Биосфера как неотъемлемая часть жизни на Земле, ее проблемы и методы их решения

Реферат

Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов. Природа и природные ресурсы — база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей. Человек — часть природы и как живое существо своей элементарной жизнедеятельностью оказывает ощутимое влияние на природную среду.

Преобразующее влияние человека на природу неизбежно. Вносимые его хозяйственной деятельностью изменения в природу усиливаются по мере развития производительных сил и увеличения массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот.

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.

С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. В.И.Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении

Этапы эволюции

Биосфера постоянно эволюционирует. Различают три этапа эволюции:

12 стр., 5804 слов

Реферат биосфера и охрана природы

... - 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. ...

  • Возникновение простейших проявлений жизни.
  • Рождение одноклеточных, а затем и многоклеточных организмов.
  • Появление человечества.

Новой формой эволюции считается ноосфера, подразумевающая взаимодействие общества людей с природой

Экология СПРАВОЧНИК

Впервые проблема охраны окружающей природной среды как комплексная глобальная проблема охраны биосферы в целом, а не только отдельных видов растений и животных, была рассмотрена в ООН на Межправительственной конференции в 1968 г. Результатом этой конференции было принятие одной из крупнейших научных программ “Человек и биосфера”.[ …]

Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. — М.: Высш. шк., 2002. — 334 с.[ …]

Авторы надеются, что новое издание учебного пособия «Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении» будет положительно оценено читателями, и авторы заранее благодарны всем, кто пришлет или опубликует свои отзывы и замечания.[ …]

Несмотря на значительное внимание к природоохранным вопросам, реальное дело охраны биосферы возможно только после полного осознания учеными-специалистами, администраторами, предпринимателями опасности неотвратимых экологических последствий при бесконтрольном развитии промышленности, транспорта, при урбанизации и интенсивной химизации всех сфер человеческой деятельности.[ …]

Очень близок по содержанию и объему к этому понятию принятый рядом авторов термин «охрана биосферы». Охрана биосферы — это система мероприятий, проводимых на национальном и международном уровнях и направленных на устранение нежелательного антропогенного или стихийного влияния на функционально взаимосвязанные блоки биосферы (атмосферу, гидросферу, почвенный покров, литосферу, сферу органической жизни), на поддержание выработавшейся эволюционно ее организованности и обеспечения нормального функционирования.[ …]

Говоря об активной борьбе с загрязнением окружающей среды, следует различать прямые и косвенные методы. Прямые методы охраны биосферы заключаются в таком воздействии на источники загрязнений, которое ведет к непосредственному снижению массы, объема, концентрации вредных материальных загрязнений либо уровня энергетических загрязнений. Например, к прямым методам охраны воздушного бассейна от загрязнения продуктами сгорания топлива относятся следующие мероприятия, направленные на уменьшение вредных выбросов в атмосферу: 1) улучшение качества твердого и жидкого топлива (главным образом, за счет его десульфуризации, т. е. снижения содержания серы, образующей основное загрязнение атмосферы — сернистый газ); 2) совершенствование топочных устройств, форсунок и горелок для сжигания соответственно твердого, жидкого и газообразного топлива; 3) перевод котельных на газовое топливо.[ …]

В этой главе рассмотрены аналитические особенности определения отдельных классов химических загрязняющих веществ и методы охраны биосферы при химическом загрязнении.[ …]

В эпоху бурного научно-технического прогресса охрану природы, взаимосвязь и взаимообусловленность в природе рассматривают с позиций охраны биосферы-среды жизни.[ …]

20 стр., 9946 слов

Охрана животного мира

... охраны животного мира; Законодательная база как правовая основа охраны животных. В конце приведены выводы и предложения по проделанной работе. Глава 1. Роль животных в биосфере и жизни человека Разнообразие животных ... изменениям условий обитания добавился такой мощный фактор, как загрязнение природной среды, особенно пестицидами. Очень часто прямое преследование (охота) сопровождалось изменением ...

Известно большое количество показателей оценки эффективности тех или иных инженерных решений, организационных мероприятий, инвестиционных проектов. Противостояние экономики и охраны биосферы — одна из проблем промышленной экологии. Решение этой проблемы лежит в разработке экономических механизмов, опирающихся на материальную заинтересованность в решении природоохранных задач. На рис. 5.1 представлены основные звенья (блоки) экономических механизмов охраны окружающей природной среды [3].

[ …]

Начиная со второй половины XX в. хозяйственное и социальное развитие Сибири происходит с нарастающей интенсивностью, регион играет все более заметную роль в жизни России. Конкретные вопросы охраны биосферы и рационального использования природных ресурсов страны приобретают при этом особую значимость.[ …]

Усиление экологической напряженности, сказывающееся буквально на всех сферах хозяйственных отношений, поставило под сомнение концепцию «общества потребления» и модель экономического роста, функционировавшую в течение ряда десятилетий в мировой экономике. В этой модели не учитывались интересы охраны биосферы и природная составляющая оказывалась без внимания [29].

