Биосфера. Ноосфера. Человек - Экология - Скачать бесплатно
СОДЕРЖАНИЕ
|I. |Биосфера, ее структура | |2 |
| |и функции | | |
|II. |Биосфера и человек. | |7 |
| |Ноосфера | | |
|III. |Противоречия в системе:| | |
| |природа-биосфера-челове| | |
| |к | |13 |
| |1. Природные ресурсы и | |14 |
| |их использование | | |
| |2. Последствия | | |
| |хозяйственной | | |
| |деятельности человека | |16 |
| |для окружающей среды | | |
| |3. Охрана природы и | | |
| |перспективы | | |
| |рационального | |22 |
| |природопользования | | |
|IV. |Заключение | |24 |
|V. |Список литературы | |26 |
I. Биосфера, ее структура и функции.
В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни и в
таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и
палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под
другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы",
"живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось многими
другими естествоиспытателями.
Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только
совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и
указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими
процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой
природы от сил и веществ неорганической природы.
Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых
организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он
подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и
образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых
организмов.
Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с
развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других
преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те
элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом,
оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает
взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является
определенной природной системой, а ее существование в первую очередь
выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.
Очень важным для понимания биосферы было установление немецким
физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых организмов:
автотрофное – построение организма за счет использования веществ
неорганической природы;
гетеротрофное – строение организма за счет использования
низкомолекулярных органических соединений;
миксотрофное – смешанный тип построения организма (автотрофно-
гетеротрофный).
Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли,
содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты,
которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об
обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их
физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в
сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому
способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей
к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное
исследование явлений и процессов природы с позиций отдельных научных
дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку
все шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению
природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.
Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании
общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на абиотические,
или физические, условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды
во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на
песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы
контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко
увеличить, и все они свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и
неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере
меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в
отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с
другой – сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями
возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере
живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы,
происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход
может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую
задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир
Иванович Вернадский (1863 – 1945).
Около 60 лет назад академик В.И. Вернадский разработал учение о
биосфере – оболочке Земли, населенной живыми организмами. В.И. Вернадский
распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду
обитания. Он выявил геологическую роль живых организмов и показал, что их
деятельность представляет собой важнейший фактор преобразования минеральных
оболочек планеты. Он писал: «На земной поверхности нет химической силы
более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим
конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Более
правильно, поэтому определять биосферу как оболочку Земли, которая населена
и преобразуется живыми существами.
В составе биосферы различают:
- живое вещество, образованное совокупностью организмов;
- биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности
организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др. );
- косное вещество, образующееся без участия живых организмов (основные
породы, лава вулканов, метеориты);
- биокосное вещество, представляющее собой совместный результат
жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).
Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя
группами факторов: развитием нашей планеты как космического тела и
протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюции
живых организмов и развитием человеческого общества.
Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают
невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит
примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и отграничена слоем озона,
который задерживает губительную для жизни коротковолновую часть
ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут
существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной
коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана – до 10-11км. В
литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено
температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии.
Атмосфера. Атмосфера имеет несколько слоев:
. тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17
км). В нем состредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь
водяной пар;
. стратосфера;
. ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.
Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2
(21%), CO2 (0,03%).
Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические,
химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде.
Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород,
используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества,
диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон экранирующий земную
поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид
углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря
вулканической деятельности, а кислород – в результате фотосинтеза.
Гидросфера. Вода – важный компонент биосферы и один из необходимых
факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится
в Мировом океане, который занимает около 70 % поверхности Земного шара и
содержит 1 300 млн. км.
Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+,
Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не
говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов,
обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si,
которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической
воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением
во всем объеме мирового океана.
Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид
углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и
присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида
углерода, чем в атмосфере.
Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в
течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного
пара.
Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы,
находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких
метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении
горных пород, и органические вещества – продукты жизнедеятельности
организмов.
Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и
магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний
слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы
Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется
взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет
собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус
(плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы,
органические вещества, живые организмы, вода, газы.
Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe,
Ca, Mg, Na, K.
Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина
массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими
элементами в главных породообразующих минералах. Т.е. в количественном
отношении земная кора – это “царство” кислорода, химически связанного в
ходе геологического развития земной коры.
Живые организмы (живое вещество). Хотя границы биосферы довольно узки,
живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой
высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно
редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и
приповерхностном слое океана.
В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается
важная закономерность. Из общего числа видов 21 % приходится на растения,
но их вклад в общую биомассу составляет 99 %. Среди животных 96 % видов
беспозвоночные и только 4% позвоночные, из которых только десятая часть –
млекопитающие.
Таким образом, в количественном отношении преобладают формы, состоящие
на относительно низком уровне эволюционного развития.
Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества
биосферы, одна она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества
и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей
среды. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и
разлагаются.
Ежегодно благодаря жизнедеятельности растений и животных
воспроизводится около 10 % биомассы.
Кроме растений и животных, В.И.Вернадский включает сюда и человечество,
влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия
остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с
ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое
деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.
Это воздействие сказывается прежде всего в создании многочисленных
новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не
существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются
в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу
живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и
культурного человечества как работу единого целого.
Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота
химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между
атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.
II. Биосфера и человек. Ноосфера.
Современный человек сформировался около 30-40 тыс. лет назад. С этого
времени в эволюции биосферы стал действовать новый фактор – антропогенный.
Первая созданная человеком культура – палеолит (каменный век)
продолжалась примерно 20-30- тыс. лет; она совпала с длительным периодом
оледенения. Экономической основой жизни человеческого общества была охота
на крупных животных: благородного и северного оленя, шерстистого носорога,
осла, лошадь, мамонта, тура. На стоянках человека каменного века находят
многочисленные кости диких животных – свидетельство успешной охоты.
Интенсивное истребление крупных травоядных животных привело к сравнительно
быстрому сокращению их численности и исчезновению многих видов.
Если мелкие травоядные могли восполнять потери от преследования
охотниками благодаря высокой рождаемости, то крупные животные в силу
эволюционной истории были лишены этой возможности. Дополнительные трудности
для травоядных возникли вследствие изменения природных условий в конце
палеолита. 10-13 тыс. лет назад наступило резкое потепление, отступил
ледник, леса распространились в Европе , вымерли крупные животные. Это
создало новые условия жизни, разрушило сложившуюся экономическую базу
человеческого общества. Закончился период его развития, характеризовавшийся
только использованием пищи, т.е. чисто потребительским отношением к
окружающей среде. В следующую эпоху – неолита - наряду с охотой (на
лошадь, дикую овцу, благородного оленя, кабана, зубра, и т.д.), рыбной
ловлей и собирательством (моллюски, орехи, ягоды, плоды) все большее
значение приобретает процесс производства пищи. Делаются первые попытки
одомашнивания животных и разведения растений, зарождается производство
керамики. Уже 9-10 тыс. лет назад существовали поселения, среди остатков
которых обнаруживают пшеницу, ячмень, чечевицу, кости домашних животных –
коз, овец, свиней. В разных местах Передней и Средней Азии, Кавказа, Южной
Европы развиваются зачатки земледельческого и скотоводческого хозяйства.
Широко используется огонь – и для уничтожения растительности в условиях
подсечного земледелия, и как средство охоты. Начинается освоение
минеральных ресурсов, зарождается металлургия.
Рост населения, качественный скачок в развитии науки и техники за
последние два столетия, особенно в наши дни, привели к тому, что
деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей
силой дальнейшей эволюции биосферы.
В.И. Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда
обусловило переход биосферы в новое состояние – ноосферу (сферу разума).
Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что
наблюдается переход биосферы в новое состояние – в ноосферу под действием
новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах
Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности
материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он
писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в
настоящем (мы входим в нее), а иногда связывал формирование ноосферы с
появлением человека разумного или с возникновением промышленного
производства. Надо заметить, что когда в качестве минералога Вернадский
писал о геологической деятельности человека, он еще не употреблял понятий
“ноосфера” и даже “биосфера”. О формировании на Земле ноосферы он наиболее
подробно писал в незавершенной работе “Научная мысль как планетное
явление”, но преимущественно с точки зрения истории науки.
Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды
Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос,
поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления
и существования ноосферы. Перечислим эти условия:
. заселение человеком всей планеты;
. резкое преобразование средств связи и обмена между странами;
. усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;
. начало преобладания геологической роли человека над другими
геологическими процессами, протекающими в биосфере;
. расширение границ биосферы и выход в космос;
. открытие новых источников энергии;
. равенство людей всех рас и религий;
. увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней
политики;
. свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных,
философских и политических построений и создание в государственном
строе условий, благоприятных для свободной научной мысли;
. продуманная система народного образования и подъем благосостояния
трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и
голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;
. разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее
способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные
потребности численно возрастающего населения;
. исключение войн из жизни общества.
Проследим, насколько выполняются эти условия в современном мире и
остановимся более подробно на некоторых из них.
Заселение человеком всей планеты. Это условие выполнено. На Земле не
осталось мест, где не ступала бы нога человека. Он обосновался даже в
Антарктиде.
Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. Это
условие также можно считать выполненным. С помощью радио и телевидения мы
моментально узнаем о событиях в любой точке земного шара. Средства
коммуникации постоянно совершенствуются, ускоряются, появляются такие
возможности, о которых недавно трудно было мечтать. И здесь нельзя не
вспомнить пророческих слов Вернадского: “Этот процесс – полного заселения
биосферы человеком – обусловлен ходом истории научной мысли, неразрывно
связан со скоростью сношений, с успехами техники передвижения, с
возможностью мгновенной передачи мысли, ее одновременного обсуждения на
всей планете.”. До недавнего времени средства телекоммуникации
ограничивались телеграфом, телефоном, радио и телевидением, о которых писал
еще Вернадский. Имелась возможность передавать данные от одного компьютера
к другому при помощи модема, подключенного к телефонной линии, документы на
бумаге передавались с помощью факсимильных аппаратов. Только в последние
годы развитие глобальной телекоммуникационной компьютерной сети Internet
дало начало настоящей революции в человеческой цивилизации, которая входит
сейчас в эру информации. Рост и развитие сети Internet, совершенствование
вычислительной и коммуникационной техники идет сейчас подобно тому, как
идет размножение и эволюция живых организмов. На это в свое время обратил
внимание Вернадский: “Со скоростью, сравнимой скоростью размножения,
выражаемой геометрической прогрессией в ходе времени, создается этим путем
в биосфере все растущее множество новых для нее косных природных тел и
новых больших природных явлений.” “...Ход научной мысли, например, в
создании машин, как давно замечено, совершенно аналогичен ходу размножения
организмов.” Если раньше сетью пользовались только исследователи в области
информатики, государственные служащие и подрядчики, то теперь практически
любой желающий может получить доступ к ней. И здесь мы видим воплощение
мечты Вернадского о благоприятной среде для развития научной работы,
популяризации научного знания, об интернациональности науки. Действительно,
если раньше людей разделяли границы и огромные расстояния, то теперь,
возможно, только языковой барьер. “Всякий научный факт, всякое научное
наблюдение, – писал Вернадский, – где бы и кем бы они ни были сделаны,
поступают в единый научный аппарат, в нем классифицируются и приводятся к
единой форме, сразу становятся общим достоянием для критики, размышлений и
научной работы.” Но если раньше для того, чтобы вышла в свет научная
работа, чтобы научная мысль стала известной миру, требовались годы, то
сейчас любой ученый, имеющий доступ к сети Internet, может представить свой
труд, например, в виде так называемой WWW странички (World-Wide Web –
“Всемирная паутина”) на обозрение всем пользователям сети, причем не только
текст статьи и рисунки (как на бумаге), но и подвижные иллюстрации, а
иногда и звуковое сопровождение. Сейчас сеть Internet – это мировое
сообщество около 30 тысяч компьютерных сетей, взаимодействующих между
собой. Население Internet уже составляет почти 30 миллионов пользователей и
около 10 миллионов компьютеров, причем количество узлов каждые полтора года
удваивается. Вернадский писал: “Скоро можно будет сделать видными для всех
события, происходящие за тысячи километров”. Можно считать, что и это
предсказание Вернадского сбылось.
Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.
Это условие можно считать если не выполненным, то выполняющимся. Возникшая
после второй мировой войны Организация Объединенных наций (ООН) оказалась
гораздо более устойчивой и действенной, чем Лига наций,
|
