Биосфера и цивилизация

и зависимостей.

Как показывают исследования, по крайней мере последние 600 млн. лет

характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся.

Осуществлялись фундаментальные геохимические процессы, характерные и для

современной эпохи: накопление кислорода, связывание инертного натрия,

осаждение кальция, образование кремнистых сланцев, отложение железных и

марганцевых руд, сульфидных минералов, накопление фосфора и т. д. Менялись

лишь скорости этих процессов. По-видимому, не менялся существенно и общий

поток атомов, вовлекаемых в живые организмы. Есть основание считать, что

масса живого вещества оставалась приблизительно постоянной, начиная с

карбона, т.е. биосфера с тех пор поддерживает себя в определенном режиме

круговоротов. Стабильное состояние биосферы обусловлено в первую очередь

деятельностью самого живого вещества, обеспечивающего определенную скорость

фиксации солнечной энергии и биогенной миграции атомов. Таким образом,

жизнь на Земле сама стабилизирует условия своего существования, что дает ей

возможность развиваться бесконечно долго.

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.

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.

5. Биопродуктивность экосистем.

Скорость, с которой продуценты экосистемы фиксируют солнечную энергию

в химических связях синтезируемого органического вещества, определяет

продуктивность сообществ. Органическую массу, создаваемую растениями за

единицу времени, называют первичной продукцией сообщества. Продукцию

выражают количественно в сырой или сухой массе растений либо в

энергетических единицах - эквивалентном числе джоулей.

Валовая первичная продукция - количество вещества, создаваемого

растениями за единицу времени при данной скорости фотосинтеза. Часть этой

продукции идет на поддержание жизнедеятельности самих растений (траты на

дыхание). Эта часть может быть достаточно большой, она составляет от 40 до

70% валовой продукции. Оставшаяся часть созданной органической массы

характеризует чистую первичную продукцию, которая представляет собой

величину прироста растений, энергетический резерв для консументов и

редуцентов. Перерабатываясь в цепях питания, она идет на пополнение массы

гетеротрофных организмов. Прирост за единицу времени массы консументов -

это вторичная продукция сообщества. Ее вычисляют отдельно для каждого

трофического уровня, т.к. прирост массы на каждом из них происходит за счет

энергии, поступающей с предыдущего. Гетеротрофы, включаясь в трофические

цепи, живут в конечном итоге за счет чистой первичной продукции сообщества.

В разных экосистемах они расходуют её с разной полнотой. Если скорость

первичной продукции в цепях питания отстает от темпов прироста растений, то

это ведет к постепенному увеличению общей биомассы продуцентов. Под

биомассой понимают суммарную массу организмов данной группы или всего

сообщества в целом. Часто биомассу выражают в эквивалентных энергетических

единицах.

Недостаточная утилизация продуктов опада в цепях разложения имеет

следствием накопление органического вещества, что происходит, например, при

заторфовывании болот, зарастании мелководных водоемов. Биомасса сообщества

с уравновешенным круговоротом веществ остается относительно постоянной,

т.к. практически вся первичная продукция тратится в целях питания и

размножения.

Важнейшим практическим результатом энергетического подхода к изучению

экосистем явилось осуществление исследований по Международной биологической

программе, проводившихся учеными разных стран мира начиная с 1969 года в

целях изучения потенциальной биологической продуктивности Земли.

Мировое распределение первичной биологической продукции крайне

неравномерно. Самый большой абсолютный прирост растительного мира достигает

в среднем 25 г в день в очень благоприятных условиях. На больших площадях

продуктивность не превышает 0,1 г/м (жаркие пустыни и полярные пустыни).

Общая годовая продукция сухого органического вещества на Земле составляет

150-200 млрд. тонн. Около трети его образуется в океанах, около двух третей

- на суше. Почти вся чистая первичная продукция Земли служит для

поддержания жизни всех гетеротрофных организмов. Энергия,

недоиспользованная консументами, запасается в их телах, органических

осадках водоемов и гумосе почв.

Эффективность связывания растительностью солнечной радиации снижается

при недостатке тепла и влаги, при неблагоприятных физических и химических

свойствах почвы и т.п. Продуктивность растительности изменяется не только

при переходе от одной климатической зоны к другой, но и в пределах каждой

зоны.

Для пяти континентов мира средняя продуктивность различается

сравнительно мало. Исключением является Южная Америка, на большей части

которой условия для развития растительности очень благоприятные.

Питание людей обеспечивается в основном сельскохозяйственными

культурами, занимающими приблизительно 10% площади суши (около 1,4 млрд.

га). Общий годовой прирост культурных растений составляет около 16% от всей

продуктивности суши, большая часть которой приходится на леса.

