2.2.1. Природні екосистеми

Термін «система» (від гр. — «утворення, складання»)
стосовно об’єкта, який ми розглядаємо, означає сукупність певних складових цілого, пов’язаних спільною функцією оптимального самозабезпечення організмів, отже, мало б бути, і лю­дини.

Склад природних біотичних систем становлять елементарні компоненти (ген, клітина) органів різного ієрархічного рівня чи сукупність організмів (популяцій і спільнот), які разом функціонують, живлячись енергією та хімічними елементами абіотичного середовища. Класична екологія вивчає переважно біосистеми (екосистеми) рівня організмів, популяцій і спільнот (рис. 43).

Сукупність рослинних і тваринних організмів, а також мікроорганізмів, які населяють певний біотоп, називають біоценозом. Біоценоз — це динамічна, здатна до внутрішньої регуляції система. У біоценозі розрізняють фітоценоз і зооценоз, тобто сукупності рослинних і тваринних організмів.

Організм — біологічна одиниця екосистеми. Видатний біолог І. М. Сеченов указував, що живий організм (рослинний чи тваринний) — це саморегулювальний у часі механізм, який є специфічною динамічною системою та тісно зв’язаний зі своїм середовищем обмінним процесом. Взаємозв’язок організму з навколиш­нім середовищем є постійним і нерозривним: середовище впливає на організм, а організм змінює середовище. Організми можуть існувати тільки тоді, коли безперервно споживають із середовища відповідні хімічні елементи та енергію, виділяючи в навколишнє середовище продукти своєї життєдіяльності й у такий спосіб змінюючи його.

Будь-яка природна система складається із сукупності елементів, котрі тією чи іншою мірою постійно взаємодіють. Отже, екологічні системи утворюються організмами та елементами їхнього середовища, з якими ці організми взаємодіють.

Основою живої матерії є клітина — система безперервних біохімічних перетворень [139, 4—8]. Ці перетворення в принципі не відрізняються від хімічних процесів у навколишньому середовищі, які ми вже розглядали як явище метаболізму. Суть реакцій метаболізму — це енергозабезпечення біологічних функцій клітини та синтез будівельного матеріалу для зростання й регенерації клітинних структур.

У хімічному відношенні життєві процеси різних живих організмів відбуваються за близькими схемами, що дає змогу прогнозувати вплив різних природних факторів на наш організм. Особливістю біохімічних процесів є біокаталітичний характер дії ферментів. Деякі ферменти збільшують швидкість реакцій у мільярди разів порівняно з аналогічними некаталітичними хімічними перетвореннями. За участю однієї молекули ферменту відбуваються тисячі елементарних хімічних перетворень за секунду. Для кожної біохімічної реакції існує свій специфічний фермент. Завдяки ферментам вихідні будівельні матеріали — субстрати — безпомилково пов’язуються (синтезуються) у хімічні структури клітини. Клітина розміром близько 0,02 mm включає ядро діаметром 5000 nm, в якому міститься ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) — носій генетичної інформації. РНК (рибосоми) відповідають за біосинтез специфічних молекул білка. Неважко збагнути, що навіть невеликі порушення внутрішнього середовища організму, наприклад, унаслідок появи якоїсь «чужої» молекули, спричинятимуть функціональні зміни — «помилки» метаболізму, що може стати причиною суттєвого розладу організму й навіть його смерті. Отже, людина є складною біологічною «екосистемою», в екосистемі зовнішнього середовища й потребує з ним стабільного енергетично та речовино збалансованого термодинамічного обміну .

Визначальною рисою таких екосистем є те, що всі процеси матеріально-енергетичного обміну організмів з навколишнім середовищем — народження, розвиток і розмноження, відбуваються за умов сталого енергетичного й матеріального забезпечення елементами живлення. Організми (рослин і тварин) споживають їжу лише в межах власних біоенергетичних потреб, не руйнують екосистему, а сприяють її збереженню, чим поліпшують умови свого існування й розвитку.

Саме тут нам доречно залучити знання, засвоєні під час опрацювання універсального закону природи — ентропії (див. 1.3.3).

