Середовище життєдіяльності

Розглядаючи безпеку людини як поняття, що стосується сутності людського життя, сфери її діяльності і взаємозв'язків з навколишнім середовищем, ми повинні розглянути таке поняття, як «середовище», в якому живе і діє людина (загальне поняття «середовище» було розглянуто У розділі 1.2.2).

Природне середовище

  Навколишнє природне середовище в ширшому розумінні — космічний простір, а у вужчому — біосфера, зовнішня оболонка Землі, яка охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, що взаємозв язані складними біогеохімічними циклами міграції речовин і енергії.

 

Земля— одна з планет Сонячної системи, найбільша з планет земної групи (Меркурій, Венера, Марс, Земля), середній радіус — 6371 км, відстань до Сонця — 150 млн км, маса Землі стновить 1/330000 маси Сонця.

Сонце — це найголовніша зірка Сонячної системи, температура поверхні близько 6000 °С. Земля отримує всього одну двомільярдну частину сонячного випромінювання. Цього досить, щоб обігріти Землю та постачати необхідною енергією весь рослинний та тваринний світ.

■ Атмосфера — це газова оболонка Землі, яка обертається разом з нею.

Дуже своєрідні кліматичні умови в атмосфері. Атмосфера поділяється на шари, в яких з висотою змінюється температура. На висоті 8-Ю км температура становить 40-50°С нижче нуля, а на висоті біля 60-70 км знаходиться повітряний шар з досить помірною температурою, близькою до 0°С. Причини виникнення цього теплого шару атмосфери пояснюються явищем абсорбції (поглинання) молекулами озону і кисню ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Саме тут проходить озоновий захист життя Землі від жорсткого для всього живого випромінювання Сонця. Енергія радіації, що абсорбується, перетворюється у теплову енергію газових молекул. Сонячна радіація, яка проходить до земної поверхні, має зовсім безпечні границі, а всі ультрафіолетові промені з меншою довжиною хвилі в'язнуть у цьому невидимому, легкому, але непроникному шарі повітряного океану.

З віддаленням від Землі змінюється не тільки густина повітря, а й його склад. Склад повітря залишається порівняно постійним на висотах до 100 км. До складу атмосфери входять азот — 78,08%, кисень — 20,95% і аргон — 0,93%. На частку вуглекислого газу, неону, гелію і всіх інших газів, які присутні у повітрі в мікрокількості, припадає лише трохи більше 0,04%.

У придонних шарах атмосфери, особливо в містах, склад повітря змінюється. Важливою змінною складової атмосфери є вуглекислий газ. Ще 100 років тому вміст вуглекислого газу в повітрі був 0,0298%, а тепер — 0,0318%, а в містах ще вищий. Цікаво, що акселерацію — прискорений і посилений ріст дітей, особливо в містах, — деякі вчені пояснюють підвищеним вмістом вуглекислого газу в повітрі. Навіть незначне збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі значно посилює дихальний процес, починається швидкий ріст грудної клітини і відповідно всього організму.

Приблизно до висоти 400-600 км зберігається переважно киснево-азотний склад атмосфери. Істотна зміна складу повітря спостерігається лише з висоти близько 600 км. Тут починає переважати гелій. «Гелієва корона Землі»,як назвав гелієвий пояс В.І.Вернадський,простягається приблизно до висоти 1600 км від поверхні Землі, а далі вище 2-3 тис.км переважає водень. Так поступово газова оболонка Землі перетворюється у міжзоряний газ, який складається на 76% (за масою) з водню і на 23%) з гелію.

Цікаво, що наша земна атмосфера за складом різко відрізняється від атмосфер інших планет Сонячної системи. Наші близькі сусіди — Венераі Марс— мають в основному вуглекислу атмосферу, а дальні — Юпітер, Сатурн, Уран,Нептун — оточені гелієво-водневою атмосферою, порівняно багато в їхніх атмосферах і метану.

За характером зміни різних параметрів атмосферу Землі розділяють на такі шари: тропосфера (9-18 км), стратосфера(50-55 км), мезосфера(80-90 км), термосфера(вище 90 км до 800-1000 км) і екзосфера(вище 800-1000 км).

