Тема 2.1 Наукові основи раціонального природокористування

Тема 2.1 Наукові основи раціонального природокористування

Ключові слова та терміни: екологія, навколишнє середовище, природні ресурси, природокористування, екологічна система, екологічна криза, забруднення, екологічні закони, принципи раціонального приро­докористування.

Життєдіяльність суспільства нерозривно пов’язана з природою. Науково-технічна революція надто ускладнила цю взаємодію. Широкомасштабний вплив людини на всі природні компоненти, що супроводжувався виснаженням природних ресурсів, забрудненням природного середовища та деградацією природних систем, зумовив різке погіршення якості екологічних умов існування людини. У другій половині ХХ ст. слова сліпого провидця Жана-Батиста Ламарка: «Людині судилося знищити себе, після того як вона зробить Землю непридатною для існування», які він сказав майже два століття тому, набули реального пророчого змісту [29]. Постійно зростаюче антропо­генне навантаження на природне середовище порушило речовинно-енергетичний кругообіг у природних системах, пошкодило їх регене­раційні механізми та зумовило прогресуючу деградацію. Це, в свою чергу, поставило під загрозу здоров’я та життя сучасного і майбутніх поколінь, можливість подальшого існування людської цивілізації.

Розвиток цивілізації впродовж останнього століття супроводжу­вався швидким зростанням чисельності населення, збільшенням обсягів виробництва та залученням до виробничих процесів великої кількості природних ресурсів. Так, за останні 30 років населення планети збільшилось в 1,6 раза, валовий світовий продукт зріс у 2,4 раза, видобуток нафти – в 1,7 раза, кількість автомобілів – майже у 3 рази. Людиною створено більш як 2 млн видів штучних органічних речовин, багато з яких є токсичними для живих організмів [16].

Великі обсяги споживання природних ресурсів зумовлюють зростання кількості відходів. Підраховано, що в середньому в промисловості у кінцевий продукт переходить лише 1–1,5 % обсягу вилученого ресурсу. Решта – це відходи, які забруднюють природне середовище. Загальносвітовий річний обсяг промислових відходів оцінюється зараз у 600 млн т.

Суперечливий характер взаємодії суспільства та природи полягає в тому, що, з одного боку, людина та суспільний розвиток є головними чинниками негативного впливу на природне середовище, а з іншого, вони – основні індикатори його якісного стану. Загальне погіршення здоров’я населення, загострення проблем голоду та водозабезпечення в окремих регіонах планети, зростання чисельності жертв екологічних катастроф, значні економічні збитки від деградації ґрунтів, засух, кислотних опадів – це далеко неповний перелік показників суспільної індикації сучасного екологічного стану на планеті.

Глибокі порушення природної рівноваги, що зумовлюють різке погіршення екологічних умов проживання живих організмів та людини, називають екологічною кризою. Це такий стан екологічної системи, при якому вона не може виконувати еволюційно притаманні їй функції.

Екологічні кризи, як свідчать дані палеогеографічних та археоло­гічних досліджень, супроводжували людину впродовж всієї історії розвитку цивілізації. Так, одна із перших криз склалася ще у період неоліту. Її зміст полягав у тому, що через інтенсивне полювання первісної людини були виснажені запаси основної дичини – мамонтів, шерстистого носорога, гігантського оленя, степового зубра. Виріше­нням цієї кризи став перехід від полювання як основного способу добування їжі до землеробства та скотарства.

Інша криза спостерігалась в окремих районах північно-західної Індії та Передньої Азії, де надмірне збільшення площ зрошувальних земель та порушення технологій зрошення в умовах жаркого і сухого клімату зумовили деградацію ґрунтів і зробили ці родючі райони малопридатними для життя й господарської діяльності людини [16]. Існує припущення, що саме ця екологічна криза стала причиною занепаду Вавілону, який протягом тривалого періоду часу був центром культурного та економічного життя великого регіону.

Особливістю екологічних криз минулих епох було те, що вони, як правило, мали локальний або регіональний характер і їх вирішення було порівняно простим – або змінювався спосіб господарювання, або центр економічного розвитку зміщувався в інший район.