Властивість організмів сформувати й підтримувати високовпорядковану екосистему низької ентропії є найважливішою фун­даментальною природничою характеристикою живої речовини — існуванням біологічного життя.

За законами термодинаміки, суть фізико-хімічних (біологічних) процесів організмів, а в цілому й екосистем, — досягти й підтримувати низьку ентропію — полягає в засвоєнні ними досить концентрованої енергії (для рослин — сонячної, а тварин — внутрішньої (хімічної) енергії біомаси) і перетворення її меншої частки в більш концентровану внутрішню (хімічну) енергію власного організму, а також у розсіюванні всієї іншої в навколишнє середовище у формі низькоконцентрованої (теплової) енергії високої ентропії, неприродної для її подальшого використання. Ці енергетичні перетворення відбуваються в процесі дихання організму — безперервного «відкачування» високої ентропії відходів життєдіяльності власного організму у навколиш­нє середовище.

Винятком серед усіх організмів на нашій планеті є людина. Її організм, як і інших тварин, природно здатний забезпечити себе харчами (біоенергію) власною фізичною працею (роботою), правда, не про запас, а лише на короткий час до наступного «циклу» роботи.

Ще у 80-х роках ХІХ сторіччя С. Подолинський, досліджуючи здатність організму людини виконувати механічну роботу за аналогією з термодинамічним робочим циклом машини С. Карно, дійшов висновку, що організм людини спроможний трансформувати з усієї спожитої з їжею «спорідненої хімічної енергії» у м’язову енергію механічного руху (роботу) лише 1/5, якої для пер­вісної людини було достатньо, щоб здобути натуральні харчові продукти для відновлення нового «робочого циклу». Отже, 1/5, за визначенням Подолинського, є її економічним коефіцієнтом. До речі, за термодинамічними розрахунками, «економічний коефіцієнт» організму людини збігається з «коефіцієнтом корисної дії» досконалої парової машини — близько 20 % (зрозуміло, різної потужності).

Світогляд сучасної людини базується не на пристосуванні до навколишнього середовища, а на підкоренні природних сил своїм потребам.

Людина, створивши надприродні технологічні системи «абіотичних організмів» і забезпечивши їх зовнішніми абіотичними незалежними джерелами енергії, експлуатує їх на власний розсуд, не обмежена рамками природного співіснування з іншими організмами. У цьому полягає принципова відмінність екологічних систем природного й антропогенно-технологіч­ного походження. Але і перші, і другі співіснують в одній глобальній екосистемі біосфери, і їх рівнодіюча зумовлює напрямок зміни стану навколишнього середовища людини. Саме це і спонукає вивчати природничі й техніко-економічні системи в комплексі.

Спочатку в наступному підрозділі спинімося на деяких поширених поняттях і термінах екології.

Природні екосистеми

Термін «екосистема» було запропоновано англійським екологом А. Тенслі ще 1935 року. Екосистема — це основна функціональна одиниця в екології, загальне визначення якій ми дали вище. З погляду термодинаміки, як ми вже зазначали, екосистема є відкритою системою обміну енергією із зовнішнім середовищем. Найважливіша її термодинамічна характеристика — це здатність утворювати й підтримувати високий рівень внутрішньої впорядкованості, отже, і сприяти сталості сумарної ентропії екосистеми.

Автотрофними компонентами екосистем (рослинами), які жив­ляться безпосередньо сонячною енергією, така сталість досягається завдяки реалізації процесу фотосинтезу (див. рис. 30): використана сонячна енергія на 98 % розсіюється в навколишньому середовищі у формі малоконцентрованої (низькоякісної, деградованої) теплової енергії, і лише 2 % її перетворюється на висококонцентровану внутрішню енергію структурно впорядкованої системи міжатомного зв’язку біомаси рослин. Аналогічний енергетичний баланс має місце в живленні гетеротрофних організмів екосистеми: у процесі обміну речовиною та енергією з навколишнім середовищем (харчування й дихання) вони збільшують невпорядкованість навколишнього середовища, але постійно підтримують сталий рівень упорядкованості (отже, й ентропії) власного організму.

