Биосфера и ее развитие

Биосфера  и ее эволюция

Введение

Та часть  литосферы, гидросферы и атмосферы  Земли, в которой существуют и  развиваются растительные и живые  организмы, называется биосферой. В  ее состав входят не только растительный покров и животное население планеты, все реки и озера, водная масса  океанов, но и почвенный слой, значительная часть тропосферы и самый верхний  слой земной коры - зоны выветривания. На земной поверхности практически  нет площадей, где отсутствует  жизнь. Даже в жарких и безводных  тропических пустынях или на поверхности  высокогорных ледников и полярных льдов  обнаружены микробы и другие микроорганизмы.

Знания о  биосфере сегодня как никогда  актуальны и необходимы. Человек  вышел за пределы возможностей биосферы и активно преобразовывает ее. В большинстве случае подобные преобразования крайне негативно сказываются на самой биосфере.

Сегодня необходимо создание концепции сохранения биосферы, ее охраны. Только направляя усилия на сохранение природной среды хотя бы в том виде, какая она есть сейчас, мы сможем сохранить на планете  условия для существования человечества.

На протяжении эволюции биосферы в ней сложилось  стойкое динамическое равновесие, которое  определялось потребительско-восстановительной  функцией, т.е. потребленные природные  ресурсы постоянно и своевременно воссоздавались. Это обеспечивало постоянство  живого вещества в биосфере. С появлением Homo Sapiens это динамическое равновесие природы постоянно поднималось. Однако пока численность населения возрастала медленными темпами, в природе за счет самовоспроизведения и наличия еще неисчерпанных резервов живого вещества происходило восстановление динамического равновесия.

С каждым этапом значительного роста численности  населения ощутимым становились нарушения равновесия в биосфере. Это объясняется ростом потребления природных ресурсов, на что впервые в 1798 г. указал Т. Мальтус.

Сверхмощная техногенная деятельность человечества существенным образом изменяет биосферу Земли, которая, по определению В.И. Вернадского превратилась на ноосферу, т.е. сферу умной жизни.

Особенно  значительный взнос в учение о  ноосфере сделал В.И. Вернадский. По современным  представлениям, ноосфера - это сфера  сознательной деятельности человека в  глобальном масштабе, взаимодействия общества и природы, в пределах которой  умная деятельность человека становится главным, решающим фактором развития. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Понятие биосферы и ее эволюция

Учение о  биосфере

Биосфера  (от био... и сфера), оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Термин "биосфера" впервые был использован в 1875 г. Австрийским геологом Э. Зюссом. Под  биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.

Два главных  компонента биосферы :

 — живые  организмы и среда их обитания

 — непрерывно  взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образуя целостную динамическую систему. Биосфера как глобальная суперсистема в свою очередь состоит из ряда подсистем.

Многообразие  живых систем поражает воображение. За все время эволюции жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых организмов (всего около 500 млн). В настоящее  время насчитывается около 1,2 млн  видов животных и 0,5 млн видов растений .

Минеральных же видов неживой материи (так  называемое «косное вещество») насчитывается лишь около 10 тыс. видов.

Отдельные живые организмы не существуют изолированно. В процессе своей жизнедеятельности  они соединяются в различные системы (сообщества), например, в популяции. В ходе эволюции образуется другой, качественно новый уровень живых систем, так называемые биоценозы — совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде обитания.

Эволюция  жизни постепенно приводит к росту  и углублению дифференциации внутри биосферы. В совокупности с окружающей средой обитания, обмениваясь с ней веществом и энергией, биоценозы образуют новые системы — биогеоценозы (термин введен академиком В.Н. Сукачевым в 1940 г.) или, как их еще называют, экосистемы (термин английского ботаника А. Тенсли, 1935 г.) . Они могут быть разного масштаба: море, озеро, лес, роща и т. д. Биогеоценоз представляет собой естественную модель биосферы в миниатюре, включающую все звенья биотического круговорота: от зеленых растений, создающих органическое вещество, до их потребителей, в итоге превращающих его вновь в минеральные элементы. Иначе говоря, биогеоценоз является элементарной ячейкой биосферы. Таким образом, в совокупности все живые организмы, и экосистемы образуют суперсистему — биосферу.

Одним из первых в науке комплексное учение о  биосфере стал разрабатывать выдающийся русский ученый В.И. Вернадский. В  отличие от предшествующих исследователей природы В.И. Вернадский не ограничивал  понятие биосферы только "живым  веществом ", под которым он понимал  совокупность всех живых организмов планеты. В биосферу он включал и  все продукты жизнедеятельности, выработанные за время существования жизни. Так  называемый "культурный слой" особенно наглядно заметен в городах. На целые  метры уходят в землю здания, построенные человеком всего каких-то 100—300 лет тому назад. Почва, богатая гумусом, другими питательными органическими веществами, дает возможность существовать и развиваться новым проявлениям жизни, как и кислород, вырабатываемый отдельными растениями и лесами, которые называют "легкими планеты" [8].

