Биосфера Земли

Биосфера Земли 1. 2. Понятие «биосфера». 3. Организация биосферы. 4. Биосфера и человечество 5. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА М. М. Кашмилов «ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ» 1979 г. «БИОСФЕРА И ЕЁ РЕСУРСЫ» ред. А. Н. Тюрюканов 1971 г. Автор реферата: Павлов В. В. Вступление Сегодняшняя экологическая обстановка на нашей планете оставляет желать лучшего, поэтому прежде всего стоит обратить внимание на взаимоотношения человечества и биосферы. Загрязнение биосферы – первопричина болезней и преждевременных смертей. Основная задача нашего времени – не допустить необратимых изменений, связанных с загрязнением окружающей среды. Общество постоянно развивается, но вместе с прогрессом растёт количественный и качественный характер загрязнения биосферы. Человечество в целом, а не отдельные страны должны позаботиться о создании системы охраны окружающей среды иначе просто придется жить в скафандре. Павлов В. В. Понятие «биосфера». Содержание понятия биосферы не всегда было однозначным. Первоначально биосферами называли гипотетические глобулы (видимо под влиянием идей французских учёных XVIII века П. Л. Мопертюи и особенно Ж. Л. Бюффона о бессмертных органических молекулах), якобы составляющие живую основу всех организмов. Такое понимание продержалось во Франции до середины века. Существенно иное представление о биосфере сформулировал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс. В монографии «Происхождение Альп» Он говорит о «самостоятельной биосфере» как об особой оболочке Земли, образованной живыми организмами. В заключительной главе большого трехтомного труда «Лик Земли» (1909) этот автор пишет, что понятие «биосфера» возникло как следствие идей Ж. Ламарка и Ч. Дарвина о единстве органического мира. С работ Зюсса датируется начало биологического представления о биосфере, как о совокупности организмов, населяющих Землю, как о живой оболочке планеты. Такого взгляда придерживались многие русские географы, например Н. М. Сибирцев (1899), Д. Н. Анучин (1902), П. И. Броунов (1910), А. А. Григорьев (1948), английский исследователь и философ Дж. Бернал (1969). Французские учёные Э. Леруа (1927) и П. Тейяр де Шарден (1965, 1969) также взяли за основу определение Зюсса, однако трактуют его в идеалистическом плане. Согласно Тейяру, биосфера – живой пласт планеты – одна из стадий воплощения Бога. Представление Зюсса о биосфере как об особой оболочке земли использовал и В. И. Вернадский (1926), вложив в него, однако, существенно иное, биогеохимическое, содержание. Биосфера, по Вернадскому, - область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания. Тейляр де Шарден в Сборнике статей «Будущее человека» (1969) выразил своё несогласие с подобной трактовкой, явно противоречащей его идеалистической концепции эволюции. Разработка биогеохимического представления о биосфере была тесно связана с практической деятельностью В. И. Вернадского в Комиссии Академии наук по изучению естественных производственных сил России (начало 1915 г.). Зачатки этого представления можно обнаружить уже в высказываниях ученых XVII и XVIII вв. , в книге «Космос» А. Гумбольдта и Докучаева. В настоящее время оба понимания биосферы, по Зюссу и по Вернадскому, существуют. Н. В. Тимофеев-Ресовский предлагает говорить о биосфере в узком и широком понимании. Представляется более целесообразным употреблять это понятие, вкладывая в него смысл, приданный Вернадским, - область распространения жизни, используя для биосферы в «узком смысле» выражения: «совокупность организмов», «пленка жизни», «живой покров Земли», «биота», «биос». Биосфера ограниченна отложениями на дне океанов ( до глубины свыше 10 км.) и глубиной проникновения в недра Земли организмов и воды в жидком состоянии. Подстилающая литосфера, верхняя стратосфера, ионосфера и космическое пространство служат биосфере средой. Основной энергетический источник, обеспечивающий функционирование биосферы, - лучистая энергия Солнца. Таким образом, биосфера – это особая термодинамическая открытая оболочка Земли, вещество, энергетика и организация которой и обуславливаются взаимодействием её биотического и абиотического компонентов. Она, следовательно, включает совокупность организмов и их остатки, а также части атмосферы, гидросферы и литосферы, населённые организмами и изменяемые их деятельностью. Важнейшей функцией биосферы является регулярное, возрастающее во времени воссоздание живого вещества по численности, весу и количеству аккумулированной и удерживаемой энергии. Человек воспринимает эту функцию как биологическую продуктивность биосферы, её частей (океан, почвы, пресные