Міністерство освіти і науки України

Прикарпатський національний університет ім. Василя Стефаника

кафедра екології і рекреації

  МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ для  практичних занять з курсу “ Основи екології”для студентів історичного факультету  Івано-Франківськ2004   Методичні вказівки розглянуто і рекомендовано до друку та використання в навчальному процесі Вченою радою  Прикарпатського національного університету ім. В. Стефаника  

 Автор:-          доктор сільськогосподарських наук, професор, завідувач кафедри екології і рекреації Прикарпатського національного університету ім. В. Стефаника І.Ф. Калуцький

  Рецензент:-          доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри туризму Прикарпатського  державного університету ім. В. Стефаника Б.Я. Голояд -          кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник НДІ Гірліс Р. Олійник

         ВСТУП

         Екологія – це наука, що вивчає взаємозв’язок між організмами та їх угрупованнями  із  середовищем їх існування. Вона, як і будь-яка інша наука, має теоретичний і прикладний аспекти. Теоретичний аспект екології спрямований на встановлення закономірностей у взаємовідносинах між  живими організмами і навколишнім природним середовищем, а прикладний аспект – використання цих закономірностей у повсякденній діяльності людського суспільства для створення задовільних умов існування. Нині жодне з великих практичних питань не вирішується без урахування зв’язків між живими й неживими компонентами природи. Саме екологія є науковою базою раціонального природокористування.Екологія як окремий розділ біологічної науки склалася наприкінці ХІХст. і розвивається швидкими темпами. Особливо значний інтерес до екології людське суспільство почало виявляти в середині ХХ ст. Після другої світової війни, що було зумовлено надзвичайно високими темпами зростання чисельності населення планети та відчутними негативними наслідками антропогенної діяльності – нераціональним надмірним споживанням природних ресурсів та утворенням величезної кількості неутилізованих розсіюваних відходів, що призводить до забруднення води, повітря й грунтів та виснаження всіх природних ресурсів, необхідних для нормального функціонування як окремих природних екосистем, так і біосфери загалом.Вплив антропогенних факторів на біосферу Землі спричинив виникнення небажаних негативних явищ, таких як кислотні дощі, глобальне потепління на планеті, руйнування озонового шару атмосфери, спустелювання, знеліснення, забруднення природного середовища різними токсикантами, що врешті припризвело до  деградації екосистем та глобальної екологічної кризи в біосфері Землі. Якщо так триватиме й далі, це неминуче  призведе до переростання кризи  в екологічну катастрофу, що в кінцевому підсумку ставить під загрозу в недалекому майбутньому існування сучасної цивілізації.Кризовий екологічний стан спричинений  також надто низьким рівнем екологічної науки, освіти та виховання, які зумовили відповідно низький рівень культури й свідомості у людини, її  ставленні до природи та неспроможність прогнозувати катастрофічні наслідки такої антропогенної діяльності. Тому, починаючи з 60-х років ХХ ст. спостерігається активний рух людської спільноти за захист довкілля від антропогенних забруднень, за підвищення рівня культури й свідомості у ставленні до природи, інтенсивними темпами розвиваються наукові дослідження з екології. Основи загальної екології викладають і при підготовці  всіх фахівців у вищих навчальних закладах. Вивчення основ екології при підготовці спеціалістів має на меті вивчення фундаментальних закономірностей у природі стосовно взаємозв’язків живих організмів з навколишнім природним середовищем та формування екологічного світогляду щодо живої природи. Першочерговими завданнями є подолання екологічних кризових явищ у біосфері Землі; запобігання глобальному забрудненню довкілля; раціональне природокористування та забезпечення екологічної безпеки. Тому крім вивчення фундаментальних закономірностей загальної екології потрібно вивчати й прикладні її аспекти, спрямовані на вирішення практичних завдань повсякденного життя суспільства.Одним з основних завдань прикладної екології є створення таких методів і засобів формування та управління природними й природно антропогенними екосистемами, які забезпечили б їх функціонування, не порушуючи динамічної рівноваги в природі та механізм саморегуляції біосфери. На сучасному етапі розвитку суспільства екологічна проблема тлумачиться як гостро соціальна. Все більш усвідомлюється екологічна катастрофа. Тому найбільш важливою на даному етапі є докорінна перебудова ставлення людини до природи . Велика роль у цій роботі належить вищій школі.Випускники історичного факультету, що  працюють в школах, вищих навчальних закладах, науково-дослідних установах, адміністративних закладах та народному господарстві в своїй повсякденній роботі постійно зустрічаються з проблемами, для вирішення яких необхідні екологічні знання.Основна мета викладання дисципліни полягає в забезпеченні необхідної підготовки майбутніх спеціалістів на основі ознайомлення їх з програмним матеріалом, що відповідає сучасним вимогам екологічної науки.В результаті вивчення дисципліни студенти повинні засвоїти основні завдання прикладної екології, пізнати закони і закономірності взаємодії людського суспільства з біосферою. Методи запобігання порушень екологічної рівноваги в наслідок антропогенної дії на навколишнє природне середовище.

