Учение о биосфере. Человек и биосфера

Самой крупной и наиболее близкой к идеалу «самообеспечения» биологической системой является биосфера (экосфера). Она включает все живые организмы Земли, находящиеся во взаимодействии с неживой средой Земли, в результате чего эта система, через которую проходит энергия Солнца, поддерживается в состоянии устойчивого равновесия. Понятие «биосфера» ввел геолог Э.Зюсс в 1875 г. Он определил биосферу как особую оболочку Земли, образованную совокупностью живых организмов. О существенном влиянии живых организмов на почвообразование впервые указал В. Докучаев. Дальнейшая разработка концепции биосферы связана с именем В.И.Вернадского, разработавшего учение о биосфере (в конце 20-х годов ХХ в.). В нем он показал ведущую роль живых организмов в геохимических процессах происходящих на планете (биогеохимическая концепция). Согласно Вернадскому, биосфера – глобальная система планеты Земля. Она включает четыре основные компонента - живое вещество (организмы), биогенное вещество (неорганическое вещество, создаваемое живыми организмами – это каменный уголь, мел…), биокосное вещество (неживая природа, создаваемая совместно живыми организмами и абиогенными процессами в природе – это вода, почва…) косное вещество (образующееся без участия живых организмов – это гранит, железная руда…). Вернадский впервые ввел понятие о социально-экономической концепции биосферы. Он показал, что биосфера на определенном этапе эволюции превращается в ноосферу (сферу разума). По современным представлениям, биосфера - это область распространения жизни в атмосфере, гидросфере и литосфере (рис. 2.1). Верхняя граница биосферы проходит на высоте 15-20 км, охватывая тропосферу и нижнюю часть стратосферы (лимитирующим фактором расселения в этой среде является нарастающая с высотой интенсивность УФ-излучения). Снизу биосфера ограничена на дне океана до глубины 11 км, на суше – глубиной проникновения в недра Земли живого (около 7,5 км).

Атмосфера состоит в основном из азота и кислорода, углекислого газа и озона. Гидросфера заключена на 95% в Мировом океане, остальное

содержится в ледниках, под землей, в виде озер и рек, в составе организмов. Живое вещество представлено более 300 тыс. видов растений (около 99% биомассы планеты) и 1,5 млн видов животных (93% - сухопутные, 7% - водные, всего 0,8% биомассы) и микроорганизмов (0,07% биомассы).

Кроме присутствия живых организмов и биокосных тел, важнейшая черта биосферы – наличие биотических круговоротов веществ и биогенной миграции атомов. Важнейшая роль в глобальном круговороте принадлежит циркуляции воды между океаном, атмосферой и литосферой (рис. 2.2). Вода испаряется и выпадает на поверхность суши в виде осадков, способствуя разрушению горных пород, делая их доступными для растений, размывает почву и уходит с ней в океаны и моря. Круговорот углерода начинается с использования углекислого газа в фотосинтезе, затем переход его в растения и животные. В атмосферу углекислый газ выделяется в процессе дыхания организмов. Круговорот азота также охватывает все области биосферы. Растения усваивают его в виде аммиака или нитритов. Важную роль в круговороте азота принадлежит азотфиксирующим бактериям. При распаде белков азот вновь возвращается в атмосферу.

Биосфера представляет собой стабильную экосистему, обусловленную активностью продуцентов, консументов, редуцентов в круговороте веществ. Но она способна и к эволюции. Эволюция биосферы осуществляется под действием двух главных факторов: геологических и климатических изменений на планете; изменений видового состава и количества живых организмов.

Историческое развитие биосферы прошло несколько этапов:

· возникновение первичной биосферы и биотического круговорота веществ;

· усложнение структуры живого компонента биосферы (биогенез);

· возникновение человека и связанный с ним процесс образования ноосферы (ноогенез).

Ноосфера (понятие введено философом Леруа, в 1927) – это состояние биосферы, зародившееся и развивающееся под определяющим воздействием человеческого сознания в процессе трудовой деятельности людей. В результате ноогенеза возникли новые растения, породы животных, промышленное производство, агроценозы, урбоценозы и т.д. Ноогенез имеет и нежелательные последствия (рис. 2.3).

В настоящее время ученые считают возможным возникновение экологического кризиса, т.е. такого состояния среды, которое непригодно для жизни людей.

Наиболее остро стоящими перед современным человечеством экологическими проблемами являются следующие:

1. Проблема быстрого роста населения Земли. Ежегодный прирост населения в абсолютном исчислении достигает 60-70 млн человек. Растущее население Земли должно быть обеспечено пищей. Состояние природных ресурсов в большой мере зависит от деятельности людей. Современное человечество следует принципу научно обоснованного рационального природопользования.

2. Изменение состава атмосферы и климата, за счет накопления загрязнителей. Загрязнители – это вещества, нарушающие биологические процессы в природе. Например, это угарный газ, метан, хлорфторуглероды, диоксид и др. Использование инсектицида ДДТ привело к гибели тысяч животных. Считая с 1600 г., человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц, около 100 видов млекопитающих

Путь к решению экологических проблем – это достижение сбалансированного развития человечества. Сбалансированное развитие «Международная комиссия по охране окружающей среды и развитию» ООН характеризует как путь социального, экономического и политического прогресса, позволяющего удовлетворить нужды настоящего, не в ущерб будущих поколений. Среди них важнейшие – сдерживание роста населения, развитие новых технологий и поиск источников энергии, позволяющих избежать загрязнения окружающей среды.