воды) или её отдельных экосистем и биогеоценозов (дельты, луга, тайга, поля зерновых и т. д.). Организация биосферы. Организованность биосферы – явление многоплановое. В самом крупном плане биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлечённых в сферу жизни. Существенная составная часть единства – биотический круговорот, основанный на взаимодействии организмов, создающих и разрушающих органическое вещество. При более детальном рассмотрении нетрудно обнаружить гетерогенность биотического круговорота, его более древнюю часть, составленную из одноклеточных синтетиков и деструкторов, и относительно позднюю надстройку из многоклеточных организмов. Ещё более внимательный анализ показывает, что биосфера распределена по поверхности Земли неравномерно. В различных природных условиях она сформирована в виде относительно самостоятельных природных комплексов, получивших название экосистем, или биогеоценозов. Понятие «биогеоценоз» введено в науку советским ботаником Академиком В. Н. Сукачевым и означает сообщество организмов разных видов, обитающее в определённых природных условиях. Каждый биогеоценоз, или экосистема, представляет собой своеобразную модель биосферы в миниатюре. Он, как правило, включает фотосинтетиков – хлорофиллоносные растения, создающие органическое вещество, гетеротрофов, живущих на созданной автотрофами органике, деструкторов, разрушающих органическое вещество тел растений и животных до минеральных элементов, а также субстрат с каким-то запасом минеральных элементов. В зависимости особенностей субстрата, климата, исторических факторов формирования жизни биогеоценозы могут весьма существенно различаться. Известный американский эколог Е. Одум (1968), говоря об основных экосистемах мира, называет следующие экосистемы: моря, эстуарии и морские побережья, ручьи и реки, озёра и пруды, пресноводные болота, пустыни тундры, травянистые ландшафты, леса. тропических, каждый из которых отличается своими особями чертами и прежде всего характерным круговоротом вещества. Точно так же экосистема моря включает в свой состав биогеоценозы коралловых островов, весьма богатых жизнью. Один из основателей экологии как самостоятельной науки, известный английский уёный Ч. Элтон (1960), обращает внимание на то, что разные биогеоценозы насыщены жизнью в разной степени. Как правило, бедны разнообразием видов организмов биогеоценозы Крайнего Севера, пустынь, особенно богаты видами биогеоценозы дождевых тропических лесов. Величина первичной продукции органического вещества в биогеоценозах, наиболее богатых жизнью, превосходит продукцию биогеоценозов глубин океана более чем в 50 раз! Живая часть биогеоценоза – биоценоз – слагается из популяций организмов, принадлежащих к разным видам. В распределении видов в составе биоценоза обнаруживаются интересные закономерности. Чем меньше вес организма, тем больше численность его особей (Э. Макфельден, 1965). Изучение частоты встречаемости представителей разных видов позволяет обнаружить другую более важную закономерность: Наибольшим распространением отличается сравнительно небольшое число видов. Так, например, по данным Э. Райса (1952), изучившего видовую структуру растительности высокотравной Оклахомы, 84 % травостоя было занято 9 видами, в то время как на долю остальных 20 видов приходилось 16 %. В состав биоценозов входят, с одной стороны, высокоспециализированные виды, способные существовать только в условиях данного биоценоза, с другой – виды с более широким спектром потребностей. При существенных изменениях среды обитания первыми вымирают специализированные виды. многие водные насекомые, живущие в водоёме на личиночной стадии и покидающие это местообитание во взрослом состоянии, например комары. Большую роль играют отношения типа паразит – хозяин. В последнее время открыта принципиально новая форма связей – передача наследственных особенностей от одних видов к другим с помощью бактериофагов и вирусов. Такая форма связи, по-видимому, широко распространена среди бактерий. Какую она играет роль во взаимодействии между другими членами биоценоза, пока ещё не достаточно ясно. Анализ структуры биосферы не заканчивается на биогеоценозах. Они, в свою очередь, состоят из популяций разнообразных видов, т. е. из качественно своеобразных форм организации живой материи, каждая из которых ведёт своё начало от общего предка. В биогеоценозе, таким образом, существуют популяции видов с разной историей; основа биогеоценоза полифилетчина. В организации биосферы как системы биогеоценозов снова находит своё выражение общий принцип формирования сложного из относительно простого: 1. Имеется масса специфических компонентов – популяции отдельных видов. 