Говоря о  принципах существования биосферы, В.И. Вернадский прежде всего уточняет понятие и способы функционирования живого вещества. Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом, а живое вещество—это совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы берут из окружающей среды химические элементы,  строящие их тела, и возвращают их после смерти и в процессе жизни в ту же самую среду. Тем самым и жизнь, и косное вещество находятся в непрерывном тесном взаимодействии, в круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое.

Обладая значительно  большей активностью, чем неорганическая природа, живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем, включая биоценоэы. Последние в свою очередь неизбежно входят во взаимодействие между собой, что и в конечном счете уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни — биосферы. 

Ресурсы биосферы

Ресурсы биосферы — это особый компонент природной  среды, им следует уделять особое внимание, поскольку Их наличие, вид, количество и качество в значительной мере определяют отношения человека к природе, характер и объем антропогенных  изменений окружающей среды.

Под ресурсами  биосферы понимают все то, что человек  использует для обеспечения своего существования — продукты питания, минеральное сырье, энергоносители, пространство для жизни, воздушное  пространство, воду, объекты для  удовлетворения эстетичных потребностей.

Биологические ресурсы - источники и предпосылки  получения необходимых людям  материальных и духовных благ, заключенные  в объектах живой природы: промысловые  объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты и т.п. Различают растительные ресурсы, ресурсы животного мира, генетические ресурсы.

Еще несколько  десятилетий поэтому, если отношение  всех народов к природе определялось лишь одним девизом: подчинить, взять  самое большее, ничего не отдавая, поскольку  богатства Земли неисчерпаемые  человечество и брало, разрушало, сжигало, вырубало, убивало, истощало, поглощало, не считая. Ныне настали другие времена, так как, подсчитав, опомнились.

Обнаруживается, практически неисчерпаемых ресурсов в природе вообще нет. Условно  пока еще можно относить к неисчерпаемых  общие запасы воды на планете и  кислороде в атмосфере. Но через  их неравномерное распределение  уже сегодня в отдельных районах  и регионах Земли ощущается их острый недостаток.

Все минеральные  ресурсы принадлежат к невосстановимых  и главнейшие из них ныне уже исчерпанные  или находятся на границе уничтожения (уголь, железо, марганец, нефть, полиметаллы). Через быструю деградацию ряда экосистем  биосферы в последнее время ресурсы  живого вещества - биомассы - тоже перестали  восстанавливаться, как и запасы пресной питьевой воды.

Поскольку биосфера планеты есть замкнутая  система с относительно постоянной массой, и обменивается с космическим пространством лишь энергией, человечеству следует учитывать его состояние и её способность самовосстанавливать свою биомассу, истощаемость современных энергоносителей, которые используются человечеством, уменьшить объемы использования ресурсов, сознательно отказавшись от излишков, перейти к тактике и стратегии рационального ресурсопользования. 

Пределы устойчивости биосферы. 

Биосфера  выступает как огромная, чрезвычайно  сложная экосистема, работающая в  стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.

Стабильность  биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные  функции в поддержании общего потока вещества и распределении  энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и  абиогенных процессов, на согласовывании циклов отдельных элементов и  уравновешивании емкости отдельных  резервуаров. В биосфере действуют  сложные системы обратных связей и зависимостей.

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.

За последние 100 лет человечество увеличилось  в 4 раза, потребление энергии в 10 раз, совокупный продукт в 17,6 раза, минерального сырья - в 29 раз. 85 % всех добытых за всю  историю человечества полезных ископаемых приходится на XX век. Общее количество используемой энергии в конце  века всего на 3-4 порядка величин  меньше суммарной солнечной энергии  поступающую на верхнюю границу  атмосферы Земли. К настоящему времени 1/4 суши занята агроценозами и пастбищами и 3/4 непокрытой вековыми льдами территории оказывается в зоне прямого хозяйственного воздействия. Мировой улов рыбы достиг своего теоретического предела. На глазах происходит изменение глобального  климата Земли, в результате которого могут усилиться стихийные бедствия, возрасти материальные потери, вымереть значительное число видов. В XXI веке человечество должно удвоиться. Сможет ли биосфера выдержать такую нагрузку?

Комплексное воздействие человечества на биосферу увеличивается значительно интенсивнее  прироста самого человечества. Поэтому  при последующем удвоении народонаселения  мира нагрузка на биосферу возрастет  многократно.