[ …]

Впервые настоящее руководство было написано и подготовлено к изданию почти 15 лет тому назад, но резкое изменение социально-экономической обстановки в стране в значительной мере задержало ее издание. Однако опыт развития не только нашей страны, но и многих других экономически развитых стран мира показал, что проблемы охраны биосферы за эти годы значительно возросли, ибо развитие промышленности и экономики многих стран мира потребовало более существенного внимания ко многим проблемам.[ …]

В настоящее время концепция экосистемы — это одно из наиболее главных обобщений биологии — играет весьма важную роль в экологии. Во многом этому способствовали два обстоятельства, на которые указывает Г. А. Новиков (1979): во-первых, экология как научная дисциплина созрела для такого рода обобщений и они стали жизненно необходимы, а во-вторых, сейчас как никогда остро встали вопросы охраны биосферы и теоретического обоснования природоохранных мероприятий, которые опираются прежде всего на концепцию биотических сообществ — экосистем. Кроме того, как считает Г. А. Новиков, распространению идеи экосистемы способствовала гибкость самого понятия, так как к экосистемам можно относить биотические сообщества любого масштаба с их средой обитания — от пруда до Мирового океана, и от пня в лесу до обширного лесного массива, например, тайги.[ …]

Несмотря на высокие протекторные свойства почвы, особенно ее органической составляющей, устойчивость почв, биогеоценозов к химическому загрязнению не беспредельна. В экстремальных случаях техногенное воздействие приводит к такому глубокому изменению свойств почвы, биоты, что нормальное функционирование биогеоценоза становится возможным только после полной рекультивации почвы или создания нового почвенного слоя. Стратегия охраны биосферы от химических загрязняющих веществ в настоящее время предполагает такие мероприятия, как правильное хранение токсичных отходов различных производств, снижение выбросов вредных веществ в окружающую среду, создание малоотходных и безотходных технологий, строгий контроль при использовании пестицидов и гербицидов, других химических веществ, разумное, экологически оптимальное применение минеральных и органических удобрений.[ …]

5 стр., 2350 слов

Принципы охраны природной среды

... среды. деградация окружающей природной среды все компоненты биосферы Согласно Федеральному закону «Об охране окружающей среды» (2002) основными принципами охраны окружающей среды являются следующие: соблюдение прав человека на благоприятную окружающую среду; рациональное и ... представители органов охраны окружающей среды и санитарно-эпидемиологического контроля. Без их подписи объект не принимается. ...

При любом уровне экономического развития проблемы экологии надолго, если не навсегда, останутся актуальными, если иметь в виду не только снижение экологически опасных уровней содержания пол-лютантов в природе и борьбу с чрезвычайными ситуациями, но и поддержание на требуемых уровнях тех приемлемых состояний окружающей среды, которые в настоящее время признаны, и требования к которым в предстоящие годы будут только возрастать. Поэтому нет сомнений в том, что подготовка высококвалифицированных специалистов по вопросам экологии и охраны биосферы всегда будет одной из важнейших задач каждой страны.[ …]

Экологические проблемы биосферы

Загрязнение, которое приносит в биосферу человек, или антропогенное загрязнение, отличается разнообразием – от банальной вырубки лесов до выброса радиоактивных отходов в моря и озера.

В процессе своей деятельности люди разрушают экосистемы, уничтожают целые виды, меняют рельеф коры планеты, даже климат, что приводит к образованию трещин и пробелов в биосфере.

Особенно пагубно влияет на природу отрасль энергетики, потребность в использовании которой у человечества с годами только растет, а многочисленный и банальный неразлагаемый бытовой мусор, благодаря которому стремительно разрастаются свалки, омертвляет планету.

Наконец, военные действия, которые со времен изобретения пороха приобрели огромные масштабы, наносят биосфере значительный вред: в пожарах сгорели гектары леса, тонны выбросов нефти блокировали газообмен между атмосферой и гидросферой, не говоря уже о гибели в сражениях самих людей.

Однако природа и сама способна себе навредить. Повышенная вулканическая активность приводит к увеличению в атмосфере концентрации углекислого газа, наводнения и засухи уничтожают популяции без надежды на восстановление большей их части, а землетрясения меняют рельеф верхних слоев земной коры. Однако стихию едва ли можно контролировать, чего нельзя сказать о деятельности человека.

Последние рефераты раздела

  • Влияние Чекмагушевского молочного завода на загрязнение вод реки Чебекей
  • Влияние антропогенного фактора на загрязнение реки Ляля
  • Киотский протокол — как механизм регулирования глобальных экологических проблем на международном уровне
  • Лицензирование природопользования, деятельности в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности
  • Мировые тенденции развития ядерной технологии
  • Негативные изменения состояния водного бассейна крупного города под влиянием деятельности человека
  • Общественная экологическая экспертиза и экологический контроль

Copyright © 2010-2021 — www.refsru.com — рефераты, курсовые и дипломные работы

Биосферные рискиВ. Б. Живетин, 2008

1.1. О синтезе объектов биосферы

8 стр., 3818 слов

Физическая культура» : «Методы и средства восстановления организма ...

... 2.2 Психологические средства восстановления Занятия спортом оказывают мощное воздействие на развитие и совершенствование организма, в то же время спорт предъявляет к организму высокие требования, создавая стрессовые ситуации. В соревнованиях побеждает спортсмен ...

