Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости

Тема 5. Биосфера и её устойчивость

Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости

Основы биологической организации, биогенные элементы, ресурсы биосферы. Биосфера и её устойчивость. Структура биосферы. Коэволюция атмосферы, литосферы, гидросферы и биосферы.

Эволюция биосферы, основные тенденции. Добиотическая и биотическая фазы эволюции биосферы. «Учение о биосфере» как закономерный этап развития наук о Земле. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере.

Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости

Понятие «биосфера» введено в биологию французским натуралистом Ж.Б. Ламарком в начале XIX столетия, а затем в геологию уже в качестве термина – австрийским ученым Э. Зюссом (1875). Заслуга в разработке научного учения о биосфере, как «области жизни», принадлежит академику В.И. Вернадскому (1863- 1945).

Современная биосфера представляет собой сложную систему, которая включает всю живую и неживую (среду обитания) природу – часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, взаимосвязанные биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии.

Устойчивость биосферы. Стабильность биосферы основана на большом разнообразии живых организмов, которые выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, во взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров.

Живое вещество выполняет функцию космического значения, связывая и перераспределяя на поверхности Земли космической энергии,

Комплексное отрицательное воздействие человечества на биосферу увеличивается значительно интенсивнее прироста самого человечества, которое привело к масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы в 20 веке.

2. Структура биосферы.Функции и свойства живого вещества. В.И. Вернадский считал, что вещество биосферы состоит из семи глубоко разнородных частей, но геологически не случайных: живое вещество, биогенное, косное, биокосное, вещество в радиоактивном распаде, вещество рассеянных атомов и вещество космического происхождения. Наиболее важными являются первые четыре.

Живое вещество ( В.И. Вернадский) – совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию и химический состав. Живое вещество биосферы химически и геологически является чрезвычайно активным.

Биогенное вещество (уголь, нефть, известняки, торф, сланцы и др.) – органические и органоминеральные вещества, созданные живыми организмами на протяжении геологической истории Земли.

Косное вещество – субстрат или среда обитания живых организмов.

Биокосное вещество образовано в результате синтеза живого и неживого (косного) вещества (кора выветривания, почвы, илы, природные воды, осадочные породы и другие).

3. Функции и свойства живого вещества. Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции:

– газовые (миграция газов и их превращения);

– концентрационные (аккумуляция организмами химических элементов из внешней среды);

– окислительно-восстановительные (химические превращения веществ, содержащих соединения железа, марганца, микроэлементов и т.д.);

– биохимические и биогеохимические функции, связанные с деятельностью человека (техногенез, форма созидания и превращения вещества в биосфере, стимулирующая переход биосферы в новое состояние – ноосферу).

Совокупность этих функций определяет все химические превращения в биосфере

В учении о биосфере выделяют следующие основные аспекты:

– энергетический. Это связь биосферно-планетарных явлений с космическими излучениями и радиоактивными процессами в земных недрах;

– биогеохимический; отражает роль живого вещества в распределении и поведении атомов в биосфере и её структурах;

– информационный; изучает принципы организации и управления, осуществляемые в живой природе в связи с исследованием влияния живого вещества на структуру и состав биосферы;

– освещающий; изучает формирование и эволюцию различных структур биосферы в геологическом времени в связи с особенностями пространственно-временной организованности живого вещества в биосфере;

– ноосферный; изучает глобальные эффекты воздействия человечества на структуру и химию биосферы.

Существенный момент учения о биосфере – представления о взаимосвязях (прямых и обратных связях) и сопряжённой эволюции всех структур биосферы.

Коэволюция атмосферы, литосферы, гидросферы и биосферы.Неразрывная связь живого и минерального миров в биосфере вызвана тем, что любое проявление жизни не может существовать без обмена веществ с окружающей средой, т.е. вне биологических круговоротов.

Условие существования биосферы – функционирование глобального цикла органического углерода. Энергетическую основу его составляет фотосинтез.

Важнейшая характеристика цикла – масса выпадающего из него и захороненного в осадочных породах органического вещества.

Для эволюции биосферы, стратосферы и земной коры, основной закономерностью является их эвтрофикация и сопутствующая ей оксигенизация.

Существенные изменения биосферы выразились в прохождении ею нескольких стадий: эмбриональной, юной, зрелой и, возможно, уже вхождении в старческую.

Во всех причинно-следственных связях живого и минерального миров функционирование живого вещества является основной причиной изменений в системах различного масштаба.

Таким образом, биосфера – очень сложная, саморегулирующаяся открытая система, в которой действует принцип Ле Шателье, обусловливающий устойчивость ее существования.

Эволюция биосферы состоит из двух фаз:

А. . Добиотическая эволюция:

1. Образование планеты и ее атмосферы (около 4,5 млрд. лет назад). Первичная атмосфера имела высокую температуру, резко восстановительная, содержала водород, азот, пары воды, метан, аммиак, инертные газы, окись углерода, формальдегид и другие простые соединения.

2. Возникновение абиотического круговорота веществ в атмосфере в результате остывания и энергии солнечного излучения. Формируется гидросфера, возникает водная миграция элементов и многофазные химические реакции в растворах.

3. Образование органических соединений в процессах конденсации и полимеризации простых соединений углерода, азота, водорода, кислорода за счет энергии ультрафиолето-вого излучения Солнца, радиоактивности, электрических разрядов и др. энергетических импульсов.

4. Возникновение круговорота органических соединений углерода, включающего реакции аккумуляции солнечной энергии и окислительно-восстановительные реакции, зарождается биотический круговорот биосферы.

Б. Биотическая эволюция:

5. Возникновение жизни (около 3,5 млрд. лет назад). Структуризация белков и нуклеиновых кислот приводит к появлению вирусоподобных тел и первичных клеток, способных к делению. Возникает биотический круговорот и формируются биосферные функции живого вещества.

6. Развитие фотосинтеза и обусловленное им изменение состава среды: биопродукция кислорода обусловливает постепенный переход к окислительной атмосфере. Ускоряется биогенная миграция элементов. Возникают сложные экологические системы, содержащие все уровни трофической организации. Достигается высокая степень замкнутости биотического круговорота.

7. Увеличение биологического многообразия и усложнение строения и функциональной организации живых существ и биосферы в целом. Организмами заняты все экологические ниши на планете.

8. Появление человека. Вовлечение в техногенез непропорционально больших потоков вещества и энергии нарушает замкнутость биотического круговорота, вызывает антропогенные экологические кризисы и становится негативным фактором эволюции.

Ресурсы биосферы — все то, что человек использует для обеспечения своего существования — продукты питания, минеральное сырье, энергоносители, пространство для жизни, воздушное пространство, воду, объекты для удовлетворения эстетичных потребностей.

Биологические ресурсы – промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты и т.п.

Минеральные ресурсы относятся к невозобновляемым: уголь, железо, марганец, нефть, полиметаллы. Через быструю деградацию ряда экосистем биосферы в последнее время ресурсы живого вещества – биомассы – тоже перестали восстанавливаться, как и запасы пресной питьевой воды.