За складом повітря виділяють також озоносферу, яка приблизно збігається зі стратосфероюі має максимальну концентрацію озону на висотах 20-25 км. Основна маса озону сконцентрована на висотах 10-15 км, але озон присутній також: у приземному шарі повітря (де він відіграє важливу роль у фотохімічних перетвореннях продуктів антропогенних забруднень атмосфери) і на висотах 50-80 км, де відбуваються основні процеси природного утворення і руйнування озону.

■Атмосферне повітря — один з найважливіших природних ресурсів, без якого життя на Землі було б абсолютно неможливим. Атмосферний кисень 02, необхідний для дихання людей, тварин, переважної більшості рослин і мікроорганізмів. Організму людини і тварин необхідний постійний притік кисню. Основне джерело утворення кисню — це фотосинтез зелених рослин. Підраховано, що рослини за рік виділяють в атмосферу близько 70 млрд т кисню. Близько 80% всього кисню в атмосферу постачає морський фітопланктон, 20% виробляє наземна рослинність.

■ Вуглекислий газ — обов'язковий компонент фотосинтезу рослин.

Він надходить в атмосферу внаслідок виверження вулканів, розпаду органічних речовин, дихання живих організмів, виділення з поверхні теплих океанів, а витрачається атмосферою на фотосинтез рослин, розчинення в холодній воді океанів, перетворення силікатів вивітрюваних гірських порід у карбонати. Рослини за рік поглинають близько 100 млрд т оксиду вуглецю, тобто близько 6% усього наявного вмісту його в атмосфері. Важливим фактором стабілізації вмісту оксиду вуглецю є світовий океан, у водах якого розчинено принаймні в сто разів більше оксиду вуглецю, ніж: його є у всій атмосфері.

З основних компонентів атмосфери найбільше змінюється вміст у повітрі водяної пари. Вміст водяної пари в атмосфері визначається співвідношенням процесів випарювання, конденсації і горизонтального перенесення.

■ Водяна пара — це джерело утворення хмар, туманів, опадів. Наявні
в атмосфері водяна пара і діоксид вуглецю захищають земну поверхню
від надмірного охолодження, створюючи так званий парниковий ефект:
якби не було атмосфери, то середня температура поверхні земної кулі
була б не +15, а -23 °С.

Атмосфера регулює теплообмін Землі з космічним простором, впливає на її радіаційний та водяний баланс. Одним з найважливіших факторів, що визначають стан атмосфери, є її взаємодія з океаном, процеси газообміну і теплообміну між ними суттєво впливають на клімат Землі.

Клімат — це багаторічний режим погоди, властивий тій чи іншій місцевості. Кліматичні умови Землі створюються внаслідок взаємопов'язаних процесів тепло­­­обміну, вологообміну і загальної циркуляції атмосфериКлімат характе­ри­зується середніми показниками світла, температури, вологості повітря, рівнем опадів, рівнем радіації, атмосферного тиску, напрямками вітрів тощо.

Вологість визначається місцем на Землі і кліматичними умовами та залежить від пори року та доби. Вологість повітря суттєво впливає на теплообмін організму з навколишнім середовищем, має велике значення для життєдіяльності людини. За низької температури і високої вологості повітря підвищується тепловіддача і людина зазнає охолодження; при високій температурі і високій вологості повітря тепловіддача різко скорочується, що призводить до перегріву організму, особливо при виконанні фізичної роботи. Висока температура краще переноситься, якщо вологість понижена. Найбільш сприятливою для людини є відносна вологість повітря 40-60%.

Освітленість від природних джерел світла змінюється в широких межах залежно від пори доби і року, стану атмосфери.

Фоновий рівень радіації утворюється за рахунок сонячної радіації та іонізуючого випромінювання природних радіоактивних речовин. Рівень сонячної радіації визначається кількістю сонячних днів і активністю Сонця.

Життєдіяльність організму людини як складової біологічної системи протікає в певних межах, установлених природою. Умови обстановки у навколишньому середовищі в межах природних змін його параметрів називаються нормальними умовами.

Стан атмосфери в даному місці в певний момент або за обмежений проміжок часу характеризує погоду. «Живучи в погоді», людина відчуває вплив на організм гігантських космічних та планетарних сил.