Истину знает Творец

биосферой

, которая включает в себя костную материю, растения, животных и человека. Биосфера существует на Земле около 3,8 млрд. лет, причем начала экологической и биологической истории совпадают с точностью до сотен миллионов лет. Хронологическое развитие биосферы представлено в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Биосфера и порожденная ей этносфера суть фундамент социосферы. Биосфера неотделима от этносферы, которая создана совокупностью эгосфер (человека).

Биосфера, этносфера (человечество) и социосфера в совокупности составляют единую систему с соответствующей структурой, наполненной подсистемами, которые обладают необходимыми функциональными свойствами. Взаимосвязь этноса и биоса, этноса и социума осуществляется посредством участия человека. Выполняя законы биосферы, человек выступает как объект этноса, выполняя законы социальной среды — как объект социальной системы.

В данной работе рассматривается проблема риска биосферы, включенной в систему: «этносфера — системы власти — социосфера — биосфера». При этом биосфера включена в обратную связь и задает условия развития и деградации системы в целом.

Для изучения указанной системы, представляющей собой иерархическую систему, введем ряд понятий, обусловленных взаимодействием систем иерархии и необходимостью их теоретического описания:

  • взаимодействие между подуровнями;
  • взаимодействие между уровнями одного порядка двух разных систем.

Каждое такое взаимодействие должно быть описано своим типом энергии из разных областей знаний.

Определение 1.1.

Обобщенная работа

A*

= {

GL*

} в пространстве состояния иерархии систем — это взвешенное с помощью весовой функции

G

движение

L*

, совершаемое системой.

Определение 1.2.

Обобщенная энергия

E*

системы — это способность системы совершать обобщенную работу

A*

, т. е. совершать движение

L*

в пространстве состояния.

Определение 1.3.

Энергетика — это семантическая сеть, структура которой соответствует энергетическим потокам иерархической системы, представляющая собой вектор в пространстве состояния иерархической системы.

Определение 1.4.

Обобщенная свободная энергия

E*c

системы иерархии характеризует часть обобщенной энергии

E*

, которую она может отдавать в среду, не нарушая энергетики как семантической сети.

Семантическая сеть —

обобщение графа, структура, содержащая совокупность узлов и дуг различного типа.

Немецкий естествоиспытатель Александр Гумбольт (1769–1859 гг.) утверждал, что «живое существо есть неразрывная и закономерная часть поверхности планеты, неотделимая от ее химической среды». Венчают монументальное здание биокосмического и планетарного мировоззрения человечества труды В.И. Вернадского (1863–1945 гг.), а именно, его концепции «биосферы», переводящей космические излучения в действенную земную энергию — электрическую, химическую, механическую, тепловую и т. д. [26].

7 стр., 3116 слов

Охрана биосферы от загрязнений

... среды; биоценотическое загрязнение, заключающееся воздействии на состав и структуру популяции живых организмов; стациально-деструкционное загрязнение (стация -- место обитания популяции, деструкция -- ... использовать исходное сырье и утилизировать максимум вредных для биосферы веществ. Заботясь о совершенствовании инженерной охраны окружающей природной среды, надо помнить, что никакие очистные ...

Идея биосферы в общем виде была высказана им еще в середине 80-х годов XIX века в докладе на заседании студенческого научно-литературного общества Петербургского университета [26].

Завершая доклад, Вернадский о.

Что же такое жизнь, и как она возникает в историческом аспекте? Снова обратимся к мнению В.И. Вернадского. Прежде всего, он сосредотачивает внимание на составных элементах и структуре живого вещества, включающих:

  • сами живые организмы;
  • жизненную среду, в том числе часть костной (абиотической) природы, жидкой, твердой и газообразной, необходимой для поддержания жизнедеятельности организмов;
  • отмершие и отмирающие части организмов, трупы и их остатки на земной поверхности;
  • выделения живых организмов, находящихся в земной коре.

Вернадский считал, что отмершие части живых организмов и трупы должны быть отнесены к живому веществу, так как они насыщены разнообразными организмами, до конца использующими для жизни находящиеся в них соединения. В среднем масса и энергия этих организмов, в конце концов, будет равна массе и энергии трупов и их отмерших частей. При описании элементов и структуры живого вещества следует иметь в виду, что чем короче промежуток времени, в пределах которого такое описание производится, тем точнее будет определено живое вещество.

Рассмотрим современное описание эволюции жизни, следовательно, живого вещества. Для понимания уникальности живого организма приведем два примера. Некоторые химические реакции вне организмов вообще не происходят при нормальных температурах и давлении:

  • жиры и углеводы окисляются в организме при 37ºС, а вне его — при 400÷500ºС;
  • синтез аммиака из молекулярного азота в промышленных условиях осуществляется при температуре 500ºС и давлении 300–500 атм., а микроорганизмы без затруднений осуществляют эту реакцию при обычной температуре и атмосферном давлении; такая реакция возможна при помощи белковых катализаторов-ферментов.

Простые органические соединения (гипотетический сценарий: координата х0, которой соответствует энергия Е

0) могли образоваться под воздействием ультрафиолетовых лучей солнца, вулканической деятельности из простых химических соединений: СН4, NH3, H2O, CО, N2, H2. Здесь положено начало формирования базиса пространства энергетик биосферы. С этого момента природа начала творить синтез биосферы, создавая необходимые объекты. Новыми соединениями могут быть молекулы сахара, аминокислот, азотных оснований, из которых состоят белки, нуклеиновые кислоты, вещества — энергоносители типа аденозинтрифосфата (АТФ).