Таким чином, біотичні компоненти постійно «відкачують» ентропію з екосистеми за її межі. За такої схеми постає питання збереження ентропійного балансу біосфери в цілому. Чи не призводить це до необмеженого збільшення ентропії та досягнення в біосфері рівноважного стану? Таке питання, як ми вже знаємо, було поставлене ще в ХІХ ст. німецьким фізиком Р. Клаузіусом і англійцем У. Томпсоном.

Оскільки в термодинамічному відношенні окремі екосистеми та біосфера в цілому не ізольовані від космосу, висновки Р. Клау­зіуса щодо «теплової смерті» Землі не мають під собою наукового підґрунтя. Але це не гарантує людству безпроблемної життєдіяльності!

На прикладі біосферно-космічного циклу — антиентропійних процесів поглинання сонячної енергії автотрофним фотосинтезом рослин і гетеротрофними організмами тварин та зворотних ен­тропійних — розпаду (окислення) біомаси та випромінювання вивільненої теплової енергії в космос, ми спостерігаємо «таємницю» космічного кругообігу енергії і речовини (елементів С, О, Н), отже, і власного життя.

Чи не спонукає нас викладене вище до висновку, що пригнічення автотрофних компонентів екологічних систем техногенним впливом економічної діяльності об’єктивно небезпечна реальність для ентропійної стабільності нинішнього стану біосфери і, як наслідок, самої людини за сучасного способу життя?

Це не риторичне питання. Шановний читачу, після опрацювання попередні розділи посібника, чи не визріла у вас думка, що суспільне прагнення до екологічної економіки буде мати позитив­ні наслідки лише тоді, коли значна більше людей, турбуючись
про здоровий екологічний стан навколишнього середовища, як і про особисте фізичне здоров’я — «екологію тіла», буде опікуватися й «екологією» особистого духу — ноосферним світоглядом? Пригадайте у зв’язку з цією проблемою наведені раніше висловлювання філософів Аристотеля, Канта, Бердяєва та відомих інтелектуалів нашого часу Енгельгардта й Альберта Гора. Вважаю, доречним буде навести декілька рядків із підручника «Екологія» В. П. Кучерявого [98, 397—398]: «...ми розглянули просторову
ієрархію біосфери. Однак кожна із наведених ієрархічних систем (глобальна, регіональна чи локальна екосистеми) має не лише просторові, але й часові виміри». Автор яскраво проілюстрував це, посилаючись на Т. Г. Шевченка («Сон»):

Летим. Дивлюся, аж світає, Край неба палає,
Соловейко в темнім гаї Сонце зустрічає.

Тихесенько вітер віє, Степи, лани мріють,
Між ярами над ставами Верби зеленіють.

Сади рясні похилились, Тополі поволі,
Стоять собі, мов сторожа, Розмовляють з полем.

І все то те, вся країна, Повита красою,
Зеленіє, вмивається Дрібною росою,

Споконвіку вмивається, Сонце зустрічає...
І нема тому почину І краю немає!

Ніхто його не додбає І не розруйнує...

Поет розглядає світ (краєвид, ландшафт) у просторі й часі (минулому, сучасному й майбутньому). Таким чином, системний час — це час, який ми розглядаємо в аспектах періоду існування конкретної системи, або процесів, які в ній відбу-
ваються.

Природні фактори
формування екологічного
стану навколишнього середовища

Факторами називають явища й процеси, які є причинами, рушійними силами конкретного явища. Виділяють фактори зовніш­ні та внутрішні, між ними існують нерозривні зв’язки.

За походженням фактори формування навколишнього середовища бувають природними й антропогенними. Їх можна згрупувати в енергетичні, речовинні та структурні.

Енергетичні фактори. До енергетичних природних факторів належать: надходження, перетворення, перенесення й акумуляція зовнішньої енергії екосистеми.

Екологічні фактори — будь-які елементи або умови зовнішнього середовища, які діють на організми або угруповання та на які останні реагують пристосувальними реакціями.

