Семиуровневая модель OSI

Кліматичні ресурси. Люди живуть у всіх кліматичних зонах Землі – від тропіків до полярних широт. Однак у екстремальних умовах людина змушена витрачати надто багато сил і ресурсів для забезпечення життя й діяльності. Дехто з футурологів прогнозує, що в майбутньому переважна частина людства буде постійно жити в субтропіках типу середземноморських, де благодатний клімат не потребує великих витрат на опален­ня, де можна будувати легкі житла й не носити теплий одяг, а смачні й поживні субтропічні овочі й фрукти споживати, не перевозячи їх за тисячі кілометрів. Проте, на нашу думку, ніколи не залишаться безлюдними середні широти з помірним кліматом, чергуванням зими з її бадьорими морозами та жаркого літа, з таким розмаїттям ландшафтів. Та й великі центри індустрії й культури раціональніше використовувати там, де вони історично склалися.

Мінеральні й енергетичні ресурси. Мінеральні й енергетичні ресурси – головне джерело матеріального виробництва суспільства. Основою енергетики людства нині є викопне вуглеводневе паливо (вугілля, нафта, природний газ). Це дуже нераціональне використання багатств, які природа накопичувала протягом цілих геологічних ер. Справа, в тому, що вуглеводневі ресурси є прекрасною сировиною для хімічного синтезу. Проте ми змушені спалювати цю цінну сировину, оскільки інші способи добування електричної й теплової енергії на сьогодні роз­роблені ще недостатньо.

План

Тема 1.2. Кругообіг речовин та енергії в біосфері

Лекція 2

1. Організм та середовище. Великий і малий кругообіг речовин і енергії.

2. Вплив виробничої діяльності людини на кругообіг.

3. Природні ресурси Землі. Вичерпні, невичерпні, відновлювальні і невідновлювальні ресурси. Біологічні, мінеральні, енергетичні ресурси. Життєвий простір, генетичний фонд.

 

1. Організм та середовище. Великий і малий кругообіг речовин і енергії. Існування життя на Землі залежить не лише від потоку енергії, а й від кругообігу речовин у біосфері. Будь-які живі організми дістають із довкілля хімічні елементи, котрі потім використовують на побудову чи підтримання своїх тіл і на забезпечення процесів розмноження. Всього відомо близько 80 елементів, необхідних біоті. З продуктами життєдіяльності або після смерті ці елементи знову потрапляють у довкілля – атмосферу, гідросферу чи літосферу, й у подальшому використовуються іншими організмами. Отже, в біосфері постійно відбувається кругообіг речовин. Прямо чи опосередковано цей кругообіг здійснюється за рахунок сонячної енергії та сил гравітації.

Хімічні елементи, які використовуються живою речовиною у великих кількостях і зазвичай становлять не менш як 0,1 % загальної маси організму, називають макроелементами. До макроелементів належать вуглець, кисень, водень, азот, фосфор, сірка, калій, магній і кальцій. Усі ці елементи, за винятком кисню й водню, називають також біогенними елементами, оскільки жива речовина вибірково й у значній кількості поглинає їх із неживо­го середовища й концентрує в клітинах. Елементи, необхідні організмам у менших кількостях (до 0,1 %), належать до мікроелементів. Цемідь, цинк, молібден, бор, йод, силіцій та ін. Макро- й мікроелементи використовуються живими істотами в складі певних молекул. Елемент, що входить до складу молекули, з якої він може бути засвоєний організмом, називають доступним, або елементом у доступній формі. Часто для різних груп організмів доступні форми одного й того самого елемента різні.

Кругообіги кисню й водню.Кисень і водень входять до складу всіх органічних сполук. Вони поглинаються продуцентами в складі води й вуглекислого газу в процесі фотосинтезу, всіма іншими організмами – з органічною речовиною, створеною продуцентами, під час дихання (з атмосфери чи з водного розчину) й уживання питної води. Як кінцеві продукти біологічного кругообігу, водень і частина кисню повертаються в неживе середовище також у вигляді води, а кисень, окрім того, виділяється в молекулярній формі в атмосферу рослинами-продуцентами як один із кінцевих продуктів фотосинтезу.

Кругообіг вуглецю.Вуглець – це основа органічних речовин. Він входить до складу білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот та інших речовин, необхідних для існування живої речовини. До первинних джерел вуглецю в біосфері належать атмосферний вуглекислий газ, що становить 0,036 % загального об’єму тропосфери, й вуглекислий газ, розчинений у воді Світового океану, де його кількість у 50 разів вища, ніж в атмосфері.

