3.2. Потреби суспільства
Щоб забезпечити своє існування, ми повинні мати харчі, воду, житло, одяг тощо. Все це неминуче передбачає утворення різного роду відходів, які надходять в навколишнє середовище, що, своєю чергою, можна розглядати, як своєрідний вплив на природне середовище. Для уникнення непотрібної, а інколи навіть і непоправної шкоди, такий вплив повинен ретельно плануватися. При цьому необхідне ефективне задоволення своїх потреб за рахунок природи, поєднуване з активним захистом природного середовища від наслідків нашої діяльності. Як правило, ці завдання не є взаємовиключаючими, хоча в деяких випадках ми вимушені приймати компромісні рішення.
Кількість відходів, які припадають на типове місто з населенням 1 млн. осіб, є досить значна. Так, щоденно у міську каналізацію надходять 80 % кількості води (~0,6 т), яка подається на одного жителя, утворюється 150 т сажі, зольного пилу та інших забрудників повітря та 200 т твердих відходів (рис. 3.1).
За об'ємом потік води значно переважає два інші потоки. Забруднення повітря відбувається переважно за рахунок спалювання палива. Більша частина забруднювачів повітря (сажі та зольного пилу) утворюється при спалюванні вугілля на електростанціях. На добре спроектованих електростанціях понад 90 % частинок може бути вилучено з газів, які викидаються димовою трубою. Для міста, яке розглядають, можна припустити, що із 150 т частинок, які викидають всі споживачі палива, 135 т вилучають до того, як вони досягнуть атмосфери. Всі інші види викидів забруднюють атмосферу в об'ємах, вказаних на схемі. Двоокис сірки (SО2) утворюється в результаті використання призначеного для побутових цілей палива, що містить сірку.
Рис. 3.1. Схематичне зображення трьох основних вхідних (вода, їжа та паливо) та трьох вихідних (стічні води, тверді відходи та забруднювачі повітря) потоків, які є загальними для усіх міст
3.3. Демографічний вибух і обмеженість географічного простору та природних ресурсів. Урбанізація
Демографічний вибух - це різке збільшення народонаселення, пов'язане із зміною соціально-економічних або загальноекономічних умов життя (включаючи рівень охорони здоров'я).
Протягом тисячоліть населення Землі не перевищувало 500 млн. жителів, причому в підтриманні цього постійного рівня відігравали роль такі регулятори, як голод і чума та різні катаклізми. З середини XVIII ст. почався швидкий приріст населення і в 1900 р. населення Землі досягло 1 млрд. 520 млн. осіб, до 1930 р. - 2 млрд. осіб, в 1970 р. - 3,5 млрд. осіб, а вже в 1987 р. понад 5 млрд. осіб. В 1999 р. з'явилась 6 млрд. особа. Одночасно з концентрацією виробництва зростає концентрація населення в містах так звана урбанізація: ріст і розвиток міст, перевага міського населення над сільським. Першим містом з 1 млн. жителів був Рим за Юлія Цезаря (~10 р. до н.е.). Зараз найбільшим містом є Мехіко - 19 млн. жителів (разом з передмістям 31 млн. жителів), Сан-Паулу - 25 млн. жителів; Калькутта, Сеул ~ 19-20 млн. жителів; Каїр, Джакарта - 16 млн. жителів. У 1980 р. загальна площа урбанізованої землі становила 4,69 млн. км2 і очікується, що в 2070 р. - 19 млн. км2 (~20 % придатної для життя території суші). До 2020 р. міське населення перевищить 4 млрд. жителів і за чисельністю випередить сільське населення планети. До 2070 р. практично все населення буде жити у селищах міського типу. Усе це може призвести до нестачі продовольства, енергетичних ресурсів, забруднення навколишнього середовища і, як наслідок, погіршення здоров'я людей.
Екологічна система - це взаємопов'язана єдина функціональна сукупність організмів і абіотичного середовища їх проживання.
Екосистема - основна функціональна одиниця екології, оскільки вона включає в себе організми (біотичні суспільства) і абіотичне середовище, причому кожна з цих частин впливає на іншу і обидві необхідні для підтримання життя в тому виді, в якому воно існує. Основу екосистеми, як і біосфери (глобальної екосистеми) в цілому, становлять кругообіги речовин під дією енергії. Всі живі організми, які заселяють екосистему, виконують в ній чітко визначену функцію (дивись: продуценти, консументи, біоредуценти).
Усі живі і неживі компоненти екосистеми пов'язані процесами взаємного обміну речовин та енергії
Усі екосистеми мають загальний принцип будови і діяльності, всі вони складаються з живих організмів і фізичного середовища їх проживання і знаходяться у взаємодії з ним. Це відноситься як до водних екосистем, так і до екосистем суші; це притаманно і крупним за розміром та за просторовим розташуванням екосистемам, і маленьким (це і біосфера як глобальна екосистема, і, наприклад, ставок чи поляна в лісі).
Трофічний рівень - це сукупність організмів, які одержують перетворену в їжу енергію Сонця і хімічних реакцій (від автотрофів) через однакову кількість посередників трофічного ланцюга: перший рівень (без посередників) -продуценти; другий - первинні консументи (організми, які живляться тільки рослинною їжею); третій - вторинні консументи (хижаки) і паразити первинних консументів, четвертий рівень - вторинні хижаки тощо (рис. 3.2).
Класифікація екосистем:
1. Глобальна екосистема одна - це біосфера.
2. Макроекосистема (океан, континент).
3. Мезоекосистема (ліс, озеро).
4. Мікроекосистема (стовбур дерева, яке гниє).
Оптимізація екосистем - (відомо з математики): оптимізація - це одержання максимуму можливого при мінімумі затрат. В екології: прагнення до стану найбільш близького до стану динамічної рівноваги (квазістаціонарного стану) - екологічно оптимальна густина населення, тварин, рослин, яка не веде до підриву кормової бази або виснаження ґрунтів.
Основні закони екології
Закон мінімуму - витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюгу його екологічних потреб, тобто життєві можливості лімітують екологічні чинники, кількість і якість яких близькі до необхідного організму або екосистеми мінімуму, подальше їх зменшення призводить до загибелі організму або деструкції екосистеми.
Рис. 3.2. Трофічні рівні в екосистемі і піраміда біомас
Закон толерантності - лімітуючим чинником процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає величину витривалості (толерантності) організму до цього чинника фактору. Зміст закону толерантності очевидний: погано і недогодувати і перегодувати, все добре в міру. Закон толерантності визначає положення при якому будь-який надлишок речовини або енергії стає забруднювачем середовища. Так, надлишок води навіть у засушливих районах шкідливий і вода може розглядатись як звичайний забруднювач, хоча в оптимальних кількостях вода тут досить корисна.
ЛЕКЦІЯ 4. АНТРОПОГЕННЕ ЗАБРУДНЕННЯ БІОСФЕРИ