Великий вплив на погоду та життєдіяльність людини мають процеси, які відбува­ються на Сонці. Виплески сонячної активності розігрівають зовнішні шари атмосфери Землі, змінюють їх густину і хімічний склад, могутні потоки заряджених частинок і випромінювань проникають в атмосферу, «переколочують» всю повітряну оболонку. Від цього змінюється і сама погода, і реакція на її зміни в організмі людини.

■ Гідросфера (грец. hydro — вода, sphaira — куля) — це водяна оболонка Землі. До надземної частини гідросфери, що вкриває 70% поверхні земної кулі, належать океани, моря, озера, ріки, а також льодовики, в яких вода перебуває у твердому стані. Основна частина води (понад 80%) перебуває у глибинних зонах Землі — в її мантії. Підземна частина гідросфери охоплює грунтові, підґрунтові, напірні й безнапірні води, трішинні води і води карстових порожнин у легкорозчинних гірських породах (вапняках, гіпсах тощо).

Усі форми водних мас переходять одна в одну у процесі перетворення. Вода у біосфері перебуває у безперервному русі, бере участь у геологічному та біологічному кругообігах речовин.

Вода є основою існування життя на Землі. Для величезної кількості живих організмів, особливо на ранніх етапах розвитку біосфери, вода була середовищем зародження та розвитку. Без води неможливий фотосинтез, який відбувається в зелених рослинах і лежить в основі біологічного кругообігу речовин на нашій планеті. Вода — своєрідний мінерал, який забезпечує існування живих організмів на Землі. Живі організми на 60-98% складаються з води, і всі їхні життєві функціональні процеси пов'язані з водою. Обмін речовин в організмах можливий лише за наявності води, бо майже всі хімічні, колоїдно-хімічні та фізіологічні процеси відбуваються у водних розчинах органічних та неорганічних речовин або за обо-в'язкової участі в них води. Процеси травлення і засвоєння їжі у травному каналі та синтез живої речовини в клітинах організмів відбуваються виключно у рідкому середовищі. Втрата організмом лише 10-20% води веде до його загибелі. Без води людина може прожити не більше п'яти діб.

Без води не може існувати й людська цивілізація, бо вода використовується людьми не лише для пиття, а й для забезпечення своїх санітарно-гігієнічних та господарсько-побутових потреб. Вода використовується у промисловості, побуті, сільському господарстві як джерело енергії.

Багато джерел і водоймищ мають лікувальне призначення.

Але для більшості людських потреб придатна не будь-яка вода, а прісна — з вмістом мінеральних солей до І г/л. Незважаючи на величезні обсяги гідросфери (16 млрд м3 води), прісні води становлять менше 3% її об'єму. Доступною для використання є лише невелика частка прісних вод, що зосереджена у прісноводних озерах, водосховищах, річках та підземних водоносних горизонтах.

Забезпеченість річковою водою України дуже мала. Цей дефіцит річкової води доводиться надолужувати використанням підземних вод, яких у нашій країні чималий запас. Головним джерелом річкової води в Україні є Дніпро, а також Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут, малі річки (їх налічується понад 63000).

Не всяка прісна вода може використовуватись людьми. До якості води висуваються певні вимоги залежно від галузей її використання. Найбільш жорсткими є вимоги до якості питної води та води у водоймищах, що використовуються для розведення риби. Вода повинна відповідати санітарним вимогам — гранично допустимим нормам (ГДН) вмісту тих чи інших компонентів, що забезпечують склад і властивості води.

Така вода повинна бути безпечною щодо бактеріального складу, нешкідливою за вмістом і складом розчинених хімічних речовин. В основі гігієнічного нормування якості питної води лежить відповідність її санітарним нормам безпеки в епідеміологічному, патафізіологічному і токсикологічному відношеннях, а також — естетичним вимогам (нормальної реакції людини). Якщо джерела водопостачання не відповідають нормам, їх заздалегідь очищують від бактерій, позбувають зважених часток. Проте є такі забруднення, які усунути неможливо, тому така вода для використання непридатна.

Показники хімічного складу води визначаються нормами вмісту - гранично допустими­ми концентраціями (ГДК) ре човин, які з'явилися у природній воді внаслідок промислового, сільськогосподарського і комунально-побутового за--' бруднення. ГДК обмежують загальну мінералізацію води, вміст хімічних речовин, загальну жорсткість і рН.

