2. Антропогенний вплив на екосистеми як невід'ємна складова їх сучасного розвитку.

Людина змінює навколишнє середовище як стихійно, так і свідомо. У першому випадку це є побіжним і одночасно дуже поширеним наслідком її трудової діяльності, спрямованої на забезпечення своїх життєвих потреб. У процесі господарського освоєння незайманих земель відбувалося поступове руйнування природних екосистем і заміна їх антропогенними, порушувалася рівновага між окремими видами рослинного і тваринного світу. Цей небажаний вплив трудової діяльності на природу особливо проявляється на сучасному етапі розвитку людства, який характеризується надзвичайно стрімким демографічним зростанням і швидким науково-технічним і соціально-економічним розвитком суспільства. У міру збільшення чисельності населення зростають негативні наслідки тотального наступу на природу, що вкрай загострює проблему екологічної кризи.

Одночасно в усі періоди свого існування людина цілеспрямовано впливала на оточуюче середовище, використовуючи його різноманітні природні ресурси. Однією з перших свідомих змін природного середовища було будівництво людиною житла та виготовлення предметів одягу, з допомогою яких вона підтримувала необхідний температурний режим, охороняла себе від несприятливих кліматичних впливів, забезпечувала відповідні умови свого повсякденного життя. Поступово дуже великих змін зазнало навколишнє середовище під впливом вирубок величезних масивів лісів, розорювання земель, розробки родовищ корисних копалин, промислової діяльності, здійснення різного роду меліорацій тощо.

Невід'ємною ознакою сучасних сильно видозмінених ландшафтів стала наявність майже у всіх куточках земної кулі малих і великих населених пунктів. Особливо багато їх на землях з благодатним кліматом і розвиненим сільським господарством, а також в районах з інтенсивною гірничорудною промисловістю, в долинах рік і гірських улоговинах, на узбережжях багатьох морів та океанів. Відчуження містами, селищами, селами, промисловістю величезних територій разом з їх здебільшого родючими ґрунтами збіднює видовий склад рослинного і тваринного світу.

3. Концепція екосистеми. Біосфера-глобальна екосистема. Еволюція біосфери.

Концепція екосистеми.

Живі організми і їх неживе (абіотичної) оточення нероздільно пов'язані один з одним і знаходяться в постійній взаємодії. Будь-яка біосистеми, що включає всі спільно функціонуючі організми (біотичне співтовариство) на даній ділянці також взаємодіє з фізичним середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко визначені біотичні структури і круговорот речовин між живою в неживої частинами, являє собою екологічну систему або екосистему.

Довготривале функціонування екосистеми забезпечують три основних компоненти - спільнота, потік енергії та колообіг речовин.

Потік енергії направлений в одну сторону; частина надходить сонячної енергії перетворюється співтовариством і переходить на якісно вищий щабель, трансформуючись у органічна речовина, що представляє собою більш концентровану форму енергії, ніж сонячне світло, але велика частина енергії деградує, проходить через систему і покидає її в вигляді низькоякісної теплової енергії (теплової сток). Енергія може накопичуватися, потім знову вивільнятися або експортуватися але її не можна використовувати повторно.

Всі екосистеми, навіть найбільша - біосфера, є відкритими системами: вони повинні отримувати і віддавати енергію. Зрозуміло, екосистеми, що входять в біосферу, також у різному ступені відкриті для потоків речовин, для імміграції та еміграції організмів. Тому концепція екосистеми повинна враховувати існування пов'язаних між собою і необхідних для функціонування і самопідтримки екосистеми середовища на вході і середовища на виході: в концептуально закінчену екосистему входить середовище на вході, середовище на виході і система, тобто

Екосистема = IE + S + OE.

Дана схема вирішує проблему, пов'язану з проведенням кордонів розглянутої одиниці, оскільки в цьому випадку не має значення, як ми виокремлювати досліджувану частину екосистеми. Часто зручними виявляються природні межі, наприклад берег озера або узлісся, або адміністративні, наприклад межі міста, але ці межі можуть бути і умовними, якщо їх точно визначити геометрично. Звичайно, екосистема не обмежена «ящиком» в центрі схеми, оскільки якщо б цей «ящик» був герметичним, то його живий склад (озеро або місто) не винесло б такого висновку. Функціонуюча реальна екосистема повинна мати вхід і в більшості випадків шляху відтоку переробленої енергії і речовин.

Біосфера як глобальна екосистема.

