186. Что такое биосфера? Какие границы биосферы? Что такое оптимизация биосферы

Что такое биосфера, антропогенное воздействие, что мы можем сделать для её сохранения

Показатели экологической обстановки на планете оставляют желать лучшего. В настоящее время особое внимание уделяется взаимоотношению человечества и биосферы. Загрязнение внешней среды давно стало причиной многочисленных болезней, преждевременного старения и смерти людей. Основной задачей современного общества является защита экосистемы от уничтожения. Чтобы правильно определять направления деятельности по сохранению экологии, необходимо понимать, что такое биосфера.

Что такое биосфера

Для того чтобы дать определение этому термину, нужно сначала пояснить, что такое экосистемы. Это такие системы, функциональными единицами которых являются живые организмы разных видов, постоянно находящиеся во взаимодействии друг с другом. Это взаимодействие носит разный характер, но системообразующим является пищевая цепь, которая, пересекаясь с другими цепями, образует пищевую сеть. Все пищевые сети видов, обитающих на данной территории, образуют трофическую, то есть пищевую пирамиду. Она и является основой формирования и поддержания устойчивого состояния экосистемы.

Биосфера — это результат и условие функционирования всех экосистем планеты. Результатом синхронного действия экосистем является формирование стабильных параметров состояния основных сред экосистемы — атмосферы, гидросферы и литосферы.

Биосфера в Канаде — первый музей, посвященный водной экосистеме

Атмосфера обязана всем экосистемам планеты своим постоянным газовым составом. Особенно значимым для организмов планеты является соотношение O2 (23%) и CO2 (0,003%). Такое соотношение поддерживается всей совокупностью растений, животных, бактерий, грибов и других организмов, входящих в состав биоценозов всех экосистем планеты.

Соотношение этих веществ в воде также зависит от деятельности организмов разной пищевой специализации. Состояние литосферы организмы контролируют в меньшей степени. Однако благодаря их деятельности на планете создана особая сфера, называемая почвой. Она поддерживается и возобновляется благодаря постоянной деятельности организмов, поедающих мёртвую органику. Почва же является базой формирования крупных сообществ растений, поддерживающих благоприятное для всех организмов планеты соотношение O2 и CO2.

Таким образом, биосфера — это экологическая система, сформированная всей совокупностью экосистем планеты. Спецификой такой мегаэкосистемы является одновременное наличие функциональных единиц (организмов разных видов) в атмосфере, гидросфере и литосфере. Для неё характерно поддержание на постоянном стабильном уровне температуры и химического состава всех сред, контролируемых живыми организмами.

Характерным примером проявления биосферы является климат, который поддерживается взаимодействием атмосферы, гидросферы и литосферы под воздействием живых организмов.

Что понимается под антропогенным воздействием

Несмотря на то что человек как живой организм является составной частью этой мегаэкосистемы, он же и главный её разрушитель. Основные направления деструктивного воздействия человека на биосферу:

уменьшение количества растений — основных поставщиков кислорода;
снижение уровня видового разнообразия;

загрязнение, то есть нарушение сбалансированных круговоротов веществ и элементов.

Снижение количества растений изменяет газовый состав атмосферы и гидросферы, что приводит к климатическим изменениям. Вымирание видов нарушает трофические связи, разрушает локальные экосистемы, снижает устойчивость ещё существующих экосистем. Загрязнения активизируют процесс вымирания видов, а также меняют условия среды.

В настоящее время важнее не поиск временного способа защиты того или иного вида от вымирания, а нахождение путей остановки деградации растительного покрова

Что мы можем сделать для её сохранения

Самой большой проблемой биосферы является изменение газового состава атмосферы и вымирание видов. Если первое касается человека непосредственно, то зависимость благополучия биосферы и человека от насекомых в джунглях или от птичек в тайге не столь очевидна. Однако вымирание видов является главной проблемой современной биосферы.

На Всемирном конгрессе по национальным паркам, который проходил в Индонезии в 1982 году, было высказано предположение, что наше поколение последнее, которому суждено видеть природу в её первозданном виде.

Снижение видового разнообразия может быть прямым (отлов, охота) или опосредованным. В последнем случае изменяются свойства среды, в результате чего плохо становится и людям, и другим видам.

Главные направления деятельности человека для сохранения биосферы:

рациональное природопользование;
соблюдение охранного режима водных территорий и заповедников;
экологическое воспитание людей.

В результате хозяйственной деятельности человека ежегодно в атмосферу попадает около 30 тыс. видов химических веществ

Видео: что такое биосфера

Биосфера — это дом для всех, живущих на планете Земля. Это единственный дом, в котором живёт человечество и каждый его представитель. Другого дома нет и не будет. Его нужно беречь от любого разрушения.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

theecology.ru

Оптимизация биосферы

Производство Оптимизация биосферы
просмотров - 165

Основы рационального использования природных ресурсов

Для того, чтобы инженерное решение по экологизации ресурсного цикла могло быть реализовано, крайне важно соблюдать ряд условий, одинаковых для всех форм деятельности.

Системный подход к проблемам природопользования и охраны окружающей среды.

Природопользование - это совокупность всех процессов по использованию природных ресурсов и преобразованию окружающей среды.

Система - в общем случае это множество элементов, находящихся в отношениях и взаимосвязях, образуя определенную целостность и единство.

Биологическая система - это структура, выполняющая некоторую функцию (биохимическую, физиологическую и т.д.) взаимодействия со средой и другими системами как единое целое, состоящая из систем более низкого уровня и непрерывно приспособительно переустраивающих свою деятельность по каналам обратной связи и представляющих свойства самоорганизации. При анализе используют математику, кибернетику, теорию информации. Системный подход предусматривает комплексную оценку воздействия промышленно-технической деятельности на окружающую среду с обязательным прогнозированием реакции природы на это воздействие.

Грамотные технические решения позволяют резко снизить отрицательное воздействие на окружающую среду за счет:

1. применения производства с замкнутыми циклами;

2. оборотного водоснабжения предприятий;

3. вторичного использования сырья и материалов;

Можно выделить две принципиальные схемы охраны окружающей среды от загрязнений:

1. очистка вредных выбросов и сбросов;

2. многократное использование материалов и мероприятия, исключающие эти вредные выбросы и сбросы.

Стоимость очистных сооружений в настоящее время достигает 1/3 базовых фондов государства. При этом полностью вредные выбросы и сбросы не исключаются. По этой причине особо актуальным является применение безотходных или хотя бы малоотходных технологий производств.

Конечная цель таких производств - это выполнение путем прохождения нескольких ступеней переработки отходов всех видов.

Система считается безотходной, если на конечной стадии процесса выделяется такое количество отходов, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду.

Рис. Схема безотходной технологии, где:

1. возобновимые природные ресурсы;

2. невозобновимые природные ресурсы;

3. предметы потребления;

4. используемые отходы;

5. неиспользуемые отходы.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, безотходное производство, где вредные выбросы, сбросы и твердые отходы не оказывают влияния на человека, животный и растительный мир. Признаки такого производства:

1. максимально близкая к 100% переработка сырья;

2. минимальные затраты;

3. минимальный расход энергии на единицу продукции;

4. исключение из производства токсичных компонентов.

Задачи малоотходной и безотходной технологии:

1. комплексная переработка сырья с использованием всех его

4. локального (местного) - биоэкологического, учитывающего изменения качества среды в пределах населенных пунктов в промышленных районах, непосредственно на предприятиях.