Особливістю сучасної екологічної кризи є те, що, по-перше, вона має глобальний характер (охопила всю планету), по-друге, темпи деградації природних систем та зміни параметрів біосфери відбува­ються швидше темпів природної еволюції (техногенний вплив перевершив саморегулюючу та регенеруючу здатність природних систем), по-третє, в наш час суспільство практично не має можливості «екологічного маневру», оскільки більшість джерел природних ресурсів розвідані та виснажені, а неосвоєних територій на планеті практично не залишилось. Тому для вирішення глибокого протиріччя між суспільством та природою, що лежить в основі сучасної екологічної кризи, необхідна корінна науково обґрунтована зміна системи природокористування. Вона має ґрунтуватися на приведенні суспільних потреб у відповідність з можливостями природних систем щодо їх забезпечення без руйнування своєї структури, втрати функцій та порушення глобального речовинно-енергетичного кругообігу.

Перед сучасним суспільством стоїть складне завдання – не лише зупинити сучасну деградацію природних систем та зберегти природне середовище придатним для існування людини, а й запобігти негативним наслідкам господарської діяльності в майбутньому. Без глибокого вивчення закономірностей функціонування екологічних систем, розуміння сутності різноманітних процесів, які постійно відбуваються в природному середовищі та забезпечують екологічну рівновагу на планеті, реалізувати це завдання неможливо. Саме такими питаннями опікується наука екологія, яка у другій половині ХХ ст. через необхідність глибокого наукового дослідження суспільно-при­родної взаємодії та середовища існування людини значно розширила предмет свого вивчення.

Уперше термін «екологія» вжив у 1866 р. німецький біолог, професор Йєнського університету Ернст Геккель. У буквальному перекладі з грецької (oikos – дім, помешкання) екологія – це наука про дім, в якому мешкають живі організми. У своїй праці «Естественная история миротворения: общедоступное изложение учения о развитии» Е. Геккель так пояснив сутність екології: «Під екологією ми розуміємо суму знань, які належать до економіки природи: вивчення всієї сукупності взаємовідносин тварини з навколишнім середовищем як органічним, так і неорганічним і, насамперед, її дружніх і ворожих стосунків з тими тваринами і рослинами, з якими вона прямо чи опосередковано вступає в контакт. …Взаємовідносин, що їх Дарвін називає умовами, які породжують боротьбу за існування» [3, 14].

Проіснувавши майже 100 років як розділ біології, екологія у другій половині ХХ ст. трансформувалась в комплексну міждисциплінарну науку, яка досліджує багатокомпонентні та багаторівневі екологічні системи, закономірності розвитку біосфери, взаємозв’язки між живими організмами і навколишнім світом, взаємовплив людини (суспільства) і природи.

За М.Ф. Реймерсом, сучасна екологія – це: 1) частина біології (біоекологія), яка вивчає відносини організмів (особин, популяцій, біоценозів) між собою та навколишнім середовищем, тобто має той предмет вивчення, що його визначив Е. Геккель; 2) дисципліна, яка вивчає загальні закони функціонування екосистем різного ієрархіч­ного рівня; 3) комплексна наука, яка досліджує середовище прожи­вання живих істот, у тому числі й людини; 4) сфера знань, яка розглядає деяку сукупність предметів і явищ під кутом зору суб’єкта чи об’єкта (здебільшого живого та за участю живого); 5) дослідження становища людини як виду і суспільства в екосфері планети, її зв’язків з екосистемами і величини впливу на них [36].

Теоретичним підґрунтям сучасних екологічних досліджень є вчення про біосферу. Термін «біосфера» вперше вжив австрійський геолог Е. Зюсс у 1875 р., а засновником сучасних уявлень про біосферу є В.І. Вернадський – вчений-природознавець, перший президент Україн­ської Академії Наук. Він був одним із перших, хто сприймав біосферу як єдину термодинамічну систему, в якій зосереджене життя і здійснюється постійна взаємодія всього живого з неорганічними умовами середовища. На думку вченого біосфера є цілісною глоба­льною екологічною системою, яка володіє певною структурою, стійкістю, має механізми саморегуляції та самовідновлення. В 1944 р. вийшла праця В.І. Вернадського «Декілька слів про ноосферу», в якій він виклав своє бачення еволюційно-історичного процесу, майбут­нього розвитку людства як космічного феномену та ролі людського розуму як нової геологічної сили. У цій праці В.І. Вернадський передбачає, що під впливом розвитку науки і глибокого пізнання людиною законів природи біосфера стане ноосферою, тобто досягне такого стану, при якому відносини людини з природою свідомо будуть керуватися людським розумом та спрямовуватися на забезпечення їх гармонізації. Таке уявлення про біосферу та ноосферу набуло особливої важливості в наш час, коли техногенний вплив на природу набув небувалих масштабів і зумовив глобальні зміни в середовищі існування людини.