Неорганічний вуглець доступний лише для продуцентів – рослин і невеликої групи хемотрофних бактерій. Унаслідок процесів фото- й хемосинтезу вуглець зв’язується в молекули цукрів, які потому використовуються для створення інших органічних сполук. У такому вигляді вуглець стає доступним для консументів і редуцентів. У результаті процесів дихання й бродіння органічні речовини в клітинах окиснюються з виділенням енергії й вуглекислого газу, який знову або потрапляє в атмосферу, або розчиняється у воді, а також утворює йони карбонатів. Органічна речовина загиблих особин також розпадається з утворенням вуглекислого газу. Цей процес здійснюється редуцентами. Якщо з якихось причин відмерлі рештки не були використані редуцентами, вони нагромаджуються в літосфері і з часом трансформуються у вуглецевмісні копалини – торф, вугілля, нафту.

Кругообіг азоту.Атмосферний азот, що перебуває в молекулярній формі, доступний тільки для нечисленної групи азотфіксувальних бактерій і синьозелених водоростей. Азотфіксатори, засвоюючи молекулярний азот, залучають його до складу органічної речовини свого тіла, тобто переводять в органічну форму. Після відмирання органічний азот трансформується в мінеральну форму (амоній, нітрати або нітрити) амоніфікуючими й нітрифікуючими бактеріями. Мінеральний азот доступний лише для рослин, які засвоюють його й переводять в органічну форму (зокрема в білки й нуклеїнові кислоти), і в такому вигляді азот стає доступним для консументів – тварин і грибів. Після їх відмирання азот знову використовується бактеріями амоніфікаторами й нітрифікаторами. Мінеральний азот використовують також бактерії денітрифікатори, які, врешті-решт, переводять його в молекулярну форму й повертають в атмосферу. Цикл замикається.

Кругообіг фосфору.На відміну від азоту, джерелом фосфору є не атмосфера, а земна кора. В процесі вивітрювання гірських порід фосфор переходить у ґрунтовий розчин і стає доступним для рослин. Він входить передусім до складу нуклеїнових кислот, аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ), фосфоліпідів. Із цими органічними речовинами фосфор передається ланцюгами живлення від продуцентів до консументів і повертається в ґрунт у вигляді органічних решток і продуктів життєдіяльності. В результаті процесів мінералізації, які здійснюються бактеріями-редуцентами, фосфор знову переходить у неорганічні форми й стає доступним для рослин.

Проте в природі найчастіше саме нестача фосфору стримує розвиток біоти. З одного боку, фосфорні сполуки швидко вимиваються в Світовий океан. Цьому сприяють процеси ерозії ґрунту. Багато фосфору виноситься в океан і з неочищеними стічними водами. В океані цей фосфор частково використовується мікро- й макроскопічними водоростями, а потім споживається морськими консументами та редуцентами. Деяка частина фосфору може перевідкладатися на суші. Наприклад, послід морських рибоїдних птахів, який містить багато фосфору, нагромаджується в пташиних колоніях і на пташиних базарах, утворюючи так зване гуано – корисну копалину, що інтенсивно добувається в деяких країнах і використовується для виробництва фосфатних мінеральних добрив (наприклад, у Чілі). Але більша частина фосфору нагромаджується на дні з відмерлими рештками морської біоти. Цей фосфор може знову стати доступним для біоти тільки з часом у геологічному вимірі, наприклад після підняття певних ділянок морського дна (щоправда, сьогодні людина вже почала розробляти й морські родовища фосфоритів). З іншого боку, на суші значна частина мінерального фосфору утворює нерозчинні комплекси з ґрунтовими частинками й стає недоступною для продуцентів, отже, й для інших ланок трофічних ланцюгів. Лише деякі ґрунтові гриби здатні вилучати фосфорні сполуки з цих комплексів.

Кругообіг сірки.Сірка – це необхідний компонент багатьох органічних речовин, серед яких передусім слід зазначити амінокислоту цистеїн.

Головним джерелом сірки є розчинені у воді продукти вивітрювання гірських порід (найчастіше сульфіди заліза – основний компонент колчеданів) або сірководень і сірчистий газ, які виділяються в атмосферу вулканами, гейзерами, гарячими джерелами. Сірководень, окиснений атмосферним киснем до сірчистого газу, розчиняється у водяній парі атмосфери й випадає з дощем на поверхню планети. До складу живої речовини сірка потрапляє шляхом поглинання розчинених у воді йонів сульфатів рослинами-продуцентами. Потім сірка в складі рослинних білків ланцюгами живлення потрапляє до консументів і редуцентів. У анаеробних умовах (наприклад, у болотах) редуценти розкладають білки з виділенням сірки у вигляді сірководню, який може бути окиснений до молекулярної сірки або до розчинних сульфатів і сульфідів. У такій формі сірка знову стає доступною для продуцентів.

