Фактори навколишнього середовища та їх дія на організми

Елементарною структурною одиницею міської екосистеми або ж біогеоценотичного покриву, за В.М. Сукачовим (1964), є біогеоценоз, який включає конкретне угруповання організмів, а також ґрунт, ґрунтову воду і нижні шари тропосфери. Його межі можна визначити головним чином за межами фітоценозу. Водночас В.М. Сукачов зауважує, що може бути і такий випадок, коли біоценозом варто вважати й утворення, в яких не має рослинного  покриву,  але  існують  живі  організми  (кар’єр,  терикон, заасфальтований  майдан).  Подібно  до  В.І.  Вернадського,  автор  вчення про  біогеоценози  бачить  безперервним  біокосне  тіло,  що  дає  можливість  заглибитися  у  вивчення  біогеоценозів,  які  не  маркіровані  фітоценозами.

     Такий підхід має принципове значення для вивчення біогеоценотичного покриву міських екосистем, оскільки окремі автори ставлять під сумнів наявність у містах, крім паркових, будь-яких інших біогеоценозів. Дослідження міських екосистем, здійснене вітчизняними і закордонними авторами (Голубець,1989; Яницький,1984; Одум, 1986) засвідчує протилежне. Це дало змогу зробити висновок, що урбанізовані екосистеми (безперечно, покриті тією ж планетною плівкою життя) і є компонентами біогеоценотичного покриву. Такий підхід дає змогу німецьким вченим (Білвітц, 1980; Зукопп та ін., 1987) вирізнити на урбанізованих територіях “метагемеробні” екосистеми (мертві підстилаючі поверхні).

Переходячи до розкриття поняття “місто як екосистема звернемо увагу на понятійний апарат, який стосується двох близьких визначень “біогеоценоз” і “екосистема” ( Ю. Одум (1963) розглядає ці два терміни як синоніми. До того ж висновку доходить П.Н. Второв (1971), який не виключає, що “їх (концепції екосистеми і біогеоценозу) зближення в подальшому приведе до повного злиття і збагачення”. М.В. Диліс (1968, 1978) та інші автори (Гіляров,1980, Рисін, 1980; Мелехов, 1980) вважають, що біогеоценоз — це екосистема в межах фітоценозу. В.Д. Александрова (1971) вважає поняття “екосистема” більш універсальним, ніж “біогеоценоз”. Н.Е. Кабанов (1974) у своїй спеціальній статті “Екосистема і біогеоценоз” стверджує, “що термін екосистема має нечіткі межі і тому варто надавати перевагу терміну “біогеоценоз”, який зберігає своє глибоке наукове і разом з тим практичне значення”.

    Розглянемо визначення екосистеми К. Віллі і В. Дем’є (представники західної екологічної школи): екосистема — це звичайна одиниця, яка складається з ряду живих і неживих елементів, внаслідок взаємодії яких створюється стабільна система, а між живими і неживими компонентами створюється кругообіг речовин. Це визначення за змістом не розбігається з визначенням біогеоценозу В.А. Сукачова (1964), за винятком його “прив’язки” до конкретної ділянки земної поверхні в межах “біогеоценозу” або “фітоценозу”.

          Багатовимірність сучасного поняття “екосистема” дає змогу розширити таксономічну ієрархію: від “біогеоценозу” як елементарної екосистеми до глобальних екосистем, якими є, крім великих природних комплекап (ліси, степи, моря, гори), і міські екосистеми великих урбанізованих територій. Однак має право на існування як екосистема, так і консорція, яка може входити до складу біогеоценозу, а може існувати і поза нидф. Біогеоценоз відрізняється від консорції складністю геофізичних і біа хімічних потоків

      Екосистема, як і біогеоценоз — об’єкт біогеоценотичних досліджену відзначає МА. Голубець (1982), має чимало позитивного: “дає змогу створювати струнку систему впорядкованих біогеоценотичних таксонів, чинаючи від консорції і закінчуючи біосферою, а також вирізнити при цьому антропогенні системи типу населених пунктів, промислових центрі| та ін. Екосистемний підхід дав можливість авторові — одному з перший вітчизняних екологів — дійти висновку, що місто є штучною екосистемою (1982). Ще раніше (1979), на Всесоюзній конференції з проблем комплексного управління міським середовищем, автор підкреслював, що динамічну рівновагу міських екосистем підтримує суспільна діяльність людей і функціонування таких міст можливе лише за умови додаткового потужного притоку речовини і вільної енергії із сусідніх екосистем.