Найбільш вдалий термін "біосфера" (від грец. bios - життя і sphaira - куля) як "лик Землі" запропонував австрійський гідробіолог Едвард Зюсс у 1875 р. для виділення поряд з атмосферою, гідросферою та літосферою ще однієї оболонки, яка розміщена на сухопутній та водній поверхнях, хоча на початку свого існування була пристосована лише до життя у гідросфері. У своїй праці з опису геології Альп Зюсс позначив терміном "біосфера" простір земної поверхні, населений життям. Пізніше він визначав біосферу ширше - як обмежену у часі і просторі сукупність організмів на поверхні Землі.

Сучасна концепція біосфери пов'язана з ім'ям академіка Володимира Івановича Вернадського (1863-1945). Проте комплексне вчення про біосферу розробив не лише В. Вернадський: паралельно і незалежно від нього свою власну концепцію створив інший великий вчений - Павло Аполлонович Тутковський. У 1913 р. П. Тутковський повернувся з Житомира до Київського університету, спочатку - приват-доцентом, а з 1914 р. - професором географії. З цієї нагоди він виступив в університеті із вступною лекцією, у якій вперше цілісно виклав власне вчення про біосферу. Тобто є всі підстави говорити про незалежність обох учень, кожне з котрих є оригінальним і самодостатнім.

В.І. Вернадський писав: "Біосфера - це явище космічного характеру, ЇЇ важливою особливістю, головною геологічною силою є життя - "жива речовина", що не просто населяє біосферу, а перетворює зовнішній вигляд Землі...". Терміном "жива речовина" вчений позначив усю сукупність живих організмів, в тому числі і людину, що розглядав як однорідну живу речовину на рівні видів, різноманітність якої визначав з геохімічних позицій, тобто на основі поділу організмів за способом живлення (автотрофи, гетеротрофи тощо). За В.І. Вернадським, біосфера відрізняється від інших земних сфер тим, що тільки у її межах проявляється геологічна діяльність живої речовини планети. І лише ця область життя включає як живі організми, так і середовище їхнього мешкання. Тобто біосфера - це похідне життя, оскільки у своїх головних рисах вона створена життям и певним чином організована ним.

Біосфера охоплює усі частини планети, освоєні життям. Ті ділянки біосфери, де є умови не тільки для виживання, а й для розмноження живих істот, називають полем існування життя. А прилеглі території, де організми лише виживають, але не здатні до розмноження, називають полем стійкості життя. Поле існування життя визначають такі абіотичні умови:

- достатня кількість кисню та вуглекислого газу;

- достатня кількість рідкої води, але не пару чи льоду;

- температура не надто висока, щоб не зсівся білок, та не надто низька, щоб нормально функціонували ферменти - прискорювачі біохімічних реакцій;

- необхідний мінімум мінеральних речовин.

Еволюція біосфери

Не викликає сумніву, що еволюція біосфери тісно пов'язана з геологічною історією розвитку планети Земля, зміною якості середовища існування життя.

Механізми еволюції дуже різноманітні. Один клас механізмів ми можемо назвати класичним - формування певних якостей тварин і рослин, краще пристосованих до тих або інших умов - це повільне, поступове накопичення нових особливостей

Але можливі і інші механізми еволюції. Вони звуться біфуркаційними або катастрофічними. Під впливом випадкових факторів і відбору відбуваються повільні якісні зміни параметрів системи, яка розвивається, а потім наступає різкий перехід у новий етап, який не передбачений.

Біфуркаційні механізми - одна з причин незворотності процесів розвитку. На сучасному етапі розвитку, людство здатне переступити ту фатальну межу, ту грань, за якою почнуться незворотні процеси зміни умов його існування За цією межею біосфера втрачає здатність саморегуляції і самоочищення, і починається перехід у новий стан, передбачити властивості якого принципово неможливо. Не виключена можливість переходу біосфери у такий стан, в якому людині місця не знайдеться. Таким чином, зараз основне завдання — знайти такі форми взаємодії суспільства та природи, які б не дозволили людству перейти ту фатальну межу, за якою починаються незворотні процеси перетворення біосфери у такий стан, який непридатний для життя людей. Біосфера може прожити і без людства, а людина не може існувати поза біосферою.

Вперше найтісніший зв'язок процесів у біосфері з космічними сонячними процесами відкрив видатний російський вчений О.Чижевський. Він довів, що біосфера знаходиться під впливом багатьох електромагнітних та інших випромінювань, що надходять від Сонця та найвіддаленіших галактик. Урожайність сільськогосподарських рослин, періоди масового розмноження багатьох тварин, таких, як сарана, лемінги тощо, епідемії, піки серцево-судинних захворювань людей і багато інших процесів у біосфері, найтіснішим чином пов'язані з процесами на Сонці (сонячними спалахами, плямами тощо).