Розширення змісту сучасної екології, становлення її як комплексної науки, яка, з одного боку досліджує живі організми та їх сукупності, а з іншого, вивчає місце людини в природі та сприяє оптимізації розвитку соціальних і виробничих процесів, є наслідком якісної зміни впливу суспільства, озброєного досягненнями науково-технічного прогресу, на природне середовище. Технократична стратегія розвитку людства в ХХ ст., основана на хибному уявленні щодо панування людини над природою, зумовила глобальну екологічну кризу, основ­ними ознаками якої стали: забруднення навколишнього середовища, руйнування озонового екрану Землі, спустелювання територій, ерозія ґрунтового покриву, виснаження біологічних ресурсів, трансформаціяклімату, заповнення звільнених екологічних ніш небажаними хвороботвор­ними організмами з високою пристосувальною здатністю.

Забруднення природного середовища. В цілому під забрудненням розуміють процес надходження до навколишнього середовища невлас­тивих йому хімічних чи біологічних речовин або перевищення в ньому середньобагаторічного рівня концентрації названих речовин чи його фізичних параметрів (електромагнітних, температурних, акустичних, радіаційних тощо), що в кінцевому результаті зумовлює несприятли­вий вплив на живі організми та людину. За походженням розрізняють природне та антропогенне забруднення; за змістом – механічне, хімічне, фізичне та біологічне; за характером дії – навмисне, супутнє, аварійно-випадкове; за тривалістю дії – постійне, епізодичне та разове, за об’єктом впливу – забруднення атмосфери, гідросфери, ґрунту, космічного простору. Найнебезпечнішими забруднювачами навколишнього середовища є чадний газ, вуглекислий газ, аміак, фтор, хлор, важкі метали, радіоактивні елементи, оксиди Нітрогену та Сульфуру, пестициди. Найбільшими джерелами їх надходження до навколишнього середовища є теплові електростанції, автомобільний транспорт, металургійне виробництво, нафтопереробні, хімічні та сільськогосподарські підприємства (додаток С).

Великої шкоди екологічним системам завдають кислотні опади. Кислотними називаються будь-які види опадів (дощ, сніг, туман), коли їх рН ≤ 5,6, тобто вони мають кислу реакцію. Від кислотних опадів потерпають водні та лісові екосистеми, зростає кислотність ґрунтів, у результаті чого вони стають малопридатними для сільськогоспо­дарського виробництва. В Україні за останні 30 років площа кислих ґрунтів зросла на 30 %. Кислі ґрунти потребують меліорації, вапнування, що значно збільшує вартість сільськогосподарської продукції.

Україна відноситься до країн з високим рівнем забруднення навколишнього середовища. Найбільш забрудненими є території, що постраждали від Чорнобильської аварії (понад 7 % загальної площі України, 15 % площі лісів та 5 % площі сільгоспугідь), а також промислові регіони – Придніпровський та Донецький (на їх долю припадає понад 62 % загального обсягу викидів шкідливих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел та автотранспорту). В цілому екологічні умови проживання людей майже на 70 % території України визнані як погіршені та напружені. На них проживає майже 3/4 на­селення країни.

Руйнування озонового екрану Землі. Систематичні спостереження за стратосферним озоном, який відіграє роль захисного бар’єру, що зменшує згубний вплив ультрафіолетових променів на живі організми, свідчать про зменшення його концентрації. Руйнування озонового шару відбувається під впливом різних чинників, але основна роль належить фреонам, що широко застосовуються в холодильних установках різних типів, в аерозольних балончиках та миючих засобах.

Негативний вплив на стратосферний озон також здійснює космічна техніка та сучасні надзвукові літаки внаслідок викидів продуктів згорання їхнього палива.