Наша планета Земля є стиснутою з полюсів кулею — геоїдом. Будова Землі неоднорідна. Вона складається з трьох оболонок — земної кори, мантії та ядра, де різко змінюються швидкості пружних сейсмічних хвиль, викликаних землетрусами або штучними вибухами.

Товща земної кори під ложем океану досягає 5-12 км, у рівнинних регіонах — 30-40 км, а під горами — 50- 70 км. Мантія Землі простягається нижче земної кори до глибини 2950 км від поверхні, ядро Землі — до її центру, тобто глибини 6371 км. Відповідно з глибиною зростає тиск і щільність гірських порід, підвищується їх температура. Вважають, що температура ядра Землі не перевищує 5000 °С. Джерела внутрішньої теплової енергії Землі ще недостатньо з'ясовані. Головними з них вважають радіаційний розпад елементів та перерозподіл матеріалу за щільністю в мантії, який супроводжується виділенням значної кількості тепла.

  Зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає земну кору з частиною верхньої мантії Землі і складається з осадових, вивержених і метаморфічних порід, називається літосферою.

 

Товщина літосфери на континентах і під океанами різниться і становить в середньому відповідно 25-200 і 5-100 км. Переважна частина земної поверхні — це рівнини континентів і океанічного дна. Основна частина літосфери складається з вивержених магматичних порід (95%), серед яких на континентах переважають граніти, а в океані — базальти.

Літосфера є середовищем усіх мінеральних ресурсів, одним з основних суб'єктів антропогенної діяльності людини. У верхній частині континентальної земної кори розвинені грунти, значення яких для людини важко переоцінити.

Ґрунт - органічно-мінеральний продукт багаторічної (сотні та тисяч років) спільної діяльності живих І організмів, води, повітря, сонячного тепла та світла — є одним з найважливіших природних ресурсів. Залежно від кліматичних і геолого-географічних умов ґрунти мають товщину від 15-25 см до 2-3 м.

Ґрунти виникли разом із живою речовиною і розвивалися під впливом діяльності рослин, тварин і мікроорганізмів, доки не стали дуже цінним для людини родючим субстрактом. Сучасні грунти складаються із суміші мінеральних часток (продукти руйнування гірських порід) та органічних речовин (продукти життєдіяльності біоти та мікроорганізми і гриби). Ґрунти відіграють величезну роль у кругообігу води, речовин і вуглекислого газу. Ґрунти мають велике значення для життя. Без грунту не можливе життя рослин і тварин на суші. Він є джерелом мінеральних, органічних і органічно-мінеральних речовин і унікальною лабораторією, в якій відбуваються процеси розкладу та синтезу органічних речовин, а також фотохімічні процеси. Ґрунт є основним джерелом отримання продуктів харчування людей. Він впливає на формування здоров'я людини, є основним фактором, що формує геохімічні процеси, від яких залежить хімічний комплекс організму людини. Грунт є також джерелом мінеральних речовин необхідних для циклу обміну речовин, для росту рослин, які вживають люди, і тварин.

З різними породами земної кори, як і з її тектонічними структурами, пов'я-зані різні корисні копалини: горючі, металічні, будівельні, а також такі, які є сировиною для хімічної та харчової промисловості.

У межах літосфери періодично відбуваються сучасні фізико-географічні процеси (зсуви, селі, обвали, ерозія), які мають величезне значення для формування екологічних ситуацій у різних регіонах планети.

Техносфера

Людина давно живе не в «природі», а мешкає в середовиші, антропогенно зміненому, трансформованому під впливом своєї діяльності. В життєвому циклі людина і навколишнє середовище утворюють постійно діючу систему «людина — довкілля».

  Довкілля — навколишнє середовище людини, зумовлене в даний мо-: мент сукупністю факторів, здатних чинити пряму або непряму, негайну або віддалену дію на людину, її здоров'я і життя.