               1.Антропогенні забруднення атмосфери та їх наслідки  

             Існуючі класифікації забруднень довкілля.Забруднення – це внесення у навколишнє середовище або виникнення в ньому нових, зазвичай не характерних хімічних і біологічних речовин, агентів або внесення в надлишковій кількості будь-яких уже відомих речовин, які чинять шкідливий вплив на природні екосистеми й людину і  яких природа не здатна позбутися самоочищенням. Речовини, які спричиняють забруднення навколишнього природного середовища, називають забрудниками, або полютантами. Забруднення біосфери означає не просто внесення в грунт, воду чи повітря тих або інших чужорідних компонентів. У будь-якому випадку об’єктом забруднення є біогеоценоз.Існують різні принципи класифікації забруднень навколишнього середовища.Інградієнтне забруднення, як сукупність речовин, кількісно або якісно чужорідних природним біогеоценозом; параметричне забруднення, спричинене зміною якісних параметрів навколишнього середовища; біоценотичне забруднення, яке полягає в дії на склад і структуру популяцій живих організмів; стаціально-деструктивне забруднення, що являє собою зміну ланшафтів і екологічних систем у процесі природокористування, пов’язану з оптимізацією природи в інтересах людини. Цю класифікацію вірніше було б назвати класифікацією перешкод, які заважають нормальному функціонуванню біосфери і завдають шкоди біоценозам та біотопам.Класифікація забруднень, які є наслідком техногенної діяльності людини.Забруднення поділяються на природні, спричинені будь-якими природними, зазвичай катастрофічними чинниками (повені, виверження вулканів, селевий потік тощо), і антропогенні, що виникають внаслідок діяльності людей. Антропогенні забруднення за типом походження поділяють на механічні, хімічні, фізичні та біологічні.До механічних забруднень відносять різні предмети у воді й грунті, а також тверді часточки різного розміру.Хімічні забруднення – це різноманітні сторонні штучні хімічні речовини (рідкі, тверді та газоподібні), які утворилися внаслідок хімічної реакції в хімічній, металургійній чи інших галузях господарства. Вони потрапляють у біосферу і порушують встановлені природою процеси колообігу речовин та енергії. Фізичні забруднення поділяють на теплові, електричні, радіаційні та світлові, а також шуми, вібрації та гравітації сили.Теплові (термальні) забруднення виникають внаслідок підвищення температури середовища, головним чином у зв’язку з промисловими викидами нагрітих відхідних газів і води. Світлові забруднення пов’язані з порушенням природного освітлення місцевості в результаті дії штучних джерел світла, що призводять до появи аномалій у житті тварин і рослин. Шумове забруднення є наслідком збільшення інтенсивності шуму понад природний рівень. Електромагнітне забруднення створюється в результаті зміни електромагнітних властивостей середовища (від ліній електропередач, радіо і телебачення тощо), що призводить до геофізичних аномалій і змін у біологічних структурах. Радіоактивне забруднення пов’язане з підвищенням природного радіаційного фонду і концентрації в середовищі радіоактивних речовин. Мікробіологічне (мікробне) забруднення спричиняються появою незвично великої кількості мікроорганізмів внаслідок масового їх розмноження на антропогенних субстратах або середовищах, які змінилися внаслідок господарської діяльності людини.Згідно з іншою класифікацією, техногенні забруднення поділяють на дві основні групи – матеріальні та енергетичні.До матеріальних належать викиди в атмосферу (газоподібні,рідкі,тверді та змішані), стічні води (умовно чисті й брудні) та тверді відходи (нетоксичні й токсичні). До енергетичних віднесені теплові викиди, шум, вібрація, ультразвук, електромагнітні поля, світлове, лазерне, інфрачервоне, ультрафіолетове, іонізуюче та електронне випромінювання. За ознакою взаємодії з навколишнім середовищем забруднення поділяють на стійкі, які не руйнуються в продовж тривалого часу ( наприклад,пластмаси), і нестійкі, які швидко руйнуються під дією природних фізико-хімічних або біохімічних процесів.Під навмисними забрудненнями розуміють цілеспрямоване знищення лісів, використання родючих земель і пасовиськ під забудову, утворення внаслідок техногенної діяльності людей кар’єрів, шламонакопичувачів, териконів, мулових майданчиків, неправильне використання поверхневих і підземних вод, мінеральних та інших природніх ресурсів.Супутнє забруднення – це поступові зміни біосфери під впливом антропогенної діяльності (спустелювання, потепління в результаті “парникового ефекту”, руйнування озонового шару, висихання боліт, озер, морів, випадання кислотних дощів тощо).