Сьогодні кругообіг сірки під впливом людини зазнає суттєвих змін: майже третина сірки, що циркулює в біосфері, потрапляє в атмосферу з димогазовими викидами заводів, фабрик і теплових електростанцій. Ця «зайва» сірка, розчиняючися в атмосфері з утворенням сірчаної й сірчистої кислот, випадає у вигляді кислотних дощів, які призводять до швидкої деградації багатьох екосистем.

Кругообіги калію, магнію та кальцію.Ці елементи у вигляді йонів потрапляють у живу речовину в процесі поглинання води рослинами, а також під час уживання питної води. Вони виконують різноманітні функції. Наприклад, калій необхідний для роботи калій-натрієвого насоса клітин, магній – обов’язкова складова хлорофілу, кальцій потрібний для підтримання постійного рН цитоплазми, є головним компонентом панцирів, будиночків, скелетів багатьох тварин. Подібно до азоту, фосфору й сірки, ці елементи мігрують трофічними ланцюгами від продуцентів через консументи до редуцентів. Після загибелі організму вони швидко переходять у водні розчини й знову стають придатними для подальшого використання.

У морях кальцій і магній частково вилучаються з біологічного кругообігу й консервуються в осадових породах. Наприклад, мікроскопічні морські водорості кокколітофориди перевідкладають кальцій у вигляді карбонатів на поверхні клітин, утворюючи так звані кокколіти. Після відмирання клітин кокколіти не встигають цілком розчинитись у воді й осідають на дно, формуючи крейдяні осадові породи. Лише в геологічному вимірі часу, після підняття певних ділянок дна, кальцій, нагромаджений у крейді, вивільнюється в процесі вивітрювання й знову стає доступним для біоти.

Великий кругообіг речовин і вплив на нього антропогенного фактора.Енергія Сонця й сили гравітації рухають два кругообіги речовин: біологічний та геологічний. Біологічний кругообіг швидкий і розімкнений: початкова й кінцева ланки замикаються через доступні неорганічні речовини. Геологічний кругообіг повільний і замкнений. Частина речовин із біологічного кругообігу надходить у геологічний у вигляді відмерлих решток, утворюючи осадові породи, які з часом під впливом тиску, температури та інших факторів трансформуються в граніти. Тектонічні підняття спричинюють винесення частини гранітних порід на поверхню. Граніти вивітрюються, й, як наслідок, утворюється фонд доступних речовин, що в подальшому знову залучаються до біологічного кругообігу.

Процеси кругообігу речовин у біосфері здійснюються збалансовано. Переважна більшість речовин, залучених до біологічного кругообігу, повертається в мінеральний стан і стає доступною для повторного використання живою речовиною. Лише невелика частина відкладається в осадових породах, але ці втрати компенсуються речовинами, які вивільнюються з гірських порід у результаті процесів вивітрювання.

Баланс та узгодженість біологічного й геологічного циклів досягаються завдяки живій речовині: за рахунок тривалих процесів видоутворення в разі появи нових ресурсів чи нових умов середовища й за рахунок формування численних прямих, зворот­них і непрямих зв'язків між різними організмами та факторами середовища.

Зазвичай прискорення вивітрювання гірських порід спричиняє зростання кількості біогенних речовин, що, своєю чергою, стимулює збільшення кількості живої речовини й урешті-решт підвищує інтенсивність процесів винесення речовин у Світовий океан. Це призводить до інтенсивнішого нагромадження донних осадів. Кількість доступних речовин у біосфері починає швидко зменшуватися. Біосфера переходить на “голодний” режим, що супроводжується масовими вимираннями видів, посиленням конкурентної боротьби за ресурси й прискоренням процесів утворення нових, більш конкурентоспроможних та “економних” видів. Проте вимирання відбувається набагато швидше, ніж видоутворення. За приклад можуть правити кам’яновугільний і крейдовий періоди, коли надзвичайно швидко нагромаджувались осадові породи внаслідок катастрофічного вимирання багатьох видів палеозойської та ранньомезозойської флори й фауни. Вимирання завершувалося появою на планеті нових класів і типів (відділів) тварин і рослин. Іще тривають дискусії про причини порушення балансу між біологічним і геологічним кругообігами, однак ката­строфічні наслідки цього й повільні темпи їх усунення очевидні. Сьогодні ситуація аналогічна, але, на відміну від попередніх епох, причина її відома: це діяльність людини – так званий антропогенний фактор.