4. Принцип разделения труда, достаточно хорошо выраженный в биогеоценозах, придаёт им черты целостности, относительной независимости существования и, как следствие этого, большей устойчивости. Биосфера и человечество изменениями природной среды. Распашка больших территорий суши, использование под пастбища, вырубка лесов, сооружение плотин и каналов, оросительных систем, обширные горно-геологические разработки, эрозия почв, применение удобрений, пестицидов, мелиорации, загрязнение почв, водоёмов и атмосферы индустриальными отходами и многие другие виды деятельности человека вносят в природу большие изменения, которые нарушают сложившиеся системы и отношения в биосфере Земли. Часто эти изменения имеют негативный и, что особенно опасно для будущего человечества, необратимый характер. Подобные нарушения в биосфере Земли, её контаминация, перерасход её ресурсов губительны для всего живого, в том числе и для самого человечества. Наступило время, когда государства, используя рекомендации современной науки, должны разрабатывать и планомерно осуществлять мероприятия по охране биосферы Земли и рациональному использованию и расширению воспроизводства её ресурсов. Рекомендация по охране и использованию ресурсов биосферы должны основываться на знании структуры, состава и механизмов поддержания устойчивого состояния биосферы. Влияние присутствия и деятельности человека на облик планеты Земля на протяжении относительно краткого периода истории самого человека динамично и разнообразно. Однако для более ясного понимания временных и пространственных факторов стоит попытаться дать классификацию видов этого влияния. Мир до того, как человек научился использовать орудия труда и огонь, был невообразимо богат естественными органическими ресурсами. Но говорить так - всё равно, что ставить телегу впереди лошади, поскольку естественные ресурсы не бели ресурсами до тех пор, пока не появился человек и пока он не оказался в состоянии использовать их. Способность человека находить, добывать и использовать естественные ресурсы развивалась как непрерывный процесс. Мы убеждены, что изобретательность человека опережает его мудрость. И мы не должны впадать в заблуждение и считать себя мудрыми сегодня только на том основании, что провозглашаем некоторые хорошие идеи, постоянно грозя при этом пальцем и отрицательно качая головой, как пророк Иеремия. Цивилизация есть цветок эволюции, но он не мог бы расцвести, если бы человек не имел времени думать и возможности гибко действовать, активно используя богатства окружающей среды для своей пользы. Со времени зарождения цивилизации человек изменял окружающую среду, проникая в природную кладовую экосистем планеты. Даже разведение огня с помощью сухого дерева является отклонением от естественного процесса разложения и влечет за собой появление неорганического пепла. На протяжении долгого времени способности человека были ограниченны, и он незначительно изменял окружающую его среду. Но уже с пришествием великого толчка, революции неолита, человек, охотясь, добывая пищу и используя огонь, начал существенно изменять мир. Об этом следует помнить, рассматривая влияние человека на биосферу. Это воздействие человека, как вида, выходит далеко за рамки его непосредственных контактов. Огонь распространялся и изменял растительные комплексы, костры использовались для того, чтобы выгонять стада диких животных, происходил расточительный расход органической материи на переходящие нужды. Этим человек изменял в определённой степени поведение диких животных, что приводило к медленному изменению и его самого и окружающей среды. гордо говорящих о завоевании дикой природы как о своём долге. Однако платой за создание цивилизации была утрата значительной части естественных богатств. Наступит ли критическое время, когда человек осознает необходимость прекращения неприкрытой эксплуатации природы и необходимость добиваться равновесия между её эксплуатацией и восстановлением? Возможно, уже сегодня мы достигли этого момента, но планета ещё несет убытки. Сейчас мы опасаемся, сможем ли мы восстановить всё утраченное или последствия уже совершенного оставят свой неизгладимый след? окружающих факторов и заставило их вести различный образ жизни. Но в целом их генетическая природа остаётся в значительной степени такой же, как и сто тысяч лет назад. Более того, нет ни каких признаков, что она и изменится в значительной степени в ближайшем будущем, так как обычный процесс генетической эволюции протекает слишком медленно, хотя естественный отбор всё еще продолжает действовать. По этой причине человеческая жизнь может сохраняться только в сравнительно узких рамках