Презентація "Дія законів Коммонера в природі (вплив людини на екосистеми) частина 2"

Дія законів Коммонера в природі (вплив людини на екосистеми)частина 2 Біологія та екологія , 11 клас Кириченко Т. Г., вчитель КЗ «Ліцей № 19 Нікопольської міської ради»

Біосфера - жива оболонка планети. Біосфера - сфера життя нашої планети, найбільшу концентрацію якої ми можемо спостерігати на межі зіткнення трьох геологічних оболонок – атмосфери, гідросфери та літосфери. Ця тоненька смужка життя обмежена дією двох серйозних абіотичних факторів, які в рівнозначній мірі руйнують та денатурують білок як фундаментальний структурний компонент життя. Зверху - це ультрафіолетове та космічне випромінювання, від якого планету захищає озоновий екран, розташований в стратосфері на відстані 15-35 км від поверхні Землі. Знизу – це висока температура надр Землі за рахунок термоядерних реакцій в мантійній порожнині планети.

Компоненти біосфери Основу живої речовини (всіх живих організмів) складають органічні сполуки – білки, жири, вуглеводи та нуклеїнові кислоти, і ця жива речовина проявляє себе на всіх рівнях організації життя – від молекулярного до біосферного. В цій живій речовині накопичується колосальна кількість трансформованої сонячної енергії, частина якої, як продукт діяльності живих організмів, консервується в осадкових породах у вигляді природного газу, торфу, нафти, кам’яного та бурого вугілля. Це біогенна речовина – продукт діяльності живих організмів. В наслідок впливу живих організмів на кісну речовину геологічних оболонок Землі – пісок граніт, воду – утворюється третя речовина біосфери – біокісна – це грунт на суходолі та мулу водоймах.

Біогеохімічні колообіги речовин та перетворення енергії – основа існування біосфери. Біосфера нашої планети - складна система з багатьма взаємопов'язаними елементами. Ці зв'язки реалізуються за принципами зворотного негативного зв'язку, прямих зв'язків, а також завдяки різноманітним взаємодіям. За рахунок цих зв'язків формуються гармонійні системи кругообігу речовин та енергії. Будь-яке втручання в роботу збалансованого механізму біосфери викликає відповідь одразу за багатьма напрямами.

Колообіг речовин здійснюється в біосфері завдяки організмам Джерелом енергії колообігу є сонячна радіація, яка запускає фотосинтез. В екосистемі автотрофи з неорганічних речовин синтезують органічні, які стають їжею для гетеротрофів. Унаслідок виділення під час життєдіяльності або загибелі організмів органічні речовини мінералізуються — перетворюються на неорганічні. Ці неорганічні речовини можуть бути використані автотрофами для синтезу органічних речовин.

Перший закон «Все пов’язано з усім»І природа, і суспільство перебувають у єдиній мережі системних взаємодій. Будь-яка зміна у природі, спричинена людиною, викликає ланцюг наслідків - порушення однієї ланки цього ланцюга призводить до відповідних порушень в інших ланках. Біосфера Землі є рівноважною екосистемою, у якій всі окремі ланки взаємозалежні і доповнюють одна одну. Порушення якої-небудь ланки спричиняє зміни в інших ланках. Наприклад, одним з наслідків втручання людини у природу стало зникнення видів і зменшення видової різноманітності.

Перший закон «Все пов’язано з усім»За всю історію існування людства зникло близько 150 видів ссавців, з яких більше 40 видів зникли за останні 50 років. За минулі 30 років зникло більше 40 видів й 40 підвидів птахів. Всього Чорний список Червоної книги МСОП налічує 844 види тварин, які зникли починаючи з 1600 року. Черед них - тур, зебра квагга, мандрівний голуб, сумчастий тасманійський тигр, дронт, безкрила гагарка, тарпан, вовк фолклендський, морська корова…

Перший закон «Все пов’язано з усім»Коммонер писав: "Все це є наслідком простого факту: усе пов'язано з усім. Система стабілізується завдяки своїм динамічним властивостям; ці ж самі властивості під впливом зовнішніх навантажень можуть призвести до драматичного наслідку: складність екосистеми та швидкість її кругообігу визначають ступінь навантаження, яке вона може витримати, тобто невелике зрушення в одному місці може викликати віддалені, значні і довготривалі наслідки".