Екологічні фактори мають різну природу й специфіку дії, поділяються на абіотичні, біотичні й антропічні [100, 9—14].

Абіотичні включають кліматичні (світло, тепло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря); едафічні (механічний склад ґрунту, гумус, ґрунтовий розчин, аерація ґрунтів) і орографічні (рельєф, нахил схилу, експозиція); геологічні (материнська порода різного походження).

З абіотичних факторів поряд із кліматичними найважливішими є едафічні фактори середовища.

Едафічні фактори середовища — властивості земної поверх­ні, які справляють екологічний вплив на її мешканців (від гр. «ос­нова, ґрунт»). Це ґрунтова вода й розчинені в ній (або взагалі доступні кореням) поживні речовини; концентрація ґрунтового розчину, його кислотність і ступінь окислення, отруйні речовини ґрунту; комплекс фізичних властивостей ґрунту — механічний склад, пористість, аерація, водні й теплові властивості; об’єм (потужність) доступного корінню шару ґрунту — ризосфери; лісова підстилка та ін.

Біотичні фактори включають вплив рослин і тварин. Рослинні фактори — це не тільки вплив на ліс трав’яної, мохової, лишайникової, грибної, бактеріальної флори, а й деревної, тобто вплив рослин одна на одну (ценотичний фактор).

Категорія зоологічних факторів — це життєдіяльність численних представників тваринного світу.

Організми не лише пристосовуються до умов середовища, а й змінюють їх так, щоб зменшити негативний вплив зовнішніх фак­торів: температури, світла, вологи та ін.

Антропічні фактори. Людська діяльність у природі пов’язана із суттєвою видозміною корінного (первинного) середовища. У лісокористуванні — це вирубування, трелювання й перевезення деревини, випасання тварин; на річках та інших водоймах — надмірний вилов риби, хижацьке винищення окремих видів диких тварин та багато інших видів діяльності; у промисловості — забруднення атмосфери промисловими газами, димом, пилом, які справляють негативний вплив на рослини, тварин і мікроорганізми; у рекреаційній сфері — туризм, пожежі, ущільнення ґрунту, пошкодження лісу, дерев і под.

Ознайомившись із наведеними вище визначеннями, звернімо особливу увагу на поняття «екосистема» й «антропічний фактор», або «антропогенний вплив». У традиційному розумінні екосистеми як природного комплексу біотичних і абіотичних її компонентів відсутня Людина — один з організмів природи — і розглядається тільки її зовнішній антропогенний вплив на такі екосистеми. Тим часом, як і будь-які інші організми, людина є лише одним з елементів природної екосистеми — біосфери. Принципову відмінність між сучасною (саме сучасною!) людиною та іншими організмами створюють засоби забезпечення потреб. Первісна людина як об’єкт екосистеми мало чим відрізнялася від інших ссавців, наприклад, оленя чи кенгуру, оскільки її енергетичний і матеріальний обмін з абіотичним навколишнім середовищем відбувався тільки з допомогою «апаратів» її власного організму. Але з часом «Homo sapiens» починає все більше залучати для задоволення своїх потреб додаткові зовнішні енергетичні джерела й будувати штучні «апарати» обміну енергією та матеріальними компонентами з довкіллям.

У зв’язку з цим цікаво звернути увагу на відкриття, зроблене ще в ХІХ ст. німецьким фізіологом Максом Рубнером (1854—1923), який встановив, що найменші організми, тобто ті, котрі мають велике відношення поверхні до об’єму, мають і найінтен­сивніший обмін речовин (метаболізм). Океанський планктон, наприклад, складається, головне, з мікроскопічних організмів (від 10–1 до 10–4 mm), отже, організмів з великим відношенням поверхні до об’єму та інтенсивним метаболізмом, що зумовлює їх виживання в середовищі дуже низької концентрації необхідних біогенних елементів: сполук фосфору, азоту, кремнію. Щодо людини напрошується паралель — за рахунок штучних технологічних систем вона багаторазово збільшує «поверхню» свого контакту із зовнішнім середовищем і забезпечує ненапружений «метаболізм» власного організму (див. розділ 2.2.3).