               Найбільш небезпечні забруднення атмосфери. Смоги.Окис вуглецю (СО) – газ, що не має запаху і кольору, але дуже отруйний. Потрапляє в повітря переважно з вихлопними газами двигунів. Двигун легкового автомобіля викидає за годину до 3 м³ окису вуглецю, а вантажного – до 6м³. Дуже велика концентрація окису вуглецю на перехрестях, на вузьких вуличках вона може бути значною в кабінах автомобілів.Окис вуглецю утворюється також при спалюванні вугілля в металургійних процесах. Виділяється він і з тютюновим димом. При попаданні в легені людини окис вуглецю витісняє кисень з гемоглобіну, у людини з’являється шум в вухах, нудота, паморочиться голова, людина непритомніє.Окисли сірки виділяють переважно теплоелектростанції і хімічні підприємства. Сірчистий газ (SO2) – безколірний, має різкий запах. Він добре розчиняється у воді, утворюючи при цьому сірчану кислоту. Випадають “кислотні” дощі, що завдають значної шкоди рослинам.Сірчаний газ подразнює слизові оболонки носа, очей, викликає кашель, спазми в горлі, призводить до захворювання на бронхіт. У великих дозах цей газ небезпечний для життя. Небезпечний він і для рослин, особливо фруктових дерев. Цей газ руйнує твори мистецтва з мармуру, облицювання будівель (мармур перетворюється в гіпс), посилює корозію металів.Для зменшення викидів отруйних газів промисловими підприємсвами необхідні очисні споруди, що їх уловлюють.Крім окислів вуглецю, сірки і азоту відомо ще багато інших забрудників атмосфери. Особливо великий перелік цих забруднювачів у промислових районах. Змішуючись із димом, ці гази утворюють смог. При цьому зростає концентрація шкідливих речовин у атмосфері – промислових викидів і продуктів спалювання вугілля і нафтопродуктів. Від смогу різко погіршується самопочуття людей, збільшується кількість застудних захворювань, смог нерідко спричиняє смерть.Такі смоги часто спостерігаються в Лондоні, Лос-Анжелесі, Буенос-Айрресі, Сан-Паулу, Ріо-де-Жанейро, Мехіко, Анкарі, Токіо, а в Україні – в містах Придніпров’я і Донбасу. Тепер почастішали і фотохімічні смоги. На відміну від звичайних, що виникають за умов низької хмарності і високої вологості повітря в холодну погоду, фотохімічні смоги утворюються в ясні, сонячні дні. Вони виникають у забрудненій атмосфері під впливом сонячного випромінювання. При цьому утворюються нові речовини, токсичні за компоненти, які їх утворюють. Такі смоги різко погіршують видимість спричиняють подразнення слизових оболонок, загострюють легеневі захворювання, призводять до швидкого вянення овочевих і декоративних рослини. Смог викликає корозію металів, розтріскування фарб, гумових виробів, пошкодження одягу тощо.

              Озонові діри.

             Життя на Землі залежить від енергії Сонця. Ця енергія надходить у вигляді різних випромінювань. Серед них переважають промені видимого світла, а також довгохвильові (інфрачервоні або теплові) й короткохвильові (ультрафіолетові). Ультрафіолетові (УФ) випромінювання має найбільшу енергію, є фізіологічно активним – діє на живу матерію. Ці промені залежно від довжини хвилі (чим вона менша, тим вища енергія хвилі) можуть викликати фізіологічні зміни в організмах, призводити до розриву молекул білків, мутацій, переважно несприятливих, Всю біосферу від згубнї дії короткохвильового ультрафіолетового випрмінювання Сонця захищає озоновий шар.На висоті 20 – 50 км, повітря містить підвищену кількість озону, тобто кисню, молекула якого складається з трьох атомів (О3). Деяка кількість цього газу утворюється, наприклад, під час грози. Він є дуже сильним окисником. Озону в озоновому шарі міститься дуже мало, на рівні моря він утворив би шар  товщиною 2 – 3 мм. Незважаючи на малу густину, озоновий щит надійно захищає все живе від дії УФ – променів.Озоновий шар містився у атмосфері не завжди. Протягом тривалого часу ранньої історії Землі, коли в складі її  атмосфери не було кисню, не утворювався і озон. Ультрафіолетові промені вільно досягали поверхні Землі й стерилізували її. І лише тоді, коли в повітрі з’явилася якась мінімальна кількість кисню , життя змогло піднятися з глибини океану до його поверхні, а згодом й вийти на суходіл.Останнім часом вчені надзвичайно занепокоєнні, бо спостереження метеорологів, які працюють в Антарктиді, свідчать, що озоновий шар над цим материком почав зменшуватися. В ньому виникла пульсуюча діра, вміст озону в якій менший від звичайного на 40 – 50%. Тривожні повідомлення надходять з Північної півкулі: й тут виявлено озонову діру. Зниження вмісту озону в атмосфері загрожує зменшенням  врожаїв сільськогосподарських культур, захворюванням тварин і людей, збільшенням шкідливих мутацій, а якщо озон зникне зовсім, буде знищено все живе на нашій планеті.Встановлено, що руйнуванню озонового шару сприяють деякі хімічні речовини, які вступаютьу реакцію з озоном і розкладають його на кисень. Наприклад один атом хлору здатний розкласти 100 тис. молекул озону.Значної шкоди озоновому шару завдають також польоти висотних літаків, у вихлопних газах яких є окиси азоту , а також запуски космічних апаратів особливо тих, що працюють на твердому паливі й викидають особливо багато таких окисів.