Функции биосферы

Определение понятий и место пребывания

Чтобы определить функции биосферы, надо, прежде всего, определить, что в этом случае следует понимать под функциями и в каком качестве рассматривать биосферу. Такой подход может сразу показаться неприемлемым, но до сих пор нет единого понимания. Начиная с выдающихся ученых и основателей теории и до настоящего времени, однозначного определения функций именно биосферы нет. Существуют различные перечни функции биосферы. Это и обеспечения круговорота химических элементов, и абстрактные, например, энергетическая, о которой говорится, что она обеспечивается за счет аккумулирования зелеными растениями солнечной энергии и совсем не объясняет в чем же суть такой функции. Некоторые сводят их к роли только живых организмов. А может быть, все следует объединить?

Что такое функция? Это обязанность, или работа, или роль, или предназначение чего-либо или кого-либо.

Что такое биосфера? Упрощенно, это место, где обитают все живое на Земле и находятся остатки их жизнедеятельности. Кроме того, оно преобразовывается этими организмами. Из такого определения можно сделать вывод, что ее функции пассивные, потому как она – это, во-первых, только место или область пребывания.

И во-вторых, подвергается стороннему воздействию, под которым вынужденно изменяется. Если рассматривать биосферу с такой точки зрения, то называемые функциями энергетическую, газовую, концентрационную, деструктивную и средообразующую, функциями как раз назвать и нельзя. Они являются либо деятельностью организмов, либо последствиями этой деятельности.

Например, аккумулирование солнечной энергии зелеными растениями в процессе фотосинтеза является «работой» растений, а не энергетической функцией биосферы. Распределение энергии между другими организмами следует отнести к пищевой цепи, но не места их обитания. Также обстоит дело и с другими «функциями».

Процесс миграции и превращения газов, что обеспечивает газовый состав биосферы. Извлечение и накопление организмами биогенных веществ из окружающей среды. Деятельность редуцентов по разложению мертвой органики и вовлечение ее элементов в биотический кругооборот. Трансформация химических параметров окружающей среды, то есть формирование условий для благоприятного существования жизни во всех слоях – атмосфере, гидросфере и литосфере. Все это деятельность живых существ и ее последствия, в том числе преобразующие место их существования. Но никак ни функции самого места.

Складывается впечатления, что функции биосферы и деятельность живых организмов одно и то же. Но они лишь часть биосферы. Небольшая по массе и очень важная, так как единственная наделена энергией, необходимой для синтеза и миграции химических элементов.

Единственной функцией биосферы, как «места», может быть то, что она является хранилищем веществ, не вовлеченных в биогенный оборот.

Система и цель

Рассмотрение биосферы только как места жительства, является не только неполным, но и тупиковым. Она имеет свои функции, потому что является глобальной экосистемой. И в таком качестве объединяет функции всех ее частей, которые являются одновременно и ее. Самыми главными функциями являются самоорганизация и саморегулирование, которые обеспечивают ей состояние динамического равновесия. Состояние равновесия является основным условием существования системы, иначе, под воздействием внешних факторов, система разбалансируется и прекратит свое существование.

Биосфера, как система, возникла с рождением первых живых организмов. По некоторым данным от 3,5 до 3,7 млрд. лет назад. По теории В.И. Вернадского, первые живые существа имели довольно значительное видовое разнообразие. Хотя, существует также мнение, что первый простейший был одного вида. Утверждают также, что все направлено на достижение одной цели – обеспечение существования жизни. Человек развил эту мысль. Биосфера необходима для обеспечения максимально комфортного его существования на Земле. Этим оправдывается его активное и неограниченное вмешательство в нее. Тот же В.И. Вернадский дал этому процессу определение – ноосфера.

Главную роль в обеспечении существования жизни на планете Земля играют живые организмы. Как говорил один известный персонаж: «Спасение утопающих – дело рук самих утопающих».

В.И. Вернадский утверждал, что живое вещество является одновременно и функцией биосферы и могучей биохимической силой Земли. Он выделял их девять. В настоящее время ученые выделяют шесть и одну итоговую или их объединяющую.

Оно представлено в первую очередь растительным миром, который составляет 90% его массы. Основной энергетический источник – солнечная энергия. Она используется зелеными растениями в процессе фотосинтеза для получения свободного кислорода, который является источником дыхания для остальных. Питание, дыхание, создание и распад органических веществ – это составные части постоянного круговорота химических веществ и энергии в природе.

Миграция основных химических элементов, таких как кислород, углерод, водород, азот, кальций и так далее проходит через живое вещество с разной скоростью. Например, весь, существующий на планете, кислород оборачивается за 2000 лет, а углекислый газ – за 300. Живое вещество обладает огромной свободной энергией, которая обеспечивает высокую скорость протекания в ней химических реакций. Концентрируется эта энергия в белковых соединениях, которые могут быть только в живых организмах. Существование живого вещества обеспечивается размножением и непрерывной сменой поколений, а также способностью к адаптации и эволюционным изменениям. Следующее поколение не является копией предыдущего, а является его измененной и «улучшенной» моделью.

Первая функция живого вещества – энергетическая. В процессе фотосинтеза энергия накапливается и затем передается по пищевой цепи. Главными принципами ее являются стремления энергии к максимальному своему проявлению и увеличению. Существа с малой энергией погибают.
Вторая – газовая. В процессе своей жизнедеятельности организмы способны поддерживать нужный газовый состав своей среды обитания, а при необходимости его изменить. Примером соблюдения такого баланса может служить пропорциональное соотношение в атмосфере кислорода и углекислого газа. С появлением кислорода в атмосфере в объеме более 1% дало возможность появиться первым аэробным организмам. Увеличение количества кислорода до 10% создало условия для образования молекул озона и появления в атмосфере защитного слоя.
Окислительная и восстановительная. Эта функция также связана с наличием свободного кислорода. При его избытке происходят окислительные реакции, а при недостатке восстановительные, которые сопровождаются накоплением сероводорода и метана.
Организмы могут накапливать в своем теле химические элементы. Их концентрация может в несколько раз превышать обычное содержание в окружающей среде. Проявляются такие накопления в залежах полезных ископаемых или раковинах моллюсков. Концентрироваться могут не только вещества полезные, но и ядовитые, отравляющие и радиоактивные. Это концентрационная.
Деструктивная. Это способность организмов разрушать органическое вещество. Такую задачу в пищевой цепи выполняют редуценты, разрушители или могильщики. К ним относят грибы, личинки насекомых, червей, микроорганизмы и бактерии.
Живые существа находятся в постоянном движении и взаимодействии, благодаря чему переносят химические вещества и энергию. Транспортная функция позволяет их перемещать на значительные расстояния.
Итоговой, объединяющей или интегрирующей функцией живого вещества является их роль в создании и преобразовании физико-химических параметров окружающей среды. Это средообразующая. Средой здесь может быть и вся биосфера в целом и ее части – почвы, воды и так далее.
Отмечают еще две. Одна из них рассеивающая. Процесс жизнедеятельности организмов связан с выделение экскрементов и гибелью. Существа перемещаются, меняют верхний покров и жидкости. Вторая – информационная. Существа накапливают в процессе жизни, а также от прошлых поколений информацию, которую передают по наследству.