Термін «система» (від гр. — «утворення, складання»)
стосовно об’єкта, який ми розглядаємо, означає сукупність певних складових цілого, пов’язаних спільною функцією оптимального самозабезпечення організмів, отже, мало б бути, і лю­дини.

Склад природних біотичних систем становлять елементарні компоненти (ген, клітина) органів різного ієрархічного рівня чи сукупність організмів (популяцій і спільнот), які разом функціонують, живлячись енергією та хімічними елементами абіотичного середовища. Класична екологія вивчає переважно біосистеми (екосистеми) рівня організмів, популяцій і спільнот (рис. 43).

Сукупність рослинних і тваринних організмів, а також мікроорганізмів, які населяють певний біотоп, називають біоценозом. Біоценоз — це динамічна, здатна до внутрішньої регуляції система. У біоценозі розрізняють фітоценоз і зооценоз, тобто сукупності рослинних і тваринних організмів.

Організм — біологічна одиниця екосистеми. Видатний біолог І. М. Сеченов указував, що живий організм (рослинний чи тваринний) — це саморегулювальний у часі механізм, який є специфічною динамічною системою та тісно зв’язаний зі своїм середовищем обмінним процесом. Взаємозв’язок організму з навколиш­нім середовищем є постійним і нерозривним: середовище впливає на організм, а організм змінює середовище. Організми можуть існувати тільки тоді, коли безперервно споживають із середовища відповідні хімічні елементи та енергію, виділяючи в навколишнє середовище продукти своєї життєдіяльності й у такий спосіб змінюючи його.

Будь-яка природна система складається із сукупності елементів, котрі тією чи іншою мірою постійно взаємодіють. Отже, екологічні системи утворюються організмами та елементами їхнього середовища, з якими ці організми взаємодіють.

Основою живої матерії є клітина — система безперервних біохімічних перетворень [139, 4—8]. Ці перетворення в принципі не відрізняються від хімічних процесів у навколишньому середовищі, які ми вже розглядали як явище метаболізму. Суть реакцій метаболізму — це енергозабезпечення біологічних функцій клітини та синтез будівельного матеріалу для зростання й регенерації клітинних структур.

У хімічному відношенні життєві процеси різних живих організмів відбуваються за близькими схемами, що дає змогу прогнозувати вплив різних природних факторів на наш організм. Особливістю біохімічних процесів є біокаталітичний характер дії ферментів. Деякі ферменти збільшують швидкість реакцій у мільярди разів порівняно з аналогічними некаталітичними хімічними перетвореннями. За участю однієї молекули ферменту відбуваються тисячі елементарних хімічних перетворень за секунду. Для кожної біохімічної реакції існує свій специфічний фермент. Завдяки ферментам вихідні будівельні матеріали — субстрати — безпомилково пов’язуються (синтезуються) у хімічні структури клітини. Клітина розміром близько 0,02 mm включає ядро діаметром 5000 nm, в якому міститься ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) — носій генетичної інформації. РНК (рибосоми) відповідають за біосинтез специфічних молекул білка. Неважко збагнути, що навіть невеликі порушення внутрішнього середовища організму, наприклад, унаслідок появи якоїсь «чужої» молекули, спричинятимуть функціональні зміни — «помилки» метаболізму, що може стати причиною суттєвого розладу організму й навіть його смерті. Отже, людина є складною біологічною «екосистемою», в екосистемі зовнішнього середовища й потребує з ним стабільного енергетично та речовино збалансованого термодинамічного обміну .

Визначальною рисою таких екосистем є те, що всі процеси матеріально-енергетичного обміну організмів з навколишнім середовищем — народження, розвиток і розмноження, відбуваються за умов сталого енергетичного й матеріального забезпечення елементами живлення. Організми (рослин і тварин) споживають їжу лише в межах власних біоенергетичних потреб, не руйнують екосистему, а сприяють її збереженню, чим поліпшують умови свого існування й розвитку.

Саме тут нам доречно залучити знання, засвоєні під час опрацювання універсального закону природи — ентропії (див. 1.3.3).