Перший закон «Все пов’язано з усім»В природному середовищі вдається помітити регулярні періодичні зміни кількісного складу хижаків і їхніх жертв. Математичні моделі системи хижак - жертва показують, що коливання чисельності хижака й жертви взаємопов'язані. Разом вони підтримують рівновагу всієї системи, і випадіння одного з них обов’язково призведе до руйнації всього ланцюга живлення.

Перший закон «Все пов’язано з усім»Що і демонструє показово безглуздне політичне рішення у Китаї в рамках політики Великого стрибка (1958-1962). Мета кампанії полягала у знищенні «чотирьох шкідників» – щурів, комарів, мух і горобців. І саме кампанія проти горобців стала наймасовішою. Пропаганда тоді пояснювала, що горобці масово поїдають врожай рису та інших зернових культур, чим завдають національному господарству колосальних збитків. Оскільки горобець не може протриматися в повітрі більше певного проміжку часу (близько 15 хвилин), то усі селяни, школярі та мешканці міст мали кричати, шуміти, бити в барабани, розмахувати палицями й ганчірками, стоячи на дахах будинків, щоб налякати горобців і не дати їм укриття. Втомлений птах падав на землю як мертвий, чого й добивалися ентузіасти дійства.

Перший закон «Все пов’язано з усім»Через рік після кампанії врожай дійсно став кращим, але при цьому дуже розплодилися гусениці й сарана, які і з’їли врожай. У країні настав голод який призвів до загибелі понад 20 мільйонів осіб. Тому що не врахували, що всі рослинноядні птахи вигодовують пташенят білковою їжою, тобто комахами. Так нехтування закономірностями ланцюгів живлення, які відомі кожному школяру, стали причиною загибелі людей.

Перший закон «Все пов’язано з усім»Один із найбільш показових прикладів недбалого ставлення до стабільності екосистем, яке призвело до колосальних втрат як для природи, так і для економіки України, відбувся у квітні 2020 року. Саме в цей час ліси Поліського регіону країни охопили найбільші в історії України лісові пожежі. Одночасно з ними над Поліссям пронеслась перша в історії цього регіону пилова буря, що підняла у повітря велику кількість родючого шару ґрунту і, перемістивши його понад як на 500 км, засипав цим пилом великі території (зокрема ліси, луки, болота і річки) на Київщині й Чернігівщині.

Перший закон «Все пов’язано з усім»Полісся історично є не лише лісовим, але й дуже зволоженим регіоном, своєрідною величезною вологою «губкою» у центрі Європи. Акумулювання вологи на Поліссі забезпечується великими площами торфовищ та болот. Через осушення боліт та торфовидобуток рівень води у ґрунті впав настільки, що рівень води в усьому регіоні суттєво знизився. Утім, зима виявилась зовсім безсніжна, а навесні не було дощів. У результаті, ґрунт висох настільки, що вже в середині квітня перетворився на пил, який протягом доби перенісшись на північ Чернігівщини, засипав там природні екосистеми великим шаром. Відсутність вологи в болотах призвела до масштабних лісових пожеж. Не маючи водних перешкод, вогонь поступово поширився на понад 30 000 гектарів лісів і не меншу площу боліт, торфовищ та долин річок, що призвело до ще більшого погіршення здатності екосистем підтримувати гідрологічний режим. Повністю згоріло 11 населених пунктів.

Другий закон «Все мусить кудись діватися»Цей закон є неформальним перефразуванням фундаментального закону фізики – закону збереження маси та енергії: матерія нікуди не зникає. На відміну від суспільного виробництва і побуту жива природа в цілому майже безвідходна - у ній немає сміття. Вуглекислий газ, який виділяють тварини як відходи дихання, є поживною речовиною для зелених рослин. Рослини "викидають" кисень, котрий використовується тваринами. Органічні рештки тварин слугують їжею для редуцентів, а вже їх відходи (неорганічні речовини - азот, фосфор, вуглекислий газ) стають їжею для водоростей. Тобто в природі продукти життєдіяльності одних організмів є "сировиною" для інших. Це свідчить про високий рівень замкнутості кругообігу речовин у біосфері. Природа виробила принцип – що синтезується, то і руйнується.