Зменшення міцності озонового екрану призводить до збільшення ультрафіолетового опромінення поверхні Землі. За даними «Грінпіс», зменшення товщі озонового шару на кожні 10 % веде до збільшення кількості випадків захворювання на рак шкіри на 300 тис. [16].

В Україні контроль за станом озонового екрану здійснюють шість спеціальних станцій. В 1985 р. Україна приєдналась до міжнародної Конвенції з охорони озонового екрану та скорочення виробництва і викидів речовин, що руйнують озон.

Спустелювання. Це виснаження аридних та напіваридних екосистем під впливом діяльності людини та посух. Зміст цього процесу полягає у втраті родючості ґрунтів та сильній деградації природних біоценозів. Екологічні системи, що зазнали спустелювання, вже не здатні самовідновлюватись. Сучасні темпи спустелювання у світі дуже високі – щорічно площа пустель зростає на 60 тис. км² [16]. Найінтенсивніше цей процес відбувається в Африці, де спустелю­вання великої території південніше Сахари (так звана зона Сахелю) спричинює проблеми водозабезпечення та голоду місцевого населення.

Ерозія ґрунтового покриву. Ерозія – це природний геологічний процес вимивання або видування ґрунту під впливом води чи вітру, який нерідко підсилюється низькою культурою землеробства, нераціона­льною організацією території, недосконалими методами обробітку ґрунту (прискорена ерозія). Сучасні темпи ерозії перевищують швид­кість формування та відтворення ґрунтів. За даними Держкомзему України лише за останні 25 років у Кіровоградській, Донецькій, Черкаській та Волинській областях площа еродованих земель зросла на 30–55 %, у Житомирській – на 94 %, Львівській та Закарпатській – бі­льш як удвічі. Щорічно площа еродованих земель в Україні зростає на 70–100 тис. га, а збитки від втрати еродованих земель складають майже 9 млрд грн. Підраховано, що світові втрати верхнього родючого шару ґрунту за останні 20 років склали понад 500 млрд т [2].

Трансформація клімату. Антропогенні зміни клімату Землі відбу­ваються під впливом різноманітних чинників, головними з яких є:

• парниковий ефект, який спричинений надходженням до атмосфери вуглекислого газу в результаті спалюванням викопного палива;

• забруднення атмосфери різними хімічними сполуками;

• вирубування лісів, що зумовлює зниження біологічного зв’язу­вання вуглекислого газу;

• інтенсифікація сільського господарства, з якою пов’язане надход­ження до атмосфери підвищеної кількості оксидів Нітрогену.

Глобальне потепління клімату може спричинити танення льодовиків Антарктиди, Арктики, високогір’їв, що призведе до підняття рівня Світового океану та затоплення великих територій, а також може зумовити зміщення природних зон, що, перш за все, позначиться на сільськогосподарському виробництві.

У світового потепління можливий ще один небезпечний аспект – воно може викликати прискорення метаболізму, у першу чергу, в мікроорганізмів, підвищити темпи їх біологічної еволюції і призвести до виникнення нових епідемій серед людей та тварин[16].

Виснаження біологічних ресурсів. Цей процес проявляється через скорочення чисельності живих організмів та зменшення їх видового різноманіття. Його причинами є:

• надмірне добування (з популяцій вилучається більше організмів, ніж їх може утворитися в процесі розмноження);

• руйнування місць проживання шляхом вирубування лісів, вико­ристання територій для землеробства, забруднення екосистем токсич­ними речовинами;

• біологічне забруднення шляхом свідомого або випадкового заселен­ня екосистем новими видами, які, в умовах відсутності природних ворогів (регуляторів їх чисельності), швидко розмножуються та ви­тісняють місцеві види живих організмів.

Серйозне занепокоєння викликає деградація лісових екосистем. Ліси виконують важливі екологічні функції: ґрунтозахисну, водорегулю­ючу, підтримують баланс кисню та вуглекислого газу на планеті, є джерелом лікарських рослин, грибів, ягід, дичини. Щорічно на планеті вирубується 150 тис. км² лісів. Особливо швидкими темпами зменшується площа тропічних лісів, які називають «легенями» нашої планети – майже на 11,3 млн га щорічно.