обмена веществ

переноса и преобразования энергии

обмена информацией

— В итоге коацерватные капли могли превратиться в простейшие организмы, а сохранялись при этом лишь те капли органики, которые при делении не теряли в дочерних каплях свои признаки, химический состав и структуру. В итоге сложнейшего объединения нуклеиновых кислот и белков были созданы высокоорганизованные предбиологические системы. В дальнейшем были созданы условия для синтеза белков на базе кислот (дезоксирибонуклеиновых и рибонуклеиновых), что дало первичные механизмы наследственности. Таким образом, было положено начало перехода от предбиологического этапа развития к биологическому, характеризуемому энергетиками

27 стр., 13014 слов

По экологии «Антропогенное воздействие на биосферу Ставропольского ...

... Охрана природы осуществлялась как бы по остаточному принципу. 2. Антропогенные воздействия на биосферу 2.1 Современное состояние природной среды Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере ... связаны и сопровождаются круговоротом вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества ...

E

0 и

E

1, состоящими из компонент

x

0 и

x

1 (двумерный базис).

Около 2–3 млрд. лет назад возникли первые клетки, похожие на цианобактерии. Наследственность и клеточная структура положили начало биологической эволюции. Химеосинтез сменился фотосинтезом — образованием кислорода, который явился ядом для анаэробов. Окислительная атмосфера была создана в архее (400–500 млн. лет назад), когда количество кислорода составляло лишь 10 % от сегодняшнего (точка Пастера).

В итоге появилась возможность распространения жизни из воды на сушу. Возникла область допустимых состояний Ω доп

биосферы внутри области критических состояний Ω

кр

энергий живого вещества, где его жизнь раньше была невозможна.

Необходимая для синтеза различных веществ энергия E

= (

E

0,

E

1,

E

2), включающая в себя компоненты

x

0,

x

1,

x

2 (т. е. имеющая трехмерный базис), в новом организме может быть получена при окислении глюкозы. Часть этой энергии теряется в виде тепла, а основная часть идет на синтез АТФ. Распад АТФ сопровождается выделением энергии, которая используется в организме для поддержания ряда процессов: сокращения мышц, секреторных функций, синтеза новых веществ и т. п. Так, например, возбужденная молекула АТФ в живой клетке зеленого листа растения, содержащего воду и двуокись углерода, способствует образованию молекул сахара и кислорода.

экосистемами

— Размеры экосистемы колеблются в широком диапазоне: «от точки до оболочки». Глобальный геохимический круговорот веществ в биосфере не является замкнутым. Система воспроизводства отдельных циклов достигает 90÷98 %. В масштабах геологического времени неполная замкнутость биогеохимических циклов приводит к дифференциации элементов и накоплению их в атмосфере, гидросфере или метабиосфере Земли. Эти несколько процентов вещества, исключаемые из круговорота, составляют «выход в геологию». Жизнь на планете возможна, пока происходит обмен энергией и веществом между недрами и поверхностью. Приведем основные параметры динамики биосферы Земли:

  • обновление биоэнергии осуществляется в среднем за 8 лет;
  • вещество наземных растений (фитомасса суши) обновляется примерно за 14 лет;
  • масса живого вещества в океане обновляется за 33 дня, а фитомасса — каждый день.

свойства живого вещества

Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией (в термодинамическом смысле), в неживой природе с ним сравнимы лавовые потоки, но они недолговечны.

В живом веществе химические реакции идут в 100–1000 раз быстрее (за счет ферментов), чем в обычных земных условиях.

Слагающие живое вещество химические соединения (белки, ферменты и др.) устойчивы только в живых организмах.

Саморегулируемое произвольное движение — общий признак живого вещества, пассивное движение — это рост организмов, а активное — направленное перемещение (более характерно для животных).

Стремление к максимальной экспансии присуще живому веществу так же, как свойственно теплоте переходить от горячего состояния к холодному. Например, если бы все споры гигантского гриба-дождевика (7,5 млрд. спор) пошли в дело, то уже во втором поколении объем дождевиков в 800 раз превысил бы размеры Земли.

Живое вещество имеет значительно большее морфологическое разнообразие, чем неживое. Известно более 2 млн. органических соединений, входящих в состав живого вещества. Природные соединения (минералы) неживого вещества составляют всего 2 тыс. видов. Кроме того, тела живого вещества всегда построены из веществ, находящихся во всех трех фазовых состояниях. Однако при всем многообразии состава живого вещества наблюдается биохимическое единство органического мира. Все живые организмы построены в основном из белков, содержащих одни и те же аминокислоты, осуществляют передачу наследственной информации по одному и тому же пути (ДНК, РНК → белок) и используют один и тот же генетический код. Человек не так уж сильно отличается от травы, растущей у него под ногами.

Живое вещество находится в биосфере в виде дисперсных тел — индивидуальных организмов, размеры которых представлены в большом диапазоне: от 20 нм до 100 м (1 нм = 10–9 м).

Живое вещество всегда представлено биоценозами (экосистемами).

Живое вещество подчиняется принципу Реди: «все живое от живого». При этом современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

Воспроизводство живого вещества происходит путем его морфологических и биохимических изменений.

внеклеточной

и

клеточной

формах.