2. Вплив виробничої діяльності людини на кругообіг.Розглянемо головні причини порушення кругообігу речовин у біосфері:

• по-перше, це досить сильне штучне прискорення процесів вивітрювання осадових і гранітних порід, пов'язане з видобуванням і переробкою корисних копалин, спалюванням вугілля, наф­ти, торфу, природного газу. В результаті в атмосфері збільшується вміст вуглекислого газу, оксидів сірки, через кислотні дощі зменшується рН ґрунту, що призводить до переходу багатьох елементів у розчинений стан. Деякі з них у великих концентраціях токсичні й небезпечні для живого (наприклад, важкі метали – мідь, цинк, свинець). Процеси кругообігу речовин у біологічному циклі вповільнюються – адже гинуть носії живої речовини. Та чим більше елементів переходить у розчин, тим більше їх вимивається у Світовий океан. Прискорені темпи загибелі біоти, вповільнені темпи повторного використання доступних мінеральних речовин, зростання швидкості їх вимивання спричиняють перезбагачення Світового океану біогенними елементами. Внаслідок цього частішають спалахи “цвітіння” океану мікроскопічними водоростями, які нерідко бувають токсичними й пригнічують розвиток консументів, котрі їх споживають. Так, порівняно з минулими століттями частота спалахів “цвітіння” в Світовому океані зросла в 50-130 разів! Усе це прискорює процеси вилучення з біосфери доступних біогенних речовин і їх консервації в донних відкладах;

• по-друге, людина в процесі своєї господарської діяльності створює численні речовини (наприклад, пластмаси), які надалі не можуть бути ні використані продуцентами, ні розкладені до доступних мінеральних речовин редуцентами. Вони утворюють особливу групу антропогенних “осадових” порід – відходи нашої цивілізації, які археологи чомусь назвали “культурним шаром”. Ці відходи зрештою будуть трансформовані в літосфері в граніти й потім у процесі вивітрювання знову стануть доступними для живої речовини, але відбудеться це в геологічних вимірах часу – через мільйони років. Тому є реальна загроза того, що доступні ресурси біосфери можуть бути перероблені на відходи швидше, ніж завер­шиться цикл геологічного кругообігу. Що в цьому разі станеться з біосферою (в тому числі й з людиною), передбачити нескладно.

3. Природні ресурси Землі. Вичерпні, невичерпні, відновлювальні і невідновлювальні ресурси. Біологічні, мінеральні, енергетичні ресурси. Життєвий простір, генетичний фонд. Для життя та діяльності людям необхідні такі ресурси: біологічні – повітря, вода, харчові продукти тваринного й рослинного походження; мінеральні й енергетичні – руди, нафта, вугілля тощо; кліматичні; простір для життя, роботи та відпочинку; генетичний фонд (адаптаційна здатність живої речовини).

Використання й переробка людиною природних ресурсів супроводжується поверненням у біосферу інших компонентів – залишків або відходів. Вони забруднюють біосферу, знижують цінність інших, ще не використаних, ресурсів.

Природні ресурси Землі поділяються, на умовно невичерпні (енергія сонця, океану, вітру й земних надр, а також повітря й вода) та вичерпні, до яких належать відновлювані (рослинний, тваринний світ і родючість ґрунтів) і невідновлювані (життєвий простір, енергія рік і корисні копалини).

Нарешті, чи не найголовнішим ресурсом людства є його розум. Підраховано, що сумарна маса мозку людства становить сьогодні 9 млн. т. Можливості розуму безмежні. Головне питання – чи зуміє людство правильно розпорядитися цим чудом, яке йому дала природа.

Біологічні ресурси необхідні для життя людини, задоволення її фізіологічних потреб. Такі з них, як вода й атмосферне повітря, могли б вважатися невичерпними, на­стільки вони великі за об'ємом і масою. Проте людині потрібні не повітря й вода взагалі, ці речовини повинні мати цілком певні властивості та якість. А нині в зв’язку з активними викидами в атмосферу різних шкідливих відходів діяльності людини вода й повітря на Землі забруднені, а в деяких регіонах вони стали шкідливими для людей і непридатними для технологічних потреб.