Другий закон «Все мусить кудись діватися»В природі же суть цього принципу в тому, что природним шляхом не може бути синтезована жодна речовина, якщо немає засобу ії розрушити. На цьому основан увесь механизм цикличності. Людина ж у своїй діяльності цього не передбачає. Не все, що він «збирає», природа вміє разкласти. Людина поки ще не створила такого гармонійного кругообігу в своїй господарській діяльності. Будь-яке виробництво постійно виробляє принаймні дві речі - необхідну продукцію та відходи. Відходи самі собою не зникають: вони нагромаджуються, знову втягуються у кругообіг речовин і призводять до непередбачених наслідків. Технологічні відходи суспільства часто "не вписуються" у природні екосистеми, вони нікуди не зникають і стають забрудниками. З погляду живої природи людство виробляє в основному сміття й отруту. Будь-яке забруднення природи повертається до людини у вигляді "екологічного бумеранга".

Другий закон «Все мусить кудись діватися»Загальна вага забруднюючих відходів, що скидаються в Світовий океан, дорівнює мільярдам тон на рік. Це нафта і нафтопродукти - 5-10 млн. т., залізо - 320 млн. т., ртуть 5 млн. т. та інші шкідливі для живого речовини. Внаслідок ядерних військових випробувань, затоплення підводних човнів тощо, води Світового океану забруднені радіоактивними відходами. Внаслідок величезного забруднення, океанська та морська флора та фауна гине. За даними дослідників, щорічно знищується 250 тис. дельфінів, а загалом за останні 20 років кількість живих організмів в морях і океанах зменшилась майже в чотири рази. За підсумком екологів, водне середовище більш ніж половини всіх річок та озер планети непридатне для життя. Екосистеми таких найбільших річок світу, як Амазонка. Міссісіпі, Сена, Дунай, Дністер, Волга, Дніпро знаходяться в катастрофічному стані

Другий закон «Все мусить кудись діватися»Ніщо не зникає безслідно, та чи інша речовина просто переміщається з місця на місце, переходить з однієї молекулярної форми в іншу, впливаючи при цьому на життєві процеси живих організмів. Дія цього закону - одна з головних причин кризи навколишнього середовища. Це закон про господарську діяльність людини, відходи від яких неминучі, і тому необхідно думати як про зменшення їх кількості, так і про подальше їх використання (наприклад, величезні кількості нафти і руди витягнуті із землі, перетворені в нові з'єднання і розсіяні в навколишньому середовищі).

{5 C22544 A-7 EE6-4342-B048-85 BDC9 FD1 C3 A}Kлас. Забруднююча речовина. Середовище1 Діоксид сірки (SO2), зважені частки. Повітря. РадіонуклідиЇжа2 Озон (O3)Повітря. Хлорорганічні з'єднання й діоксини. Біота, людина. KадмійЇжа, вода, людина3 Нітрати, нітрити. Вода, їжа. Оксиди азоту (Nx. Oy)Повітря4 РтутьЇжа, вода. Свинець. Повітря, їжа. Діоксид вуглецю (CO2)Повітря5 Оксид вуглецю (CO)Повітря. Вуглеводи нафти. Морська вода6 Фториди. Прісна вода7 Азбест. Повітря. Миш'як. Питна вода8 Мікробіологічне забрудненняЇжа

