Современное состояние биосферы

Тема 5 Биосфера. Учение о биосфере В.И. Вернадского

Свойства биосферы. Ноосфера. Современное состояние биосферы.

Основные свойства биосферы

1. Биосфера – централизованная система. Центральным звеном её выступают живые организмы (живое вещество). Это свойство всесторонне раскрыто В.И. Вернадским, но, к сожалению, часто недооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или её звеньев ставится только один человек (антропоцентризм).

2. Биосфера – открытая система. Её существование немыслимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности.

3. Биосфера – саморегулирующая система, для которой, как отмечал В.И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.

4. Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием. Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем.

Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным биотическим и другим свойствам; наличие регионов, различающихся по химическом составу (геохимические провинции); и самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

В настоящее время описано около 2 млн видов (примерно 1,5 млн животных и 0,5 млн растений). Полагают, однако, что число видов на Земле в 2-3 раза больше, чем их описано.

Разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качестве закона (автор его У.Р. Эшби).

Важное свойство биосферы – наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был исчерпан основной «строительный материал» – углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементы (углерод – углеродные связи) и создавать огромное количество органических соединений.

Развитие биосферы в ноосферу.

С появлением человеческого общества, под влиянием которого в современных условиях происходит дальнейшая эволюция биосферы, приводит к изменению качественного состава самой биосферы, к ее переходу в ноосферу. Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества, в котором разумная деятельность людей становится главным, определяющим фактором развития. Название «ноосфера» происходит от греч. «ноос» — разум и таким образом обозначает сферу разума. Понятие ноосферы ввел в 1927 г. французский ученый-математик Э. Леруа, подразумевая под ним современную геологическую стадию развития биосферы. Э. Леруа отмечал, что пришел к такому представлению вместе со своим другом — геологом и палеонтологом П. Тейером де Шарденом, который в дальнейшем разработал собственное представление о ноосфере. В книге «Феномен человека» автор определил ноосферу как «новый покров», «мыслящий пласт, который, зародившись в конце третичного периода, разворачивается над миром растений и животных — вне биосферы и над ней».

Научное и практическое значение деятельности В. И. Вернадского как основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые во всеоружии знаний своего времени глубоко обосновал единство человека и биосферы. Сама живая материя как носитель разума, отмечал В. И. Вернадский, составляет небольшую часть биосферы по массе. Возникновение человеческого общества явилось результатом длительного развития живого вещества в пределах биосферы. Появление человека на Земле предопределило неизбежность возникновения нового состояния биосферы — переход ее в ноосферу, оболочку разума, охваченную целенаправленной деятельностью самого человека. При этом периоду сознательной деятельности человека предшествовал длительный период его дикого, полудикого и в целом стихийного существования. В пределах биосферы возникла первоначально сфера первобытной деятельности человеческого общества, которую нередко называют антропосферой. Начало ей положило расселение человека по всей поверхности суши в результате использования огня. Человек, овладев огнем, стал относительно независимым от климата и заселил все континенты, кроме Антарктиды. По свидетельству уникальных палеонтологических находок, человек, зародившись в дебрях Центральной Африки, освоил Европу, Азию, Австралию, а при дальнейшем совершенствовании своего организма достиг просторов Северной и Южной Америки. В ходе развития производительных сил антропосфера, охватывающая стихийную деятельность человеческого общества, объективно должна перейти в ноосферу — сферу сознательной деятельности. В современную эпоху становление ноосферы теснейшим образом связано с овладением различными формами движения материи — первоначально механической, потом тепловой, химической, атомно-ядерной. На очереди овладение биологическими формами движения — создание живых форм с помощью методов и средств биотехнологии и генной инженерии. С этим связано и возникновение новых по качеству круговоротов веществ в биосфере.

В. И. Вернадский, оценивая роль человеческого разума и научной мысли, делает следующие выводы.

1. Ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живет.

2. Это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопутствующее росту научной мысли.

3. Это изменение биосферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс.

4. А так как среда жизни есть организованная оболочка планеты — биосфера, то вхождение в нее в ходе ее геологически длительного существования нового фактора ее изменения — научной работы человечества — есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние — ноосферу.

5. В переживаемый нами исторический момент мы видим это более ясно, чем могли видеть раньше. Здесь вскрываются перед нами «законы природы». Новые науки — геохимия и биогеохимия — дают возможность впервые выразить некоторые важные черты процесса математически.

Выводы о том, что биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т. е. сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы «человек — природа», получили название закона ноосферы В. И. Вернадского.

Человечество, как только на грани XIX—XX вв. стало использовать большее количество продукции биосферы (в 90-х гг. XX в. — не менее 10%), так и перестал удовлетворяться принцип Ле Шателье-Брауна который гласит, что при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется. Так, растительность не давала прироста биомассы в соответствии с увеличением концентрации СО₂ и т. д. Прирост связанного растениями углерода наблюдался лишь в XIX в.

