Роль биосферы в жизнедеятельности человека

Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их  содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере.

Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара. Гидросфера играет очень большую роль в жизни планеты: она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле. С Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки. Гидросфера взаимодействует с литосферой. Об этом свидетельствуют эрозионные и аккумулятивные процессы, связанные с работой воды. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов. Гидросфера также взаимодействует и с биосферой, так как живые существа, населяющие биосферу, не могут жить без воды. Взаимодействуя с различными оболочками планеты, гидросфера выступает, в свою очередь, как часть целостной природы земной поверхности.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной. Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, мы все равно продолжаем жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья. Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие. В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний. Вмешательство человека в природные процессы затронуло даже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшения объемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйстве вода по большей части расходуется на испарение и образование растительной биомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. Сохраняя и оберегая воду наших рек, озёр, прудов, мы сохраняем и жизни наших братьев меньших.

 

4. Литосфера как абиотическая основа жизни

 

Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества – продукты жизнедеятельности организмов.

Основными соединениями, образующими литосферу, являются диоксид кремния, силикаты и алюмосиликаты. Большую часть литосферы составляют кристаллические вещества, образовавшиеся при охлаждении магмы – расплавленного вещества в глубинах Земли. При остывании магмы образовывались и горячие растворы. Проходя по трещинам в окружающих горных породах, они охлаждались и выделяли содержащиеся в них вещества.

В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы. Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты. Верхний слой литосферы – это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, оксидов железа и щелочных металлов.

Рисунок 2. Земля в разрезе от ядра к экзосфере.

 

Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность литосферы. В границах литосферы периодически происходили и происходят грозные экологические процессы (сдвиги, сели, обвалы, эрозия), которые имеют огромное значение для формирования экологических ситуаций в определенном регионе планеты, а иногда приводят к глобальным экологическим катастрофам.

Наибольшей трансформации подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. Суша занимает 29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва.

В результате промышленной деятельности человека происходит загрязнение почвы, что приводит к выводу из строя земель, пригодных для сельского хозяйства. Основные виды промышленных отходов – шлаки тепловых электростанций и металлургических заводов, породные отвалы горнодобывающих предприятий и горнообогатительных комбинатов, строительный мусор и т.д. В особую группу выделяют загрязнение почвы нефтепродуктами и другими химическими веществами, которые пагубно воздействуют на почвенные микроорганизмы и корневую систему растений.

Главное богатство литосферы – недра. Недрами называют верхнюю часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых. Экологические и некоторые другие функции недр как природного объекта достаточно многообразны. Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду. В этом состоит их главная экологическая функция.

Основное природное содержание недр – минерально-сырьевые ресурсы, т.е. совокупность полезных ископаемых, заключенных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки – главная цель пользования недрами.

Недра – источник не только минеральных ресурсов, но и энергетических запасов: в среднем из недр к поверхности поступает 32,3–101: Вт геотермальной энергии. В нашей стране сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых, в том числе и геотермального тепла, которые способны полностью обеспечить ее потребности в природных ресурсах. Тем не менее, непрерывный рост потребления минерального сырья требует рационального использования недр и их охраны.

Важно подчеркнуть также, что в наши дни недра должны рассматриваться не только в качестве источника полезных ископаемых, но и как часть среды обитания человека в связи со строительством метрополитенов, подземных городов, объектов гражданской обороны и т.д.

Недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов сырья, а также от загрязнения их вредными отходами, сточными водами и т.д. С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом. Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью, по силе негативного воздействия на природные экосистемы, исключая разве что природные и техногенные катастрофы, подобно аварии на Чернобыльской АЭС.

 

 

ГЛАВА 2 БИОСФЕРА – НАУЧНАЯ ОТРАСЛЬ

 

2.1. Подходы  в учении о биосфере

 

В учении o биосфере были выделены следующие основные подходы:

 

1. Энеpгетичеcкий (связь биосферных явлений с космическими излучениями (прежде всего Солнечным излучением));
2. Информационный (принципы управления и организации в природе);
3. Ноосферный (глобальные аспекты воздействия на окружающую среду человеком);
4. Биогеохимическая (роль живого в распределении атомов в биосфере);
5. Пространственно – временной (эволюция и формирование различных структур биосфер).

 

2.2. Учение  академика Вернадского о биосфере

   

          Одним из выдающихся естествоиспытателей, посвятивших себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик Владимир Иванович Вернадский (1864-1945). Он является основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере.

  В.И. Вернадский сформулировал пять постулатов, относящихся к функции биосферы.