Поскольку биосфера планеты есть замкнутая система с относительно постоянной массой и обменивается с космическим пространством лишь энергией, человечеству следует учитывать его состояние и её способность восстанавливать свою биомассу, истощаемость современных энергоносителей, которые используются человечеством, уменьшить объемы использования ресурсов, сознательно отказавшись от излишков, перейти к тактике и стратегии рационального ресурсопользования.

4. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Биосферу нужно рассматривать как целостную геологическую оболочку Земли, состоящую из живого и неживого. Живое вещество, составляя 0,01-0,02%, охватывает всю биосферу, ее создает и изменяет, но геологически является самой большой силой в биосфере.

Биосфера поддерживает в состоянии динамического равновесия все протекающие в ней процессы, благодаря непрерывному круговороту атомов из косной материи через живое вещество снова в неживую природу.

На основе учения Вернадского биосферу определяют как активную оболочку Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.

Появление интеллекта, как высшей познавательной способности живого организма, радикальным образом ускорило темпы практически всех процессов, протекающих во внешней оболочке Земли – биосфере.

Человек – одна из бесчисленного множества возможных реализаций самооpганизации материи во Вселенной – естественного космического объективного процесса и никаких особых привилегий нарушать или развиваться вопреки объективным законам и процессам не имеет.

Он просто будет навсегда уничтожен “породившей” его Вселенной, в которой будут реализовываться все новые и новые формы самоорганизации материи, но вид Homo Sapiens уже никогда не повторится. Поэтому, мысля космическими категориями, у человека нет другого выхода и выбора, как действовать в согласии с планетарными объективными законами эволюции.

Об этом уже в первые годы ХХ столетия начал говорить В.И. Вернадский. Он отмечал, что воздействие человека на окружающую природу растет столь быстро, что скоро он превратится в решающую геологическую силу и он должен будет принять на себя ответственность за будущее развитие природы. Развитие окружающей среды и общества сделаются неразрывными.

Биосфера перейдет однажды в сферу разума – в ноосферу. Произойдет объединение, в результате которого развитие планеты сделается направленным – направляемым силой разума. Термин “ноосфера” предложил французский исследователь Леруа в 1924 г., впоследствии он широко использовался П.Т. де Шарденом. В.И. Вернадский стал употреблять этот термин только в последние годы своей жизни.

С термином ноосфера до сих пор не все просто, поскольку однозначное его толкование отсутствует. В.И. Вернадский, создавая свое учение о ноосфере, закладывал в него гораздо более глубокий, философский смысл.

ТЕМА 6. КОНЦЕПЦИЯ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА.

Современная биосфера. Концепция и функции живого вещества в биосфере. Распространение живого вещества в биосфере. Границы биосферы. Человек с точки зрения законов эволюции. Экология человека. Экологические ниши человека. Коэволюционный характер развития общества и природы на современном этапе развития биосферы.

Концепция и функции живого вещества в биосфере. Живое вещество обладает специфическими свойствами и выполняет в биосфере определенные биогеохимические функции. Живое вещество характеризует:

– большой запас энергии.

– реакции в живом веществе идут в тысячи, а иногда в миллионы раз быстрее;

– слагающие его химические соединения – белки, ферменты и др. – устойчивы только в живых организмах;

– произвольное движение является общим признаком всякого живого вещества;

– обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое.

Границы биосферы. Верхняя граница биосферы в атмосфере определяется высотой 20-25 км – слоем озона.

В гидросфере границы доходят до максимальных глубин, жизнь встречается на дне океанических впадин, до 10-11 км от поверхности, где температура около 0°С. В литосфере жизнь ограничивается температурой горных пород.

Биосфера – чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.

Человек с точки зрения законов эволюции. Сегодня существуют три основные теории антропогенеза.

1. Теория креационизма утверждает – человек является творением сверхъестественного существа – человек был сотворен богом в единовременном акте «по образу и подобию божьему».

2. Эволюционная теория – человек произошел от обезьяноподобных предков в процессе длительного развития под воздействием законов наследственности, изменчивости и естественного отбора. Основоположник этой теории – Ч. Дарвин (1809-1882).

3. Космическая теория – человек имеет внеземное происхождение. Он — или прямой потомок инопланетных существ, или плод экспериментов внеземного разума.

Этапы эволюции человека. Археологические и биологические данные.

Австралопитек наиболее близкий к предковой форме человека; жил на территории Африки 4,2-1 млн. лет назад. По внешнему виду ближе к обезьяне, чем к человеку, ходил на двух ногах и пользовался разными предметами как орудиями. Объем его мозга был меньше человеческого, но больше, чем у современных человекообразных обезьян.

Человек умелый (Homo habilis) жил 2,4-1,5 млн. лет назад в Африке и назван из-за умения изготовлять простейшие каменные орудия. Его мозг на треть превосходил мозг австралопитека, а биологические особенности мозга свидетельствуют о возможных зачатках речи.

Человек прямоходящий (Homo erectus) расселился 1,8 млн. — 300 тыс. лет назад по Африке, Европе и Азии. Он делал сложные орудия и уже умел использовать огонь. Его мозг по объему близок к мозгу современного человека, что позволяло ему организовывать коллективную деятельность (охоту на крупных животных) и использовать речь.

В период от 500 до 200 тыс. лет назад происходил переход от человека прямоходящего к разумному человеку (Homo sapiens).

Неандерталец (Homo neanderthalensis) жил 230-30 тыс. лет назад. Объем его мозга соответствовал мозгу современного человека. Он тупиковая, «слепая» ветвь эволюции.

Человек разумный новый (Homo sapiens sapiens), т.е. человек современный, появился около 130 тыс. лет назад. Ископаемых «новых людей» по месту первой находки (Кро-Маньон во Франции) назвали кроманьонцами.

Многочисленные артефакты — пещерная живопись, миниатюрная скульптура, гравировки, украшения и т.д., позволяют судить о высоком развитии их культуры Человек разумный благодаря своим способностям 15- 10 тыс.

лет назад заселил всю Землю.

3. Экология человека. Термин «экология человека» появился в 1921 г. в трудах американских исследователей Р.Е. Парка и Э.В. Бёрджеса, которые использовали его в социологических исследованиях.

Экология человека – это наука, изучающая закономерности взаимодействия человека как биосоциального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с динамичной, постоянно усложняющейся средой обитания, проблемы сохранения и укрепления здоровья.

Экология человека изучает антропосистемы различного уровня – от глобального до локального и микролокального. В рамках экологии человека выделяются разделы экология города (урбоэкология), техническая экология, экологическая этика, психологическая экология, этноэкология, палеоэкология, медицинская экология и т.п.

Будучи составной частью биосферы, человек сильно зависит от окружающей среды и в ходе эволюционного развития адаптировался к действию широкого спектра природных условий, в том числе и ритмичности природных явлений.

В соответствии с теорией биоритмов человек со дня рождения находится в трех биологи-ческих ритмах: физическом, эмоциональном и интеллектуальном. Физический цикл (23 дня) определяет энергию человека, его силу, выносливость, координацию движения.

Эмоциональный цикл (28 дней) обусловливает состояние нервной системы и настроение.

Интеллектуальный цикл (33 дня) определяет творческую способность личности (регулирует память, бдительность, восприимчивость к знаниям, логические и аналитические функции мышления).