Щодо харчових продуктів, то перш за все виникає запитання, чи може взагалі Земля прогодувати швидко зростаюче людство. Згідно з оцінками економістів і вчених-природничників, за умови оптимальної організації госпо­дарства Земля може прогодувати й дати інші види сировини 10-12 млрд. людей. А нині, коли на Землі живе понад 5 млрд. чоловік, примара голоду нависла над багатьма країнами, особливо африканськими й латиноамериканськими, що лише недавно стали на шлях активного розвитку. За даними ВОЗ (організація ООН з питань охорони здоров’я), щорічно на Землі безпосередньо від голоду та хвороб, зумовлених недоїданням, вмирає 3 млн. дітей. Це – ганьба для людства, що витрачає величезні кошти на воєнні потреби. Які ж є перспективи задоволення потреб у продуктах харчування зростаючого населення Землі?

Оскільки земель, які могли б бути додатково використані для сільськогосподарських потреб, в першу чергу для вирощування зерна, на Землі вже практично не залишилося, єдиним шляхом збільшення кількості харчових продуктів є інтенсифікація сільськогосподарського виробництва. Відомий російський вчений-генетик М. Тимофєєв-Ресовський ще в 1968 р. запропонував програму інтенсифікації. В найзагальніших рисах вона передбачає такі заходи.

1. Підвищити щільність зеленого покриву планети. Засоби сучасної науки й технології дозволяють збільшити його в 1,5-2 рази порівняно зі станом на сьогодні. Поки що ж ми, люди, в своїй господарській, промисловій діяльності та в побуті, навпаки, скорочуємо його. Тане, як шагренева шкіра, площа тропічних лісів, особливо найбільшої їх ділянки – амазонської, активно наступає на африканську савану Сахара.

2. Намагатися підвищувати в рослинних угрупованнях, що вкривають Землю, частку рослин з найвищим ККД поглинання сонячної, енергії в процесі фотосинтезу (в різних видів рослин він коливається від 2 до 8 %). Цей захід теж може підвищити продуктивність біосфери (її материкової ділянки) ще в 1,5-2 рази.

3. Різко підвищити продуктивність біосфери шляхом точного вивчення процесу відтворення мас рослинності, відновлення запасів корисних для людини тварин, хутрових звірів, копитних, морських звірів, птахів, риб, безхребетних, особливо в океані. Дуже великі й ще невикористані ресурси зберігає. Світовий океан. Підраховано, що річна первинна продукція океану становить 600-800 млрд. т біомаси (в середньому по 200 т на кожного жителя Землі). Споживається ж її сьогодні в 10 тис. разів менше. Нехай навіть далеко не вся біомаса океану може без шкоди для його екосистем вилучатися для потреб людини, ясно, що ми використовуємо цей величезний резерв недостатньо.

4. Збільшити продуктивність сільськогосподарських культурних рослин і домашніх тварин. Підвищення ефективності й прискорення селекції культурних рослин і домашніх тварин мають ґрунтуватися на досягненнях генетики, зокрема генної інженерії.

Слід наголосити, що з майже 3 млн. видів рослин, тварин і мікроорганізмів, що становлять населення біосфери, людина може ще вилучити для одомашнення й селекції дуже багато видів. Одомашнення тварин і рослин людина почала в неоліті. Як свідчать археологічні знахідки, першим був одомашнений собака близько 10-12 тис. років тому. Можливо, він був гібридом вовка та шакала. Овець поча­ли розводити 9 тис. років тому, трохи пізніше приручили кіз.

Зерно в ті часи ще збирали серед дикоростучих трав. Перший збір урожаю зерна, відомий з розкопок у Іраку, відбувся 7 тис. років тому. Останнім одомашненим видом тварин був кролик (XIV ст.). Усього ж людиною було одомашнено кілька десятків видів рослин і тварин, отже, залишилися ще великі невикористані резерви живої природи.

5. Нарешті, більш активно втручатися до тієї ланки біосферного кругообігу речовин, де має місце розклад органічних речовин, тобто до виходу з біосферного кругообігу. Слід організувати справу так, щоб не допускати розкладу органічних речовин до малоцінних дрібних молекул газів і неорганічних солей, а вловлювати більш цінні великі органічні молекули вуглеводів, білків і жирів.

Запаси руд металів теж значною мірою вже вичерпані. Точніше, вичерпані чи вичерпуються багаті родовища руд у верхніх горизонтах земної кори. Нині розробляють і бідніші руди (з меншим вмістом корисних компонентів), родовища, що залягають глибше, в складніших геологічних умовах. Це здорожує мінеральну сировину, робить її більш дефіцитною. Проте говорити сьогодні про неминучу кризу мінерально-енергетичних ресурсів некоректно. Вчені й технологи розробляють нові методи видобування цінних компонентів з бідних руд, впроваджують замінники цінних металів, дедалі повніше використовуються вторинні ресурси тощо. Дуже великим і ще майже невикористаним резервом цих ресурсів є Світовий океан.