физических и химических границ, которые анатомической и физиологическим характеристикам вида Homosapiens. Тот факт, что современный человек постоянно меняет окружающую среду, создаёт впечатление, что он расширяет сферу своей биологической приспособляемости и таким образом освобождается от зависимости от своего эволюционного прошлого. Но это только иллюзия. Где бы он ни находился, что бы он ни делал, человек может функционировать только в той мере, в какой он поддерживает или создаёт вокруг себя микроокружение, подобное тому, в котором он эволюционировал. Он может пребывать на дне моря или в космическом пространстве, только если остаётся связанным с Землёй или находится в замкнутом пространстве. Он может существовать в среде, загрязнённой химическими веществами, «оглушенный» шумом, в среде излишне эмоционально возбуждающей, но сохраняет физическое и умственное здоровье только в том случае, если защищает себя с помощью средств, предохраняющих его от этих отравителей окружающей среды. Несмотря на эти биологические ограничения, остаётся фактом, что человек сегодня обладает той же приспособляемостью, какой он обладал в поздний каменный век, когда он создал поселения почти на всей Земле. загрязнённые и жестокие города обладают наибольшей притягательной силой, население их растёт быстрее всего. Экономическое богатство производится мужчинами и женщинами, работающими в условиях крайнего нервного напряжения, среди адского шума мощного оборудования, пишущих машинок и телефонов, в атмосфере, отравленной химическими испарениями или табачным дымом. Поскольку человек обладает редкой способностью переносить условия, глубочайшим образом отличающиеся от тех, в которых он эволюционировал, родился миф о том, что он может бесконечно и безопасно менять свой образ жизни и своё окружение с помощью технических и социальных нововведений; однако это не так. Наоборот, то, что он быстро вырабатывает биологическую, социальную и культурную приспособляемость в связи с разными формами напряжения или неблагоприятными условиями, как это ни парадоксально, чревато опасностью для его личного благосостояния человеческого рода в будущем. Здесь полезно подчеркнуть, что общепринятые биологические значения слова «приспособляемость» неприменимы без оговорок к процессу приспособляемости, который даёт возможность человеческим существам выжить и функционировать в условиях современной жизни. Причина состоит в том, что социально-культурные силы искажают проявление эволюционных адаптивных механизмов, которые действуют в остальной части животного царства. на новые территории. В соответствии с этим определением человек кажется удивительно приспособленным к условиям, существующим как в промышленно развитых, так и в слаборазвитых странах, ибо население растёт повсюду и распространяется по всему земному шару. Но то, что рассматривалось бы как «биологический» успех для животного вида, представляет собой серьёзную социальную угрозу для вида Homosapiens. Опасности, которые возникают в связи с ростом населения Земли, говорят о том, что дарвиновское представление о приспособляемости не может быть применимо, когда благосостояние человеческого рода рассматривается как критерий приспособляемости. и психологической точек зрения такие приспособительные реакции обычно способствуют благосостоянию организма в момент их проявления; однако у человека они обычно сопровождаются побочными явлениями, которые в конечном итоге вредны. Человек может выработать какую-то форму выносливости по отношению к загрязнению окружающей среды, чрезвычайному эмоциональному воздействию, чрезмерным и обострённым социальным контактам, отчуждению жизни от естественных биологических циклов и другим последствиям жизни в условиях городов и развитой техники. Эта выносливость позволяет ему преодолеть воздействия, которые являются неприятными и травматическими, когда он их впервые испытывает. Однако во многих случаях эта выносливость достигается ценой большого физического и психического напряжения, что в конечном итоге может привести к хроническим и дегенеративным расстройствам, которые обычно поражают людей среднего и пожилого возраста даже в самых процветающих странах. Человек может выработать в себе привычку переносить уродливое окружение, дымное небо и загрязнённые водные потоки. Он может существовать даже полностью, не считаясь с космическим порядком биологических ритмов. Он может жить без благоухания цветов, без пения птиц, без вдохновляющего созерцания природы и без других биологических стимулов. Лишение его условий и стимулов, которые воздействовали на него в процессе биологической и умственной эволюции, может не оказать явного вредного