 

З появою людей на Землі почався вплив їхньої діяльності на кругообіг речовин та енергетичний обмін у біосфері, почалася трагедія біосфери. На шлях, який посилює конфронтацію з біосферою, предки сучасної людини ступили близько 1,5—3 млн років тому, коли підпорядковуючись командам свого розумового апарату — головного мозку, який потребував все більшої кількості енергії для задоволення своїх потреб, вперше запалили вогнище в надрах Африки і Північної Якутії (у селищі Дирин-Юрях). З того моменту шляхи людини і біосфери остаточно розійшлися, почалося їх протистояння, наслідком якого може стати колапс біосфери або зникнення людини.

Людство, розростаючись чисельно і розповсюджуючись на планеті, автома­тич­но і неминуче відтіснило інших мешканців природи. Та і саму природу воно відкинуло на задвірки біосфери, замінюючи останню вже не ноосферою Вернадського, а техносферою, або біотехносферою.

Техносфера — це регіон біосфери в минулому, перетворений людиною за допомогою прямого або непрямого впливу технічних засобів з метою найкращої відповідності своїм матеріальним і соціально-економічним потребам.

 

Створюючи техносферу, людина прагнула до підвищення комфортності довкілля, до зростання комунікабельності, до забезпечення захисту від природних негативних впливів. Усе це позитивно вплинуло на умови життя і в сукупності з іншими факторами (поліпшення медичного обслуговування тощо) на тривалість життя людей.

 

Але створення руками і розумом людини техносфери, призначеної макси­мально задовольняти її потреби в комфорті і безпеці, далеко не виправдувала надії людей. Нераціональна господарська діяльність, багаторазово підсилена здобут­ками науково-технічного прогресу, призвела до пошкодження і вичер­пання природних ресурсів, зміни регенераційних механізмів біосфери, дефор­мації сформованого протягом багатьох мільйонів років природного кругообігу речовин та енергетичних потоків на планеті, порушення динамічної рівноваги глобальної земної соціоекосистеми.

У глобальній екосистемі, біосфері, яка є єдиним цілим, ніщо не може бути виграно або втрачено, не може бути об'єктом загального поліпшення. Усе, що добуто з неї людською працею, повинно бути повернене.

Оплати цього «векселя» неможливо уникнути, він може бути лише відстрочений.

Техносфера включає в себе регіони міста, промислової зони, виробничого і побутового середовищ. До нових, техносферних, належать умови проживання людини в містах і промислових центрах, виробничі, транспортні і побутові умови життєдіяльності.

Щоб жити, людина має забезпечити своє життя, насамперед матеріально.

  Матеріальне виробництво — передусім це діяльність, спрямована на освоєння навколишнього природного середовища.

 

Воно включає в себе промисловість і сільськогосподарську діяльність.

Матеріальне виробництво є основою суспільного розвитку, тому що

саме воно задовольняє найрізноманітніші людські потреби. Провідну

роль у системі матеріального виробництва відіграли:

1) аграрне виробництво, що домінувало в Європі практично до початку XVIIIст.;

2) промислове виробництво, яке розпочалося з того моменту, коли пара й машина здійснили революцію в промисловості:

3) інформаційне виробництво — виробництво знань, що все більше перетворюється на визначальну форму праці. На третьому етапі виробництво ідей, знань, інформації виходить на перший план.

Людство вступає в нову еру — інформаційну. Основним видом економічної діяльності стає виробництво,збереження і розповсюдження інформації.

Ноосфера

Тварини та рослини своєю діяльністю за життя та біомасою після смерті мільярди років створювали та вдосконалювали умови, сприятливі для життя, тобто біосферу, перш ніж з'явилася людина, котра через кілька сотень тисяч років стала руйнувати її своєю нерозумною діяльністю.

  У 1875 р. австрійський учений Едуард Зюссвизначив біосферу як особливу оболонку Землі, утворену живими організмами, або, іншими , словами, як сукупність живих тіл, що населяють Землю, як зону органічного життя, що охоплює область взаємодії атмосфери, літосфери та гідросфери.

Сучасне розуміння біосфери було запроваджено видатним українським ученим В.І.Вернадським.На підставі праць В.І.Вернадського та його послідовни­ків біосфера визначається як загальнопланетна оболонка, до складу якої належать нижні шари атмосфери, гідросфера та верхні шари літосфери. її склад і будова зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів. Вона є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, термодинамічно відкритою, самоорганізованою, динамічно урівноваженою, стійкою, глобальною системою.