Экологическая ниша — место, занимаемое видом в биоценозе, включающее комплекс его биоценотических связей и требований к факторам среды. Термин введён в 1914 году Дж. Гриннеллом и в 1927 году Ч. Элтоном. В настоящее время доминирует модель гиперобъёма Дж. Э. Хатчинсона. По Хатчинсону экологическая ниша может быть:

– фундаментальной — определяемой сочетанием условий и ресурсов, позволяющим виду поддерживать жизнеспособную популяцию;

– реализованной — свойства которой обусловлены конкурирующими видами.

Коэволюционный характер развития общества и природы на современном этапе развития биосферы. Термин коэволюции, т.е. гармоническое развитие природы и общества, обеспечивает стабильное развитие окружающей человека среды.

Понятие коэволюции впервые было употреблено биологами для описания ситуации совместного развития, например, бабочки и цветка, т.е. по сути, оно выражало идею взаимного приспособления биологических видов. Н.Н. Моисеев под коэволюцией понимает совместное развитие элементов одной системы, сохраняющей свою целостность и естественный, эволюционный, канал развития.

Применительно к природе и обществу коэволюция предлагает такое их развитие, которое не разрушает стабильности окружающей среды (биосферы) и создает необходимые условия развития общества, в рамках определенной системы экологических запретов и императивов.

В свою очередь, деятельность общества должна быть максимально приближена (адаптирована) к естественным процессам, происходящим в биосфере.

Человеку следует считаться с законами развития природы, иначе она же отомстит за каждую допущенную по отношению к ней ошибку.

Коэволюционное развитие природы и общества являются необходимым условием устойчивого развития, как самой природы, так и социальной среды.

Источник: https://poisk-ru.ru/s15936t3.html

Биосфера и ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости, биопродуктивность

Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости

Структура биосферы.

Биосфера включает в себя: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, торф, известняки и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов; биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почвы).

Косное вещество биосферы.

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и ограничена слоем озона, который задерживает губительные 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 10-11 км.

В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и условием проникновения воды в жидком состоянии[3].

Атмосфера.

Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержится диоксид углерода (0,03%) и озон. 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[3].

Гидросфера.

Вода – важнейший 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 1300 млн. км3.

Поверхностные воды (озера, реки) включают всего 0,182 млн. км3, а количество воды в живых организмах составляет всего 0,001 млн. км3. Значительные запасы воды (24 млн. км3) содержат ледники.

Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их количество широко варьирует от температуры и присутствия живых организмов. Диоксида углерода, содержащегося в воде, в 60 раз больше, чем в атмосфере.

Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара[3].

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[3].

Живые организмы (живое вещество).

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012т.

Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% – животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов – 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше.

Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х10 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

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 десятая часть – млекопитающие.

Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются.

Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы[3].

Эволюция биосферы.

Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам и под действием внешних сил, в том числе космических (солнечного излучения, гравитационных сил, магнитных полей Солнца, Луны и др. небесных тел)

По современным представлениям, развитие безжизненной геосферы, т.е. оболочки, образованной .веществом Земли, происходило на ранних стадиях существования нашей планеты, миллиарды лет назад.

Изменения облика Земли были связаны с геологическими процессами, происходившими в земной коре, на поверхности и в глубинных слоях планеты и находили проявление в извержениях вулканов, землетрясениях, подвижках земной коры, горообразовании.

Такие процессы происходят и сейчас на безжизненных планетах солнечной системы и их спутниках – Марсе, Венере, Луне.

С возникновением жизни (саморазвивающихся устойчивых форм) сначала медленно и слабо, затем все быстрее и значительнее стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли.

Деятельность живого вещества, проникшего во все уголки планеты, привела к возникновению нового образования – биосферы – тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества. Размеры преобразований, осуществляемых живой материей, достигли планетарных масштабов, существенно видоизменив облик и эволюцию Земли.

Так, например, в результате процесса фотосинтеза – деятельности зеленых растений, образовался современный газовый состав атмосферы, в ней появился кислород. В свою очередь на активность фотосинтеза существенно влияет концентрация углекислого газа в атмосфере, наличие влаги и тепла.

Почва является целиком результатом деятельности живого вещества в косной (неживой) среде.

Решающая роль в этом процессе принадлежит климату, топографии, деятельности микроорганизмов и растений и материнским породам. Биосфера, возникнув и сформировавшись 1-2 млрд.

лет назад (к этому времени относятся первые обнаруженные остатки живых организмов), находится в постоянном динамическом равновесии и развитии[2].

В биосфере, как в любой экосистеме, происходит круговорот воды, планетарные перемещения воздушных масс, а также биологический круговорот, характеризующийся емкостью – количеством химических элементов, находяшихся одновременно в составе живого вещества в данной экосистеме, и скоростью – количеством живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени. В результате на Земле поддерживается большой геологический круговорот веществ, где для каждого элемента характерна своя скорость миграции в больших и малых циклах. Скорости всех циклов отдельных элементов в биосфере теснейшим образом сопряжены между собой[1].

Установившиеся за многие миллионы лет круговороты энергии и вещества в биосфере самоподдерживаются в глобальных масштабах, хотя локальные (местные) изменения структуры и особенностей отдельных экосистем (биогеоценозов), составляющих биосферу, могут быть значительными.

Еще на ранних этапах эволюции живое вещество распространилось по безжизненным пространствам планеты, занимая все потенциально доступные для жизни места, изменяя их и превращая в места обитания.

И уже в древние времена различные жизненные формы и виды растений, животных, микроорганизмов, грибов заняли всю планету.

Живое органическое вещество, можно найти и в глубинах океана, и на вершинах самых высоких гор, и в вечных снегах Приполярья, и в горячих водах источников вулканических районов.

Такую способность к распространению живого вещества В.И.Вернадский назвал “всюдностью жизни”[2].

Эволюция биосферы шла по пути усложнения структуры биологических сообществ, умножения числа видов и совершенствования их приспособляемости. Эволюционный процесс сопровождался увеличением эффективности преобразования энергии и вещества биологическими системами: организмами, популяциями, сообществами.

Вершиной эволюции живого на Земле явился человек, который как биологический вид на основе многочисленных изменений приобрел не только сознание (совершенную форму отображения окружающего мира), но и способность изготавливать и использовать в своей жизни орудия труда.

Посредством орудий труда человечество стало создавать фактически искусственную среду своего обитания (поселения, жилища, одежду, продукты питания, машины и многое другое). С этих пор эволюция биосферы вступила в новую фазу, где человеческий фактор стал мощной природной движущей силой.

Биосфера и человек. Ноосфера.

Термин “ноосфера” был предложен в1927 году французским математиком и философом Э.Леруа. “Noos” – древнегреческое название человеческого разума[3].

Первая созданная человеком культура-палеолит (каменный век) – продолжалась примерно 20-30 тысяч лет. Она совпадала 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 восполнить потери от преследования охотниками высокой рождаемостью, то крупные животные в силу эволюционной истории были лишены этой возможности. Дополнительные трудности возникли вследствие изменения природных условий в конце палеолита.

10-12 тысяч 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 – эпоху неолита (новый каменный век) – наряду с охотой, рыбной ловлей и собирательством все большее значение приобретает процесс производства пищи. Делаются первые попытки одомашнивания животных и разведения растений, зарождается производство керамики.