В XX в. накопился огромный фактический материал по биосфере, по производственной деятельности человеческого общества. Рождающаяся ноосфера в своих главных проявлениях характеризуется следующими признаками:

1. Возрастающим количеством механически извлекаемого материала литосферы — ростом разработки месторождений полезных ископаемых. В 90-х гг. оно превышало 100 млрд т в год, что в 4 раза больше массы материала, выносимого речным стоком в океан в процессе денудации суши.

2. Массовым потреблением продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, главным образом в энергетических целях. Химическое равновесие в биосфере в связи с этим смещается в сторону, противоположную глобальному процессу фотосинтеза, что неизбежно приводит к росту содержания углекислого газа в биосфере и уменьшению содержания свободного кислорода.

3. Процессы в ноосфере приводят к рассеиванию энергии Земли, а не к ее накоплению, что являлось характерным для биосферы до появления человека. Возникает важная энергетическая проблема.

4. В ноосфере создаются в массовом количестве вещества, которые ранее в биосфере отсутствовали. Происходит металлизация биосферы.

5. Характерно для ноосферы появление новых трансурановых химических элементов в связи с развитием ядерной технологии и ядерной энергетики. Овладение ядерной энергией происходит за счет деления тяжелых ядер. Предвидится в недалеком будущем получение термоядерной энергии за счет синтеза легких ядер, что позволит полностью отказаться от горючих полезных ископаемых в качестве источника энергии.

6. Ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным прогрессом научно-технической революции. Возникла космонавтика, которая обеспечивает выход человека за пределы планеты Земля. Происходит освоение космического, околокосмического пространства с непредвиденными возможностями. Создается принципиальная возможность создания искусственных биосфер на других планетах.

7. С образованием ноосферы планета Земля переходит в новое качественное состояние. Если биосфера — это сфера Земли, то ноосфера — это сфера Солнечной системы. Ноосфера в будущем станет областью Солнечной системы в познавательных и производственных целях человеческого общества.

Таким образом, хаотическое саморазвитие, основанное на процессах естественной саморегуляции, будет заменено разумной стратегией, базирующейся на прогнозно-плановых началах, регулировании процессов естественного развития. Это управление, несомненно, должно быть лишь «мягким» и следовать только законам природы и развития общества. В основе формирования ноосферы могут быть лишь благо и заинтересованное понимание, а не насилие и волюнтаризм. Человечеству придется решать массу тяжелых для нового времени проблем, но это будут иные, чем сегодняшние, проблемы.

Целый ряд ученых (В. Л. Барсуков, А. Л. Яншин, 1988; В. А. Кутырев, 1990 и др.) считают закон ноосферы В. И. Вернадского религиозной или социальной утопией. По их мнению, это мечта и вера, конечно, светлая, но весьма далекая от реальности и недостаточная ни как научный прогноз, ни как определение закона ноосферы. Хотя сам закон они считают справедливым. По их мнению, он точен в том смысле, что если человечество не начнет разумно регулировать свою численность и давление на природу в соответствии с ее законами, то в измененном виде биосфера может сохраниться, а цивилизация, не исключено, и вид «человек разумный» погибнут. Развитие постантропогенной природы весьма трудно прогнозировать. Одно несомненно, считает Н. Ф. Реймерс (1994), управлять люди будут не природой, а прежде всего собой. И в этом смысл закона ноосферы В. И. Вернадского.

Современное состояние биосферы

Самой мощной химической силой на Земле до появления человека было живое вещество в целом. Но появившийся человек приобрел особые свойства, такие как разум и производные от него социальную организацию и производственную деятельность, что позволило ему приспосабливать окружающую среду к своим потребностям. Благодаря этому человечество улучшило условия жизни, что сказалось на ее продолжительности и укреплении здоровья населения. Но имеются и негативные моменты, устранение которых привело бы к более выраженному улучшению перечисленных показателей.

Геохимическая мощь человечества на данном этапе превосходит силу самого живого вещества, неразумное использование которой нарушает поток элементов и гомеостаз биосферы. Антропогенное воздействие влияет на все оболочки биосферы.

Воздействие на литосферу. Литосфера в своем составе содержит максимальное количество живого вещества. С 1600 с Земли исчезло 63 вида и 55 подвидов млекопитающих, 103 вида и подвида птиц, 21 вид рептилий и 23 вида рыб. Около 600 видов позвоночных на грани полного истребления. Ежегодно полностью исчезает 1-2 вида организмов. Это приводит к упрощению сложных природных экосистем, чем нарушается их устойчивость.

Сейчас 10% поверхности земли - пахотные земли, которые лишь в редуцированном виде повторяют биогеоценоз и функционально неполноценны; в связи с этим они не могут существовать без минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов, дефолиантов. При этом обрабатываемые почвы теряют в среднем 1-2% гумуса в год.

В настоящее время лесами покрыта одна треть суши. В доисторическое время лесами было занято не менее 70 % суши. В районах древних цивилизаций лес был безвозвратно уничтожен. Сейчас вырубка леса продолжается с возрастающими темпами. Ежегодно вырубается 100000 км² леса. Вырубка леса и распахивание территории приводит к опустыниванию Земли.

За время существования человечества общая масса живых организмов сократилась. За последние 300 лет биомасса уменьшилась на четверть.