Приблизительно 1/2 урожая идет непосредственно на питание людей, остальная

часть - на корм домашним животным, используется в промышленности и теряется

в отбросах. Всего человек потребляет около 0,2% первичной продукции Земли.

Растительная пища обходится для людей энергетически дешевле, чем

животная. Сельскохозяйственные площади при рациональном использовании и

распределении продукции могли бы обеспечить примерно вдвое большее

население Земли, чем существующее. Но это требует больших затрат труда и

капиталовложений. Особенно трудно обеспечить население вторичной

продукцией. В рацион человека должно входить не менее 30 г белков в день.

Имеющиеся на Земле ресурсы, включая продукцию животноводства и результаты

промысла на суше и в океане, могут обеспечить ежегодно около 50%

потребностей современного населения Земли. Большая часть населения Земли

находится, таким образом, в состоянии белкового голодания, а значительная

часть людей страдает также и от общего недоедания.

Таким образом, увеличение биопродуктивности экосистем, и особенно

вторичной продукции, является одной из основных задач, стоящих перед

человечеством.

6. Антропогенные воздействия на биосферу.

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 - как органического, живого, так и минерального, косного.

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 природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли,

изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению

практически всех природных биогеохимических циклов.

В соответствии с плотностью населения меняется и степень воздействия

человека на окружающую среду. При современном уровне развития

производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на

биосфере в целом.

7. Экологические проблемы биосферы.

Экологические проблемы биосферы - это парниковый эффект, истощение

озонового слоя, массовое сведение лесов, которое нарушает процесс

круговорота кислорода и углерода в биосфере, отходы производства, сельского

хозяйства, производство энергии (ГЭС наносят урон природе и людям -

затопление огромных территорий под водохранилища, непреодолимые препятствия

на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в

верховья рек, застой вод, замедление проточности, что сказывается на жизни

всех живых существ, обитающих в реке и у реки; местное повышение воды

влияет на грунт водохранилища, приводит к подтоплению, заболачиванию,

эрозии берегов и оползням; существует опасность от плотин в районах с

высокой сейсмичностью). Все это ведет к глобальному экологическому кризису

и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию.

8. Охрана природы и перспективы рационального природопользования.

Рациональное природопользование - единственный выход из ситуации.

Общая задача рационального управления природными ресурсами состоит в

нахождении наилучших или оптимальных способов эксплуатации естественных и

искусственных (например, в сельском хозяйстве) экосистем. Под эксплуатацией

понимается сбор урожая и воздействие теми или иными видами хозяйственной

деятельности на условия существования биогеоценозов.

Решение задачи по созданию оптимальной системы управления природными

ресурсами существенно осложняется наличием не одного, а множества критериев

оптимизации. К ним относятся: получение максимального урожая, сокращение

производственных затрат, сохранение природных ландшафтов, поддержание

видового разнообразия сообществ, обеспечение чистоты окружающей среды,

сохранение нормального функционирования экосистем и их комплексов.

Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных ресурсов

должны предусматривать:

рациональную стратегию борьбы с вредителями, знание и соблюдение

агротехнических приемов, дозировку минеральных удобрений, хорошее знание

экологических агроценозов и процессов, происходящих в них, а также на их

границах с природными системами;

cовершенствование технологии и добычи природных ресурсов;

максимально полное и комплексное извлечение из месторождения всех полезных

компонентов;

рекультивацию земель после использования месторождений;

экономичное и безотходное использование сырья в производстве;

глубокую очистку и технологии использования отходов производства;

вторичное использование материалов после выхода изделий из употребления;

использование технологий, позволяющих извлечение рассеянных минеральных

веществ;

использование природных и ископаемых заменителей дефицитных минеральных

соединений;

замкнутые циклы производства (разработку и применение);

применение энергосберегающих технологий;

разработку и использование новых экологически чистых источников энергии.

В целом охрана окружающей среды и задачи восстановления природных

ресурсов должны предусматривать:

локальный и глобальный логический мониторинг, т.е. измерение и контроль

состояния важнейших характеристик состояния окружающей среды, концентрации

вредных веществ в атмосфере, воде, почве;

восстановление и сохранение лесов от пожаров, вредителей, болезней;

расширение и увеличение числа заповедников, зон эталонных экосистем,

уникальных природных комплексов;

охрану и разведение редких видов растений и животных;

широкое просвещение и экологическое образование населения;

международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды.

Такая активная работа во всех областях человеческой деятельности по

формированию отношения к природе, разработка рационального

природоиспользования, природосберегающие технологии будущего смогут решать

экологические проблемы сегодняшнего дня и перейти к гармоничному

сотрудничеству с Природой.