Уже 9-10 тысяч лет назад существовали поселения, среди остатков которых обнаруживают пшеницу, ячмень, чечевицу, кости домашних животных – коз, свиней, овец. 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.

Возникновение антропоценозов.

Рост населения, качественный скачок в развитии науки и техники за последние два столетия, и особенно в наши дни, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы.

Возникли антропоценозы (от греческого anthropos – человек, koinos – общий, общность) – сообщества организмов, в которых человек является доминирующим видом, а его деятельность-определяющей состояние всей системы. В.И.Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда обусловили переход биосферы в новое состояние – ноосферу (сферу разума)[3].

Сейчас человечество использует для своих нужд все большую часть территории планеты и все большие количества минеральных ресурсов.

Источник: https://megaobuchalka.ru/13/28547.html

Цели и задачи экологии человека. Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости – презентация, доклад, проект

Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости
Слайд 1
Описание слайда:

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА.ФАКТОРЫ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ РОСТ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА.БИОСФЕРА, ЕЕ ЭВОЛЮЦИЯ, РЕСУРСЫ, ПРЕДЕЛЫ УСТОЙЧИВОСТИ. Выполнила: студентка 4 курса 5 группы Института ветеринарной экспертизы, санитарии и экологии Иваник Т. И.

Слайд 2
Описание слайда:

Человек – уникальное полное тайн существо, многослойное, но целостное. На каком-то этапе развития науки мир был поделен на множество объектов различных исследований, человека как объект исследования тоже поделили на множество частей объектов.

Ученые ответили на множество частных вопросов, дошли до самых мелких неделимых частей человеческого существа и тогда начался обратный процесс – процесс синтеза уже накопленных научных знаний и поиск новых способов комплексного изучения самого человека и многочисленных связей, в которые он вовлечен.

К настоящему времени в сфере научного знания проявилась новая отрасль – экология человека, которая пытается совместить всё, что известно о самом человеке и о его взаимоотношениях с окружающей средой. Человек – уникальное полное тайн существо, многослойное, но целостное.

На каком-то этапе развития науки мир был поделен на множество объектов различных исследований, человека как объект исследования тоже поделили на множество частей объектов.

Ученые ответили на множество частных вопросов, дошли до самых мелких неделимых частей человеческого существа и тогда начался обратный процесс – процесс синтеза уже накопленных научных знаний и поиск новых способов комплексного изучения самого человека и многочисленных связей, в которые он вовлечен.

К настоящему времени в сфере научного знания проявилась новая отрасль – экология человека, которая пытается совместить всё, что известно о самом человеке и о его взаимоотношениях с окружающей средой.

Слайд 3
Описание слайда:

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА Экология человека возникла и сформировалась как ответ на запросы общества, обеспокоенного состоянием среды своего обитания и качеством своего здоровья.

При этом возникла необходимость исследовать как внешнюю среду, так и специфику процессов, протекающих в организме человека, в зависимости от действия факторов внешней среды.

Цель экологии человека – обеспечить общество соответствующей информацией, способствующей оптимизации жизненной среды человека и процессов, протекающих в самом человеке как биологическом и одновременно социальном существе, человеческом обществе и среде обитания человека и общества. Практическая задача экологии человека – создание на всей территории страны здоровой, экологически чистой, безопасной и социально комфортной среды обитания человека.

Слайд 4
Описание слайда:

МНОГООБРАЗИЕ НАПРАВЛЕНИЙ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ПО ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА Многообразие реальных конкретных задач жизнедеятельности человека определяет многообразие аспектов и подходов к экологии человека.

Слайд 5
Описание слайда:

ВЫДЕЛЯЮТ 6 ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ: Проблема народонаселения. В рамках этой проблемы изучается связь с демографией, популяционная динамика, соотношение популяционных ресурсов и роста населения, делаются оценки популяционного оптимизма, разрабатываются вопросы планирования семьи, контроля рождаемости, популяционной политики.

Слайд 6
Описание слайда:

Проблема ресурсов. Изучаются водные, энергетические, пищевые и другие природные ресурсы планеты, их запасы и изменения в связи с деятельностью человека. Проблема ресурсов. Изучаются водные, энергетические, пищевые и другие природные ресурсы планеты, их запасы и изменения в связи с деятельностью человека.

Слайд 7
Описание слайда:

Воздействие человека на среду и защита среды. К данному разделу относятся исследования по изучению влияния индустриализации на окружающую среду, оценка уровня и последствий загрязнения. Формируются представления о средовом кризисе, так называемой экологической катастрофе, в настоящем и историческом аспекте, ставятся вопросы защиты среды.

Воздействие человека на среду и защита среды. К данному разделу относятся исследования по изучению влияния индустриализации на окружающую среду, оценка уровня и последствий загрязнения. Формируются представления о средовом кризисе, так называемой экологической катастрофе, в настоящем и историческом аспекте, ставятся вопросы защиты среды.

Слайд 8
Описание слайда:

Управление средой и средовая политика. Данное направление базируется на трех предыдущих.

Основные исследования посвящены контролю среды, соотношению ресурсов, росту населения и потребностей общества (с выходом на экономику), планированию и управлению средой и популяцией, а также экологическим принципом экономического развития общества.

Такие исследования определяют формирование средовой политики в региональном, национальном и международном масштабах, включая правовые аспекты этого вопроса. Управление средой и средовая политика. Данное направление базируется на трех предыдущих.

Основные исследования посвящены контролю среды, соотношению ресурсов, росту населения и потребностей общества (с выходом на экономику), планированию и управлению средой и популяцией, а также экологическим принципом экономического развития общества.

Такие исследования определяют формирование средовой политики в региональном, национальном и международном масштабах, включая правовые аспекты этого вопроса.

Слайд 9
Описание слайда:

Культурная экология. В этом разделе объединены работы на стыке экологии, культуры, антропологии, архитектуры, психологии и других наук. В этой области изучаются средовые ограничения развития культуры, культурная адаптация человека. Особое место занимает экология городов, проблема дизайна среды и жилища.

Культурная экология. В этом разделе объединены работы на стыке экологии, культуры, антропологии, архитектуры, психологии и других наук. В этой области изучаются средовые ограничения развития культуры, культурная адаптация человека. Особое место занимает экология городов, проблема дизайна среды и жилища.

Слайд 10
Описание слайда:

Социальная экология. В это направление входят исследования по экологии, социальной психологии и социологии.

Определяющими сейчас являются экологические подходы к социальным наукам, устанавливается связь экологических и социальных систем, изучается психосоциальная среда и средовая психология, особенности адаптации в условиях быстрых социальных изменений, называемых научно-техническим прогрессом. Социальная экология. В это направление входят исследования по экологии, социальной психологии и социологии. Определяющими сейчас являются экологические подходы к социальным наукам, устанавливается связь экологических и социальных систем, изучается психосоциальная среда и средовая психология, особенности адаптации в условиях быстрых социальных изменений, называемых научно-техническим прогрессом.

Слайд 11
Описание слайда:

ФАКТОРЫ, ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ РОСТ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ. ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Слайд 12
Описание слайда:

Факторы, ограничивающие рост человеческой популяции: войны, эпидемии, голод, загрязнение окружающей среды и т.д. Факторы, ограничивающие рост человеческой популяции: войны, эпидемии, голод, загрязнение окружающей среды и т.д.

