Антропогенний вплив на механізми функціонування природних екосистем

Через необхідність людина постійно втручається в процеси, що відбуваються в екосистемі, впливаючи на неї в цілому або на окремі ланки. Вплив людини на екосистеми позначається вельми інтенсивно, оскільки своєю діяльністю вона створює спрямовані перешкоди в механізмах передачі зворотного зв'язку між компонентами. Ці перешкоди відмінні від природних. Вони не є інструментом відбору, оскільки в процесі еволюції організми до них пристосуватися, як правило, не встигають. Відхилення від норми деяких параметрів середовища виходять у таких випадках за межі, що відповідають нормам реакції організмів на ці параметри.

Людство зіткнулося з цілою низкою екологічних проблем через те, що воно порушує основні принципи функціонування екосистем.

П е р ш и й п р и н ц и п. Екосистеми існують за рахунок не забруднюючої середовище і практично вічної сонячної енергії, кількість якої відносно постійна і надлишкова.

До Промислової революції люди полегшували свою працю, використовуючи енергію домашніх тварин, дров, вітру, води. Все це - непрямі джерела сонячної енергії. Лише в останні 250 років ми стали використовувати викопне паливо, але навіть через такий короткий період опинилися на порозі виснаження його ресурсів. Більш того, його спалювання породило численні проблеми забруднення навколишнього середовища, включаючи можливість катастрофічних за своїми наслідками змін клімату в результаті надлишкового надходження в атмосферу вуглекислого газу. Як буде показано в розділі 5, всі практичні спроби знайти альтернативу сонячній енергії чреваті нестійкістю процесів, що відбуваються в біосфері.

Д р у г и й п р и н ц и п. На кінці довгих харчових ланцюгів не може бути великої біомаси.

За останні 100 років чисельність людства зростала з феноменальною швидкістю і продовжує збільшуватися приблизно на 90 млн. осіб на рік. Тим не менш, безліч людей, особливо в розвинених країнах, за своїм раціоном відносяться, в основному, до третього трофічного рівня, тобто їдять м'ясо. Оскільки для виробництва одного його кілограма потрібно від 10 до 20 кілограмів зерна, такий характер нашого харчування лягає важким тягарем на сільське господарство. Щоб усі люди могли дозволити собі м'ясний раціон, треба приблизно в 10 разів розширити посівні площі. Прагнення збільшити сільськогосподарську продукцію обертається руйнуванням ґрунтів у результаті ерозії та перевипасу, що призводить до зниження родючості земель і виникнення продовольчої кризи. Цим питанням присвячена наступна глава.

Т р е т і й п р и н ц и п. У природних екосистемах використання ресурсів і позбавлення від відходів здійснюється в рамках кругообігу всіх елементів.

Втручання людини в природні кругообіги основних речовин у біосфері різко зростає, особливо, починаючи з 50-х років нашого століття, через швидке зростання населення та інтенсивне використання природних ресурсів.

Збільшення вмісту вуглецю в біосфері в результаті антропогенної діяльності відбувається в основному в результаті двох процесів: • зведення лісів та іншої рослинності без достатніх лісовідновлювальних робіт, у зв'язку з чим зменшується загальна кількість рослинності, здатної поглинати діоксид вуглецю; • спалювання вуглецевмісних викопних видів палива та деревини.

Утворюваний при цьому вуглекислий газ потрапляє в атмосферу. Вчені передбачають, що цей вуглекислий газ разом з іншими летючими техногенними викидами може в найближчі десятиліття викликати потепління земної атмосфери і тим самим внести додаткові зміни в хід природних процесів у біосфері.

Втручання людини в кругообіг азоту полягає в наступному:

• спалювання деревини або викопного палива, при якому в атмосферу викидаються великі кількості оксиду азоту (NO). Оксид азоту потім в атмосфері з'єднується з киснем і утворює діоксид азоту (NO2), який при взаємодії з водяною парою може утворювати азотну кислоту (НNO3), що є компонентом кислотних опадів, які завдають шкоди всьому живому;
• видобуток корисних копалин, що містять нітрат-іони та іони амонію, для виробництва мінеральних добрив;
• винос із ґрунту нітрат-іонів та іонів амонію при збиранні врожаю сільськогосподарських культур з високим вмістом азоту;
• збільшення кількості нітрат-іонів та іонів амонію у водних екосистемах при потраплянні в них забруднених стоків з ферм, полів.

Збільшення вмісту фосфору в біосфері відбувається в результаті:

• видобутку фосфатних руд для виробництва мінеральних добрив та мийних засобів;
• збільшення надлишку фосфат-іонів у водних екосистемах при потраплянні в них забруднених стоків із тваринницьких ферм, змитих із полів фосфатних добрив, а також очищених і

Людина втручається у кругообіг води двома способами:

• забором великої кількості прісної води з річок, озер та водоносних горизонтів;
• знищенням рослинного покриву суші. Це призводить до зменшення просочування поверхневих вод під землю, що

Забруднення біосфери, пов'язані з порушенням людиною зазначених принципів функціонування екосистем: фізичні (теплове, шумове, вібраційне, електромагнітне, світлове, радіоактивне); хімічні (аерозолі, хімічні речовини, важкі метали, пестициди, пластмаси, синтетичні поверхнево-активні речовини); біологічні (біотичне, мікробіологічне, генноінженерне) — щосекунди, щомиті атакують екологічні ніші популяцій — компонентів екосистем і, разом із тим, — межі стійкості гомеостазу екосистем.

Межі стійкості: від гомеостазу ґрунту до глобального вибору

Постійно зростаюча інтенсивність забруднень діє на біоту не ізольовано, а синергетично. Комплексний вплив виштовхує популяції організмів за межі їхньої біологічної толерантності. У результаті екосистеми повсюдно втрачають здатність до гомеостазу, що неминуче призводить до їхньої деградації та загибелі.

• Періодичність еволюційних переломів — 100 млн років
• Строк на створення стійкої антропоекосистеми — 50 років

Різка зміна навколишнього середовища знижує загальну стійкість біосфери, прямо зачіпаючи й агроекосистеми. Подібні масштабні події, що змінюють хід еволюції, відбуваються на Землі вкрай рідко. Сьогодні суспільство й аграрний сектор стоять перед вибором: допустити руйнування біосфери з вимиранням більшості видів або навчитися контролювати техногенний вплив.

Альтернативного сценарію для запобігання екологічній катастрофі немає. Практикам необхідно взяти за основу базові принципи стійкості та рівноваги природних екосистем і впровадити їх у господарську діяльність. Фундамент для побудови збалансованої антропогенної екосистеми вже закладено, і реалізувати цей підхід належить у найближчі 50 років.