Внеклеточные организмы — вирусы

(это понятие ввел Дм. Ивановский, 1892 г.) — лишены раздражимости и собственного аппарата синтеза белка, т. е. могут развиваться только в клетках других организмов. Вирус не питается в обычном смысле и не растет. Он вызывает такие болезни, как, например, грипп, корь, свинка, оспа, бешенство, гепатит, энцефалит и т. п., что уменьшает область допустимых состояний Ω

доп

живого вещества. Вирус способствует естественному отбору наиболее приспособленных организмов.

прокариотов

и

эукариотов. Прокариоты

(бактерии) не имеют клеточного ядра, у них отсутствует дифференциация соматического (телесного) и репродуктивного живого вещества. Основная роль бактерий — разложение органики и возвращение слагающих элементов в биологический круговорот.

Отметим, что жизнеспособные бактерии были найдены на Луне, куда их занесли с Земли космические аппараты. Один из видов — цианобактерии — экологический феномен, их находят даже в ядерных реакторах. Они являются фотоавтотрофами и, подобно растениям, выделяют кислород. Предположительно именно они создали кислородную атмосферу в докембрии (600 млн. лет назад), появившись еще 3,5 млрд. лет назад (архейская эра).

Эти бактерии подготавливают бесплодный субстант для заселения разнообразным живым веществом, например, ногохвостками. Таким образом, самые примитивные на Земле организмы, прокариоты, обнаруживают удивительную приспособленность к невероятным условиям существования. Их значение состоит в следующем: из фиксируемого организмами, полученного естественным путем азота, около 90% — «заслуга» прокариотов и 10 % — результат воздействия молний.

Эукариоты

морфологически очень разнообразны: от микроскопических грибов до человека. Клетка эукариота возникла от симбиотического слияния клеток различных прокариотов.

Основным создателем живого вещества является океан. Примерно 80 % массы живого вещества приходится на долю мелких фотосинтезирующих организмов — пикопланктона, вклад которых возрастает с глубиной. Другая жизнеспособная пленка в океане существует на дне океана. Это донная пленка — бентос. К бентосу относится 157 тысяч из 160 тысяч видов морских животных: бактерии, простейшие и многоклеточные живые организмы. На дне копится все, что не успели съесть раньше. Сгущение живого вещества наблюдается в прибрежной зоне, где сходятся планктонная и донная пленки жизни.

Способствуют сгущению живого вещества и тропические леса. Причем биомасса почвенных животных в 4 раза выше, чем биомасса наземных обитателей. Основу почвенной зоомассы составляют дождевые черви. Они пропускают через себя весь почвенный пласт толщиной 1 м за 200 лет. Их биомасса в 10 раз больше человеческой.

По абсолютному количеству биомассы суша во много раз превосходит океан, однако накопление биогенного вещества на континентах не происходит. Высшие растения предпочитают строить свой каркас из лигнина, а не из карбоната кальция, как морские организмы. В результате после отмирания растений их остатки обычно полностью разлагаются.

популяций

, т. е. совокупности особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень обмена генетической информацией (панмиксия).

Каждая популяция имеет определенные свойства: соотношение особей разного возраста, соотношение полов, размещение в виде колоний, семей, стай, численность и амплитуда ее колебаний. Свойства (структура) популяций определяются экологической нишей данного вида, соответствием условий места обитания (биотопа).

Между живой и неживой природой существует тесная энергетическая связь. Любой живой организм зависит от параметров окружающей среды, химического состава пищи. С другой стороны, например, атмосферный кислород, почва, минеральные ископаемые имеют биогенное происхождение. При этом живая природа формирует неживую, которая определяет ее жизнь.

Это свойство вещества обусловлено его движением по замкнутому кругу. Солнечная энергия трансформируется в другие виды энергии и запасается в виде энергии химических связей. Выделяют большой круговорот вещества и энергии (геологический) и малый (биологический), который непосредственно влияет на человека. Биологический круговорот заключается в непрерывном обмене веществом и энергией между организмом и средой в процессах возникновения и разрушения организмов (рождения и смерти).

Элементарной структурной единицей биосферы считается биогеоценоз (экосистема) — совокупность живых организмов и косных компонентов (слой атмосферы, солнечная энергия, почва и др.) в их динамическом взаимодействии (обмен веществом и энергией).

Особо отметим энергетические потоки. Сегодня дополнительная энергия (помимо той, которая создается солнечной радиацией), возникающая по воле человека, составляет 10 млрд. кВт. Это столько же, сколько несет тепловой поток из недр Земли, хотя и существенно меньше потока солнечной энергии, устремленной к Земле, равной 1,23×105 млрд. кВт. Чтобы не причинять вред биосфере, величина дополнительной энергии не должна превышать 0,1 % от солнечной [26], т. е. не должна быть больше 123 млрд. кВт, значит, Едоп

≤ 123 млрд. кВт. При существующих темпах производства и потребления энергии в мире верхний предел

Едоп

земной энергетики, обусловленной температурой земной поверхности, прогнозируется достигнуть через 200 лет.