Заповнення звільнених екологічних ніш небажаними хвороботвор­ними організмами з високою пристосувальною здатністю.Поява СНІДу, еболи, атипової пневмонії та інших нових дуже небезпечних хвороб не є випадковою. Збудники цих хвороб зайняли звільнені екологічні ніші тих вірусів, пандемії яких людство вже побороло. Втручання людини в природні процеси призводить до зникнення не лише небажаних з антропоцентричних міркувань організмів, а й корисних. Це створює сприятливі умови для поширення шкідників та хвороботворних організмів із високими пристосувальними властивостями.

Необхідність вирішення сучасних екологічних проблем та попе­редження їх виникнення в майбутньому вимагає від суспільства перегляду його світоглядної стратегії подальшого розвитку та переходу до нових форм впливу суспільного виробництва на навколишнє середо­вище, основаних на засадах сталого розвитку та принципах раціона­льного природокористування.

Природокористування – це багатогранний процес впливу суспільства на природне середовище, який здійснюється за наступними напрямами:

• використання природних компонентів для задоволення різнома­нітних суспільних потреб;

• повернення в природне середовище відходів виробництва та спо­живання;

• охорона та відновлення природних компонентів і їх властивостей.

За характером використання природних ресурсів розрізняють пряме та непряме природокористування. Пряме природокористу­вання – це безпосереднє використання природних ресурсів з їх вилученням із природних систем. Непрямим називають використання природних ресурсів без вилучення із природного середовища (наприклад, використання водних ресурсів для риборозведення, функціонування водного транспорту чи потреб гідроенергетики). Залежно від мети використання природних ресурсів природокористування може бути: загальним – безплатне використання природних компонентів та їх властивостей для задоволення життєво необхідних потреб людини, без отримання на те спеціальних дозволів (ліцензій); спеціальним – на­дання в користування, володіння або оренду природних ресурсів на підставі спеціальних дозволів та за відповідну плату для здійснення виробничої чи іншої діяльності.

Необхідно також розрізняти раціональне та нераціональне приро­докористування. Нераціональним є такий спосіб використання природ­них компонентів та їх властивостей, який призводить до порушення природних процесів, забруднення навколишнього середовища, деградації екологічних систем. При нераціональному використанні природних ресурсів основним критерієм ефективності господарської діяльності є одержання максимальної економічної вигоди при мінімальних затра­тах. Такий принцип зумовив ресурсозатратний характер виробничих процесів у багатьох країнах світу, у тому числі і в Україні. Лише тоді, коли порушення динамічної рівноваги в екосистемах нашої планети набуло глобального масштабу, розвинені країни почали впроваджувати в природокористування еколого-економічний підхід, у відповідності з яким основним критерієм ефективності господарської діяльності є одержання максимальної економічної вигоди за умови нанесення якнайменшої шкоди природному середовищу. Цей підхід лежить в основі раціонального природокористування – такої діяльності людини, мета якої – не лише задоволення потреб в природних ресурсах, а й збереження природних систем в якісному стані. Раціональне приро­докористування спрямоване на забезпечення сприятливих умов існування людини, економне використання природних ресурсів, запо­бігання негативних наслідків впливу людської діяльності на навко­лишнє середовище. Це досягається завдяки дотриманню певних керівних положень (правил), розроблених у відповідності з основними екологічними законами та названих принципами раціонального природокористування. Серед них основними є:

• Принцип відповідності антропогенного навантаження природно-ресурсному потенціалу території. Дотримання цього принципу дозволить уникнути порушень природної рівноваги та деградації екологічних систем. Він відповідає законамвнутрішньої динамічної рівноваги та толерантності.

  Закон внутрішньої динамічної рівноваги – речовина, енергія, інформація та динамічні якості окремих природних систем та їх ієрархії пов’язані настільки, що будь-яка зміна одного з цих показників неминуче призводить до структурно-функціональних змін інших, але при цьому зберігаються загальні якості системи – речовинно-енергетичні, інформаційні та динамічні. Закон свідчить, що у випадку незначних втручань у природне середовище, його екосистеми здатні саморегулю­ватися та самовідновлюватися, а коли ці втручання (антропогенне навантаження) перевищують межі їх стійкості і вже не можуть згаснути в ланцюгу ієрархії екосистем, вони призводять до суттєвих речовинно-енергетичних порушень на значних територіях і в усій біосфері.