Клімат зазнає періодичних змін, які мають тенденцію до ритмічності й циклічності. Діяльність людини вносить корективи (здебільшого небажані) в природні кліматичні цикли. Так, спалювання великої кількості мінерального па­лива зумовлює глобальне потепління клімату, а якщо про­цес розвиватиметься так і надалі, це може мати негативні для людства наслідки. Досі існує небезпека катастрофічних глобальних змін клімату в разі ядерного конфлікту, який може призвести до загибелі не лише людства, а й біосфери в цілому.

Життєвий простір, генетичний фонд. Наприкінці неоліту площі, на яких жили люди, були крихітними острівцями серед океану незайманої природи. Нині, після В тис. років експансії людини, становище майже протилежне. З загальної площі материків (148,85 млн. км2) 15,1 млн. км2 обробляється та зайнята містами й селами, 30,5 – луками й пасовиськами, 61,65 – скелями, пустелями, льодовиками тощо, 41,6 млн. км2 – лісами.

Людина освоює простір і у вертикальному напрямку: збільшується висота будинків у містах, освоюється й підземний простір (метро, трубопроводи тощо).

Накопичений досвід свідчить, що для збереження природного середовища великого регіону в оптимальному становищі, тобто щоб не порушити кліматичних умов і забезпечити виробництво харчових продуктів у необхідній кількості, а також відпочинок людей, треба близько 30 % площі залишити в стані, наближеному до природного (національні парки, ліси, заказники). Половина з тих 70 % площі, що залишається; Має відводитися під виробництво продуктів харчування. Зменшення площ “дикої” природи неприпустиме, бо це неодмінно призведе до екологічної катастрофи. Слід зазначити, що абсолютно “дикими”, недоступними для втручання людини, повинно бути лише 3-5 % площі, але вона має дуже велике значення, бо забезпечує збереження рідкісних видів тварин і рослин (заповідники).

Сукупність видів рослин і тварин Землі становить її безцінний скарб – генетичний фонд. На Землі немає “непотрібних” чи “шкідливих” видів живих організмів, кожний з них – унікальне творіння природи чи Бога і може знайти найнесподіваніше застосування не сьогодні, так у майбутньому. Прикладів можна навести безліч. Розглянемо, скажімо, акул. Нічого, крім страху, у звичайної людини ці хижаки, як правило, не викликають. Промислове значення акул мізерне, бо їх м’ясо без спеціальної складної обробки до вживання непридатне, акули з’їдають багато цінних (для нас) риб, акули-людоїди наводять жах на жителів прибережної смуги океану. Однак нещодавно з’ясувалося, що акула – єдина жива істота (з високорозвинених), яка ніколи не хворіє на злоякісні пухлини. Вчені намагаються розкрити цей секрет акули, виділити з її організму речовину чи речовини, що захищають від раку.

Або ж скажімо, отруйні змії. Почуття страху перед ними в нас, мабуть, існує з часів наших мавп’ячих предків. І який з хлопчаків (а то й з дорослих), побачивши гадюку, не схопить каменя чи дрючка, щоб неодмінно вбити? Але ж отрута змій – це безцінна сировина для виробництва багатьох ліків, і нині суха отрута деяких змій на міжнародному ринку цінується набагато дорожче за золото!

Тому необхідно пам’ятати та пропагувати серед населення такий принцип: повне знищення будь-якого виду тварин чи рослин неприпустиме! Справа ще й у тому, що в природі кожен вид організмів відіграє свою незамінну роль, і вилучення його автоматично призводить до зникнення цілого ланцюжка інших видів. Результати спостережень свідчать, що зникнення лише одного виду вищих рослин автоматично зумовлює зникнення до 30 видів безхребетних тварин, тісно пов’язаних з ним.

Генетичне розмаїття диких видів і культурних рослин є безцінним скарбом для селекціонерів, що працюють над створенням сортів, стійких до хвороб і шкідників, здатних витримувати посуху, заморозки тощо та давати високі сталі врожаї. Але з впровадженням нових цінних гібридних сортів культивація інших сортів цих рослин припиняється, й вони зникають. Крім того, вирощування обмеженої кількості нових високоврожайних сортів є дуже ризикованим. Генетично однорідний сорт певний час може давати дуже високі врожаї, як це було, скажімо, в Індії та Індонезії в 60-70 роках під час так званої зеленої революції. За рахунок впровадження нових сортів пшениці й рису ці країни нагодували своє населення й навіть стали експортерами зерна. Але ось з’являються нові різновиди, нові мутації збудників хвороб чи шкідників, проти яких ці сорти виявляються беззахисними. Наслідки можуть бути трагічними, бо врожай гине одразу на величезних площах, зайнятих генетично однорідними рослинами.