воздействия на его физическую внешность или его способность работать в качестве части экономической или технической машины. Однако конечным результатом может быть (и часто бывает) обеднение жизни, постепенная потеря качеств, которые, по нашему мнению, характеризуют человеческую природу, и ослабление физического и умственного здоровья. Воздух, вода, почва, огонь, ритмы природы и многообразие живых существ представляют интерес не только как сочетания химических веществ, физические силы или биологические явления; они олицетворяют собой те самые формы воздействия, в которых оформилась человеческая жизнь и возникли глубокие человеческие потребности, которые не изменятся в историческом будущем. Массовый выезд людей за город или на пляжи в выходные дни, камины в перегретых городских квартирах, сентиментальная привязанность к домашним животным или даже к растениям свидетельствует о том, что у человека продолжают существовать биологические и эмоциональные потребности, которые развились в период его эволюции и которые он не может преодолеть. Природа развивается по своим законам как единое взаимосвязанное целое. Объективный ход истории человечества привел к тому, что на мировой арене выступают суверенные политические образования – государства с различным социально-классовым строем. научно-планового регулирования использования природных ресурсов в целях получения максимально возможной и устойчивой их продуктивности в настоящем и в будущем при сохранении наиболее благоприятной для человека естественной среды на благо всего общества. Эта грандиозная задача не может быть решена за пределами международного равноправного и взаимовыгодного сотрудничества. Именно об этом свидетельствуют история и современное состояние позитивного международного права, значимость и сфера применения которого неуклонно расширяются, в частности, за счёт принципов и норм, регулирующих международные отношения в области «Общество – Природа». В наши дни, когда происходит бурное становление международно-правовой охраны природы, особо важное значение для её развития в интересах общества приобретает наука международного права. Она призвана прежде всего выявить круг причин, побуждающих страны сотрудничать друг с другом в области охраны естественных богатств мира, а также показать характер, пределы и перспективы международных природоохранительных отношений. Заключение Конец второго тысячелетия завершился глобальным воздействием человечества на структуру и функции биосферы. Развеян миф о бесконечности и неисчерпаемости ресурсов биосферы – водных, биологических, минеральных и других. На любом участке суши или водоёма можно встретить «следы человечества». Нарушений «равновесий» в природе так много, что люди всё чаще задумываются над проблемой «человек и биосфера». Мощная и разветвленная индустрия, поглощая и перерабатывая много сырья, все сильнее загрязняет планету, размеры которой конечны. Значение обратных связей нарастает. Человечество уже испытывает на себе «ответный удар» загрязненной им биосферы. Погибли многие виды организмов, значение которых в механизме природы не было вовремя оценено, загрязняются пресные водоёмы, загрязнен воздух в городах (смоги), синтетика всё больше вытесняет природные материалы; шумы и различные излучения (радиоволны, радиоактивность) существенно влияют на психику и здоровье людей. Человек вышел в Космос, Ступил на Луну. Число проблем общечеловеческого и планетарного значения резко нарастает, а многие «победы» человека над природой нуждаются в переоценке. На Западе появляются панические прогнозы, созвучные мифу о «конце света». Проблемой номер один становятся здоровье человечества. Историческая ответственность за это лежит на капиталистическом обществе с характерными для него войнами, бесплановостью хозяйства, погоней за сверхприбылями. Разрешение назревающего конфликта в системе «биосфера и человечество» люди видят в Науке и Мире. Только наращивая уровень знаний в естественных и гуманитарных науках и осмотрительно и активно внедряя их, человечество сможет, вопреки паническим прогнозам, не только приостановить загрязнение биосферы, но и во много раз увеличить использование ресурсов биосферы без подрыва производительности сил Земли. Один из путей мелиорации планеты состоит в широком использовании циклических процессов в производстве; создание замкнутых по воде циклов в промышленности – лекарство первой помощи. учение о биосфере. Его создателем был выдающийся естествоиспытатель В. И. Вернадский. Опираясь на труды и идеи В. И. Вернадского, необходимо приступить к глубокой количественной разработке всех аспектов учения о биосфере и скорейшему внедрению их в практику.