  Закон толерантності – відсутність або неможливість розвитку екосистеми визначається не лише нестачею, але й надлишком будь-якого з факторів (вода, тепло, світло, концентрація певної хімічної речовини тощо), тобто лімітуючим фактором процвітання організму може бути як мінімум, так і максимум екологічного впливу, діапазон між якими визначає ступінь витривалості (толерантності) організму до даного фактора. У відповідності з цим законом будь-який надлишок речовини чи енергії в екосистемі стає її ворогом, забруднювачем.

• Принцип «нульового рівня» споживання природних ресурсів. Називається він так через те, що за нульовий рівень береться обсяг природних ресурсів, використаних підприємством за попередній рік, а на наступний рік перевищення цього рівня споживання обмежується чітко визначеним державою коефіцієнтом. Дотримання обмежуючого коефіцієнта є обов’язковим, оскільки з порушника стягується штраф, який може перевищити його прибутки. Цей принцип відповідає законам внутрішньої динамічної рівноваги, толерантності, обмеженості природ­них ресурсів, оптимальності, зниження природної родючості та «шагреневої шкіри».

  Закон обмеженості природних ресурсів – усі природні ресурси в умовах Землі вичерпні.

  Закон оптимальності – ніяка система не може звужуватись або розширюватись до нескінченності.

  Закон зниження природної родючості – через постійне вилучення врожаю відбувається зниження природної родючості ґрунтів.

  Закон «шагреневої шкіри» – глобальний вихідний природно-ресурсний потенціал у ході історичного розвитку безперервно виснажується. Принципово нових ресурсів, які могли б з’явитися в теперішній час, немає. Людина користується всім тим, що вже є в природі.

• Принцип збереження просторової цілісності природних систем у процесі їх господарського використання. Зміст цього принципу полягає в наступному: здійснюючи цілеспрямоване втручання в природні процеси, необхідно пам’ятати, що вплив на окремі компо­ненти не обмежується змінами лише в них, він може призвести до якісних змін та порушення цілісності всієї екосистеми. Цей принцип відповідає законам внутрішньої динамічної рівноваги, оптимальності та екологічної кореляції.

  Закон екологічної кореляції – в екосистемі всі види живої речовини та абіотичні екологічні компоненти функціонально відповідають один одному; випадіння однієї частини системи неминуче призводить до «вимикання» пов’язаних із нею інших частин екосистеми та функціональних змін у ній.

• Принцип галузевої узгодженості в процесі природокористування. Зміст його полягає в необхідності органічного включення природовід­новлюючих та природоохоронних заходів до основної діяльності, оскільки у відповідності з правилом інтегрального ресурсу конкуруючі в сфері використання природних ресурсів галузі господарства неминуче завдають збитків одне одному тим сильніше, чим більше вони змінюють сумісно експлуатований екологічний компонент або всю екосистему.

Дотримання принципів раціонального природокористування сприятиме досягненню компромісу між суспільними потребами в природних ресурсах та здатністю природних систем їх задовольнити без втрати своїх регенераційних функцій. Це має забезпечити в цілому збалансо­вану взаємодію суспільства та природи і створити сприятливі еколого-економічні умови для розвитку нинішнього і наступних поколінь.

Питання для самоконтролю знань

1. У чому сутність суперечливого характеру взаємодії суспільства та природи?

2. Що таке екологічна криза? Чим сучасна екологічна криза відрізняється від екологічних криз минулих історичних епох?

3. Що вивчає сучасна наука екологія? Які причини зумовили розширення предмету її вивчення у другій половині ХХ століття?

4. Які прояви (ознаки) сучасної екологічної кризи?

5. Що таке забруднення природного середовище? Які є види забруднень?

6. Які можливі екологічні наслідки глобального потепління клімату на планеті?

7. Наведіть приклади порушення стану навколишнього середовища під впливом діяльності людини у Вашому регіоні.

8. Назвіть основні напрями сучасного природокористування.

9. Яке природокористування називається раціональним? У чому полягає принципова різниця між раціональним та нераціональним природокористуванням?

10. Назвіть та охарактеризуйте принципи раціонального природоко­ристування. Яким екологічним законам вони відповідають?

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!