Если эти факторы убрать, то рост населения Земли будет происходить по экспоненте (удваиваясь каждые 50 лет).

Достигнув своего максимума в 2030 году, размер человеческой популяции затем уменьшится в 6 раз — из-за загрязнения окружающей среды (если не ограничивать потребление природных ресурсов и не учитывать вероятность уничтожения человечества в результате глобальной ядерной войны).

Если оставить все на уровне 1970-х, то рождаемость к 2030-2040 годам снизится в 8 раз, смертность возрастет вдвое, биосфера необратимо загрязнится, и все ресурсы будут уходить только на производство продуктов питания.

Слайд 13
Описание слайда:

КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ Новый этап координации международных усилий начался в 1992 г. Тогда в Рио-де-Жанейро собралась конференция ООН по окружающей среде и развитию. Она выработала так называемую концепцию “устойчивого развития”. В концепции говорится следующее:

Слайд 14
Описание слайда:

КОНЦЕПЦИЯ ЗОЛТОГО МИЛЛИАРДА Группа ученых, включая Пола Эрлих и других разработала так называемую концепцию “Золотого миллиарда” (Тайерни, 1992, Медоуз, 1993). Согласно ей, ресурсы и запасы прочности Земли таковы, что могут обеспечить стабильное развитие и высокий уровень жизни только для одного миллиарда людей. Её основные положения таковы:

Слайд 15
Описание слайда:

ВАРИАНТЫ РАЗВИТИЯ (ПЕССИМИСТИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ) коллапсы окружающей среды (извержение вулканов, катастрофы и т.д.

) долгосрочные угрозы среде обитания (тепловая смерть вселенной) эволюция человечества в пост человечество (киборг; человечество и все живое вытиснится искусственным; возникновение видов не способных иметь потомство) вымирание через снижение популяции (предпочтение меньшего числа детей, бесплодие, болезни, добровольное вымирание) катастрофы, связанные с развитием науки (неконтролируемая нано-технологическая катастрофа; создание микроскопической черной дыры; биотехническая катастрофа) катастрофа вне земного происхождения

Слайд 16
Описание слайда:

БИОСФЕРА, ЕЕ ЭВОЛЮЦИЯ, РЕСУРСЫ, ПРЕДЕЛЫ УСТОЙЧИВОСТИ

Слайд 17
Описание слайда:

Биосфера (от био… и сфера), оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов. Биосфера (от био… и сфера), оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии (по В. И. Вернадскому, – биогенная миграция атомов); начальный момент этих циклов заключён в трансформации солнечной энергии растениями и синтезе биогенных веществ на Земле.

Термин “биосфера” ввёл в 1875 австрийский геолог Э. Зюсс.

Слайд 18
Описание слайда:

Общее учение о биосфере создано в 20-30-х гг. 20 в. В. И. Вернадским, развившим идеи В. В. Докучаева о комплексном естественно-историческом анализе взаимодействующих в природе разнокачественных объектов и явлений (факторов почвообразования) и выявлении самостоятельных природных объектов гетерогенной структуры и состава (почвы, природные зоны).

Общее учение о биосфере создано в 20-30-х гг. 20 в. В. И. Вернадским, развившим идеи В. В. Докучаева о комплексном естественно-историческом анализе взаимодействующих в природе разнокачественных объектов и явлений (факторов почвообразования) и выявлении самостоятельных природных объектов гетерогенной структуры и состава (почвы, природные зоны).

Слайд 19
Описание слайда:

По Вернадскому, вещество биосфера состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей: По Вернадскому, вещество биосфера состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей:

Слайд 20
Описание слайда:

РЕСУРСЫ БИОСФЕРЫ Ресурсы биосферы — это особый компонент природной среды, им следует уделять особое внимание, поскольку Их наличие, вид, количество и качество в значительной мере определяют отношения человека к природе, характер и объем антропогенных изменений окружающей среды. Под ресурсами биосферы понимают все то, что человек использует для обеспечения своего существования — продукты питания, минеральное сырье, энергоносители, пространство для жизни, воздушное пространство, воду, объекты для удовлетворения эстетичных потребностей.

Слайд 21
Описание слайда:

Биологические ресурсы – источники и предпосылки получения необходимых людям материальных и духовных благ, заключенные в объектах живой природы: промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты и т.п. Различают растительные ресурсы, ресурсы животного мира, генетические ресурсы.

Биологические ресурсы – источники и предпосылки получения необходимых людям материальных и духовных благ, заключенные в объектах живой природы: промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты и т.п. Различают растительные ресурсы, ресурсы животного мира, генетические ресурсы.

Слайд 22
Описание слайда:

ПРЕДЕЛЫ УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.

Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовывании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей. Однако стабильность атмосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями. Выступая как важнейший агент связывания и перераспределения на поверхности Земли космической энергии, живое вещество выполняет тем самым функцию космического значения.

Слайд 23
Описание слайда:

За последние 100 лет человечество увеличилось в 4 раза, потребление энергии в 10 раз, совокупный продукт в 17,6 раза, минерального сырья – в 29 раз. 85 % всех добытых за всю историю человечества полезных ископаемых приходится на XX век.

Общее количество используемой энергии в конце века всего на 3-4 порядка величин меньше суммарной солнечной энергии поступающую на верхнюю границу атмосферы Земли. К настоящему времени 1/4 суши занята агроценозами и пастбищами и 3/4 непокрытой вековыми льдами территории оказывается в зоне прямого хозяйственного воздействия.

Мировой улов рыбы достиг своего теоретического предела. На глазах происходит изменение глобального климата Земли, в результате которого могут усилиться стихийные бедствия, возрасти материальные потери, вымереть значительное число видов. В XXI веке человечество должно удвоиться.

Сможет ли биосфера выдержать такую нагрузку? За последние 100 лет человечество увеличилось в 4 раза, потребление энергии в 10 раз, совокупный продукт в 17,6 раза, минерального сырья – в 29 раз. 85 % всех добытых за всю историю человечества полезных ископаемых приходится на XX век.

Общее количество используемой энергии в конце века всего на 3-4 порядка величин меньше суммарной солнечной энергии поступающую на верхнюю границу атмосферы Земли. К настоящему времени 1/4 суши занята агроценозами и пастбищами и 3/4 непокрытой вековыми льдами территории оказывается в зоне прямого хозяйственного воздействия.

Мировой улов рыбы достиг своего теоретического предела. На глазах происходит изменение глобального климата Земли, в результате которого могут усилиться стихийные бедствия, возрасти материальные потери, вымереть значительное число видов. В XXI веке человечество должно удвоиться.

Сможет ли биосфера выдержать такую нагрузку?

Слайд 24
Описание слайда:

Оборотной стороной экстенсивного развития стало загрязнение окружающей среды. Человечество никогда ранее не задумывалось о судьбе отходов жизнедеятельности, а потому и не планировало замкнутых циклов производства. Природа сама утилизировала солому, дерево, трупы животных, а то, что не подвергалось химическим превращениям, просто захоранивалось под слоем земли или ила.

По сравнению с круговоротом веществ в биосфере человеческие отходы долгое время оставались незначительными. Однако многократное увеличение в течение XX века промышленного и сельского производства привело к столь же масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы.