Третій закон «Природа знає краще»Людство пройшло набагато коротший шлях розвитку, чим біосфера Землі. За багато мільйонів років існування біосфери Землі повністю сформувалися зв'язки, механізми і її окремі ланки. Необдумане й безвідповідальне втручання людей у природу може привести до знищення окремих зв'язків між ланками екосистеми й до неможливості повернення екосистеми в первісний стан. Людина, самовпевнено бажаючи "поліпшити" природу, порушує хід природних процесів. Життя людей на нашій планеті безпосередньо залежить від стану родючих ґрунтів Наслідки різного роду меліорацій часто роблять середовище перебування людей ще менш сприятливим. В умовах техногенної цивілізації прогресують процеси ерозії та засолення ґрунтів. Так, втрати продуктивних ґрунтів становлять 6-7 млн. га за рік. В результаті тільки ерозії з сільськогосподарських угідь щорічно вивітрюється 26 млрд. т. ґрунту. За прогнозами ООН, за таких обставин людство на початок ХХ1 ст. втратить третину ґрунтів. Відповідно, засуха і опустелювання сприяють голоду та зубожінню, в наслідок чого гинуть мільйони людей на планеті.

Третій закон «Природа знає краще»Дійсно, все в природі разюче доцільне й функціональне. І це можна зрозуміти, адже в природи було досить часу, щоб відкинути всі невдалі варіанти й залишити тільки вивірені. Трагічний егоцентризм в крайньому своєму прояві висловлений відомим селекціонером 30-х років В. І. Мічуріним: "Ми не можемо чекати милості в природи; взяти їх в неї - наше завдання". Діяльність людини тільки тоді буде виправдана, коли мотивація наших вчинків буде визначатися в першу чергу тією роллю, для виконання якої ми були створені природою, коли потреби природи будуть мати для нас більше значення, чим особисті потреби. Тому людство повинне навчитися жити в гармонії з природою.

Третій закон «Природа знає краще»У 1991 р. група американських дослідників проводила експеримент, що отримав назву "Біосфера-2". У пустельному районі штату Аризона було споруджено комплекс ізольованих від зовнішнього середовища приміщень зі скляним дахом і стінами (ззовні надходила тільки сонячна енергія), у яких створено п'ять з'єднаних одна з одною екосистем: вологий тропічний ліс, савана, пустеля, болото і море (басейн завглибшки 8 м з живим кораловим рифом). У "Біосферу-2" було переселено 3800 представників фауни і флори, причому основним критерієм їх відбору була користь, яку вони могли приносити людям (споживатись як їжа, очищувати повітря, давати ліки та ін.). У "Біосферу-2" було внесено й техносферу, що мала житлові та робочі приміщення, розраховані на вісім чоловік, спортзал, бібліотеку, город і численне технічне обладнання (дощувальні установки, насоси для циркуляції води й повітря, комп'ютер із безліччю датчиків, який мав вести моніторинг життєво важливих параметрів комплексу).

Третій закон «Природа знає краще»Метою експерименту, розрахованого на два роки, було створення замкненої екосистеми, своєрідної міні-біосфери, яка б функціонувала на основі самозабезпечення і була незалежною від "Біосфери-1" (так автори називали біосферу Землі). У цю міні-біосферу мала б органічно увійти мінітехносфера з дослідниками. Автори мріяли досягти штучно підтримуваного в системі гомеостазу, тобто стабільності основних життєво важливих параметрів (температури, вологості тощо). Відходи біоти однієї екосистеми мали слугувати ресурсами для іншої. Проект був покликаний здійснити (хай і в невеликому масштабі) мрію В.І. Вернадського про перехід до керування людиною всіма процесами в біосфері.

Третій закон «Природа знає краще»Експеримент закінчився невдало: менш як за півроку дослідників евакуювали з "Біосфери-2" назад, до рідної "Біосфери-1". Бажаного управляння процесами та збалансованості техносфери і "Біосфери-2" досягти не змогли; більше того, основні параметри системи, зокрема вміст у повітрі вуглекислого газу, склад мікроорганізмів у ґрунті тощо, вийшли з-під контролю. Коли вміст С02 в повітрі досяг небезпечного для здоров'я людей рівня і жодними способами знизити його не вдалося, експеримент був припинений. Крах експерименту "Біосфера-2" наочно довів, що повна збалансованість усіх процесів, кругообіг речовин та енергії, підтримання гомеостазу можливі лише в масштабах Землі, де ці процеси відпрацьовувалися протягом багатьох мільйонів років. І ніякі комп'ютери не спроможні перебрати на себе керівництво системою, складність якої набагато вища за їхню власну. Підтвердилася також справедливість принципу, сформульованого математиком Дж. Нейманом: "Організація системи нижче від певного мінімального рівня призводить до погіршення її якості".