    З природознавчої точки зору місто, за М.А. Голубцем (1979, 1997) являє собою штучну екосистему, в якій живе людина і де під впливом у господарської діяльності відбуваються такі процеси: 1) значно змінюються склад і структура всіх блоків існуючої до появи міста природної екосистеми; 2) домінують горизонтальні канали трансформації речовини і енергії; спостерігаються надзвичайна потужність міжсистемних зв’язків і сильгний, переважно негативний вплив на суміжні природні екосистеми; 4) нагромаджується надлишок теплової енергії; 5) механізми саморегулювання значною мірою замінюються механізмами антропогенної регуляції.

      Щоби збагнути логіку складних взаємозв’язків у такій глобальній екосистемі, якою є урбоекосистема, необхідно виходити поки що з невеликих досягнень нової галузі знань, яка одержала назву “екологія екосистем” (Одум, 1975), або “екологія систем” (Казенс, 1982). Досліджуючи екосистему з функціональної точки зору, її аналізують у шести основних напрямках: а) потоки енергії; б) кормові ланцюги; в) просторова структура; г) біохімічні кругообіги; д) розвиток і еволюція; е) управління (кібернетика).

    Екосистема є окремим випадком спільного поняття системи, зібрання взаємодіючих реальностей або набір частин і взаємозв'язків між ними (Спурр, Барнес, 1984). Систему називають відкритою, якщо вона має входи і виходи. При цьому вона залишається відкритою, доки в ній, хоча б одна з “реальностей” жива.

     Міста з їх функціонуючими підсистемами розрізняють за рівнем екологічної напруженості факторів. Наприклад, серед семи міст заходу України вирізняється особливостями соціальної, технічної, просторової, часової й енергетичної підсистем крупне (за існуючою класифікацією ) місто Львів. Якщо більшість міст в цьому регіоні розвиваються з перевагою в них адміністративно-господарських функцій, то у Львові внаслідок непродуманого планування і екстенсивного розвитку промисловості переважає індустріальна функція, яка і є “підбурювачем спокою” як в місті, так і за його межами.

     Акценти, зроблені на превалювання функцій — індустріальних або адміністративних, мають суттєве значення. Передусім вони відповідають внутрішньому змісту розвитку міст. Наприклад, питома вага промислового потенціалу Львова приблизно у 2—3 рази вища, ніж сусідніх обласних центрів. А це, в свою чергу, є свідченням рівня індустріалізації й урбанізації міських ландшафтів. Показником урбанізації є питома вага замощених і забудованих територій, які у Львові становлять 60% проти 35—45% у сусідніх містах. Бралися до уваги також викиди промисловості і транспорту в атмосферу і загальна забрудненість, в тому числі і теплова, навколишнього середовища Основні висновки, зроблені внаслідок аналізу двох різних за рівнем урбанізації міських екосистем, такі (Голубець, 1979,1989):

Чим більше місто, тим більше в ньому проявляється, за образним виразом Ю. Одума, “паразит біосфери”. Про це свідчать зсунення у великих містах, таких, як Львів, природного рослинного покриву — ав тотрофного блоку екосистеми (XVII ст. — 75%, XVIII — 70, XIX — 60, XX ст. — менше 39%).

1. Великі міста споживають більше кисню, ніж продукують. Водночас вони виділяють більше вуглекислого газу, хоча автотрофний блок не засвоює його і половини.
2. У великих містах з їх великою площею горизонтальних і вертикальних штучних поверхонь, які акумулюють і сонячну енергію, відчутно проявляється явище ентропії. Якщо взяти до уваги антропогенне тепло (ТЕЦ, транспорт, тепло мільйона людей), то можна виявити його надлишок.
3. Різко зменшується кількість природних радіальних і латеральних потоків за рахунок штучних, особливо латерального походження — перенесення великої кількості органічних і мінеральних забруднюючих речовин у внутрішню і зовнішню частини міської екосистеми.
4. Виразно проявляється агресивність міської екосистеми стосовно сусідніх екосистем: лісових, лучних, болотних, а також штучних агроеко- систем.
5. Подальший розвиток міських екосистем неможливий без створення надійного механізму штучної регуляції.

Отже, міська екосистема (урбоекосистема) являє собою мозаїку природних і штучних біогеоценозів, які перебувають у різній стадії фітогенезу: зародження, розвиток і відмирання. Всі вони підвладні постійно зростаючому антропогенному пресу й являють собою переважно антропогенні сукцесії.

Для вирішення питання про те, належить той чи інший антропогенний біогеоценоз (або екосистема) до біогеоценотичного шару або його не можна вважати складовою частиною останнього, необхідно, за висловом М.А. Голубця (1982), визначити ті ознаки й екстремальні показники структурно-функціональної організації, за якими біогеоценоз не можна вважати біотичною системою. Важлива риса біогеоценозу — це наявність основних показників, що характеризують угруповання: трофічна структура, швидкість фіксації енергії і потік енергії, ефективність, стійкість, різноманітність, розподіл відносної значущості видів, стадія існування і тп. Важливе значення в умовах антропогенних девастацій має, на думку автора, “запас органічних речовин, які залишилися від попередніх біогео- ценозів, іцо існують на даній території, або каналів надходження органічної речовини з інших біогеоценозів”.