При ограниченных размерах почти полностью заселенной планеты люди должны теперь сами обеспечивать переработку своих отходов так, чтобы не навредить биосфере. Оборотной стороной экстенсивного развития стало загрязнение окружающей среды. Человечество никогда ранее не задумывалось о судьбе отходов жизнедеятельности, а потому и не планировало замкнутых циклов производства.

Природа сама утилизировала солому, дерево, трупы животных, а то, что не подвергалось химическим превращениям, просто захоранивалось под слоем земли или ила. По сравнению с круговоротом веществ в биосфере человеческие отходы долгое время оставались незначительными.

Однако многократное увеличение в течение XX века промышленного и сельского производства привело к столь же масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы.

При ограниченных размерах почти полностью заселенной планеты люди должны теперь сами обеспечивать переработку своих отходов так, чтобы не навредить биосфере.

Слайд 25
Описание слайда:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Биосфера – важнейшая система, значимость которой невозможно переоценить, т.к. именно биосфера является той средой, в которой человечество может существовать. Современная деятельность человека во многом нанесла непредвиденный ущерб окружающей среде, что в конечном итоге угрожает дальнейшему развитию самого человечества.

Эти изменения на данном этапе еще не являются непоправимыми. Поэтому одна из задач современной экологии – это изучение регуляторных процессов в биосфере, создание научного фундамента ее рационального использования.

Основные законы функционирования биосферы уже вырисовываются, но предстоит еще многое сделать объединенными усилиями экологов всех стран мира.

Слайд 26
Описание слайда:

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: При разработке лекции была использована следующая литература: Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек – Экономи- ка – Биота – Среда. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 566 с. Алексеев С.В. Экология. – СПб: СМИО Пресс, 2000. – 240 с. Прохоров Б.Б. Экология человека. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 320 с. Эдокова Г.И.

Методическое пособие по экологии человека. – Горно-Алтайск. 1994. – 107 с. При разработке лекции была использована следующая литература: Алексеев С.В. Экология. – СПб: СМИО Пресс, 2000. – 240с. Прохоров Б.Б. Экология человека. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 320 с.

При разработке лекции была использована следующая литература: Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек – Экономика – Биота – Среда. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 566 с. Алексеев С.В. Экология. – СПб: СМИО Пресс, 2000. – 240 с. Саблин В.С., Саклава С.П. Психология человека – М.: Издво «Экзамен», 2004. – 352 с. Реймерс Н.Ф.

Охрана окружающей человека среды: Словарь-справочник – М.: Просвещение, 1992. – 320 с.

Источник: https://myslide.ru/presentation/skachat-celi-i-zadachi-ekologii-cheloveka-biosfera--ee-evolyuciya--resursy--predely-ustojchivosti

Реферат: Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости

Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 3

1. ПОНЯТИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ.. 4

2. РЕСУРСЫ БИОСФЕРЫ.. 10

3. ПРЕДЕЛЫ УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ.. 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 15

ЛИТЕРАТУРА.. 16

Введение

Та часть литосферы, гидросферы и атмосферы Земли, в которой существуют и развиваются растительные и живые организмы, называется биосферой.

В ее состав входят не только растительный покров и животное население планеты, все реки и озера, водная масса океанов, но и почвенный слой, значительная часть тропосферы и самый верхний слой земной коры – зоны выветривания. На земной поверхности практически нет площадей, где отсутствует жизнь.

Даже в жарких и безводных тропических пустынях или на поверхности высокогорных ледников и полярных льдов обнаружены микробы и другие микроорганизмы.

Знания о биосфере сегодня как никогда актуальны и необходимы. Человек вышел за пределы возможностей биосферы и активно преобразовывает ее. В большинстве случае подобные преобразования крайне негативно сказываются на самой биосфере.

Сегодня необходимо создание концепции сохранения биосферы, ее охраны. Только направляя усилия на сохранение природной среды хотя бы в том виде, какая она есть сейчас, мы сможем сохранить на планете условия для существования человечества.

В данной работе мы рассмотрим понятие биосферы, ее структуру, особенности эволюции, ресурсы и пределы устойчивости.

1. ПОНЯТИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ

Биосфера (от био… и сфера), оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энергии (по В. И. Вернадскому, – биогенная миграция атомов); начальный момент этих циклов заключён в трансформации солнечной энергии растениями и синтезе биогенных веществ на Земле. Термин “биосфера” ввёл в 1875 австрийский геолог Э. Зюсс.

Общее учение о биосфере создано в 20-30-х гг. 20 в. В. И. Вернадским, развившим идеи В. В.

Докучаева о комплексном естественно-историческом анализе взаимодействующих в природе разнокачественных объектов и явлений (факторов почвообразования) и выявлении самостоятельных природных объектов гетерогенной структуры и состава (почвы, природные зоны). В основе учения Вернадского лежат представления:

1) о планетарной геохимической роли живого вещества (совокупность всех живых организмов, существовавших или существующих в определённый отрезок времени, рассматриваемых как мощный геологический, фактор; в отличие от живых существ, изучаемых в биологии на всех уровнях их организации, начиная от молекулярного, живое вещество, в понимании Вернадского, как биогеохимический фактор, количественно выражается в элементарном химическом составе, массе и энергии).

2) об организованности биосферы, являющейся продуктом сложного превращения вещественно-энергетического и информационного потоков живым веществом за время геологической истории Земли.

Биосфера включает не только область жизни (биогеосферу, фитогеосферу, геомериду, витасферу), но и другие структуры Земли, генетически связанные с живым веществом.

По Вернадскому, вещество биосфера состоит из семи разнообразных, но геологически взаимосвязанных частей:

– живое вещество;

– биогенное вещество;

– косное вещество;

– биокосное вещество;

– радиоактивное вещество;

– рассеянные атомы;

– вещество космического происхождения.

В пределах биосферы везде встречается либо живое вещество, либо следы его биогеохимической деятельности. Газы атмосферы (кислород, азот, углекислота), природные воды, равно как и каустобиолиты (нефти, угли), известняки, глины и их метаморфические производные (сланцы, мраморы, граниты и др.) в своей основе созданы живым веществом планеты.

Слои земной коры, лишённые в настоящее время живого вещества, но переработанные им в геологическом прошлом, Вернадский относил к области “былых биосфер”.

Биосфера мозаична по структуре и составу, отражая геохимическую и геофизическую неоднородность лика Земли (океаны, озёра, горы, ущелья, равнины и т.д.

) и неравномерность в распределении живого вещества по планете как в прошлые эпохи, так и в наше время.

Максимальное содержание живого вещества гидросферы приурочено к мелководьям, минимальное – к глубинным акваториям (абиссаль); на суше эта неравномерность проявляется в мозаике биогеоценотического покрова (леса, болота, степи, пустыни и др.) с минимумом плотности живого вещества в высокогорьях, пустынях и полярных областях. Элементарная структура активной части современной биосферы – биогеоценоз.

Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции: газовые (миграция газов и их превращения); концентрационные (аккумуляция живыми организмами химических элементов из внешней среды); окислительно-восстановительные (химические превращения веществ, содержащих атомы с переменной валентностью, – соединений железа, марганца, микроэлементов и т.д.); биохимические и биогеохимические функции, связанные с деятельностью человека (техногенез, форма созидания и превращения вещества в биосфере, стимулирующая переход биосферы в новое состояние – ноосферу). Совокупность этих функций определяет все химические превращения в биосфере

Эволюция биосферы диалектически связана с эволюцией форм живого вещества (организмы и их сообщества), усложнением его биохимических функций, совершающихся на фоне геологической истории Земли.

В учении о биосфере выделяют следующие основные аспекты: энергетический, освещающий связь биосферно-планетарных явлений с космическими излучениями (в основном солнечными) и радиоактивными процессами в земных недрах; биогеохимический, отражающий роль живого вещества в распределении и поведении атомов (точнее их изотопов) в биосфере и её структурах; информационный, изучающий принципы организации и управления, осуществляемые в живой природе в связи с исследованием влияния живого вещества на структуру и состав биосферы; пространственно-временной, освещающий формирование и эволюцию различных структур биосферы в геологическом времени в связи с особенностями пространственно-временной организованности живого вещества в биосфере (проблемы симметрии и др.); ноосферный, изучающий глобальные эффекты воздействия человечества на структуру и химию биосферы: разработка полезных ископаемых, получение новых, отсутствовавших до того в биосфере веществ (например, чистые алюминий, железо и другие металлы), преобразование биогеоценотических структур биосферы (сведение лесов, осушение болот, распашка целинных земель, создание водохранилищ, загрязнение вод, почв и атмосферы продуктами хозяйственной деятельности, внесение удобрений, эрозия почв, лесонасаждение, строительство городов, плотин, промысловое хозяйство и т.д.).

Выход человека в космос, за пределы биосферы, будет стимулировать разработку новых сторон учения о биосфере. Существенный момент учения о биосфере – представления о взаимосвязях (прямых и обратных связях) и сопряжённой эволюции всех структур биосферы.

Это представление положено в основу разработки многими национальными и международными организациями, научными центрами и лабораториями проблемы “биосфера и человечество”.

Решению этой проблемы служат мероприятия, в которых участвуют многие страны, например Международное гидрологическое десятилетие, Международная биологическая программа и т.д. Повышенный интерес к изучению биосферы вызван тем, что локальное воздействие человека на биосферу, характерное для всей предшествовавшей истории, сменилось в 20 в.

глобальным его влиянием на состав, структуру и ресурсы биосферы. На планете нет участка суши или моря, где бы не были обнаружены следы деятельности человека. Один из ярких примеров – глобальные выпадения радиоактивных осадков – продуктов ядерных взрывов.

В атмосфере, океане и на суше повсеместно присутствуют (пусть в самых незначительных количествах) продукты сгорания нефти, угля, газов, отходы химической и другой индустрии, ядохимикаты и удобрения, сносимые с полей в процессе водной и ветровой эрозии.

Интенсивное и нерациональное использование ресурсов биосферы – водных, газовых, биологических и др., усугубляемое гонкой вооружений, испытаниями ядерного оружия и т.д., развеяло миф о бесконечности и неисчерпаемости этих ресурсов.

Многочисленные примеры разрушительной деятельности человека и, к сожалению, редкие примеры его созидательной деятельности (в т. ч.

в плане охраны природы) свидетельствуют об актуальности разумного ведения земных дел разумным человечеством, что возможно только при переходе от стихийного капиталистического производства к плановому хозяйству социалистического и коммунистического общества.

Естественно-научной основой рационального подхода к проблеме “биосфера и человечество” – одной из грандиознейших проблем нашего времени – служат учение о биосфере и биогеоценология – дисциплины, изучающие общие принципы и механизмы функционирования и эволюции сообществ живых организмов в определённых пространственных и временных условиях.

Благодаря созданному В.И.Вернадским учению о биосфере не только термин “биосфера” получил широкое распространение и признание, хотя нередко и в различном понимании, но, по существу, возникла новая парадигма.

Суть ее, вероятно, можно выразить словами самого В.И.Вернадского: “Живое вещество есть самая мощная геологическая сила, растущая с ходом времени”.

Однако потребовалось почти половина столетия, чтобы геологи глубоко осознали и стали обосновывать и развивать представления о том, что геологическая история земной коры началась благодаря великой преобразующей роли живого вещества, а потому сама стратисфера Земли является прямым продуктом развития биосферы.

В последние годы стали большое внимание уделять проблеме взаимосвязи живого и минерального миров, их коэволюции, что нашло отражение, в частности, в проведении по этой тематике специальных международных семинаров.

Неразрывная связь живого и минерального миров в биосфере вызвана тем, что любое проявление жизни не может существовать без обмена веществ с окружающей средой, т.е. вне биологических круговоротов. Непременным условием существования биосферы является функционирование глобального цикла органического углерода.

Энергетическую основу этого цикла составляет фотосинтез, главный вещественный показатель результативности которого – величина глобальной продукции живого вещества.

Важнейшей характеристикой цикла, определяющей интенсивность его воздействия на геологическую среду и на скорость ее изменения, является масса выпадающего из него и захороняющегося в осадочных породах органического вещества. Анализ количественной модели глобального цикла органического углерода показывает, что для эволюции биосферы, стратисферы, а тем самым и земной коры, основной закономерностью является их эвтрофикация и сопутствующая ей оксигенизация.

Произошли и существенные изменения биосферы в целом, выразившиеся в прохождении ею нескольких стадий: эмбриональной, юной, зрелой и, возможно, уже вхождении в старческую.

Во всех осознанных и, вероятно, пока еще не выявленных причинно-следственных связях живого и минерального миров функционирование живого вещества выступает как основная причина наблюдаемых изменений в системах различного масштаба.

Если эволюция живого вещества определяла направленные изменения глобального литогенеза, то тектонические движения (эндогенные процессы) накладывали на него разнообразные черты повторяемости, вызывали пространственную приуроченность его разных стадий и (через изменения скорости эрозии и осадконакопления) влияли на степень завершенности литогенетических процессов. Одновременно, влияя на изменения массы захороняющегося при осадконакоплении и/или разрушающегося при выветривании органического вещества, эти движения в свою очередь могли существенно воздействовать на функционирование глобального цикла органического углерода. Таким образом, биосфера – очень сложная, саморегурирующаяся открытая система, в которой действует принцип Ле Шателье, обусловливающий устойчивость ее существования . Интегральным показателем ее эволюции и возрастающего во времени воздействия живого вещества на геологические процессы является эвтрофикация земной коры.

2. РЕСУРСЫ БИОСФЕРЫ

Ресурсы биосферы — это особый компонент природной среды, им следует уделять особое внимание, поскольку Их наличие, вид, количество и качество в значительной мере определяют отношения человека к природе, характер и объем антропогенных изменений окружающей среды.

Под ресурсами биосферы понимают все то, что человек использует для обеспечения своего существования — продукты питания, минеральное сырье, энергоносители, пространство для жизни, воздушное пространство, воду, объекты для удовлетворения эстетичных потребностей.

Биологические ресурсы – источники и предпосылки получения необходимых людям материальных и духовных благ, заключенные в объектах живой природы: промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты и т.п. Различают растительные ресурсы, ресурсы животного мира, генетические ресурсы.