Воздействие на атмосферу. Для производства энергии человек сжигает топливо, в результате чего происходит выброс СО₂. Ежегодный выброс углекислого газа составляет около 5 миллиардов тонн. За последние 100 лет концентрация СО₂ в атмосфере увеличилась на 10-12%. СО₂ препятствует тепловому излучению земли, что приводит к, так называемому, парниковому эффекту. На данный момент температура Земли повысилась на 0,5- 0,6°С, что привело к поднятию уровня океана за последние 100 лет на 10-14 см. Но кроме СО₂ парниковыми газами являются и другие антропогенные загрязнители атмосферы, такие как метан (CH₄), закись азота (N₂O), хлор-фтор-углероды, "галоны" и др. Таким образом, в случае продолжения увеличения выбросов этих газов потепление может идти более резкими темпами.

Выброс в атмосферу оксида серы (SO ₂ ) в год составляет около 146 млн тонн, а закиси азота (N₂O) 53 млн. тонн. Эти вещества в определенных условиях в атмосфере реагируют с водой, образуя серную (H₂SO₄) и азотную кислоту (HNO₃), что приводит к выпадению "кислотных" дождей. Подкисление почвы и водоемов существенно изменяет ценозы. Эта проблема наиболее характерна для северного полушария.
Следующая глобальная проблема - нарушение озонового слоя. Озоновый слой (О₃) образуется в атмосфере на высоте в среднем 20 - 25 км в результате действия солнечного излучения на кислород (О₂); он защищает Землю от ультрафиолетового облучения (УФО). Попадая в верхние слои атмосферы, некоторые антропогенные газы (такие как хлор-фтор-углероды, закись азота и др.) окисляют озон, что приводит к истончению озонового слоя, крайним проявлением которого является появление "озоновых дыр" (снижение содержания озона на 40 %). В результате этого увеличивается УФ облучение поверхности Земли, что приводит к нарушению экосистем и вредному влиянию на здоровье человека.

Воздействие на гидросферу. По данным ВОЗ (Всемирная Организация Здравоохранения) 80% всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством воды или ее нехваткой. Сооружение каналов, переброска водостока рек приводит к истощению грунтовых вод, осушению территорий, засыханию лесов, а нерациональное использование воды в области земледелия приводит к засолению почв. В настоящее время в мире подверглись засолению и не дают урожая 40 - 45 млн га земли. Сооружение плотин нарушает путь миграции рыб, что приводит к резкому уменьшению их численности.

Химическое загрязнение воздействует на все оболочки биосферы. Загрязнители номер один - пестициды, вещества, используемые для уничтожения вредителей сельского хозяйства. К ним относится очень большой спектр химических веществ. Печально известный пример - ДДТ (ди-хлор-дифинил-трихлорэтан). Он широко использовался в 50-60-х годах, так как был высокоэффективным не только в борьбе с вредителями сельского хозяйства, но и с комарами, как переносчиками малярии, но оказался токсичным и очень устойчивым во внешней среде. В районах бесконтрольного его применения детская смертность возросла в 5 раз. И после запрета ДДТ в 1964 году, он до сих пор содержится в организмах, так как время его распада составляет 150 лет.
На втором месте, по токсикологическим оценкам "стресс-индексов" загрязнителей веществ - тяжелые металлы. Содержание тяжелых металлов в городах и промышленных центрах превышает нормативы в 10 - 20 раз. В теле современного человека, по сравнению с первобытными людьми, тяжелых металлов содержится в 50 раз больше. Тяжелые металлы обладают широким спектром действия (например, свинец и ртуть действуют на ЦНС, а также обладают эмбриотоксическим и мутагенным эффектом).

Это лишь отдельно взятые примеры; спектр опасных химических веществ, попадающих во внешнюю среду, значительно больше и с каждым годом он увеличивается. Ежегодно синтезируется около 250 тысяч новых веществ, из них около 500 начинают использовать. Таким образом, действия человека уже нарушили биосферный гомеостаз. В связи с этим, какие имеются дальнейшие перспективы развития биосферы? Можно выделить два пути: 1 путь - дальнейшее неконтролируемое воздействие на биосферу, которое приведет к экологической катастрофе; 2 путь - ноосфера - сфера разумного регулирования процессов, происходящих в биосфере.

Сейчас только начальный этап рождения ноосферы, человек только учится целенаправленному, разумному воздействию на биосферу. На этом пути сделаны уже первые шаги. Запрещены испытания ядерного оружия в атмосфере и гидросфере. Приняты соглашения по очистке мирового океана от нефти. Приняты ограничения выброса многих химических веществ во внешнюю среду. Созданы национальные парки, заказники, биосферные заповедники. Созданы международные организации при ООН, ЮНЕСКО и ЮНЕП, координирующие и направляющие усилия разных стран в этом направлении. Объявлен "Всемирный день охраны окружающей среды" - 5 июня. Но эти и другие мероприятия - только первые шаги на пути сохранения гомеостаза биосферы.

Дата добавления: 2021-04-06; просмотров: 514; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!