Властивість організмів сформувати й підтримувати високовпорядковану екосистему низької ентропії є найважливішою фун­даментальною природничою характеристикою живої речовини — існуванням біологічного життя.

За законами термодинаміки, суть фізико-хімічних (біологічних) процесів організмів, а в цілому й екосистем, — досягти й підтримувати низьку ентропію — полягає в засвоєнні ними досить концентрованої енергії (для рослин — сонячної, а тварин — внутрішньої (хімічної) енергії біомаси) і перетворення її меншої частки в більш концентровану внутрішню (хімічну) енергію власного організму, а також у розсіюванні всієї іншої в навколишнє середовище у формі низькоконцентрованої (теплової) енергії високої ентропії, неприродної для її подальшого використання. Ці енергетичні перетворення відбуваються в процесі дихання організму — безперервного «відкачування» високої ентропії відходів життєдіяльності власного організму у навколиш­нє середовище.

Винятком серед усіх організмів на нашій планеті є людина. Її організм, як і інших тварин, природно здатний забезпечити себе харчами (біоенергію) власною фізичною працею (роботою), правда, не про запас, а лише на короткий час до наступного «циклу» роботи.

Ще у 80-х роках ХІХ сторіччя С. Подолинський, досліджуючи здатність організму людини виконувати механічну роботу за аналогією з термодинамічним робочим циклом машини С. Карно, дійшов висновку, що організм людини спроможний трансформувати з усієї спожитої з їжею «спорідненої хімічної енергії» у м’язову енергію механічного руху (роботу) лише 1/5, якої для пер­вісної людини було достатньо, щоб здобути натуральні харчові продукти для відновлення нового «робочого циклу». Отже, 1/5, за визначенням Подолинського, є її економічним коефіцієнтом. До речі, за термодинамічними розрахунками, «економічний коефіцієнт» організму людини збігається з «коефіцієнтом корисної дії» досконалої парової машини — близько 20 % (зрозуміло, різної потужності).

Світогляд сучасної людини базується не на пристосуванні до навколишнього середовища, а на підкоренні природних сил своїм потребам.

Людина, створивши надприродні технологічні системи «абіотичних організмів» і забезпечивши їх зовнішніми абіотичними незалежними джерелами енергії, експлуатує їх на власний розсуд, не обмежена рамками природного співіснування з іншими організмами. У цьому полягає принципова відмінність екологічних систем природного й антропогенно-технологіч­ного походження. Але і перші, і другі співіснують в одній глобальній екосистемі біосфери, і їх рівнодіюча зумовлює напрямок зміни стану навколишнього середовища людини. Саме це і спонукає вивчати природничі й техніко-економічні системи в комплексі.

Спочатку в наступному підрозділі спинімося на деяких поширених поняттях і термінах екології.

Природні екосистеми

Термін «екосистема» було запропоновано англійським екологом А. Тенслі ще 1935 року. Екосистема — це основна функціональна одиниця в екології, загальне визначення якій ми дали вище. З погляду термодинаміки, як ми вже зазначали, екосистема є відкритою системою обміну енергією із зовнішнім середовищем. Найважливіша її термодинамічна характеристика — це здатність утворювати й підтримувати високий рівень внутрішньої впорядкованості, отже, і сприяти сталості сумарної ентропії екосистеми.

Автотрофними компонентами екосистем (рослинами), які жив­ляться безпосередньо сонячною енергією, така сталість досягається завдяки реалізації процесу фотосинтезу (див. рис. 30): використана сонячна енергія на 98 % розсіюється в навколишньому середовищі у формі малоконцентрованої (низькоякісної, деградованої) теплової енергії, і лише 2 % її перетворюється на висококонцентровану внутрішню енергію структурно впорядкованої системи міжатомного зв’язку біомаси рослин. Аналогічний енергетичний баланс має місце в живленні гетеротрофних організмів екосистеми: у процесі обміну речовиною та енергією з навколишнім середовищем (харчування й дихання) вони збільшують невпорядкованість навколишнього середовища, але постійно підтримують сталий рівень упорядкованості (отже, й ентропії) власного організму.

