Еволюція біосфери

Щільність популяції визначається без урахування нерівномірності розподілу особин на площі або в об'ємі, отримуємо середню щільність тварин, дерев, людського населення на одиницю площі або мікроскопічних водоростей в одиниці об'єму.
Територіальні межі можуть бути дуже рухливі. Досить надійно визначаються кордону у немігрірующіх тварин (гризуни, молюски), які створюють так звані локальні популяції. У рухливих кордону важко визначити, наприклад у лося, а потім у птахів, які легко мігрують і розселяються на великих територіях. Обмежують можливість розселення як біотичні, так і абіотичні фактори. З біотичних факторів середовища такими є насамперед прес хижаків і конкурентів, нестача харчових ресурсів, а вплив абіотичних визначається толерантністю популяції до факторів середовища.
Найважливішою умовою існування популяції або її екотипів є їх толерантність до факторів середовища. Толерантність у різних особин і до різних частин спектру різна, тому толерантність популяції значно ширше, ніж у окремих особин.
Отже, властивості популяції вже значно відрізняються від властивостей окремих особин, що особливо наочно виявляється у динаміці популяцій.
Динамічні показники популяцій
Динамічні показники характеризують процеси, що протікають в популяції за якийсь проміжок часу. Основними динамічними показниками популяцій є народжуваність, смертність і швидкість росту популяцій.
Народжуваність, або швидкість народжуваності, - це число особин, що народжуються в популяції за одиницю часу. При розгляді екосистем користуються інших динамічним показником - продукцією - сумою приросту маси всіх особин з безлічі популяцій біогенного співтовариства за певний проміжок часу.
Смертність, або швидкість смертності, - це число особин, що загинули у популяції в одиницю часу. Але спад або прибуток організмів у популяції залежить не тільки від народжуваності і смертності, але і від швидкості їх імміграції та еміграції, тобто від кількості особин, прибулих і вибули в популяції в одиницю часу. Збільшення чисельності, прибуток залежить від кількості відродженні і мігрували особин, а зменшення, спад чисельності - від загибелі та еміграції особин.
Явище імміграції та еміграції на чисельність являють неістотно, тому ними при розрахунках можна знехтувати. Народжуваність, або швидкість народжуваності, висловлюють відношенням:
Δ _{N n} / Δ t
де ΔN _n - Число особин (яєць, насіння), які народилися за деякий проміжок часу Δt. Але для порівняння народжуваності в різних популяціях користуються величиною питомої народжуваності: відношенням швидкості народжуваності до вихідної чисельності (N):
Δ _{N n} / N Δ t.
За нескінченно малий проміжок часу (Δt - 0) ми отримаємо миттєву питому народжуваність, яку позначають латинською літерою <b>. Ця величина має розмірність <одиниця часу ^-1> і залежить від інтенсивності розмноження особин: для бактерій - година, для фітопланктону - доба, для комах - тиждень або місяць, для великих ссавців - рік.
Смертність - величина, зворотна народжуваність, але вимірюється в тих же величинах і обчислюється за аналогічною формулою. Якщо прийняти, що ΔN _m - Число загиблих особин за час Δt, то питома смертність:
Δ N _m / N Δ t
а при Δt - 0 має миттєву питому смертність, яку позначають буквою <d>.
Величини народжуваності і смертності за визначенням можуть мати тільки позитивне значення або рівне нулю.
Швидкість зміни чисельності популяції, тобто її чисте збільшення і зменшення, можна уявити і як зміна ΔN за Δt, а при Δt - 0 можна її визначити як миттєву швидкість зміни чисельності, яка може бути розрахована як
r = b - d.

Тривалість життя
Тривалість життя виду залежить від умов (факторів) життя. Розрізняють фізіологічну і максимальну тривалість життя.
Фізіологічна тривалість життя - це така тривалість життя, яка визначається тільки фізіологічними можливостями організму. Теоретично вона можлива, якщо допустити, що в період всього життя організму на нього не впливають лімітуючі фактори.
Максимальна тривалість життя - це така тривалість життя, до якої може дожити лише мала частка особин в реальних умовах середовища. Ця величина варіює в широких межах: від декількох хвилин у бактерій до декількох тисячоліть у деревних рослин (секвойя), тобто від 10 ³ до 10 ¹¹ секунд. Зазвичай, чим більша рослина або тварина, тим більше їх тривалість життя, хоча бувають і винятки (летючі миші доживають до 30 років, це довше, наприклад, життя ведмедя).