Человек и другие составляющие системы

Человек, без сомнения, является частью биосферы. Однако его роль несколько отличаются от роли других ее частей. Представляя себя на высшей ступени развития, человек считает, что вся она существует только для его комфортной жизни. Он вмешивается в существование других, влияет и изменяет окружающую среду, эксплуатирует природные ресурсы и загрязняет природу продуктами своей жизнедеятельности. Оценив последствия влияния человека на природу трудно утверждать, что он единственный носитель разума на Земле. Скорее наоборот.

К функциям человека относят биогеохимическую его деятельность. Это биогенная миграция атомов усиленная хозяйственной деятельностью человека. Деятельность человека существенно отличается от деятельности любого живого организма. Человек не производит энергию, а ее потребляет. Его воздействие на окружающую среду не определяется его биомассой, а зависит от производственной деятельности. Если бы он взаимодействовал с природой обычным для остальных живых организмов способом, то популяция людей на Земле не превышала 100 тысяч человек.

Учение В.И. Вернадского о ноосфере, ставило человека разумного в центр биосферы. Теперь она должна была меняться не только под воздействием живых организмов и внешних факторов, но в соответствии с желаниями и целями человека. Думается, что не такие формы и методы преобразования биосферы человеком представлял себе великий ученый.

Рассматривать значение и роль только человека и живых организмов в системе биосферы несколько неправильно и неполно. Нельзя оставить в стороне косное вещество как хранителя запасов химических элементов или соединения в состоянии радиоактивного распада. Недостаточно изучено влияние космических тел и приносимых ими на Землю инородных веществ.

Видео — Человек и биосфера

ecology-of.ru

Статьи - Устойчивость биосферы

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение 3
2. Устойчивость биосферы 3
3. Концепция биотической регуляции и равновесия биосферы 5
4. Равновесие биосферы 8
5. Заключение 10

Список литературы 11

Введение

Биосфера (от греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал русский биогеохимик и философ В.И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Устойчивость биосферы

Биосфера — сфера жизни на планете Земля, включает нижний слой атмосферы, верхний слой литосферы, гидросферу и совокупность обитающих здесь живых организмов (биоту).

Устойчивость биосферы, то есть ее способность возвращаться в исходное состояние после любых возмущающих воздействий, очень велика. Биосфера существует уже около 3,8 миллиарда лет (Солнце и планеты — около 4,6 миллиарда), и за это время ее эволюция не прерывалась. Это следует из того, что все живые организмы, от вирусов до человека, имеют один и тот же генетический код, записанный в молекуле ДНК, а их белки построены из 20 аминокислот, одинаковых у всех организмов. И как бы ни были велики возмущающие воздействия, а некоторые из них можно отнести к разряду глобальных катастроф, приводивших к исчезновению многих видов, в биосфере всегда находились внутренние резервы для восстановления и дальнейшего развития.

Только за последние 570 миллионов лет отмечено шесть крупных катастроф.

В результате одной из них число семейств морских животных уменьшилось более чем на 40 процентов.

Крупнейшая катастрофа на границе пермского и триасового периодов (240 миллионов лет назад) привела к вымиранию около 70 процентов видов, а катастрофа на границе мелового и третичного периодов (67 миллионов лет назад) — к вымиранию почти половины видов (тогда-то и вымерли динозавры).

Причины таких катаклизмов могли быть различны: похолодание климата, большие вулканические извержения с обширными излияниями лавы, отступления океана, удары крупных метеоритов — биота все равно развивалась, приспосабливаясь к окружающей среде и одновременно оказывая на последнюю мощное преобразующее влияние.

Образование атмосферного кислорода и увеличение его концентрации, кстати, тоже оказалось катастрофичным для некоторых видов — они вымерли, в то же время развитие других видов ускорилось.

Биота прошла огромный путь эволюции от простейших организмов до животных и растений и достигла видового разнообразия, которое исследователи оценивают как 2-10 миллионов видов животных, растений и микроорганизмов, каждый из которых занял свою экологическую нишу.

Состояние биоты определяется в основном физико-химическими характеристиками окружающей среды.

Совокупность среднемноголетних характеристик атмосферы, гидросферы и суши мы называем климатом. Основная климатическая характеристика — температура у поверхности Земли — изменялась за время эволюции биоты относительно мало: при современном значении средней глобальной температуры 288 К (шкала Кельвина отсчитывает градусы от абсолютного нуля, таким образом, 288 К = 15о С) изменения, с учетом ледниковых периодов, не превышали 10-20о .

За 4 миллиарда лет концентрация СО2 в атмосфере уменьшилась в 100-1000 раз (из-за ослабления вулканизма, в результате расхода радиоактивных элементов в недрах Земли), что отрицательно повлияло на питание растений. В то же время накопление кислорода в атмосфере резко ускорило развитие биоты, но не было на пользу тем самым анаэробным (бескислородным) организмам, в результате жизнедеятельности которых появился кислород. Они были почти полностью вытеснены вновь возникшими аэробными организмами.

Есть предположение, что за время существования биосферы исчезло несколько миллиардов видов, тогда как сейчас существуют несколько миллионов.

Но зато организмы, которые сумели пережить изменение условий, давали начало новым видам. Именно приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды создало многочисленные и отлично приспособленные виды, то есть двигало эволюцию, как это впервые показал Дарвин.

Имеются данные о том, что становлению человека как вида способствовали тяжелые условия окружающей среды, в которых жили наши предки.

Когда он научился поддерживать благоприятные условия своего существования, его эволюция как биологического вида прекратилась, сменившись эволюцией общества.

Итак, в процессе эволюции биоты были периоды устойчивого развития и периоды катастроф. Рассмотрим, что происходит с биосферой в настоящее время.

Концепция биотической регуляции и равновесия биосферы

Биотическая регуляция окружающей среды – biotic regulation of environment – формирование, регулирование и стабилизация биотой окружающей среды для ее оптимизации в интересах жизни. В рамках концепции биотической регуляции главным свойством жизни является способность видов организмов к выполнению работы по поддержанию пригодных для жизни условий окружающей среды. Жизнь основана на биохимических реакциях синтеза и разложения, преобразующих неорганические вещества в органические и обратно. Мощность биохимических потоков синтеза и разложения в естественной биоте такова, что отсутствие связи между синтезом и разложением привело бы окружающую среду (биосферу) в состояние, не пригодное для жизни в течение десятков лет.

Для сохранения пригодной для жизни окружающей среды, казалось бы, что синтез и разложение должны быть полностью скомпенсированы. Так считают многие исследователи.

Но это было бы эквивалентно отсутствию жизни. В таком случае все изменения окружающей среды происходили бы за счет потоков из земных недр и их депонирования в осадочные породы. Эти не связанные друг с другом потоки не могут быть замкнутыми, поэтому, учитывая их более низкую скорость по сравнению со скоростью биохимических потоков, окружающая среда могла бы стать непригодной для жизни за время порядка ста тысяч лет.

На самом деле биохимические потоки синтеза и разложения скоррелированы не в результате замкнутости их круговорота, а определяются порогом чувствительности биоты по отношению к изменениям характеристик окружающей среды.

Т. е. круговорот биогенов разомкнут, так как на него воздействует множество факторов.

И только когда разомкнутость превышает порог чувствительности биоты, последняя начинает работу по снижению разомкнутости до порога чувствительности.

Корреляция между синтезом и разложением включается только тогда, когда изменения окружающей среды превышают этот порог. Изменения окружающей среды могут вызываться как абиотическими, так и биотическими процессами.