Таких прикладів чимало в історії цивілізації. Наприклад, у 1845 р. у Ірландії спалахнула хвороба картоплі, викликана мікроскопічним грибком, випадково завезеним із Мексики. Картопля, основний продукт харчування ірландських селян, повністю загинула, внаслідок чого більше мільйона ірландців померло з голоду.

Інший приклад – загадкова загибель цивілізації індіанців майя в Америці. На думку вчених, ця катастрофа, що сталася близько 900 р. н. є., була спричинена хворобою, імовірно, вірусного походження, яка знищила поля кукурудзи – основного продукту харчування індіанців майя.

У генетичній скарбниці природи є безліч видів, чудові властивості яких вчені лише починають вивчати. Так, за рахунок використання для гібридизації одного з сортів турецької пшениці, стійкої до грибкових захворювань, США щорічно заощаджує 50 млн. доларів. Ще більшу економію (до 160 млн. доларів щорічно) мають американські фермери завдяки вирощуванню гібрида ячменю, стійкого до хвороби, відомої під назвою жовта карликовість. Його вивели, використовуючи дикоростучий вид ефіопського ячменю.

Дикі помідори, які ростуть у просякнутій морською сіллю атмосфері Галапагоських островів, були використані для виведення гібрида, що добре почувається на засолених внаслідок неправильної меліорації ґрунтах, зокрема в Каліфорнії, де він дає непогані врожаї.

Навіть зовсім непоказні дикі рослини можуть виявляти несподівані властивості й використовуватися, зокрема, в медицині. Наприклад, екстракт, одержаний із рожевого барвінка, мешканця тропічних лісів Мадагаскару, виявився ефективними ліками проти дитячої лейкемії. А з корінців одного з китайських сортів огірка фармацевти виділили речовину, що згубно діє на вірус СНІДу.

Мексиканський квасолевий довгоносик, крихітний (розміром менше 1 мм) жучок, спричинив втрату 25 % врожаю квасолі в країнах Африки та 15 % –у Південній Америці, тобто там, де квасоля є одним із головних продуктів харчування. Цей шкідник надзвичайно стійкий до пестицидів. Біологи відшукали в тій же Мексиці дикоростучу квасолю, боби якої містять “несмачний” для довгоносика білок. Ген, що керує синтезом цього білка, було введено в спадковий апарат культурного сорту квасолі й одержано рослину, стійку до шкідника.

Зберегти генетичний фонд Землі якомога повніше – одне з головних завдань, що стоять перед людством. Одним із шляхів вирішення цього завдання є створення заповідників у різних природних зонах Землі. Інший шлях – створення генетичних фондів. Цю роботу започаткував видатний російський генетик М.І. Вавілов. Протягом 20-30-х років він виїздив у експедиції по всьому світу, шукаючи дикоростучих родичів пшениці, жита, картоплі та інших цінних рослин. Вавілов визначив дев’ять географічних зон, де, на його думку, тисячі років тому почалися вирощування й селекція злаків та інших рослин, які нині є основою харчового раціону людства. Вавілов заснував у Ленінграді перший у світі насіннєвий фонд, куди з усього світу надходили тисячі зразків, зібраних ним і його співробітниками. М.І. Вавілов загинув у сталінській тюрмі в 1943 р., але його співробітники в блокадному Ленінграді, пухнучи й вмираючи з голоду, зберегли колекції насіння для майбутніх поколінь.

Нині в світі налічується понад 80 національних центрів, які збирають та зберігають насіннєвий фонд культурних і дикоростучих злаків, овочевих і фруктових сортів тощо. Цей безцінний генетичний скарб є резервним фондом людства, призначеним для відновлення втрачених видів чи проведення селекційних робіт.

Одним із найвідоміших центрів такого типу є Національне сховище насіння при Колорадському університеті (США). Тут, у двоповерховому будинку, зберігається 228000 зразків насіння. Частина їх утримується в спеціальних резервуарах із зрідженим азотом за температури –196°С У таких умовах насіння може зберігатися протягом – сотень років, не втрачаючи життєздатності. Інші зразки періодично висівають у ґрунт, а одержаний врожай використовують для оновлення фонду та обміну з різними сховищами світу.