Важными в проблеме сохранения и потерь биосферы являются биотические факторы, представляющие собой совокупное влияние жизнедеятельности одних организмов на другие. Взаимоотношения между животными, растениями, микроорганизмами чрезвычайно разнообразны и включают прямые и косвенные связи. Первые характеризуются непосредственным воздействием одних организмов на другие; вторые проявляются в том, что одни живые организмы изменяют режим биотических факторов среды для других организмов. Роль биотических факторов в окружающей среде особенно заметна на примере человеческой деятельности. Горы Древней Греции, как известно из поэм Гомера, были покрыты густым лесом. Сейчас это голые скалы. Их травяной покров был вытоптан стадами домашних коз (из всех домашних животных они нарушают покров наиболее сильно).

В качестве другого примера может служить самая большая пустыня планеты — Сахара. Как показывает результаты бурения долины Нила, пустыни Сахары не существовало во время теплых промежутков между древними ледниковыми периодами. Скорее всего, и она результат деятельности человека, пасшего стада на непрочном травяном покрове. В настоящее время площадь Сахары увеличивается из-за уничтожения аборигенами тропических лесов.

Судьба Аральского моря, строительство плотин на равнинных реках, распашки целинных земель и многие другие факты антропогенного воздействия на окружающую среду убедительно свидетельствуют о роли биотических факторов в биосфере. Альбедо песчаных пустынь выше, чем альбедо участков, покрытых растительностью. В то же время сухость воздуха пустынь способствует их радиационному охлаждению. Поэтому пустыни (занимающие 6 % территории суши), в том числе Сахара, дополнительно охлаждают Землю. Напротив, лесонасаждения и орошение засушливых земель человеком положительно влияют на климат.

Воздействие человека на биосферу сводится к изменениям:

  • структуры земной поверхности (распашка, вырубка леса, мелиорация, искусственные водоемы и др.);
  • состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископаемых, выбросы веществ), вызывают глобальные изменения физико-химических параметров среды;
  • энергетического баланса отдельных регионов Земли;
  • живого мира (изменение биомассы, истребление животных, рыб, снижение генетического разнообразия вследствие того, что генные повреждения у 30 % особей популяции ведут к ее полной гибели).

Проблемы устойчивого развития биосферы

Последние два столетия — время резкого увеличения населения, качественного скачка в развитии науки и производства. Численность населения Земли к началу XX века достигла 1,6 млрд, в 2021 году — более 7,7 млрд человек. По прогнозу, рост народонаселения к 2050 году составит 10 млрд человек.

Последние десятилетия отмечены ростом масштабов антропогенного воздействия на все компоненты природы. Нарушение равновесия в биосфере усиливается в результате дальнейшего развития энергетики, промышленности, транспорта, сельского хозяйства. Почти не осталось биоценозов, не вовлеченных в хозяйственную, рекреационную, иную деятельность населения. Катастрофическое разрушение природной среды, в свою очередь, сопровождается снижением качества жизни людей.

Создатель целостного учения о биосфере русский и советский ученый В. И. Вернадский писал в первой половине XX века, что человечеству для выживания нужно учиться «управлять собой в отношениях с природой». В 1980 году журнал «Курьер ЮНЕСКО» опубликовал материал, в котором были приведены тревожные размышления о радикальных изменениях в биосфере, невозможности управлять ими.

Через 20 лет в «Хартии Земли» экологи предложили два выхода из разразившегося кризиса — самоограничение человечества и устойчивое развитие. Необходимо устранить противоречия между адаптивными возможностями живых организмов и растущей антропогенной нагрузкой. Только в этом случае удастся преодолеть возникшие противоречия между все более оскудевающими ресурсами планеты и растущим потреблением.

Устойчивым названо такое развитие, которое обеспечивает стабильный экономический рост с одновременным прекращением деградации окружающей среды. Нужна оптимизация хозяйственной деятельности для удовлетворения потребностей населения и сохранения природы.

Основные задачи в рамках устойчивого развития:

  • восстановление ряда деградировавших экосистем до уровня естественной продуктивности;
  • внедрение ресурсосберегающих и природоохранных технологий;
  • сохранение уцелевших экологических систем;
  • стабилизация роста численности населения;
  • рационализация потребления.

Создана программа ООН по окружающей среде и развитию (ЮНЕП), приняты Декларация по окружающей среде и развитию, Рамочная конвенция «Об изменении климата», Конвенция «О биологическом разнообразии».

Для решения проблемы были созданы международные природоохранные объединения:

  • Союз по охране природы и природной среды (МСОП);
  • Фонд охраны дикой природы (WWF);
  • Экологический суд;
  • Римский клуб;
  • Гринпис.

Экология тесно связана с экономикой. Предусмотрены налоги за загрязнение окружающей среды, запреты и штрафные санкции для производителей, нарушающих природоохранное законодательство. Наиболее строгие нормы действуют в Евросоюзе. Не допускаются на рынок товары и услуги, не отвечающие экологическим стандартам.

Рейтинг

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

7.7. Современные проблемы биосферы

Как показывает весь опыт человечества, технология, оставаясь надеждой, служит основой и причиной всех современных экологических проблем.