Еще несколько десятилетий поэтому, если отношение всех народов к природе определялось лишь одним девизом: подчинить, взять самое большее, ничего не отдавая, поскольку богатства Земли неисчерпаемые человечество и брало, разрушало, сжигало, вырубало, убивало, истощало, поглощало, не считая. Ныне настали другие времена, так как, подсчитав, опомнились.

Обнаруживается, практически неисчерпаемых ресурсов в природе вообще нет. Условно пока еще можно относить к неисчерпаемых общие запасы воды на планете и кислороде в атмосфере. Но через их неравномерное распределение уже сегодня в отдельных районах и регионах Земли ощущается их острый недостаток.

Все минеральные ресурсы принадлежат к невосстановимых и главнейшие из них ныне уже исчерпанные или находятся на границе уничтожения (уголь, железо, марганец, нефть, полиметаллы). Через быструю деградацию ряда экосистем биосферы в последнее время ресурсы живого вещества – биомассы – тоже перестали восстанавливаться, как и запасы пресной питьевой воды.

Поскольку биосфера планеты есть замкнутая система с относительно постоянной массой и обменивается с космическим пространством лишь энергией, человечеству следует учитывать его состояние и её способность самовосстанавливать свою биомассу, истощаемость современных энергоносителей, которые используются человечеством, уменьшить объемы использования ресурсов, сознательно отказавшись от излишков, перейти к тактике и стратегии рационального ресурсопользования.

3. ПРЕДЕЛЫ УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ

Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.

Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовывании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей.

Однако стабильность атмосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями.

Выступая как важнейший агент связывания и перераспределения на поверхности Земли космической энергии, живое вещество выполняет тем самым функцию космического значения.

Однако в настоящее время на Земле появилась новая сила, по мощности воздействия не уступающая суммарному действию живых организмов – человечество с его социальными законами развития и мощной техникой, позволяющей влиять на вековой ход биосферных процессов.

Современное человечество использует не только огромные энергетические ресурсы биосферы, но и небиосферные источники энергии (например, атомной), ускоряя геохимические преобразования природы.

Некоторые процессы, вызванные технической деятельностью человека, направлены противоположно по отношению к естественному ходу их в биосфере (рассеивание металлов, руд, углерода и др.

биогенных элементов, торможение минерализации и гумификации, освобождение законсервированного углерода и его окисление, нарушение крупномасштабных процессов в атмосфере, влияющих на климат и т.п.)

Вернадский считал возможным говорить даже об автотрофной роли человека, понимая под этим возрастающие масштабы искусственного синтеза органических веществ, часто даже не имеющих аналогов в живой природе.

За последние 100 лет человечество увеличилось в 4 раза, потребление энергии в 10 раз, совокупный продукт в 17,6 раза, минерального сырья – в 29 раз. 85 % всех добытых за всю историю человечества полезных ископаемых приходится на XX век.

Общее количество используемой энергии в конце века всего на 3-4 порядка величин меньше суммарной солнечной энергии поступающую на верхнюю границу атмосферы Земли.

К настоящему времени 1/4 суши занята агроценозами и пастбищами и 3/4 непокрытой вековыми льдами территории оказывается в зоне прямого хозяйственного воздействия. Мировой улов рыбы достиг своего теоретического предела.

На глазах происходит изменение глобального климата Земли, в результате которого могут усилиться стихийные бедствия, возрасти материальные потери, вымереть значительное число видов. В XXI веке человечество должно удвоиться. Сможет ли биосфера выдержать такую нагрузку?

Комплексное воздействие человечества на биосферу увеличивается значительно интенсивнее прироста самого человечества. Поэтому при последующем удвоении народонаселения мира нагрузка на биосферу возрастет многократно.

Почти весь XX век может быть описан динамикой экстенсивного развития: увеличением производства электроэнергии, стали, алюминия, удобрений, пестицидов, автомобилей, протяженности транспортных магистралей и много другого.

Лишь в последней четверти XX века произошли революционные изменения в стратегии экономического развития Повышение странами ОПЕК В 1973 г цен на нефть заставил главных ее покупателей – США, Японию и страны Западной Европы – срочно развивать новые технологии энергосбережения.

В течение почти десяти лет мир продолжал успешное развитие без увеличения энергозатрат. Этот пример впервые поколебал казавшийся незыблемым постулат об опережающем развитии энергетики для устойчивости экономики.

С тех пор перспективы развития человечества связывают со скоростью научно-технического прогресса, направленного на получение более совершенного конечного результата с использованием все меньшего количества ресурсов

Но, как только цена на нефть стала понижаться на мировом рынке в течение 1980-х годов, так снова наметился рост потребления энергии человечеством, а прогрессивные способы энергосбережения снова стали нерентабельными.

Видимо в условиях рыночной экономики повышение цен на сырье способствует технологическому прогрессу и рациональному хозяйствованию на ограниченной Земле, хотя при этом страдают бедные страны, не обладающие собственными запасами ценных природных ресурсов.

Оборотной стороной экстенсивного развития стало загрязнение окружающей среды. Человечество никогда ранее не задумывалось о судьбе отходов жизнедеятельности, а потому и не планировало замкнутых циклов производства. Природа сама утилизировала солому, дерево, трупы животных, а то, что не подвергалось химическим превращениям, просто захоранивалось под слоем земли или ила.

По сравнению с круговоротом веществ в биосфере человеческие отходы долгое время оставались незначительными. Однако многократное увеличение в течение XX века промышленного и сельского производства привело к столь же масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы.

При ограниченных размерах почти полностью заселенной планеты люди должны теперь сами обеспечивать переработку своих отходов так, чтобы не навредить биосфере.

Заключение

Биосфера – важнейшая система, значимость которой невозможно переоценить, т.к. именно биосфера является той средой, в которой человечество может существовать.

Современная структура биосферы – продукт длительной эволюции многих систем разной сложности, последовательно стремящихся к состоянию динамического равновесия. Практическое значение учения о биосфере огромно.

Особенно заинтересованы в развитии этого учения здравоохранение, сельское и промысловое хозяйство и другие отрасли человеческой практики, чаще других сталкивающиеся с “ответными ударами” со стороны биосферы, вызванными неразумным или неосторожным преобразованием природы человеком.

Современная деятельность человека во многом нанесла непредвиденный ущерб окружающей среде, что в конечном итоге угрожает дальнейшему развитию самого человечества. Эти изменения на данном этапе еще не являются непоправимыми.

Поэтому одна из задач современной экологии – это изучение регуляторных процессов в биосфере, создание научного фундамента ее рационального использования.

Основные законы функционирования биосферы уже вырисовываются, но предстоит еще многое сделать объединенными усилиями экологов всех стран мира.

Литература

1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера. М.: Логос, 2005

2. Вернадский В. И., Избранные сочинения, т. 5, М., 1960

3. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения, М., 1965

4. Ковда В. А., Современное учение о биосфере, “Журнал общей биологии”, 1969, т. 30, № 1

5. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов на Дону: Феникс, 2000.

6. Романова Э.П., Куракова Л.И., Ермаков Ю.Г. Природные ресурсы мира. М., 1993

Источник: https://www.bestreferat.ru/referat-177782.html

Vse-referaty
Добавить комментарий