Таким образом, существование жизни в окружающей среде возможно только при наличии управления этой самой средой. Невозможность существования жизни без биотической регуляции окружающей среды следует также из физической неустойчивости существующего климата Земли, содержащей жидкую гидросферу.

Парниковый эффект, поддерживающий среднеглобальную приземную температуру выше точки замерзания воды, определяется в основном парами воды и облачностью.

Согласно физическим законам, пары воды и облачность находятся в равновесии с жидкой гидросферой.

Это равновесие зависит от приземной температуры. С ее ростом на каждые 100С концентрация паров воды в атмосфере увеличивается вдвое, что приводит к росту парникового эффекта и повышению приземной температуры.

Поэтому существующее равновесное состояние климата колеблется между состояниями полного испарения и полного оледенения. Устойчивое поддержание среднеглобальной приземной температуры в течение последнего миллиарда лет в пределах 7-240С может быть объяснено только биологическим управлением глобального круговорота воды.

Сложное взаимодействие с окружающей средой приводит к необходимости образования сообществ видов, скоррелированно взаимодействующих между собой и окружающей их средой (элементарных ячеек биохимического круговорота), и экологических систем из определенного набора сообществ. Такая скоррелированность в рамках сообщества видов подобна скоррелированности клеток и органов внутри многоклеточного организма.

Только те виды, которые обеспечивают необходимую работу по поддержанию окружающей среды, могут образовывать сообщества и составлять земную биоту.

Виды земной биоты должны сохранять неизменной свою генетическую программу и не могут адаптироваться к любым флуктуациям внешних условий.

Они должны обладать механизмом стабилизации генетической программы.

Действительно, по палеонтологическим данным продолжительность существования видов составляет в среднем от 3 до 7 млн лет, т.е. соответствует геологическим временам.

Все виды биоты должны при этом быть жизнеспособны и согласованно взаимодействовать с другими видами сообщества, обеспечивая управление окружающей средой.

Эти ограничения объясняют наблюдаемые морфологическое постоянство и дискретность как современных, так и древних видов. Управление окружающей средой виды, организованные в сообщества (элементарные экосистемы), осуществляют через биогеохимический круговорот биогенов - элементов, необходимых для жизни, т.е. синтез органики из неорганических элементов и затем разложение органики на первичные элементы или включающие их вещества.

Основными биогенами служат кислород, углерод, азот и фосфор. В силу ограниченности в окружающей среде доступных биоте биогенов (например, углерода в виде углекислого газа), круговорот биогенов замкнут с высокой степенью точности, обычно равной или ниже порога чувствительности биоты (для углерода эта величина измеряется сотыми процента).

При внешнем возмущении биота его размыкает для возвращения окружающей среды к прежнему состоянию.

Примеров формирования, регулирования и стабилизации окружающей среды много.

Геологическая наука показала, что земная кора в значительной степени сформирована непосредственно биотой или при ее косвенном участии. Хорошо известно, что кислородная атмосфера в основном сформирована биотой.

Почва является прямым продуктом деятельности живых организмов. В современном Мировом океане концентрация основных биогенов находится в том же соотношении, что и при синтезе органического вещества.

Идеи биотической регуляции окружающей среды прослеживаются в работах В.И.Вернадского, американского биохимика А.Лотки, но наиболее четко эту идею высказал Н.В.Тимофеев-Ресовский, который в 1968 г. писал: «...биосфера Земли - гигантская живая фабрика, преобразующая энергию и вещество на поверхности нашей планеты - формирует и равновесный состав атмосферы, и состав растворов в природных водах, а через атмосферу - энергетику нашей планеты. Она же влияет на климат. Вспомним огромную роль в круговороте влаги на земном шаре испарения воды, осуществляемого растительным покровом. Следовательно, биосфера Земли формирует все окружение человека. И небрежное отношение к ней, подрыв ее правильной работы будет означать не только подрыв пищевых ресурсов людей и целого ряда нужного людям промышленного сырья, но и подрыв газового и водного окружения людей. В конечном счете люди без биосферы или с плохо работающей биосферой не смогут вообще существовать на Земле».

Он же отмечал структуризацию биосферы планеты и называл первичные ячейки этой структуры - сообщества организмов, элементарными ячейками биологического круговорота.

Несколько позже идею биотической регуляции выдвинул английский ученый Дж. Лавлок, назвав ее «гипотеза Гея», но научно обосновал реальные механизмы регуляции окружающей среды биотой российский биофизик В.Г. Горшков.

Он же показал, что биосфера (глобальная экосистема), как любая система, имеет предел «прочности», предел внешнего воздействия на нее, превышение которого ведет к нарушению устойчивости системы. Этот предел называют несущей емкостью экосистемы или несущей хозяйственной емкостью экосистемы, и ее можно определять как для глобальной экосистемы (биосферы), так и для экосистемы любого меньшего масштаба, а также для любой территории.

Теория биотической регуляции по-иному рассматривает основные экологические проблемы человечества. Если до сих пор главной экологической проблемой считается загрязнение окружающей среды, обусловленное неправильным формированием хозяйства, которое оказалось слишком грязным и вело к локальным, региональным и глобальным изменениям окружающей среды, то теперь ясно, что главная причина экологических проблем и изменений окружающей среды - нарушение механизма регуляции окружающей среды биотой в результате разрушения естественных экосистем и замены их искусственными антропогенными системами.

В результате человечество вышло за пределы несущей емкости глобальной экосистемы, нарушило замыкание биогеохимического круговорота, резко снизило способность экосистем управлять окружающей средой и удалять загрязнения.

Поэтому решение экологических проблем возможно только на пути возвращения человечества в пределы несущей емкости глобальной экосистемы, а борьба с загрязнением и ресурсосбережение остаются важной, но второстепенной задачей.

Для решения экологических проблем необходима смена ценностей модернизма, которые не соответствуют современному этапу развития - этапу столкновения мирового сообщества с природой, так как идеология модернизма направлена на рост по всем направлениям и не накладывает запретов на разрушение природы.

Теория биотической регуляции окружающей среды объединяет «биологическую» экологию и экологию как науку о взаимоотношениях природы и общества.

Она также является естественнонаучной базой для общественных наук. На международном уровне растет понимание роли биоты в формировании и регулировании окружающей среды.

В частности, в документе, подготовленном в преддверии Международной конференции «Вызовы изменяющейся Земли» (Амстердам, июль 2001 г.), посвященной обсуждению результатов и перспектив крупнейших программ исследований Земли, сказано: «Земля представляет собой систему, в которой сама жизнь помогает контролировать ее состояние. Биологические процессы сильно взаимодействуют с физическими и химическими процессами в формировании свойств окружающей среды, но биология играет гораздо более важную роль в поддержании пределов обитаемости окружающей среды, чем это предполагалось ранее».

Равновесие биосферы

За большой период существования биосферы сложилось определенное равновесие ее составных частей, поддерживающее общий энергетический уровень всей системы.

Саморегуляция проявляется в стремлении восстановить нарушаемое взаимодействие компонентов или резкие изменения их количественных показателей. Биологический круговорот непрерывен и бесконечен, он является неотъемлемой частью развития природы и результатом деятельности солнечной энергии. Устойчивость этих процессов — характерная черта биосферы.

Однако хозяйственная деятельность человека, усиливающаяся и принимающая разнообразные формы под влиянием научно-технического прогресса, все более существенно воздействует на биосферу путем изменения ее отдельных компонентов.