В основу існування та функціонування біогеоценозів як цілісних систем покладені більш-менш тісні зв’язки між структурними компонентами, які виражаються в переносі енергії і речовин як усередині системи (внутрішні процеси), так і між системою і зовнішнім середовищем. Гомеостаз біогеоценозів зумовлений виключно процесами, пов’язаними з надходженням, трансформацією і використанням енергії. Незважаючи на складність взаємодії процесів, що відбуваються в біогеоценозі, метод синтезу дає змогу виділити в межах біоценотичних систем окремі підсистеми вищого і нижчого рівнів, а значить, диференціювати біогео- ценози за рівнем їх структурно-функціональної організації.

Диференціація, або прогноз, біогеоценозу як системи здійснювалась за допомогою прецеденту на оперативному рівні, тобто методом “чорного ящика”, де вихідні дані пов’язані зі зміною вхідних даних. Схема “чорного ящика” являє собою екосистему, яка складається з трьох взаємодіючих підсистем, або процесів: а) первинна продукція; б) споживання живої органічної речовини; в) споживання неживої органічної речовини. Інтенсивність процесів залежить не тільки від вхідних даних, вхідних змінних, але і від змінних стану, від рівня нагромадження в системі різної біомаси і неживої органічної речовини. Слід звернути увагу на стрілки, які вказують на механізми зворотного зв’язку. Наприклад, діяльність травоїдних знижує усталену величину перемінної, біомасу і, отже, ступінь первинної продукції. Диференціація біогеоценозів за станом автотрофного блоку дає змогу розділити їх на великі групи, які різняться як своєю продуктивністю, так і фізіономічністю.

Суттєве значення має визначення меж біогеоценотичного покриву. Угруповання рідко мають чіткі межі і майже непомітно переходять одне в інше. Однак якщо вважати екосистему “відкритою”, а не “закритою” і брати до уваги, що через неї проходить безперервний потік речовини, енергії і організмів, цю трудність можна частково подолати і тим самим зробити поняття угруповання кориснішим.

Питання про обсяг біогеоценозу як елементарної ділянки земної поверхні (біоценотичного шару) і критерії визначення його простору і часових меж розглядають багато авторів (Тимофєєв-Ресовський, 1961; Диліс, 1968; Рисін, 1980 і ін.). На їхню думку, з вирішенням цього питання пов’язане питання про критерії систематизації і класифікації біогеоценозів.

            Об"єктом еколого-економічного районування е території регіонів різного ізрархічного рівня, диференціація яких пов”язана з певнсю господарською спеціалізацією і екологічною ситуацією. Еколого-економічні райони різняться між собою розмірами, географічним положенням, ресурсами, характером виробництва та заселення.

          Еколого-економічні райони часто перетворюються із одного типув інший, наприклад, з появою великих груп промислових підприємств райони сільськогосподарського типу переходять у промислові. В тому випадку, коли розвиток економіки, ріст міст, введення нових елементів інфраструктури відзначається швидкими темпами, істотно змінюються і процеси районотворення.

         Еколого-економічне районування дозволяв співставити різні території, які потребують тих чи іншх природоохоронних заходів, або більш раціонального розміщення виробництва, передбачав створення схеми таких районів, що могли б функціонувати як первинні територіальні ланки комплексного управління якістю природного середовища (додатково до структури адміністративного поділу).

           Певні труднощі при розробці методики і схем еколого-економічного районування спричиняються подвійністю об"ектів дослідженя, екологічною ситуацією на території, що вивчається, та її економікою. З одного боку - це природні об’єкти, з іншого – господарські. Стало, еколого-економічно районування є синтезом економічного і природного.

           Еколого-економічяе районування сприяє більш повному врахування та використанню особливостей природного середовища у господарській діяльності. Воно необхідна для обгрунтування проектів і програм з раціонального використання ресурсів природи. Врахування еколого-економічних відмінностей доцільне і при спорудженні великих господарських об"єктів, плануванні спеціальних /вільних/ єкоологічних зон, розміщенні населення. Створення схем еколого-економічних районів можливе тільки на базі надійної інформації щодо сучасного стану довкілля регіону, на знанні перспектив розвитку економіки і особливо тих галузей народного господарства, які найбільш істотно впливають на якість природних комплексів. Еколого-економічяе районування може бути використане для розробки такої господарської структури, в якій би забезпечувались оптимальні умова для життя і діяльності людини. В основі районування - не тільки різноманітність існуючих еколого-економічнях особливостей і зв"язків, але також екологічні і господарські аспекти перспективного використання території.