В наши дни потребительское отношение к природе, изъятие ее ресурсов

без осуществления мероприятий по их восстановлению уходит в прошлое.

Проблема рационального использования природных ресурсов, охрана природы от

губительных последствий хозяйственной деятельности человека приобретает

государственное значение.

Охрана природы и рациональное природопользование - проблема

комплексная, и ее решение зависит как от последовательного осуществления

государственных мероприятий, направленных на сбережение экосистем, так и от

расширения научных знаний, которые обществу для собственного благополучия

рентабельно и выгодно финансировать.

Для вредных веществ в атмосфере законодательно установлены предельные

допустимые концентрации, не вызывающие у человека ощутимых последствий. С

целью предотвращения загрязнения атмосферы разработаны мероприятия,

обеспечивающие правильное сжигание топлива, переход на газифицированное

центральное отопление, установку на промышленных предприятиях очистных

сооружений. Помимо предохранения воздуха от загрязнения, очистные

сооружения позволяют экономить сырье и возвращать в производство многие

ценные продукты. Например, улавливание серы из выделяющихся газов дает

возможность увеличить выпуск серной кислоты, улавливание цемента сберегает

продукцию, равную производительности нескольких заводов. На алюминиевых

заводах установка фильтров на трубах предотвращает выброс в атмосферу

фтора. Помимо строительства очистных сооружений ведутся поиски технологии,

при которой образование отходов было бы сведено к минимуму. Этой же цели

служит улучшение конструкций автомобилей, переход на другие виды топлива

(сжиженный газ, этиловый спирт), при сжигании которого образуется меньше

вредных веществ. Разрабатывается автомобиль с электродвигателем для

передвижения в пределах города. Большое значение имеет правильная

планировка города и зеленых насаждений. Деревья очищают воздух от

взвешенных в нем жидких и твердых частиц (аэрозолей), поглощают вредные

газы. Например, сернистый газ хорошо поглощается тополем, липой, кленом,

конским каштаном, фенолы - сиренью, шелковицей, бузиной.

Бытовые и промышленные сточные воды подвергаются механической,

физической и биологической обработке. Биологическая очистка заключается в

разрушении растворенных органических веществ микроорганизмами. Вода

пропускается через специальные резервуары, содержащие только так называемый

активный ил, в который входят микроорганизмы окисляющие фенолы, жирные

кислоты, спирты, углеводороды, и т.д.

Очистка сточных вод не решает всех проблем. Поэтому все больше

предприятий переходит на новую технологию - замкнутый цикл, при котором

очищенная вода вновь поступает в производство. Новые технологические

процессы позволяют в десятки раз сократить количество воды, необходимое для

промышленных целей.

Охрана недр заключается прежде всего в предотвращении

непроизводительных затрат органических ресурсов в комплексном их

использовании. Например, много каменного угля теряется при подземных

пожарах, горючий газ сгорает в факелах на нефтепромыслах. Разработка

технологии комплексного извлечения металлов из руд позволяет получать

дополнительно такие ценные элементы, как титан, кобальт, вольфрам, молибден

и др.

Для повышения продуктивности сельского хозяйства громадное значение

имеет правильная агротехника и осуществление специальных мероприятий по

охране почвы. Например, борьба с оврагами успешно ведется путем посадки

растений - деревьев, кустарников, трав. Растения защищают почвы от смыва и

уменьшают скорость течения воды. Окультуривание оврагов позволяет

использовать их в хозяйственных целях. Посев завезенной из Америки аморфы,

имеющей мощную корневую систему, не только эффективно предотвращает смыв

почвы: само растение дает бобы, имеющие высокую кормовую ценность.

Разнообразие посадок и посевов по оврагу способствует образование стойких

биоценозов. В зарослях поселяются птицы, что имеет немаловажное значение

для борьбы с вредителями. Защитные лесонасаждения в степях препятствуют

водной и ветровой эрозии полей. Развитие биологических методов борьбы с

вредителями позволяет сократить использование в сельском хозяйстве

пестицидов. В настоящее время в охране нуждаются 2000 видов растений, 236

видов млекопитающих, 287 видов птиц. Международным союзом охраны природы

учреждена специальная Красная книга, в которой сообщаются сведения об

исчезающих видах и даются рекомендации по их сохранению. Многие виды

животных, находящиеся под угрозой исчезновения, сейчас восстановили свою

численность. Это относится к лосю, сайгаку, белой цапле, гаге.

Сохранению животного и растительного мира способствует организация

заповедников и заказников. Помимо охраны редких и исчезающих видов

заповедники служат базой для одомашнивания диких животных, обладающих

ценными хозяйственными свойствами. Заповедники являются также центрами по

расселению животных, исчезнувших в данной местности, помогают обогащению

местной фауны. В России успешно прижилась североамериканская ондатра,

дающая ценный мех. В суровых условиях Арктики успешно размножается овцебык,

завезенный из Канады и Аляски. Восстановлена численность бобров, почти

исчезнувших в начале века.