Еще на заре своего существования человек использовал природные ресурсы, хотя это действие было стихийным и, главное, незначительным по размерам.

Впоследствии с развитием общества, науки и техники воздействие на природу становилось все более ощутимым.

Постепенно естественную растительность, животный мир стали рассматривать как важнейшее природное сырье для отдельных отраслей промышленности, источник пищи для людей и корма для домашних животных.

С развитием земледелия распахивали большие территории, вырубали леса, расширяли сельхозугодья. Растительный покров суши с доисторических времен сократился на 60—65%. Сейчас во всем мире леса занимают около 27 %, луга и пастбища — 17 %, а пашня — 11 % суши (по данным ФАО). Резко возросло потребление биомассы в виде сырья для промышленности и продуктов питания. Так, в современных агробиоценозах от 40 до 80% биопродукции (зерно, солома, стебли, корнеплоды и т. д.) полностью отчуждается. Значительное количество биомассы вывозят из леса и перерабатывают на заводах и фабриках в строительную, химическую и другую продукцию.

Растительный покров является мощным противоэрозионным фактором. Он создает шероховатость поверхности почвы, растения надежно скрепляют ее корнями, защищают наземными частями от разрушения стоком воды и дождевыми каплями. Культурные травянистые растения задерживают 10—11% осадков, а древесная растительность своими кронами — до 30 %. Защитное значение растительного покрова состоит также в улучшении структуры и водопроницаемости почвы в результате разложения корневых остатков. Большая водорегулирующая роль принадлежит лесной подстилке и ежегодному отпаду травянистых растений, образующих степной войлок, особенно хорошо заметный на лугах и в степных заповедниках.

Вырубка лесов и распашка степей изменяют гидро-климатический режим на больших территориях. На безлесных участках усиливается поверхностный сток, особенно на горных склонах и холмистых местностях. Это влечет за собой смыв верхнего слоя почвы и потерю ее плодородия, развитие разрушительных селевых потоков в горах. Лишенные растительности песчаные равнины в аридной зоне тотчас подвергаются дефляции, превращаясь в движущиеся барханы и причиняя огромный ущерб народному хозяйству. К этому же приводит неосмотрительная распашка песчаных земель, а также легких карбонатных почв и в местностях с умеренным климатом, следствием чего являются развивающиеся здесь пыльные бури.

Заключение

Научная концепция биотической регуляции окружающей среды может быть сформулирована в виде следующих основных положений:

Пригодная для жизни человека окружающая среда создается и устойчиво поддерживается в оптимальном состоянии естественными, не нарушенными человеком экологическими сообществами живых организмов (биотой). Вплоть до некоторого порога, естественная биота компенсирует любые нарушения оптимальной окружающей среды, включая антропогенные возмущения. Биотическая регуляция происходит как в локальном, так и в глобальном масштабах.
Биотическая регуляция осуществляется за счет скоррелированного функционирования ("работы") живых организмов всех видов, входящих в экологическое сообщество. Информация, необходимая для такой работы, содержится в геномах естественных видов. Стабилизирующий естественный отбор предотвращает распад этой информации. Эволюция происходит в направлении усиления регуляторного потенциала экологического сообщества.
Величина потоков информации, обрабатываемых естественной биотой при осуществлении контроля за окружающей средой, на двадцать порядков превосходит величину потоков информации, которые могут быть обработаны современной цивилизацией. Технологический аналог биотической регуляции невозможен.
Разрушение естественных экосистем в ходе хозяйственной деятельности человека приводит к деградации механизма биотической регуляции в локальном масштабе и непрерывному ослаблению его глобальной мощности. Ни нарушенные человеком, ни искусственные биологические системы не способны к поддержанию устойчивой окружающей среды. Такие системы - мощные дестабилизаторы окружающей среды.
Пригодные для жизни человека параметры окружающей среды и климата физически неустойчивы. В частности, жидкое состояние гидросферы Земли, являющееся основой функционирования живых систем, физически неустойчиво по отношению к переходу в состояния полного оледенения планеты или полного испарения океанов. В отсутствие биотического управления окружающая среда и климат Земли в течение короткого времени перейдут в непригодное для жизни человека состояние.
Главной задачей современной науки является определение величин площадей, которые в глобальном масштабе должны быть изъяты из хозяйственной деятельности и возвращены ненарушенным естественным экологическими сообществами с целью предотвращения глобального экологического кризиса и восстановления долгосрочной устойчивости пригодных для жизни человека окружающей среды и климата Земли. Иными словами, без естественных лесов жизнь человека на земле невозможна.

Список литературы

1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера. М.: Логос, 2005
2. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С., Рейф И.Е. Перед главным вызовом цивилизации. - М.: ИНФРА-М,2005.- 224 с.
3. Еремченко О. З.Учение о биосфере: учебное пособие. 2-е изд. – Academia, 2006, стр. 240
4. Сапунов В.Б. Логика сочетания полового и социального-биологического диморфизма в антропогенезе // Вестник Костромского Государственного университет. Вопросы системогенетики, 2005, №1, с. 61-69.
5. Яковлев И. А. История человечества. История отношений человека и природы как цивилизационный процесс. – Алетейя, 2006 г.

lesnaya.nethouse.ru

Стабильность биосферы Ноосфера, управления биосферой

Биосфера обладает мощной буферной действием в отношении многих внешних воздействий. Это обеспечивает общую устойчивость и создает благоприятные стабильные условия существования организмов. В пределах биосферы смягчается действие в ветра, засушливость воздуха и почвы, поддерживается определенное соотношение между концентрацией кислорода и углекислого газа в атмосфере, сужается амплитуда колебаний температуры. Но все эти качества биосферы не могут противостоять неразумным действиям человека и резко падают при антропогенных воздействиях. Так, засухи сравнению безопасны для природных экосистем, но они наносят ощутимые убытки агроэкосистемаемам.

Сохранить почвенно-климатические условия крупных регионов планеты и обеспечить их устойчивость можно только при наличии в этих регионах достаточно больших по площади природных биомов

Для устойчивости биогеохимических циклов большое значение имеют депо биогенных химических веществ в почве. Почва - это совершенно особое по своим свойствам природное тело. В биосфере грунт выполняет множество спец цифичних функций. Он обеспечивает растения всеми необходимыми питательными веществами, содержит в себе большое количество влаги, препятствует ее быстрому стока в реки,. В сельском хозяйстве почва является компонентом том производствава .

Почвы в различных биомов и различных природных зонах довольно сильно отличаются между собой. В умеренных широтах свойства почв такие, что гумус хорошо удерживает катионы и анионы биогенных элементов, их вил вильнення идет постепенно, и это обеспечивает сохранение плодородия почвы на длительное время, а также создание биологической продукции. В противоположность этому, в тропиках, благодаря высокой температуре и влажности минерализация идет довольно быстро. Выздоровление почвы и вымывания из них ионов минеральных веществ проходят достаточно активно. Поэтому агроэкосистемы тропических широт, по сравнению с экосистемами умеренных зон, би льш уязвимы и быстрее деградируют. Этот процесс здесь часто завершается запустелюванням и исключением территорий из сельскохозяйственного использованиятання.