Таким чином, біотичні компоненти постійно «відкачують» ентропію з екосистеми за її межі. За такої схеми постає питання збереження ентропійного балансу біосфери в цілому. Чи не призводить це до необмеженого збільшення ентропії та досягнення в біосфері рівноважного стану? Таке питання, як ми вже знаємо, було поставлене ще в ХІХ ст. німецьким фізиком Р. Клаузіусом і англійцем У. Томпсоном.

Оскільки в термодинамічному відношенні окремі екосистеми та біосфера в цілому не ізольовані від космосу, висновки Р. Клау­зіуса щодо «теплової смерті» Землі не мають під собою наукового підґрунтя. Але це не гарантує людству безпроблемної життєдіяльності!

На прикладі біосферно-космічного циклу — антиентропійних процесів поглинання сонячної енергії автотрофним фотосинтезом рослин і гетеротрофними організмами тварин та зворотних ен­тропійних — розпаду (окислення) біомаси та випромінювання вивільненої теплової енергії в космос, ми спостерігаємо «таємницю» космічного кругообігу енергії і речовини (елементів С, О, Н), отже, і власного життя.

Чи не спонукає нас викладене вище до висновку, що пригнічення автотрофних компонентів екологічних систем техногенним впливом економічної діяльності об’єктивно небезпечна реальність для ентропійної стабільності нинішнього стану біосфери і, як наслідок, самої людини за сучасного способу життя?

Це не риторичне питання. Шановний читачу, після опрацювання попередні розділи посібника, чи не визріла у вас думка, що суспільне прагнення до екологічної економіки буде мати позитив­ні наслідки лише тоді, коли значна більше людей, турбуючись
про здоровий екологічний стан навколишнього середовища, як і про особисте фізичне здоров’я — «екологію тіла», буде опікуватися й «екологією» особистого духу — ноосферним світоглядом? Пригадайте у зв’язку з цією проблемою наведені раніше висловлювання філософів Аристотеля, Канта, Бердяєва та відомих інтелектуалів нашого часу Енгельгардта й Альберта Гора. Вважаю, доречним буде навести декілька рядків із підручника «Екологія» В. П. Кучерявого [98, 397—398]: «...ми розглянули просторову
ієрархію біосфери. Однак кожна із наведених ієрархічних систем (глобальна, регіональна чи локальна екосистеми) має не лише просторові, але й часові виміри». Автор яскраво проілюстрував це, посилаючись на Т. Г. Шевченка («Сон»):

Летим. Дивлюся, аж світає, Край неба палає,
Соловейко в темнім гаї Сонце зустрічає.

Тихесенько вітер віє, Степи, лани мріють,
Між ярами над ставами Верби зеленіють.

Сади рясні похилились, Тополі поволі,
Стоять собі, мов сторожа, Розмовляють з полем.

І все то те, вся країна, Повита красою,
Зеленіє, вмивається Дрібною росою,

Споконвіку вмивається, Сонце зустрічає...
І нема тому почину І краю немає!

Ніхто його не додбає І не розруйнує...

Поет розглядає світ (краєвид, ландшафт) у просторі й часі (минулому, сучасному й майбутньому). Таким чином, системний час — це час, який ми розглядаємо в аспектах періоду існування конкретної системи, або процесів, які в ній відбу-
ваються.

Природні фактори
формування екологічного
стану навколишнього середовища

Факторами називають явища й процеси, які є причинами, рушійними силами конкретного явища. Виділяють фактори зовніш­ні та внутрішні, між ними існують нерозривні зв’язки.

За походженням фактори формування навколишнього середовища бувають природними й антропогенними. Їх можна згрупувати в енергетичні, речовинні та структурні.

Енергетичні фактори. До енергетичних природних факторів належать: надходження, перетворення, перенесення й акумуляція зовнішньої енергії екосистеми.

Екологічні фактори — будь-які елементи або умови зовнішнього середовища, які діють на організми або угруповання та на які останні реагують пристосувальними реакціями.

Екологічні фактори мають різну природу й специфіку дії, поділяються на абіотичні, біотичні й антропічні [100, 9—14].

