (про механізми евтрофікації йшлося в §19 і § 22). Іще одним джерелом Фосфору у водоймах є широке використання фосфоровмісних мийних засобів, які потрапляють у річки разом із неочищеними стічними водами. Від евтрофікації страждають як дрібні річки, через їхню незначну водоносність, так і акваторії Чорного й Азовського морів, особливо біля гирл річок. Наслідком такого забруднення є значне скорочення рибних ресурсів морів, через що вилови деяких видів риб скоротилися більш ніж у 10 разів за останні півстоліття.

На жаль, через низький рівень очистки стічних вод (в Україні зі стічних вод вилучається лише 10-40 % забруднювачів), а також через надмірне використання отрутохімікатів на полях до водойм потрапляють великі кількості важких металів і синтетичних органічних речовин, що здатні накопичуватися в організмах, передаватися харчовими ланцюгами (згадайте приклад про ДДТ у тканинах пінгвінів, викладений у § 14) і потрапляти до продуктів харчування людини. У результаті, виживання багатьох популяцій, існування цілих екосистем та здоров'я людини опиняються під великою загрозою.

Рис. 25.5. Наслідки розливу нафтопродуктів

А. Море з нафтовими плямами. Б. Пінгвін, укритий плівкою з мазуту.

1 Від лат. valeo — бути здоровим і грец. logos — учення: валеологія — це вчення про здоров'я і здоровий спосіб життя.

Нафта й нафтопродукти, які потрапляють під час аварій чи недбалого ставлення до відходів, укривають водну поверхню плівкою, що порушує газообмін і освітлення водних екосистем, а також убиває організми (рис. 25.5).

Оцінка екологічного стану водойм ґрунтується на багатьох критеріях

Основним критерієм безпечності води є гранично допустимі концентрації (ГДК) речовин у ній. Завдяки цьому можна оцінити її якість і наявність хімічного забруднення. Окрім ГДК, санітарні норми визначають кількість бактерій і зважених частинок, прозорість, колір, запах води, що надходить до споживачів. Однією з найважливіших характеристик природних водойм є біохімічна потреба кисню — кількість кисню, що потрібна для окиснення наявних у воді органічних речовин. Цей параметр вказує на кількість органіки у воді й можливий розвиток кисневого дефіциту. Як вже зазначалося раніше, у забруднених органікою водоймах спостерігається значне зменшення біорізноманіття. Ефективним способом визначення стану водойми також є метод біологічної індикації, який заснований на вивченні наявності й щільності особин індикаторних видів у водній екосистемі (докладно цей метод було описано в § 12).

Збереження чистоти водойм і уникнення виснаження водних ресурсів є реальним

Існує кілька шляхів зменшення витрат води на виробництві, у сільському господарстві й побуті, що має не лише екологічну, але й економічну доцільність. Значна кількість підприємств намагаються впроваджувати технологічні процеси, що дозволяють економити воду. Наприклад, охолодження устаткування може здійснюватися потужним потоком повітря замість омивання водою. Економити воду можна й у побуті, закривши кран під час чищення зубів чи намилювання. Іншим шляхом є повторне використання води чи циркуляція її замкненими циклами, коли вода, що вже виконала свою функцію, використовується знову в іншому процесі чи такому ж після відповідної обробки. До речі, цей метод легко адаптувати для домашнього вжитку, використавши брудну воду після миття посуду для змиву в туалеті чи воду після миття підлоги для поливу городу або квітів.

Задля зменшення кількості хімічних і біологічних забруднювачів, що потрапляють у водойми, стічні води підприємств і каналізаційна вода проходять обробку на очисних спорудах (рис. 25.6), кількість яких в Україні сягає 2,8 тисяч. Це дозволяє відокремити хімічні речовини й знищити або суттєво зменшити кількість небезпечних мікроорганізмів. На жаль, значна частина цих споруд у нашій країні потребує реконструкції та осучаснення.

Рис. 25.6. Очисні споруди міста Чернігів

Життєві запитання — обійти не варто!

Елементарно про життя

• 1. Розгляньте графік на рисунку 25.2, А й визначте, як змінилася кількість льоду в Арктиці з 2000 до 2010 року.

  • А збільшилася на 3,5 тис. км2
  • Б зменшилаcя на 25 тис. км2
  • В збільшилася на 2,5 млн км2
  • Г зменшилася на 1,5 млн км2

• 2. Арсен і Дарина висловилися щодо причини зниження вмісту кисню в річковій воді. Арсен упевнений, що причиною цього є надмірне надходження кухонної солі з кар'єру, розташованого поруч. А Дарина вважає, що причина в інтенсивному гнитті органічних решток. Хто з них має рацію?

  • А лише Арсен
  • Б лише Дарина
  • В обидвоє
  • Г жоден

• 3. Одним із способів економії води на виробництві є

  • А використання води для охолодження
  • Б охолодження обладнання за допомогою вентиляторів
  • В одноразове використання води для промивання руди
  • Г очищення стічних вод після використання

• 4. Увідповідніть забруднювач і його вплив на гідросферу.

  • 1 вуглекислий газ
  • 2 екскременти тварин
  • 3 мазут
  • 4 фосфатні добрива
  • А поширення інфекційних хвороб
  • Б погіршення надходження кисню з повітря у воду
  • В підвищення солоності водойм
  • Г зниження рН води
  • Д «цвітіння води»

У житті все просто

• 5. Чому наявність каналізації зменшує ризик інфікування біологічними забруднювачами? Які ще особливості нашого побуту повинні сприяти цьому?

• 6. Порівняйте різні види хімічних забруднювачів за їхньою дією на природу. Які з них, на вашу думку, є найбільш небезпечними й чому?

У житті не все просто

• 7. Одного дня в ставку поряд із вашим будинком на поверхню спливла велика кількість мертвої риби. Запропонуйте кілька гіпотез, що пояснювали б її масову загибель. Як їх можна перевірити?

• 8. Запропонуйте кілька способів зменшення забруднення й економії водних ресурсів у домашньому побуті. Порівняйте їх за співвідношенням ціна/ ефективність та ефективність/зручність. Чому люди, здебільшого, нехтують цими методами?

Проект для дружної компанії

• 9. Якість води, що ми вживаємо.

  • 1) Відберіть зразок води, що ви щоденно вживаєте, чи зразок із поряд розташованої водойми.
  • 2) Здайте зразок в організацію, що може здійснити аналіз її якості (зазвичай це лабораторії в районних і міських санітарно-епідеміологічних станціях).
  • 3) Порівняйте отримані результати зі стандартами, що затверджені в Україні.