Важными участниками биогеохимических циклов почвенные микроорганизмы. Грунт одновременно служит как депо для многих веществ, за счет которого гасятся флуктуации, возникающие при переходе веществ с одни иеи звена биогеохимического цикла ко второй. Особенно важен в этом гумус почвы. В нем продукты разложения органических веществ содержатся длительное время. Например, в дерново-подзолистых почвах объем возможных новых включений органического вещества составляет 300 кг / га, в черноземах - 160 кг / га. Многие веществ, поступающих в почву, могут содержаться в нем за счет адсорбции и других физико-хими ческих процессов. Емкость почв за счет такого типа поглощения достигает 225 кг / га на рена рік.

Экологическое нормирование должно базироваться на анализе свойств экосистемы, важнейшей из которых является устойчивость к внешним воздействиям

Влияние крупномасштабных изменений окружающей среды на живые организмы, несомненно, отражается на устойчивости экологических систем, в которые входят эти организмы. Следует иметь в виду, что экологические системы и, так же как и отдельные виды организмов были объектом длительного эволюционного процесса, в ходе которого менее устойчивые системы исчезали и сохранялись только те экологические системы, устойчивость которых по когда колебаний внешних факторов была довольно высокою.

целом устойчивость биологических систем можно охарактеризовать как внутренне присущую биосистеме способность поддерживать на определенном уровне в течение длительного времени свои основные параметры и видновлюва ать их после нарушений. Количественно оценить устойчивость довольно сложно, но учеными были отмечены некоторые закономерности в способности экосистем поддерживать свой равновесное состояние: устойчивость группировки тем в ища, чем больше время оно может существовать, не испытывая значительных изменений. Более устойчивые группировки должны иметь большее разнообразие жизненных форм и экологических ниіш.

В результате воздействия экологических факторов успех живых организмов в борьбе за существование определяется в значительной мере их приспособлением к условиям, которые способствуют поддержанию устойчивости экологических систем. В. В связи с этим естественный отбор имеет тенденцию к сохранению организмов, эволюция которых повышает устойчивость экологических систем.

Мысль о роли человечества, которое превращает биосферу на базе научных знаний на благо каждого человека, не оставляла. ВИ. Вернадского весь последний период его жизни

Ноосфера (от греч"Ноозам"- разум) - это сфера взаимодействия общества и природы, в пределах которой разумная деятельность является главным, определяющим фактором развития. В понятии ноосферы подчеркивается необхиднис во целесообразного взаимодействия человечества и природы. По мнению. ВИ. Вернадского, отношение общества к природе обусловлено не только научно-техническими достижениями, но и социальными факторамьними чинниками.

Понятие"ноосфера"впервые употребил в 20-е годы XX века французский палеонтолог и философ. Тейяр де. Шарден. В его понимании ноосфера - идеальная, духовная ("мыслящая") оболочка. Земли, возникшая с появлением и решения витком сознания. ВИ. Вернадский считал, что главная сила преобразования биосферы в ноосферу в интересах человечества - это сочетание ума с идеалами демократии. Выход из экологического кризиса может быть т олько в использовании разума человечества (в виде суммы знаний и технологических разработок) не только для эксплуатации природных ресурсов, но и для их сохранения и приумноженияо збереження і примноження.

К сожалению, имеющаяся экологическая ситуация не может быть изменена природными системами регуляции, эволюционно сформировались на разных уровнях организации живой материи. Решение проблемы предполагает активное рег гулююче вмешательства человека в биосферные процессы, вплоть до направленного контроля численности и биологической активности экономически значимых видов и формирования искусственных экосистем с заданными свойствами. В осн ове решения этой задачи должны быть глубокие знания естественных законов формирования и функционирования биологических систем разного рангґу.

Только на базе познания фундаментальных экологических закономерностей, с использованием современных научных и технических достижений, удастся сконструировать систему гармоничного взаимодействия человечества и живой приро оды. ВИ. Вернадский, как уче-ный-материалист, определил место человека в биосфере тремя положениямими:

Человек, как она наблюдается в природе, как и все живые организмы, как и все живое вещество, есть определенная функция биосферы, в определенном ее пространстве - времени

человека во всех ее проявлениях составляет определенную закономерную часть строения биосферы

"Взрыв"научной мысли в XX в подготовлен всем прошлым биосферы и имеет глубинные корни Цивилизация"культурного человечества", - поскольку оно является формой организации новой геологической силы, созданной в био осфери, - не может прерваться и уничтожиться, так как это большое природное явление, отвечающее исторически, вернее - геологически, установленной организованности биосферганізованості біосфери.

Эти идеи положены в основу закона ноосферы. ВИ. Вернадского:"Биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. сферу, где человеческий разум играть доминирующую роль в развитии системы"человек - природ даа — природа".

Рассматривая человека и биосферу как единое органическое целое,. ВИ. Вернадский связывал взлеты в истории цивилизации с рождением биосферой возможностей, способных делать прорывы в ее территории: через века повторяются периоды, когда згромаджуються в одном или немногих поколениях, в одной или многих странах много одаренных личностей, умы которых создают силу, изменяющая биосферу. Расцвет стар одавних цивилизаций. Китая и. Индии,. Эллады и. Рима, итальянское. Возрождение, промышленная революция середины XIX и научно-техническая революция середины XX в является подтверждением мнений вченогного.

Стоит заметить, что идея ноосферы стала быстро захватывать экологическое мышление. В 1948 г американский биогео-химик. Хатчинсон в одной из своих статей отмечал:"Эколог должен доказать, что уход за биос сферой и поддержание ее в хорошем состоянии является такой же интересной и важным делом, как ремонт собственного радиоприемника или автомобилямобіля".

Полное доминирование человека над природой невозможно, оно не было бы ни прочным, ни стабильным, поскольку человек - очень зависим хищник, который занимает слишком"высокое"место в кормовом цепи. Было бы куда кр раще, если человек осознал, что существует определенная экологическая зависимость, в условиях которой она воспринимать мир со многими другими организмами, вместо того, чтобы смотреть на каждый квадратный сантиметр как н а возможный источник пищи и благополучия или как на место, где можно соорудить нечто искусственное (Ю. Одум). Если поведение человека на самом деле"умная", то естественно, что человек долженриродно, що людина має:

изучить и понять форму собственного популяционного роста;

определить количественно оптимальные размеры и конфигурации населения в связи с емкостью данной отрасли, что позволяет ей быть готовой к принятию"культурноирегуляции"там, где естественная регуляция не действует

Диалектическое взаимодействие общества и биосферы в ходе исторического прогресса человечества постепенно превращается в управление сначала отдельными элементами биосферы, потом ее частями и, наконец, всей биос сферой в планетарном масштабе. До практического решения последней задачи человечеству еще далеко, но в теоретическом плане он актуален уже тепер.

Без знания законов функционирования и развития экосистем невозможен переход от стихийного воздействия человека на биосферу к сознательному управления ею

Теоретическая мысль, как видим, нацелена не на разрушение, а на сохранение среды обитания человека, которая, как разумное существо, вряд ли согласится пойти на самоуничтожение

Поэтому наше время планетарных потрясений есть и временем становления экологического самосознания человека. МК. Рерих (1874-1947), который умел чувствовать природу планеты всем существом, отметил, что, к сожалению, рассуждения. Сбер дливого отношения к природе нельзя ни навязать, ни привить силой; только само по себе оно может войти в обиход каждого и стать незаметным, но чрезмерным стимулом творчества. В этих словах заложена огромная сила созидания разумной биосферы - ноосферы 1 о это должны заботиться как последователи материалиста. ВИ. Бернадского, так и последователи идеалиста. ПТайяра де. Шарден. Шардена.

uchebnikirus.com

Неустойчивая биосфера и устойчивое развитие — Мегаобучалка

В течение последних десятилетий учеными разных направлении весьма интенсивно исследуются глобальные процессы, вызванные нарушением биогеохимических циклов, вторжением в климатическую систему и сокращением биоразнообразия в результате антропогенной деятельности. Эти, также как и проблемы лавинообразного прироста численности населении, дефицит продовольствия, голод и недостаток чистой питьевой воды со всей неотвратимостью поднимают вопрос о емкости биосферы и способности систем жизнеобеспечения продолжать выполнять своп функции в условиях растущего антропогенного пресса.