В.І.Вернадський дав таке визначення біосфери: «Біосфера являє собою оболонку життя — область існування живої речовини». Він зазначив, що жива речовина, як і біосфера, має свою особливу організованість. Організованість не є механізмом, вона різко відрізняється від механізму тим, що безперервно перебуває в становленні, у русі всіх її найдрібніших матеріальних та енергетичних частинок.

Земна оболонка, біосфера, що охоплює всю земну кулю, значною мірою зумовлюється існуванням в ній живої та неживої речовини. Між її неживою частиною, неживими природними тілами і живою речовиною, що її населяє, постійно існує обмін. Цей обмін у ході часу виражається рівновагою, що закономірно змінюється і прагне до стійкості.

Організованість є однією з головних особливостей біосфери і ця особли­вість визначається способом існування живого природного тіла. Живе виступає у біосфері організатором потоків речовини та енергії, що прагнуть до замкненості за принципами циклічності.

 

На думку В.І.Вернадського, організованість біосфери повинна розглядатися як рухома рівновага.

Аналізуючи процеси у біосфері землі, В.І.Вернадський дійшов висновку, що еволюція видів переходить в еволюцію біосфери, і відзначив, що спостерігається перехід біосфери в якісно новий стан — ноосферу.

Дійшовши висновку, що біосфера еволюціонує, В.І.Вернадський зазначив, що поява людини і зміни, внесені в біосферу людською діяльністю, є природним етапом цієї еволюції, внаслідок якого біосфера з необхідністю повинна докорінно змінитись і перейти у свій новий стан — ноосферу — сферу людського розуму, тобто в таку біосферу, в якій людська свідома діяльність стає визначальним фактором існування та розвитку. Він зазначав, що на наших очах біосфера різко змінюється: перебудова її через організовану людську працю не є випадковим явищем, що залежить від волі людини, але є стихійним природним процесом, корені якого лежать глибоко і який готувався еволюційним процесом тривалістю мільйонів років.

З точки зору історичного часу, життя людського індивіда ми можемо говорити лише про те, шо ноосфера є своєрідним «світлим майбутнім» для людства, єдиною альтернативою вмиранню природи внаслідок людської діяльності по її перетворенню, а також смерті самої людини як біологічної істоти, що буде позбавлена природних умов свого існування. Тому «переведення» біосфери в її якісно новий стан — ноосферу, є одним із найважливіших завдань, які стоять перед людством сьогодні.

  Чому ж перед людством виникає питання про перебудову біосфери? Проблема полягає в тому, що в силу специфіки свого способу існування людина, ставши істотою соціальною, перестає пристосовуватись до навколишнього природного середовища, як інші живі організми, а пристосовує його до своїх цілей і потреб.

 

Освоєння природного простору людиною призводить до того, що людина, втручаючись у кругообіги речовини та енергії в біосфері, порушує функціону­вання механізмів підтримки динамічної рівноваги між її складовими частинами. Якщо на ранніх етапах існування суспільства природа була здатною справлятись з цими порушеннями за допомогою своїх традиційних методів встановлення рівноваги, то з наростанням обсягу знань людства, а разом з тим і сукупної продуктивної сили, їй стає все тяжче робити це без серйозних наслідків для існування самої біосфери. Біосфера почала швидко втрачати здатність до відтворення своїх основних функцій, вона «не встигає» переробляти результати людської діяльності. Людина створила багато таких речовин, які не існували в природі до неї і для яких вона не виробила способів та механізмів утилізації.

Перед людством постала реально загроза деструкції механізмів підтримки та відновлення основних функціональних характеристик біосфери, знищення при­роди як сукупності умов існування біологічного людського організму, самозни­щен­ня людства. Локальні екологічні катастрофи зливаються в єдине ціле. Гло­бальна екологічна криза, викликана людською діяльністю, загрожує перерости у гло­бальну екологічну катастрофу, коли процеси руйнування природи матимуть незворотний характер.

Збереження умов біологічного існування людини залежить саме від того, що й породило їй загрозу — від особливості людського способу буття.

В.І.Вернадський вірив у людський розум, гуманізм творчої діяльності, перемогу добра та краси.