Абіотичні включають кліматичні (світло, тепло, радіоактивне випромінювання, тиск, вологість повітря); едафічні (механічний склад ґрунту, гумус, ґрунтовий розчин, аерація ґрунтів) і орографічні (рельєф, нахил схилу, експозиція); геологічні (материнська порода різного походження).

З абіотичних факторів поряд із кліматичними найважливішими є едафічні фактори середовища.

Едафічні фактори середовища — властивості земної поверх­ні, які справляють екологічний вплив на її мешканців (від гр. «ос­нова, ґрунт»). Це ґрунтова вода й розчинені в ній (або взагалі доступні кореням) поживні речовини; концентрація ґрунтового розчину, його кислотність і ступінь окислення, отруйні речовини ґрунту; комплекс фізичних властивостей ґрунту — механічний склад, пористість, аерація, водні й теплові властивості; об’єм (потужність) доступного корінню шару ґрунту — ризосфери; лісова підстилка та ін.

Біотичні фактори включають вплив рослин і тварин. Рослинні фактори — це не тільки вплив на ліс трав’яної, мохової, лишайникової, грибної, бактеріальної флори, а й деревної, тобто вплив рослин одна на одну (ценотичний фактор).

Категорія зоологічних факторів — це життєдіяльність численних представників тваринного світу.

Організми не лише пристосовуються до умов середовища, а й змінюють їх так, щоб зменшити негативний вплив зовнішніх фак­торів: температури, світла, вологи та ін.

Антропічні фактори. Людська діяльність у природі пов’язана із суттєвою видозміною корінного (первинного) середовища. У лісокористуванні — це вирубування, трелювання й перевезення деревини, випасання тварин; на річках та інших водоймах — надмірний вилов риби, хижацьке винищення окремих видів диких тварин та багато інших видів діяльності; у промисловості — забруднення атмосфери промисловими газами, димом, пилом, які справляють негативний вплив на рослини, тварин і мікроорганізми; у рекреаційній сфері — туризм, пожежі, ущільнення ґрунту, пошкодження лісу, дерев і под.

Ознайомившись із наведеними вище визначеннями, звернімо особливу увагу на поняття «екосистема» й «антропічний фактор», або «антропогенний вплив». У традиційному розумінні екосистеми як природного комплексу біотичних і абіотичних її компонентів відсутня Людина — один з організмів природи — і розглядається тільки її зовнішній антропогенний вплив на такі екосистеми. Тим часом, як і будь-які інші організми, людина є лише одним з елементів природної екосистеми — біосфери. Принципову відмінність між сучасною (саме сучасною!) людиною та іншими організмами створюють засоби забезпечення потреб. Первісна людина як об’єкт екосистеми мало чим відрізнялася від інших ссавців, наприклад, оленя чи кенгуру, оскільки її енергетичний і матеріальний обмін з абіотичним навколишнім середовищем відбувався тільки з допомогою «апаратів» її власного організму. Але з часом «Homo sapiens» починає все більше залучати для задоволення своїх потреб додаткові зовнішні енергетичні джерела й будувати штучні «апарати» обміну енергією та матеріальними компонентами з довкіллям.

У зв’язку з цим цікаво звернути увагу на відкриття, зроблене ще в ХІХ ст. німецьким фізіологом Максом Рубнером (1854—1923), який встановив, що найменші організми, тобто ті, котрі мають велике відношення поверхні до об’єму, мають і найінтен­сивніший обмін речовин (метаболізм). Океанський планктон, наприклад, складається, головне, з мікроскопічних організмів (від 10–1 до 10–4 mm), отже, організмів з великим відношенням поверхні до об’єму та інтенсивним метаболізмом, що зумовлює їх виживання в середовищі дуже низької концентрації необхідних біогенних елементів: сполук фосфору, азоту, кремнію. Щодо людини напрошується паралель — за рахунок штучних технологічних систем вона багаторазово збільшує «поверхню» свого контакту із зовнішнім середовищем і забезпечує ненапружений «метаболізм» власного організму (див. розділ 2.2.3).