Как известно, прямые и обратные связи поддерживают гомеостаз. Это означает, что планетная биота управляет связями между атмосферой, Мировым океаном и верхней частью литосферы. Этим она поддерживает и сохраняет стабильность потоков вещества и энергии в биосфере. Гомеостаз имеет- место только при определенном высоком уровне поглощения планетарной биотой солнечной энергии, возможен только при отсутствии экстремальных космических и планетарных воздействий на биосферу. Он основан на связях, разрушение которых носит триггерный характер. Это означает, что живая природа и многие биокосные образования, поддерживающие гомеостатичность биосферы, оказываются хрупкими, спонтанно разрушающимися в ходе нарушения экологического баланса силами органической природы. Дестабилизация биосферы возможна в результате воздействия трех сил: космической, геологической и техногенной.

В результате исследований биосферы с точки зрения природной системы, осуществленной Г.Лавлоком (1982), который конкретизировал и несколько видоизменил представления В. И. Вернадского об организованности биосферы, а также В. Г. Горшкова (1995), который математически выразил идею Г.Лавлока о гомеостазе глобальной экосистемы, можно констатировать: ( естественная биота Земли устроена таким образом, что она способна с высочайшей точностью поддерживать пригодное для жизни состояние окружающей среды.

Огромная мощность продукции, достигнутая биотой, позволяет ей восстанавливать любые естественные нарушения окружающей среды в кратчайшие сроки, измеряемые десятками лет;

Огромная мощность, развиваемая биотой Земли, таит в себе скрытую опасность быстрого разрушения окружающей среды за десятки лет, если целостность биоты будет нарушена. При этом установлено, что широкомасштабное окультуривание ландшафтов опаснее образования антропогенных пустынь; биосфера в определенной степени способна компенсировать любые возмущения, производимые человечеством, но только в том случае, если доля его потребления не превышает 1 % продукции биосферы;

" Современные изменения биосферы человеком, ведущие к выбросу биотой 2,3 млрд т/год углерода в атмосферу, свидетельствуют о переходе ее в неустойчивое состояние, о сильном нарушении глобальных биогеохимических циклов и о существенном подавлении дестабилизирующего равновесного состояния процессов ее естественного саморегулирования;

С современное состояние биосферы в определенной степени обратимо. Она способна вернуться в прежнее состояние, имевшее место в прошлом веке, но для этого необходимо на порядок снизить потребление ее естественной продукции; ^ другою устойчивого состояния биосферы не существует, и при сохранении или росте степени антропогенной нагрузки устойчивость окружающей среды будет нарушена и биосфера начнет разрушаться;

Из-за инерционности демографических процессов рост населения Земли до 8 млрд чел. неизбежен. Однако после стабилизации на этом уровне необходимо почти на порядок снизить число людей на планете путем планирования семьи, и только в этом случае дестабилизированная биосфера возвратится в устойчивое состояние саморегулирования в соответствии с принципом Ле Шателье, так как отторжение человеком ее продукции не будет превышать

1% (К.С.Лосев и др., 1993).

Таким образом, ведущие экологи однозначно свидетельствуют о том, что стихийно развивающаяся цивилизация вплотную подошла к порогу устойчивости биосферы] Главная опасность заключается в том, что антропогенные воздействия привели к нарушению процессов саморегулирования биогеохимических циклов. Поэтому человечество оказалось перед экологическим императивом: либо восстановление дикой природы на уровне XIX в. или даже несколько более ранних времен, либо конец света. Третьего не дано.(Согласно В.Г.Горшкову, биосфера гомеостатична только в рамках условий дотехногенного голоцена и ей не свойственны другие устойчивые состояния. Однако этот вывод, сделанный на основе прямого применения метода актуализма, требует определенных корректив./Вся история биосферы, начиная с самых ранних этапов ее возникновения и развития. — это непрерывная череда гомеостазисов и бифуркаций-катастроф (кризисов и революций).

До наших дней биосфера пришла сложный и нелегкий пучь усложнения и ускорения. На ее долю выпадали самые разнообразные катастрофы, начиная от крупнейших космических и глобальных дo региональных и локальных. Их развитие нередко ставило биосферу на грань самоуничтожения и полного распада. Однако каждый раз благодаря внутренней энергии биосфера с честью выходила из сложнейших ситуаций, и вновь возрождалась жизнь. Такие случаи в геологической истории многочисленны. Ярким примером может служить глобальный кризис биосферы, который произошел 65 млн лет назад. В результате столкновения Земли с крупным космическим телом (астероидом) возникла экологическая катастрофа. Изменились газовый состав атмосферы и температуры приземной части воздуха и морских акваторий, на просторах суши начались масштабные лесные пожары и т.л.

Нарушение природного баланса было настолько значительно, что привело к гибели крупных наземных позвоночных, в том числе и динозавров. Органический мир Земли лишился почти всего лесного покрова. Исчезли все головоногие моллюски (аммониты и белемниты), все семейства планктонных организмов, кораллов и мшанок, 75 % семейств брахиопод, такое же количество двустворчатых и брюхоногих моллюсков и других организмов. Однако через сравнительно недолгое время, спустя 3 — 5 млн лет, органическая жизнь на Земле возродилась.

Между тем эта космическая катастрофа была все же не самой крупной в истории Земли. В течение последних млн лет геологической истории подобных космических катастроф насчитывается 21. Это не только прямые удары и взрывы астероидов, но падения комет или их пролеты вблизи Земли, lice это фиксируется в истории развития органического мира и отмечено крупными рубежами геохронологической шкалы. Не упали на Землю астероид 65 млн лет, не произойди в это время космическая бомбардировка, неизвестно, сколько миллионов лет могла продлиться эпоха жизни динозавров. А ведь экологическую нишу динозавров после их исчезновения заняли млекопитающие, эволюция которых привела к появлению Homo sapiens и к тому, что в настоящее время происходит с биосферой.

Среди планетарных процессов надо отметить региональные по масштабам и глобальные по степени воздействия вулканические извержения, гигантские процессы столкновения литосферных плит и такие скромные по сравнению с ними процессы, как великие оледенения и межледниковья. Правда смена ледниковых периодов межледниковыми, так же как и резкие понижения температур,вызвавшие появления оледенений, могли быть результатом космических причин, в частности связанных с прилетом комет, и с астрономическими циклами.

Связь четвертичных ледниковых эпох и межледниковий с астрономическими циклами М.Миланковича в настоящее время общепризнанна. Этот ученый связывает наступление ледниковых эпох с изменениями параметров орбиты эксцентриситета, (угла между осью и перпендикуляром к плоскости орбиты) и времени прохождения Землей перигелия, т.е. моментом наиболее близкого расположения Земли от Солнца. На каждый из перечисленных параметров влияет притяжение Луны и других планет. Эксцентриситет достигает максимальных значений через каждые 92 тыс. лет, циклы колебаний наклона земной оси и времени прохождения перигелия периодически повторяются через каждые_41 тыс. и 21 тыс. лег соответственно.