Третій закон «Природа знає краще»Отже, як усеосяжне керування "Біосферою-1", так і створення штучних біосфер типу "Біосфери-2" сьогодні (і у найближчому майбутньому) не до снаги людині. Зусилля людства мають бути спрямовані на збереження загальнопланетної біосфери - дуже складної, збалансованої системи, стійкість якої нині порушується техносферою. Нам необхідно намагатися не "перебирати на себе керівництво біосферою", а діяти так, щоб "не заважати природі", яка, за законом Б. Коммонера, "знає краще".

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»Четвертий закон знов торкається тих проблем, які узагальнюють закон внутрішньої динамічної рівноваги і закон розвитку природної системи за рахунок її оточення. Б. Коммонер так пояснював цей закон: "... Глобальна екосистема є єдиним цілим, у межах якого нічого не може бути виграно або втрачено і яке не може бути об'єктом загального поліпшення: все, що було витягнуте з неї людською працею, повинно бути відшкодовано. Платежу за цим векселем не можна уникнути; він може бути тільки відстрочений. Нинішня криза навколишнього середовища говорить лише про те, що відстрочка дуже затягнулася". І доповнив: "Ми розімкнули коло життя, перетворивши його у незліченні цикли, у лінійні ланцюги штучних подій".

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»Природні ресурси не нескінченні. Людина в процесі своєї діяльності бере у природи в "борг" частину її продукції, залишаючи під заставу ті відходи і забруднення, яким не може чи не хоче запобігти. Цей борг зростатиме доти, доки існування людства не опиниться під загрозою і люди сповна не усвідомлять необхідність усунення негативних наслідків своєї діяльності. А це усунення потребуватиме дуже великих затрат, які й стануть сплатою цього боргу. Справді, нерозумна експлуатація природних ресурсів і природних благ загрожує розплатою, що прийде рано чи пізно.

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма» Коли буде зрубане останнє дерево, коли буде отруєно останню річку, коли буде спіймано останній птах, — тільки тоді ви зрозумієте, що гроші не можна їсти?!

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»Це пророцтво стає все більш і більш жорстокою реальністю. Але навіть зараз не всі усвідомлюють, як жахливо часом відбивається наше життя на навколишнє середовищеІндонезійський серфер Деде Сурінайя підкорює хвилю. Масивний водоспад з танучого льодовика

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»Сліди, залишені від видобутку нафтоносних пісків в канадській провінції Альберта. Пожежа в тропічному лісі. Колись тут паслися дикі козли.

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»Слон, убитий браконьєрами. Білий ведмідь, вимушений голодувати до смерті в Свалварді, Норвегія. Зникаючі льодовики позбавляють їх їжі.

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»Нафтове поле в Каліфорнії Область Алмерія в Іспанії, усіяна теплицями

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»В Орегоні цей багаторічний ліс спиляли для будівництва нової дамби. Ліси Канади

Четвертий закон «За все треба платити» або «Ніщо не дається задарма»Нью Делі з висоти пташиного польоту (понад 22 мільйони жителів). Густозаселенй Мехіко (більше 20 мільйонів жителів)

Використана література. Підручник Біологія і екологія (профільний рівень). 11 клас. Задорожний. Підручник Природничі науки. 2 частина. 11 клас. Гільберг. Екосистемні послуги. Огляд. Укладачі: Олексій Василюк, Любов Ільмінська/ - © БО «БФ «Фонд захисту біорізноманіття України», 2020 Барри Коммонер Замыкающийся круг Л.-Гидрометеоиздат. 1974, 280 с. Рекус И. Г., Шорина О. С. Основи екології та раціонального природокористування: Навчальний посібник/ - Москва: Вид-во МГУП, 2001. -146 с.Іметхенов А. Б., Куликов А. И., Атутов А. А. Екологія, охорпна природи та природокористування: Підруч. для вузів / – Улан-Удэ: Вид-во ВСГТУ, 2001. – С. 6-26.