В.И. Данилов-Данильян

Перестройка биосферы и грядущее становление ноосферы ставят перед человечеством нелегкие задачи. Прежде всего, это рациональное управление биосферой для удовлетворения насущных потребностей человечества. К сожалению, в наше время эволюционное развитие взаимоотношений природы и общества наводит некоторых ученых на мысль о постепенном превращении биосферы не в ноосферу — сферу разума, а в некросферу — сферу безжизненности. О том, что такой ход эволюции вполне возможен, красноречиво свидетельствует целый комплекс проблем, без решения которых невозможно прогрессивное развитие человека и природы. У экологических проблем современности есть отличительные признаки, которые придают им масштаб глобальности. Прежде всего, это их общечеловеческая значимость. Независимо от социального устройства, уровня экономического и научно-технического развития эти проблемы отличаются универсальностью и актуальностью для всех государств. Для аборигенов, проживающих на островах атолла Муруроа, где испытывалось атомное оружие, так же, как и для жителей других высокоразвитых в промышленном отношении стран, проблема радиоактивного загрязнения одинаково актуальна. В.И. Вернадский писал: «Человечество едино. Жизнь человечества при всей ее разнородности стала неделимой. Событие, происшедшее в захолустном уголке любой точки любого континента или океана, отражается в ряде других мест, повсюду на поверхности земли…». Именно поэтому снижение остроты проблем современного состояния »биосферы возможно лишь при объединении совместных усилий многих государств независимо от их политического устройства, вероисповедания, экономического потенциала. Охрана природы, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов — задача общечеловеческая, и участвовать в ее решении обязан каждый житель планеты Земля. В скором времени человечество поймет, что выжить можно лишь при условии компромисса с природой, с природным окружением. Человек будет вынужден либо «потеснить» действующие элементы своей экономики, либо начать новое широкомасштабное наступление на те немногочисленные оставшиеся островки дикой природы, сохранение которых гарантирует нам будущее. Нетрудно догадаться, что произойдет, если человек изберет второй вариант. Основные проблемы современной биосферы так или иначе связаны с техногенной деятельностью человека (рис. 7.4).

Эволюция человека как биологического вида и человечества в целом привела к изменению естественного биогеохимическо- го круговорота и перераспределению энергии на планете. Можно с уверенностью сказать, что все глобальные проблемы современности прямо или косвенно замыкаются на использовании природных ресурсов Земли. Экологические процессы в биосфере взаимосвязаны и неразрывны. Нарушение одних процессов неминуемо влечет за собой сдвиги в системе сложившихся связей природных экосистем. Масштабы воздействия хозяйственной деятельности на природную среду стали гигантскими. Ежегодно из земных недр безвозвратно извлекается свыше 100 млрд т полезных (для человека, но не для планеты) ископаемых, выплавляется

Рис. 7.4. Глобальные экологические проблемы биосферы

800 млн т различных металлов, вносится в почвы свыше 500 млн т минеральных удобрений, около 3 млн т различных ядохимикатов, из которых 1/3 смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается атмосферой. Известно, что растения испытывают на себе влияние более 15 тыс. видов вредных грибов, более 10 тыс. видов насекомых, более 2 тыс. видов сорняков, не считая вирусов, бактерий и грызунов. Средства борьбы с ними (пестициды) в зависимости от объекта, на который они действуют, делятся на гербициды (уничтожают сорную растительность), инсектициды (действуют на насекомых), зооциды (уничтожают грызунов), фунгициды (действуют на возбудителей грибковых заболеваний), дефолианты (удаляют листья), дефлоранты (удаляют цветки), репелленты (отпугивают животных) и др. В настоящее время существует множество групп препаратов, уничтожающих вредные организмы и растения. В приведенной табл. 7.3 характеризуются основные группы таких препаратов.

Таблица 7.3. Препараты, используемые в борьбе с вредными организмами и растениями