Конечным результатом изменений положения Земли на орбите по отношению к Солнцу являются циклические изменения летней инсоляции в высоких широтах в условиях относительного постоянства радиационного баланса в целом. В высоких широтах такого изменения достаточно для существенного снижения среднегодовых температур, которые влекут за собой появление и саморазвитие ледниковых покровов на равнинах и плоскогорьях и горных ледников. В свою очередь, такие огромные по масштабам изменения напрямую дестабилизируют биосферу, которая каждый раз прилагает огромные усилия по дополнительному расходу энергии и вещества для того, чтобы вначале приспособиться к возникающим непривычным обстановкам, а затем выйти из создавшихся кризисных или критических ситуаций.

В геологической истории Земли гляциоэры разной продолжительности происходили по крайней мере шесть раз, и каждый раз рост криосферы суживал развитие биосферы и нарушал ее гомеостаз. Нарушился не только температурный режим земной поверхности, который вызывал миграции или изменения в образе жизни животных и растений. Он приводил в том числе и к существенному сокращению биомассы, а значит, нарушал биологический круговорот веществ. Нарушался и гидрологический цикл. В ледниковые эпохи снижался влагообмен между океаном и атмосферой, падало содержание влаги в атмосфере, а значит сокращалась составляющая парникового эффекта. Вследствие развития криосферы на значительных площадях существенно увеличивалось альбедо земной поверхности и снижался радиационный баланс, а все это еще больше усиливало эффект выхолаживания планеты.

Активный вулканизм, особенно при значительном выбросе пирокластического материала в атмосферу, определенным образом снижал альбедо атмосферы, но выброс значительных количеств углекислоты, наоборот, способствовал усилению парникового эффекта.

Как в случае отрицательного (выхолаживание), так и положительного развития планетарных событий, когда появлялось большое число благоприятных для жизнедеятельности организмов ландшафтов, биосфера успешно справлялась с возникавшими трудностями и продолжала развиваться.

Однако совершенно другой сценарий возможен при антропогенном воздействии, если фактором деструкции станет криогенно-гляциальное воздействие, вызванное человеком. Оно может возникнуть при ядерном конфликте и масштабном использовании ядерных устройств. Это вызывает явление, описанное как «ядерная зима». В этом случае нарушится энергообеспеченность Земли, а криосфера получит планетарное распространение, т.е. Земля может превратиться в новую ледяную планету.

Сравнения современных условий с палеогеографическими, т.е. с физико-географическими условиями геологическою прошлого, свидетельствуют о том, что современная дестабилизация биосферы хотя и уникальна по происхождению, но далеко не первая. Однако это вовсе не означает, что биосфера даже в ее современном состоянии способна перенести еще более серьезные воздействия со стороны современной цивилизации.

Современная ситуация необычайна еще и чем, что она накладывается на условия природного гомеостаза в биосфере, и полому се развитие может считаться однонаправленным. Явления как дестабилизирующего, так и благоприятно развивающегося характера дают некоторую стабилизацию в развитии, но главное заключается в том, какие явления пересилят.

В современной биосфере экологические ресурсы восстанавливаются не полностью. Однако биосфера обладает еще одним уникальным качеством. Находясь в дестабилизированном состоянии, она не полностью утрачивает свои экологические функции. Живое вещество способно аккумулировать рассеиваемую неорганическими источниками энергию и при этом перераспределять ее вновь в окружающее пространство таким образом, что косная среда, в основном неорганическая, превращается в фактор прогрессивного увеличения функционального и статического потенциала живой природы. Работая на себя, живое вещество меняет действие процессов в неживой природе (С. П. Горшков, J УУ8). Таким образом, в биосфере происходят процессы, восстанавливающие гомеостаз.

Со времени своего возникновения биосфера постоянно взаимодействует с Космосом. Это взаимодействие вытекает из длительности развития биосферы, которая существует па Земле почти 4 млрд лет, и постоянною увеличения биоразнообразия и биологических функций живого вещества.

Эти два фактора свидетельствуют об удивительной устойчивости биосферы об определенной ограниченности масштабов воздействия на биосферу неорганической природы, об ускорении космического воздействия на биосферу, по крайней мере в течение фанерозойской истории Пo мнению ведущих экологов, для выработки научно обоснованной стратегии устойчивого развития и оптимальных условий выживания человечества необходимо установить следующие приоритеты (С.П.Горшков, 1998): высший — эколого-экономическая оптимизация природно-антропогенных и антропогенных систем. От успехов реализации высшего приоритета зависит и решение демографической проблемы; высокий — охрана природных систем и биоразнообразия.

В условиях сочетания демографического, социально-экономического и экологического кризисов должны быть более приоритетными цели, защищающие человека и природу одновременно.

megaobuchalka.ru

186. Что такое биосфера? Какие границы биосферы?

Биосфера— оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности Границы биосферы Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км(озоновый слой, задерживает УФ излучение) Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км.(t перехода воды в пар и денатурация белка) Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана

187. Почему жизнь не распространяется за границы биосферы?

За пределами озонового слоя жизнь невозможна вследствие наличия губительных космических ультрафиолетовых лучей. В литосфере область распространения жизни определяет уровень проникновения воды в жидком содержании.

188. Что называется биомассой биосферы? Где на земле объем биомассы наиболее значителен?

Биомасса (биоматерия) — совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе определённого размера или уровня. Биомасса Земли составляет 2420 миллиардов тонн. Люди дают около 350 миллионов тонн биомассы в живом весе или около 100 миллионов тонн в пересчете на сухую биомассу — пренебрежимо малое количество в сравнении со всей биомассой Земли. 189. Почему геохимические функции определяются живыми организмами?

Развитие атмосферы связано с геохимическими процессами, а также жизнедеятельностью организмов. Организмы выполняют множество функций : 1) энергетическая – связывание и запасание солнечной энергии 2) газовая – способность изменять и поддерживать определенный газовый состав среды 3) окислительно-восстановительная – окисление и восстановление различных веществ при миграции химических элементов через цепь живых организмов.4) деструктивная – разрушение органического и минерального вещества 6) средообразующая –синтез всех функций. 7) транспортная – перенасыщенность вещества и энергии в результате активной формы движения организмов;8) рассеивающая – противоположна концентрационной;9) информационная – накопление живыми организмами информации, закрепление ее в наследственных структурах и передача последующим поколениям.

190. Что называется экологическим кризисом?

Экологический кризис - нарушения взаимосвязей внутри экологических систем (или необратимые явления в биосфере), вызванные деятельностью человека и угрожающие его существованию. Различают локальные и глобальный

191. Почему деятельность человека в биосфере по своим результатам несоизмерима с деятельностью других организмов? – Потому что только человек, мать его за ногу, мог так загадить Землю.

192. Характеристика среды обитания человечества: ее естественный и антропогенные компоненты.

Среда обитания, окружающая современного человека, включает в себя природную среду, искусственную среду, созданную человеком и социальную среду.

Естественные или биологические потребности — это группа потребностей, обеспечивающая возможность физического существования человека в условиях комфортной среды, — это потребность в пространстве, хорошем воздухе, воде и т.д., наличие подходящей, привычной для человека среды.

studfiles.net