Биосфера

превышали 10-20 0 ).

Хотя на состояние экосистем и биосферы в целом физико-химические

процессы в окружающей среде оказывают определенное влияние, сильно и

обратное влияние биоты на окружающую среду. Причем воздействует она как на

положительные, так и на отрицательные обратные связи, поэтому ее развитие

иногда ускоряется, а иногда замедляется.

Но этот цикл не замкнут, не стационарен, как показали геологические

данные и теоретические модели, содержащие в атмосфере СО2 (и связанное с

ним содержание О2) за последние 570 миллионов лет неоднократно колебалось,

причем количество СО2 каждый раз уменьшалось или увеличивалось в несколько

раз. В одних случаях это способствовало развитию биоты, а в других –

мешало.

Не является замкнутым и медленный геохимический цикл: СО2 поступает в

атмосферу через вулканы, а расходуется на выветривание горных пород и на

образование биоты. Часть атмосферного углерода откладывается, захороняется

надолго, создавая запасы ископаемого топлива, а освободившийся кислород

поступает в атмосферу. В результате за 4 миллиарда лет концентрация СО2 в

атмосфере уменьшилась в 100 – 1000 раз (из-за ослабления вулканизма, в

результате расхода радиоактивных элементов в недрах Земли), что

отрицательно повлияло на питание растений. В то же время накопление

кислорода в атмосфере резко ускорило развитие биоты, но не было на пользу

самым анаэробным (безкислородным) организмам, в результате

жизнедеятельности которых появился кислород. Они были почти полностью

вытеснены вновь возникшими аэробными организмами.

Большое влияние биоты на окружающую среду привело некоторых

исследователей к выводу, что биота могла поддерживать в окружающей среде

условия, благоприятные для ее жизнедеятельности. Но эта гипотеза

противоречит ряду факторов (массовые вымирания, исчезновение миллиардов

видов), а так же дарвиновской теории эволюции. Биота не поддерживала

условия окружающей среды, оптимальные для живущих организмов, поэтому

многие организмы и виды не могли пережить изминений географических и

климатических условий. Есть оценки, что за время существования биосферы

исчезло несколько миллиардов видов, тогда как сейчас существуют несколько

миллионов. Но зато организмы, которые сумели пережить изменение условий,

давали начало новым видам. Именно приспособление к изменяющимся условиям

окружающей среды создало многочисленные и приспособленные виды, то есть

двигало эволюцию, как это впервые показал Дарвин. Если бы было верным

допущение о том, что существующая в определенный момент биота может

поддерживать параметры окружающей среды в оптимальных для себя пределах, то

сейчас могли бы существовать климат и богатейшая растительность

каменноугольного периода, но эволюция биоты прекратилась бы.

Имеются данные о том, что становлению человека как вида способствовали

тяжелые условия окружающей среды, в которых жили наши предки. Когда он

научился поддерживать благоприятные условия своего существования, его

эволюция как биологического вида прекратилась, сменившись эволюцией

общества.

Итак, в процессе развития биоты были периоды устойчивого развития и

периоды катастроф.

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. Биосфера и человек. Ноосфера.

Вернадский, анализируя геологическую историю Земли, утверждает, что

наблюдается переход биосферы в новое состояние – в ноосферу под действием

новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах

Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности

материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он

писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в

настоящем (мы входим в нее), а иногда связывал формирование ноосферы с

появлением человека разумного или с возникновением промышленного

производства. Надо заметить, что когда в качестве минералога Вернадский

писал о геологической деятельности человека, он еще не употреблял понятий

“ноосфера” и даже “биосфера”. О формировании на Земле ноосферы он наиболее

подробно писал в незавершенной работе “Научная мысль как планетное

явление”, но преимущественно с точки зрения истории науки.

Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды

Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос,

поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления

и существования ноосферы. Перечислим эти условия:

1. заселение человеком всей планеты;

2. резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

3. усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;

4. начало преобладания геологической роли человека над другими

геологическими процессами, протекающими в биосфере;

5. расширение границ биосферы и выход в космос;

6. открытие новых источников энергии;

7. равенство людей всех рас и религий;

8. увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней

политики;

9. свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных,

философских и политических построений и создание в государственном строе

условий, благоприятных для свободной научной мысли;

10. продуманная система народного образования и подъем благосостояния

трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и

голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;

11. разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее

способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные

потребности численно возрастающего населения;

12. исключение войн из жизни общества.

7. Роль человеческого фактора в развитии биосферы.

Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и

человечества. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства,

значение организованности биосферы в развитии человечества. Это позволяет

понять место и роль исторического развития человечества в эволюции

биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу.

Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о

ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым

существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри

природы и является частью ее. Это единство обусловлено прежде всего

функциональной неразрывностью окружающей среды и человека, которую пытался

показать Вернадский как биогеохимик. Человечество само по себе есть

природное явление и естественно, что влияние биосферы сказывается не только

на среде жизни но и на образе мысли.

Но не только природа оказывает влияние на человека, существует и

обратная связь. Причем она не поверхностная, отражающая физическое влияние

человека на окружающую среду, она гораздо глубже. Это доказывает тот факт,

что в последнее время заметно активизировались планетарные геологические

силы. “...мы все больше и ярче видим в действии окружающие нас

геологические силы. Это совпало, едва ли случайно, с проникновением в

научное сознание убеждения о геологическом значении Homo sapiens, с

выявлением нового состояния биосферы — ноосферы — и является одной из форм

ее выражения. Оно связано, конечно, прежде всего с уточнением естественной

научной работы и мысли в пределах биосферы, где живое вещество играет

основную роль” Так, в последнее время резко меняется отражение живых

существ на окружающей природе. Благодаря этому процесс эволюции переносится

в область минералов. Резко меняются почвы, воды и воздух. То есть эволюция

видов сама превратилась в геологический процесс, так как в процессе

эволюции появилась новая геологическая сила. Вернадский писал: “Эволюция

видов переходит в эволюцию биосферы”.

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.

8. 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.

9. 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.

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