Первый постулат: «С самого начала биосферы жизнь, в нее входящая, должна была быть уже сложным телом, а не однородным веществом, поскольку связанные с жизнью ее биогеохимические функции по разнообразию и сложности не могут быть уделом какой-нибудь одной формы жизни». Другими словами, первобытная биосфера изначально отличалась богатым функциональным разнообразием.

Второй постулат: «Организмы проявляются не единично, а в массовом эффекте... Первое появление жизни... должно было произойти не в виде появления одного какого-нибудь вида организмов, а их совокупности, отвечающей геохимической функции жизни. Должны были сразу появиться биоценозы».

Третий постулат: «В общем монолите жизни, как бы ни менялись его составные части, их химические функции не могли быть затронуты морфологическим изменением». То есть первичная биосфера была представлена «совокупностями» организмов типа биоценозов, которые и были главной «действующей силой» геохимических преобразований. Морфологические изменения «совокупностей» не отражались на «химических функциях» этих компонентов.

Четвертый постулат: «Живые организмы... своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом... непрерывной сменой поколений... порождают одно из грандиознейших планетных явлений... — миграцию химических элементов в биосфере», поэтому «на всем протяжении протекших миллионов лет мы видим образование тех же минералов, во все времена шли те же циклы химических элементов, какие мы видим и сейчас».

Пятый постулат: «Все без исключения функции живого вещества в биосфере могут быть исполнены простейшими одноклеточными организмами».

Основные положения теории В.И.Вернадского:

1. Солнце –  источник энергии. Главнейшую роль  в жизни на Земле играет  непрерывно поступающий поток  энергии.

2. Живое вещество  играет основную роль в биохимическом  круговороте веществ и энергии.

3. Элементарной структурной единицей биосферы является биогеоценоз.

          4 .Необходимым условием существования биосферы является круговорот веществ.

5. Живое вещество  в биосфере  распределено неравномерно.

    6. Биосфера имеет границы.    

         7. Под влиянием деятельности человека биосфера переходит в ноосферу – «сферу разума».

В структуре биосферы Вернадский выделял семь видов вещества:

• Биогенное;
• Косное;
• Биокосное;
• Вещество в стадии радиоактивного распада;
• Рассеянные атомы;
• Вещество космического происхождения.

Важным этапом необратимой эволюции биосферы Вернадский считал её переход в стадию ноосферы. Ноосфера — сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития. Согласно Вернадскому, «в биосфере существует великая геологическая, быть может, космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о космосе. Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его как существа общественного». Основные предпосылки возникновения ноосферы:

• расселение «Homo sapiens» по всей поверхности планеты и его победа в соревновании с другими биологическими видами;
• развитие всепланетных систем связи, создание единой информационной системы;
• открытие таких новых источников энергии как атомная;
• всё более широкое вовлечение людей в занятия наукой, что также делает человечество геологической силой.

 

 

 

ГЛАВА 3 РОЛЬ БИОСФЕРЫ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

 

          Биосфера играет важную роль в распределении энергетических потоков Земли. Около 42% всей энергии, поступающей из космоса, отражается обратно в космическое пространство, а остальное поглощается. Еще одним источником энергии является тепло земных недр,  20 % которого переизлучается в мировое пространство в виде тепла, 10% расходуется на испарение воды с поверхности Морового океана. Растения, в свою очередь, способны преoбразовывать энергию в процессе биосинтеза. Если бы растения исчезли, то это привело бы к катастрофическому накоплению углекислого газа в атмосфере, и через пару сотен лет жизнь на Земле кардинально отличалась бы от настоящей. Наряду с фотосинтезом в биосфере происходит почти такое же по масштабам окисление органических веществ в процессе дыхания и разложения.

            В организмах содержится великое множество химических элементов, которые известны сегодня. Если некоторые из них (кислород, азот, водород и другие) являются основой жизни, то другие (например, уран или платина) имеются в организмах в очень малых количествах. Организмы участвуют в миграции xимичеcких элементов как прямo (окисление и восстановление различных веществ в почвах и гидросфере или при выделении кислорода в атмосферу), так и косвенно (окисление железа, марганца и других элементов). Биогенная миграция атомов, как считают ученые, обусловлена 3-мя основными процессами: размножением, обменом веществ  и ростом организмов. Главную роль в биогеохимической активности играет человек, извлекая ежедневно, в ходе добычи полезных ископаемых, огромное количество тонн горной породы. Отсюда и следует, что человеческое влияние на глобальные геохимические процессы с каждым годом возрастает.