В настоящее время только в качестве гербицидов ежегодно описывается и патентуется до 5 тыс. соединений. Мировое производство пестицидов составляет более 1,2 млн т, а площадь их применения — 4 млрд га, что в среднем составляет до 30 мг/м2 в год. Грамотное применение ядохимикатов обеспечивает хороший урожай. Но не имеет ли это последствий для окружающей среды и здоровья людей? Можно ли обойтись без химических препаратов, чтобы накормить планету? Скорее всего, пока это невозможно. По поводу применения ядовитых веществ в настоящее время ведутся ожесточенные дискуссии. Одна точка зрения такова, что без пестицидов нам не обойтись. Многие понимают, что лучше урожай с химией, чем вообще никакого. Значит, необходимо разумно использовать те сильные яды, которые имеются на вооружении у человека. Это тем более актуально, так как пестициды отрицательно воздействуют и на животный мир экосистем. Неоднократно отмечалось прямое отравление насекомых-опылителей пестицидами, а не их остаточными количествами. Однако случаи смертельных отравлений чаще всего происходят не там, где пестицидов применяют много, а там, где их используют безграмотно. Сторонники применения пестицидов оперируют цифрами повышения урожая, однако экономисты подсчитали, что большую часть стоимости этого добавочного урожая съедает стоимость самого пестицида. К тому же ядохимикаты наносят огромный косвенный ущерб тем, что изменяют естественное соотношение видов в экосистеме. Например, после усиленной обработки плантаций хлопчатника к привычным вредителям — долгоносику и коробочному червю — прибавились табачная тля, хлопковая совка и практически неуязвимый паутинный клещ. Уже сейчас более 500 видов вредных насекомых устойчивы к какому- либо химикату, а около десятка — ко всем без исключения. Правительство Индонезии признало, что использование пестицидов при выращивании риса принесло больше вреда, чем пользы, поскольку в большей степени уничтожены были не вредители, а их естественные враги. Еще в середине 70-х гг. в XX в. в СССР около 40 % от общего числа ежегодно погибающих зайцев, кабанов, лосей, более 77 % уток, гусей и боровой дичи, свыше 30 % пресноводной рыбы гибло от отравления пестицидами. Таким образом, вывод однозначен: применение пестицидов носит разрушительный для естественных экосистем характер. Количество потребляемых ядохимикатов можно сократить без ущерба для урожая, поскольку 60-90 % химикалий, которыми опрыскивают будущие урожаи, предназначены лишь для того, чтобы улучшать внешний вид продукции, а не ее качество. Воздействие пестицидов проявляется на разных уровнях организации живого — экологическом, организменном, клеточном и молекулярном. Наиболее заметно влияние пестицидов на уровне целого организма. Вне зависимости от места применения того или иного препарата конечным пунктом накопления пестицидов и их продуктов считаются моря и океаны. Постепенное вымывание пестицидов из почвы приводит к их попаданию в речные бассейны. Усиление техногенного воздействия на природную среду породило ряд экологических проблем, требующих безотлагательного решения. В первую очередь это состояние атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов. Состояние атмосферы определяет тепловой режим на планете, и он непосредственным образом влияет на защитные функции озонового слоя. Результатом изменения теплового режима могут служить значительные колебания климатических условий. В свою очередь, изменения климата на обширных территориях приведут к тяжелым экономическим последствиям, так как потребуют переориентации многих отраслей мировой экономики. Напрямую с проблемой охраны атмосферного воздуха связано загрязнение окружающего пространства тяжелыми металлами. К тяжелым относят металлы с большой атомной массой (свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, кадмий и др.).

В современной промышленности они играют особую роль из- за особенностей строения их атомов, а именно из-за способности легко вступать в реакции с другими соединениями. Именно этими свойствами объясняется и значение тяжелых металлов в функционировании биологических систем. В окрестностях металлургических предприятий загрязнение природной среды тяжелыми металлами может достигать значительных величин, что вызывает нарушение происходящих в природе процессов. Из-за свойства легко принимать и отдавать электроны, а также образовывать стабильные комплексы с протеинами (белки, состоящие из остатков аминокислот, например, ферменты) тяжелые металлы играют важную роль в энергетическом балансе клетки и деятельности ферментов. Однако эта исключительная подвижность внешних электронов атомов тяжелых металлов может явиться причиной нарушения распределения электронов в клетке и развития токсикозов. Таков схематичный механизм действия тяжелых металлов на живую клетку. Актуальность проблемы истощения водных ресурсов связана как с огромным водопотреблением, так и с загрязнением поверхностных и подземных вод. В итоге в ряде районов мира возникает острейший дефицит воды. И наконец, землян уже сейчас тревожит проблема земельных ресурсов. Земельный фонд уменьшается прежде всего из- за строительства, горнопромышленных разработок, почвенной эрозии, засоления, опустынивания. В последнее время особую остроту приобрела проблема катастрофически быстрого сокращения площадей лесных массивов, особенно тропических. По данным ФАО (продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН), площадь под лесами на всем земном шаре составляет около 32 %, из которых 12 % являются труднодоступными. За последние три десятилетия площадь лесов уменьшилась на 1 млрд га, что составляет 20 % их совокупной площади. Это самые большие потери лесных площадей за весь период истории биосферы. Сведение горных лесов также чревато экологическими последствиями. Со склонов гор, лишенных зелени, дожди смывают почву, делая изменения необратимыми. Новые лесопосадки тут уже не приживутся. На равнинах происходит эрозия почв, земля родит все меньше, местное население лишается хлеба насущного — риса и злаков. Плодородные слои земной коры содержат 2 трлн т углерода, что в 3 раза превышает его количество в атмосфере. После вырубки деревьев углерод окисляется и улетучивается в атмосферу. Неумеренный расход древесины приводит к возрастающему давлению на лесные экосистемы. Японцы за год выбрасывают столько одноразовых палочек для еды, что вместе взятые они смогли бы составить 10 млн досок длиной 2,5 м, шириной 10 см и толщиной 5 см. Французский исследователь и журналист Люсьен Матье приводит такие цифры. Для печатания воскресных номеров газеты «Нью-Йорк тайме» древесины требуется в 4 раза больше, чем ее содержит весь Булонский лес в Париже. На один номер газеты расходуется 77 га леса. Совсем недавно Соединенные Штаты расходовали в год более 65 млн т бумаги, а это 1 млрд деревьев! Приплюсуйте сюда потребности остальных стран, и вы ужаснетесь. А ведь необходимо учесть, что большая часть древесины расходуется на рекламу. Таким образом, печатая рекламу, мы уничтожаем свое будущее. Еще одна опасность для биосферы — так называемая «дезертификация» (опустынивание).

Исследования в Судане показали, что южная граница Сахары с 1958 по 1975 г. продвинулась к югу почти на 200 км. Территории с наиболее высокой степенью опустынивания составляют в Азии около 19 %, в Африке 23 %, в Австралии 45 % и в Южной Америке около 10 % от общей площади.