Смертність і народжуваність в організмів досить істотно змінюється з віком. Тільки пов'язавши смертність і народжуваність з віковою структурою популяції, вдається розкрити механізми загальної смертності та визначити структуру тривалості життя. Таку інформацію можна отримати за допомогою таблиць виживання.
Таблиці виживання, або ще їх називають демографічними таблицями, містять відомості про характер розподілу смертності по віку. Демографія вивчає розміщення, чисельність, склад і динаміку народонаселення, а ці таблиці вона використовує для визначення очікуваної тривалості життя людини. Таблиця виживання бувають динамічні та статистичні.
Динамічні таблиці будуються за даними прямим спостережень за життям когорти, тобто великої групи особин, відродженні в популяції за короткий проміжок часу відносно загальної тривалості життя досліджуваних організмів, та реєстрації віку настання смертності всіх членів даної когорти. Такі таблиці вимагають тривалого спостереження, місяцями або роками. Але практично неможливо таку таблицю зробити для довго живуть тварин або для людини - для цього може знадобитися більше 100 років. Тому користуються іншими таблицями - статичні.
Статичні таблиці виживання складаються за даними спостережень за відносно короткий проміжок часу за смертністю в окремих вікових групах. Знаючи чисельність цих груп, можна розрахувати смертність, специфічну для кожного віку (табл. 3.1, Гіляров, 1990).
Статична демографічна таблиця жіночого населення Канади на 1980 р .
Такі таблиці є хіба часовий зріз через популяцію. Якщо в популяції не відбувається істотних змін у смертності і народжуваності, то статичні і динамічні таблиці збігаються.
Дані таблиць виживання дозволяють побудувати криві виживання, або криві дожиття, так як відображається залежність кількості дожили до певного віку особливої ​​від тривалості цього інтервалу з самого моменту відображення організмів.
Виділяють три типи основних кривих виживання, до яких в тій чи іншій мірі наближається всі відомі криві.
Крива I типу, коли протягом всього життя смертність мізерно мала, різко вікова в кінці її, характерна для комах, які зазвичай гинуть після кладки яєць (її і називають кривою дрозофіли), до неї наближаються криві виживання людини в розвинених країнах, а також деяких великих ссавців.
Крива III типу - це випадки масової загибелі особин в початковий період життя. Гідробіонти і деякі інші організми, не піклуються про потомство, виживають за рахунок величезного числа личинок, ікринок, насіння тощо
Молюски, перш ніж закріпитися на дні, проходять личинкову стадію в планктоні, де личинки гинуть у величезних кількостях, тому криву III називають ще кривої устриці.
Крива II типу (діагональна) характерна для видів, у яких смертність залишається приблизно постійною протягом усього життя. Такий розподіл смертності не так вже й рідкісне явище серед організмів. Зустрічається воно серед риб, плазунів, птахів, багаторічних трав'янистих рослин.
Реальні криві виживання часто представляють собою деяку комбінацію зазначених вище основних типів. Наприклад, у великих ссавців, та й у людей, що живуть у відсталих країнах, крива I спочатку круто падає за рахунок підвищеної смертності відразу після народження.
Динаміка зростання чисельності популяції
Ще в XVII ст. Було встановлено, що чисельність популяцій зростає за законом геометричної прогресії, а вже в кінці XVIII ст. Томас Мальтус (1766-1834) висунув свою відому теорію про зростання народонаселення в геометричній прогресії. На сучасному математичному мовою ця крива відображає експонентний ріст чисельності організмів і описується рівнянням:
N _t   = N ₀ e ^rt  
де: N _t - чисельність популяції в момент часу t;
N ₀ - чисельність популяції в початковий момент часу t _0;
e - основа натурального логарифма (+2,7182)  
r - показник, який характеризує темп розмноження особин в даній популяції.
Експонентний зростання можливе тільки тоді, коли r має постійне чисельне значення, так як швидкість росту популяції пропорційна самої чисельності:
ΔN / Δt = rN, ar - const
Якщо чисельність відкласти в окремий в логарифмічному масштабі, то крива набуває вигляду прямої лінії (рис. 3.2 б)
Таким чином, експонентний зростання чисельності популяції - це зростання чисельності її особин в незмінній умовах.
Щоб мати повну картину динаміки чисельності популяції, а також розрахувати швидкість її зростання, необхідно знати величину так званої чистої швидкості відтворення (R _0), яка показує, у скільки разів збільшується чисельність популяції за одне покоління, за час його життя T.
R ₀ = N _T / N ₀
Де N _T - Чисельність нового покоління.
N ₀ - чисельність особин попереднього покоління.
R ₀ - чиста швидкість відтворення, показує також, скільки знов народилися особин припадає на одну особину покоління батьків. Якщо R ₀ = 1, то популяція, чисельність її зберігається постійною.
