Трансформація енергії у біосфері

 

Потік енергії у біосфері має один напрямок: від Сонця через рослини, автотрофи, до тварин, гетеротрофи, або від продуцентів до консументів.

Продуценти, або автотроф ,— організми, що створюють (продукують) органічну речовину з води, вуглекислого газу й мінеральних солей, використовуючи для цього сонячну енергію. У цю групу входять також зелені рослини, їх на Землі налічується близько 350 тис. видів.

Консументи або гетеротрофи – організми, що отримують життєву енергію, харчуючись рослинами чи іншими тваринами. Це травоїдні тварини, хижаки, паразити, хижі рослини (такі, як росянка) та гриби. Таких організмів на Землі найбільше – близько 1,5 млн. видів.

Редуценти – організми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук – води, вуглекислого газу й мінеральних солей, замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Вчені оцінили також кількість усіх живих особин, що населяють Землю, – 10²⁷. Вся ця величезна маса живих істот перебуває в надзвичайно складних взаємовідносинах між собою і з неживою речовиною біосфери. Кількість можливих зв'язків між членами якої-небудь екологічної системи визначається за формулою:

A=N(N – 1)/2,

де А – число зв'язків, N – число видів в екосистемі.

Якщо, наприклад, у якійсь екосистемі знаходиться 1 тис. видів, то число зв'язків і взаємозалежностей між ними буде обчислюватися так: 1000x999/2, тобто становитиме приблизно 500 тис.

У цілому біосфера дуже схожа на єдиний гігантський супер­організм, у якому автоматично підтримується гомеостаз – динамічна сталість фізико-хімічних та біологічних властивостей середовища та стійкість його основних функцій. З точки зору кібернетики (теорії керування), в кожному біоценозі, тобто сукупності організмів, що населяють певну ділянку суші чи водойми, є керуюча й керована підсистеми. Роль керуючої підсистеми виконують консументи. Вони не дають рослинам занадто розростатися, поїдаючи «зайву» біомасу. За травоїдними пильно «стежать» хижаки, запобігаючи їх надмірному розмноженню й знищенню рослинності. Керуючою підсистемою для хижаків є інші хижаки та паразити, якими в свою чергу «керують» надпаразити (хвороботворні мікроорганізми), і т. д. Тому на Землі так багато видів живих організмів. Серед них немає «зайвих» чи «шкідливих», такі епітети їм дає людина. Особливістю зв'язків у біосфері є й те, що керуюча й керована підсистеми в ній часто міняються місцями. Так, зменшення кількості рослинного корму спричинює зниження чисельності хижаків і паразитів через механізм зворотного зв'язку.

Автотрофи (гр. autos + trophe – їжа, харчування) – це організми, які створюють органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу, використовуючи сонячну енергію. До автотрофів належать зелені вищі рослини, лишайники, водорості та бактерії, що мають фотосинтезуючі пігменти. В екології автотрофи називають також продуцентами (лат. producentis – той, що виробляє). Продуценти – це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини, яких на Землі є близько 350 000 видів. Продуценти утворюють складні сполуки, в яких у хімічних зв’язках зосереджена енергія, що вивільняється при розкладанні їх у процесі травлення у тварин та інших гетеротрофів.

Гетеротрофи (гр. heteros – різний + trophe – живлення) – це організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби. В екології гетеротрофів поділяють на консументи та редуценти. Консументи – це споживачі готової органічної продукції, а редуценти – це організми, які розкладають органічні речовини, це мінералізатори органіки. Їх часто називають деструкторами. Потік енергії від рівня продуцентів супроводжується перетворенням енергії і великими її витратами: від одного рівня до другого біомаса і кількість енергії зменшується приблизно в 10 разів. Редуценти споживають частину поживних речовин, розкладають мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних сполук, замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Усі функції живих організмів у біосфері не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом. Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене Вернадським: біосфера Землі сформувалась із самого початку, як складна система з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконує свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати, тобто стійкість її існування була відразу започаткована її складністю.

Демографічна проблема

Із середини нашого століття у світі відбувається безпрецедентне зростання чисельності населення: у 1950 p. воно становило 2,5 млрд чоловік, а в 1987 р. досягло 5 млрд, тобто зросло за третину століття більше, ніж за попередні півтора століття. Нині народжується щороку 130 млн чоловік, помирає близько 50 млн, приріст становить майже 80 млн чоловік. 9/10 приросту зумовлені демографічним вибухом, що спостерігається в країнах Африки, Азії та Латинської Америки.

За даними спеціалізованих організацій ООН, до 2025 p. населення світу зросте на 3 млрд чоловік, причому в Латинській Америці, наприклад, воно подвоїться. Це означає, що до наявних фондів споживання треба додати принаймні стільки ж продовольства, житла, лікарень, шкіл, товарів повсякденного попиту, скільки є нині. Причому зробити це необхідно лише для того, щоб не знизити сучасного рівня життя. Але мета розвитку молодих країн — не збереження вкрай низького рівня життя, а його неухильне піднесення.

Небезпечність тенденцій у демографічній ситуації полягає в тому, що у третє тисячоліття людство може вступити з 1 млрд голодуючих і такою ж кількістю людей, що не знаходять застосування своїй праці в містах, 2 млрд сільських жителів, затиснутих у лещатах аграрного перенаселення, 1,5 млрд знедолених, що живуть за межею бідності.

Сучасна демографічна ситуація являє собою глобальну проблему передусім тому, що стрімке збільшення населення відбувається у країнах Азії, Африки, Латинської Америки. Водночас ці держави через відсталість в економічній, соціальній, культурній сферах неспроможні забезпечити населення, що подвоюється кожних 20-30 років, матеріальними і культурними благами. Безумовно, демографічна політика належить до національної компетенції незалежних держав. Однак їхні труднощі при вирішенні демографічних проблем уже нині відбиваються на міжнародних відносинах у цілому і можуть призвести до катастрофічних наслідків не лише для них самих, а й для світової економіки й політики.

Ці й інші явища свідчать про те, що всі глобальні проблеми сучасності тісно взаємопов'язані і взаємозумовлені, тому ізольоване вирішення їх практично неможливе.

 

Продовольча проблема

Ненасильницький мир без ядерної зброї створює необхідні передумови і гарантії для практичного вирішення всіх глобальних проблем в умовах міжнародного співробітництва, зокрема для вирішення продовольчої проблеми, що досить гостро стоїть у багатьох розвинутих країнах.

Західні вчені пояснюють загострення продовольчої проблеми у світі «природними» причинами, головною з яких є випереджаюче зростання народонаселення порівняно із збільшенням продуктів харчування. Перспективи вирішення проблеми голоду в країнах «третього світу» вони пов'язують із здійсненням політики регулювання приросту населення. Деякі експерти (Я. Тінберген, Г. Кан, В. Леонтьєв) акцентують увагу на технологічній відсталості країн, що розвиваються, яка полягає у примітивному й малопродуктивному сільському господарстві.