Майбутнє генетичного фонду людини, здоров’я людства повністю залежать від стану навколишнього середовища. Потужне виробництво, яке безперервно збільшується, структури споживання, що не забезпечують стійкого розвитку цивілізації, зростання населення планети, кількість якого, за даними ООН, до 2020 р. досягне 8 млрд. чоловік, призвели до погіршення стану навколишнього середовища, що може спричинити повну деградацію екосистем, дегенерацію та вимирання людського суспільства.

Тому стратегія розвитку людства має передбачати комплексне вирішення проблем зростання населення, здоров’я екологічних систем і використання природних ресурсів. Вирішення демографічних проблем слід включати до національних стратегій стійкого розвитку, де чітко оцінюються ресурсні потреби, здоров’я та можливості забезпечення населення. Необхідно також передбачити масові міграції населення внаслідок екологічних і соціальних катастроф, розробити програми з захисту населення, зменшення смертності дітей і покращення їхнього здоров’я. Потрібно врахувати глобальні демографічні тенденції збільшення народжуваності в Південних країнах порівняно з Північними до 2000-го року приблизно в 6,5 раза, а також поширення СНІДу.

За даними ООН, наприкінці 1994 р. у світі налічується близько 16 млн. чоловік, уражених вірусом СНІДу, а до 2000-го року їх вже 30-40 млн. (за іншими оцінками – 100 млн.). Ця епідемія поширюється в усіх країнах світу, значно погіршуючи генофонд нації. СНІД – це нова, перша в історії глобальна смертельна інфекція, яку людство досі не може подолати.

Вірус імунного дефіциту людини (ВІЛ), відкритий і описаний у 1983-1988 рр. американцем Р. Галло та французом Л. Монтан’є, нікого не вбиває, він повністю “роззброює” організм людини й дозволяє вбити його іншим бацилам і вірусам. Нині СНІД виявлено в усіх країнах світу за винятком ізольованої Албанії. Найшвидше він поширюється в Індії, Китаї, Японії, Малайзії. У США кожні 12-14 с хтось уражується СНІДом, у світі щодня інфікується близько 5000 чоловік. У Африці в найближчі сім-десять років чверть сільськогосподарських робітників вимре від СНІДу. Жахливо те, що з 1991 р. 80 % уражених СНІДом не належать до “груп ризику” (наркомани, гомосексуалісти, алкоголіки). Вважають, що головними причинами ураження є стан медицини, низький рівень підготовки медичного персоналу (недостатня стерильність під час переливання крові, щеплень, гінекологічних, стоматологічних та інших операцій), а також загальне невігластво. Так, 99 % опитаних у різних країнах не знають симптомів СНІДу і як діє вірус імунодефіциту людини.

Вчені вважають, що СНІД – не лише хвороба, а й відображення певного етапу розвитку людства – єдиного складного організму в біосфері, здоров’я якого тісно пов’язане зі здоров’ям біосфери. СНІД – загальнолюдська екологічна проблема, вирішення якої потребує глобальних об’єднаних зусиль.

Загрозливих масштабів набуває поширення СНІДу в Європі, зокрема й в Україні. Найбільше ВІЛ-інфікованих і померлих від СНІДу зареєстровано в Дніпропетровській, Донецькій, Закарпатській областях, містах Одесі та Києві. До цієї біди (поряд із радіоактивним забрудненням) у останні роки в Україні додалася ще одна, що дедалі більше загрожує генофонду нації. Це – зростання захворюваності людей через забрудненість води та їжі пестицидами – високотоксичними препаратами, які заборонені на Заході, але використовуються в нас. Широке застосування; пестицидів в Україні з 1985 р. призвело до збільшення їх. кількості в продуктах харчування вдвічі, що набагато перевищує максимально допустимі рівні. Так, 146 видів основних продуктів, що входять до раціону харчування, забруднені 72 видами шкідливих для здоров’я канцерогенних пестицидів практично в усіх областях України.

Негайне припинення торгівлі токсичними хімічними речовинами – першочергове завдання, вирішення якого потребує зусиль усього міжнародного товариства. А поки цей фактор сприяє підвищенню захворюваності та смертності населення в усіх регіонах планети, а особливо в країнах Східної Європи.

За даними постійної комісії Верховної Ради України з питань здоров’я людини, смертність в Україні постійно зростає (1988 р – 600044 чол., 1989 – 600590, 1992 р. – 697100 чол.), а народжуваність знижується (1988 р. – 744364 чол., 1989 – 692076, 1992 р. – 596785 чол.), що є першою ознакою вимирання.

 

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 2.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень модели OSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.

Рис. 2.1 Модель OSI

 

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.