Швидкість зростання популяції обернено пропорційна тривалості життя населення
r = lnR ₀ / T
звідси ясно, що чим раніше відбувається розмноження організмів, тим більше швидкість росту популяції. Це в рівній мірі відноситься і до популяції людини, звідси важливість значення цієї закономірності в демографічній політиці будь-якої держави.

3. Урбанізація
Про процеси урбанізації
Урбанізація - це зростання і розвиток міст, збільшення частки міського населення в країні за рахунок сільської місцевості, процес підвищення ролі міст у розвитку суспільства. Зростання чисельності населення і його щільності - характерна риса міст. Історично найпершим містом з мільйонним населенням був Рим за часів Юлія Цезаря (44-10 рр.. До н.е.). Найбільшим містом світу в наш час є Мехіко - 14 млн. чоловік за даними на 1990 р ., В 2000 р . в ньому очікувався 31 млн. до 2000 р . в 16 млн. чоловік повинні були досягти і навіть перевищити його такі міста, як Бомбей, Каїр, рубежу в 20 млн. і вище - Сан-Паулу, Сеул. Населення Москви в 2002 р . складало більше 10 млн. чоловік.
Загальна площа урбанізованих територій Землі в 1980р. склала 4,69 млн. км ^2, а до 2007р. вона досягне 19 млн. км ² - 12,8% всієї і більше 20% жізнепрігодной території суші. До 2030 р . практично все населення світу житиме в селищах міського типу.
Щільність населення в містах, особливо великих, становить від кількох тисяч до кількох десятків тисяч чоловік на 1 км ^2. Як відомо, на людину не поширюється дія факторів, що залежать від щільності популяції, що пригнічують розмноження тварин: інтенсивність росту населення ними автоматично не знижується. Але об'єктивно висока щільність веде до погіршення здоров'я, до появи специфічних хвороб, пов'язаних, наприклад, із забрудненням навколишнього середовища, робить обстановку епідеміологічно небезпечною в разі вільного або мимовільного порушення санітарних норм, та ін
Особливо інтенсивно протікає процеси урбанізації в країнах, що розвиваються, про що красномовно свідчать вищенаведені показники зростання чисельності міст у найближчі роки.
Урбаністичні системи
Урбаністична система - нестійка природно - антропогенна система, що складається з архітектурно-будівельних об'єктів і різко порушуються природних екосистем.
У міру розвитку міста у ньому все більше диференціюються його функціональні зони - це промислова, сельбищних, лісопаркова.
Промислова зона - це територія зосередження промислових об'єктів різних галузей (металургійної, хімічної, машинобудівної, електронної). Вони є основними джерелами забруднення навколишнього середовища.
Селітебні зони - це території зосередження житлових будинків, адміністративних будівель, об'єктів культури, освіти.
Лісопаркова - це зелена зона навколо міста, окультурена людиною, тобто пристосована для масового відпочинку, спорту, розваги.
Лісопаркова зона, міські парки і інші ділянки території, відведені і спеціально пристосовані для відпочинку людей, називають рекреаційними зонами.
Середовище, що оточує людину в цих умовах, - це сукупність абіотичного і соціальних середовищ, спільно і безпосередньо впливають на людей і їх господарство. У цілому ж середовище міська та населених пунктів міського типу - це частина техносфери, тобто біосфери, докорінно перетвореної людиною в технічні і технологічні об'єкти.

4. Повноваження громадян та громадських екологічних об'єднань у галузі охорони навколишнього середовища
Забезпечити спостереження, контроль і прогноз можливих змін в біосфері в цілому - завдання глобального моніторингу. Його називають ще фоновим або біосферним. Об'єктами глобального моніторингу є атмосфера, гідросфера, рослинний і тваринний світ і біосфера в цілому як середовище життя всього людства. Розробка і координація глобального моніторингу навколишнього середовища здійснюється в рамках ЮНЕП (орган ООН) і Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО).
Основними цілями цієї програми є:
· Організація розширеної системи попередження про загрозу здоров'ю людини;
· Оцінка впливу глобального забруднення атмосфери на клімат;
· Оцінка кількості та розподілу забруднень у біологічних системах, особливо у харчових ланцюжках.
· Оцінка критичних проблем, що виникають в результаті с / г діяльності та землекористування.
· Оцінка реакцій наземних екосистем на вплив навколишнього середовища.
· Оцінка забруднення океану і впливу забруднення на морські екосистеми.
· Створення системи попереджень про стихійні лиха в міжнародному масштабі.