Подобные примеры многочисленны. Они показывают, что бережное отношение

к природе, основанное на глубоких знаниях биологии растений и животных, не

только сохраняет ее, но и дает значительный экономический эффект.

Многие люди считают, что природу необходимо охранять только из-за ее

реальной или потенциальной пользы для людей, - этот подход называют

антропоцентрическим (с “человеком в центре”) взглядом на мир. Некоторые

люди придерживаются биоцентрического мировоззрения и убеждены, что

недостойно человека ускорять исчезновение каких-либо видов, так как человек

не более важен, чем другие виды на земле. “У человека нет превосходства над

другими видами, ибо все есть суета сует” - считают они. Другие

придерживаются экоцентрического (центр-экосистема) взгляда и полагают, что

оправданы только те действия, которые направлены на поддержание систем

жизнеобеспечения земли.

9.Биосфера и человек. Ноосфера.

Термин «ноосфера» был предложен в1927 году французским математиком и

философом Э.Леруа. «Noos» - древнегреческое название человеческого разума.

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.

Вернадский видел неизбежность ноосферы, подготавливаемой как

эволюцией биосферы, так и историческим развитием человечества. С точки

зрения ноосферного подхода по-иному видятся и современные болевые точки

развития мировой цивилизации. Варварское отношение к биосфере, угроза

мировой экологической катастрофы, производство средств массового

уничтожения — все это должно иметь преходящее значение. Вопрос о коренном

повороте к истокам жизни, к организованности биосферы в современных

условиях должен звучать как набат, призыв к тому, чтобы мыслить и

действовать, в биосферном – планетном аспекте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Таким образом, мы видим, что налицо все те конкретные признаки, все

или почти все условия, которые указывал В.И.Вернадский для того, чтобы

отличить ноосферу от существовавших ранее состояний биосферы. Процесс её

образования постепенный, и, вероятно, никогда нельзя будет точно указать

год или даже десятилетие, с которого переход биосферы в ноосферу можно

будет считать завершённым. Конечно, мнения по этому вопросу могут быть

разные. Ф.Т.Яншина пишет: "Учение академика В.И.Вернадского о переходе

биосферы в ноосферу является не утопией, а действительной стратегией

выживания и достижения разумного будущего для всего человечества". Мнение

Р.К.Баландина несколько иное: "Биосфера не переходит на более высокий

уровень сложности, совершенства, а упрощается, загрязняется, деградирует

(небывалая скорость вымирания видов, разрушение лесных зон, страшная эрозия

земель...). Она переходит на более низкий уровень, т.е. в ней наиболее

активной преобразующей и регулирующей силой становится техновещество,

совокупность технических систем, посредством которых человек -

преимущественно невольно - переиначивает всю область жизни". Сам

Вернадский, замечая нежелательные, разрушительные последствия

хозяйствования человека на Земле, считал их некоторыми издержками. Он верил

в человеческий разум, гуманизм научной деятельности, торжество добра и

красоты. Что-то он гениально предвидел, в чём-то, возможно, он ошибался.

Ноосферу следует принимать как символ веры, как идеал разумного

человеческого вмешательства в биосферные процессы под влиянием научных

достижений. Надо в неё верить, надеяться на её пришествие, предпринимать

соответствующие меры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Чернова Н.М., Былова А.М., Экология. Учебное пособие для педагогических

институтов, М., Просвещение, 1988;

1. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский

дом "Дрофа", 1995;

1. Общая биология. Справочные материалы, Составитель В.В.Захаров, М.,

Издательский дом «Дрофа», 1995.

2. “ВернадскийВ.И.: О коренном материально-энергетическом отличии живых и

косных тел биосферы.”//”Владимир Вернадский: Жизнеописание. Избранные

труды. Воспоминания современников. Суждения потомков.” Сост. Г.П.Аксенов.

- М.: Современник, 1993.

3. В.И.Вернадский "Размышления натуралиста. - Научная мысль как планетное

явление". М.,Наука,1977. “Изучение явлений жизни и новая физика”,1931;

Биогеохимические очерки. М.-Л., изд-во АН СССР, 1940

4. Сб. "Биосфера" ст. "Несколько слов о ноосфере" М.,Мысль,1967.

5. "В.И.Вернадский. Материалы к биографии" М.,изд-во "Молодая

гвардия",1988.

6. Лапо А.В. “Следы былых биосфер”. – Москва, 1979.

Страницы: 1, 2