Природно-экономическая характеристика биосферы

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

     Слово «биосфера» (от греческого слова bios—  жизнь и «сфера»- оболочка) появилось  в 1875 г. в работе австрийского геолога  Э. Зюсса, но только начиная с 1926 г., когда вышла в свет замечательная книга В. И. Вернадского «Биосфера», оно получило широкое распространение в науке. Учение В. И. Вернадского, о биосфере заставило научный мир по-новому взглянуть на нашу Землю.

Биосфера  — это область распространения живого на планете.

     Биосфера  с точки зрения физических процессов  — открытая энергетическая система, с входом и выходом. Энергетический вход — это главным образом  солнечная энергия. Энергия поглощается  первичными продуцентами — автографами (в основном зеленые растения), которые производят органическое вещество. Это органическое вещество (биомасса растительных организмов) — основа для существования всех остальных групп организмов — гетеротрофов. Все живые организмы образуют гигантский биологический круговорот биосферы, который не вполне замкнут. На выходе из этого круговорота находятся неорганические соединения, остающиеся после деятельности микроорганизмов-минерализаторов (деструкторов, или редуцентов, которые разлагают остатки живых организмов), а также не до конца разложенные остатки организмов, образующие за геологические периоды залежи каменного угля, сапропеля (ил, образованный из перегнивших остатков растений и животных), торфа и т. п.

     В.И. Вернадский показал, что возникновение  биосферы — результат сложного процесса эволюции всей планеты, развития живого вещества «как планетарного явления».

     Биосфера  возникла на Земле не менее 4,5 млрд. лет тому назад. На первых этапах эволюции атмосфера планеты содержала  мало кислорода, но после возникновения и развития растений постепенно обогащалась кислородом, что послужило одним из условий для развития большинства групп животных. Жизнь на нашей планете поддерживает в равновесном состоянии газовый состав атмосферы, состав морских и пресных вод, влияет на климат и плодородие почв. Человечество все более и более вторгается в жизнь биосферы, изменяя течение процессов биологического круговорота. Биосфера, хотя и является единой, взаимосвязанной системой, в свою очередь состоит из биогеоценозов — небольших участков пространства с населяющими их живыми организмами, со своими энергетическими входами и выходами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 1. Характеристика основных параметров и местоположение биосферы

     Наиболее  распространённым и вместе с тем  наиболее однобоким является представление о биосфере только как о современной живой плёнке (условно - оболочке) планеты, т.е. об автономной совокупности всех организмов (животных, растений, бактерий), населяющих поверхность Земли и её гидросферу и проникающих в той или иной мере в приповерхностные зоны атмосферы и литосферы. Такая биосфера сложным образом соотносится с тремя другими геосферами Земли, что только усиливает иллюзию её автономности.

     По  мнению В.И. Вернадского, земная кора - это область былых биосфер. Биосфера существовала на протяжении геологической истории от криптозоя до наших дней и была широко проникнута живым веществом.

     Биосфера  Вернадского неразрывно связана  с его концепцией пространства-времени, т.е. она трехмерна и геоисторична. Сведение её к современной жизнедеятельной плёнке планеты не просто обедняет понятие биосферы, а лишает её самой основы - бесконечной длительности эволюции, сложности неравномерного исторического развития, его непрерывности, направленности и необратимости. Нынешний срез биосферы, какой бы сложной и экологически дробной она нам ни представлялась, в своём вхождении в ландшафты Земли, в литосферу, в гидросферу (вплоть до человека в космосе) - только вершина древа - гигантского пути, идущего из геологического прошлого, без знания которого вся ослепительная красота современной мозаики жизни безродна и слепа.

     Таким образом, представление о биосфере как обособленной закрытой самоуправляющейся  системе - современной живой специфической  плёнке Земли - должно быть отвергнуто.

     Биосфера - это открытая система, существующая, вероятно, столь же долго, как и сама Земля, где все организмы неразрывно и непрерывно связаны - прежде всего, питанием и дыханием - с окружающей их материально-энергетической средой.

     Биосферная  концепция Вернадского лишена узкой биологичности и поэтому не может быть автоматически вписана только в сферу биологических наук. Это широкое междисциплинарное направление в науках о Земле и жизни, находящееся к тому же во все возрастающей связи с глобальной социологией и общественными науками. В этом и состоит огромное значение современных комплексных биосферных знаний в науке и в глобальных биосферных прогнозах наших дней, ставших особенно острыми в условиях неконтролируемой технократической деятельности людей.

1.1. Структура биосферы

     Биосфера включает в себя:

     - живое вещество, образованное совокупностью  организмов;

     - биогенное вещество, которое создается  в процессе жизнедеятельности  организмов (газы атмосферы, каменный  уголь, нефть, торф, известняки  и др.);

     - косное вещество, которое формируется без участия живых организмов;

     - биокосное вещество, представляющее  собой совместный результат жизнедеятельности  организмов и небиологических  процессов (например, почвы).

     Вся совокупность тел живых организмов населяющих Землю физико-химически  едина, вне зависимости от их систематической принадлежности и называется живым веществом (закон физико-химического единства живого вещества В. И. Вернадского). Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6*10¹² т (в сухом весе). Если её распределить по всей поверхности планеты, то получится слой всего в полтора сантиметра. По В. И. Вернадскому эта «пленка жизни», составляющая менее 10^-6 массы других оболочек Земли, является «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород. 

1.2. Границы биосферы

     Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным  существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и ограничена слоем озона, который задерживает губительные для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана - до 10-11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и условием проникновения воды в жидком состоянии.

1.3. Распределение живых  организмов в границах  биосферы

     Хотя  границы биосферы довольно узки, живые  организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы  организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным  образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х10 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

     В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов - беспозвоночные и только 4% - позвоночные, из которых десятая часть - млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.

Глава 2. Основные источники  современного загрязнения  биосферы

     Развитие  промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду резко возросло и приняло катастрофический характер. Ежегодно выбрасываются миллионы тонн твердых и газообразных отходов, водоемы загрязняются миллиардами кубометров сточных вод. Почву и сельскохозяйственные угодья губят ядохимикатами, уничтожают в процессе строительства населенных пунктов, промышленных предприятий и транспортных магистралей.

     Среда обитания человека в больших масштабах "загрязняется" шумом, электромагнитными полями и радиоактивными излучениями; истощаются запасы кислорода; разрушается озоновый слой атмосферы Земли. В результате загрязнения природной среды ухудшается здоровье населения, погибает растительный и животный мир, ускоряется разрушение материалов, зданий и сооружений. Антропогенное воздействие на природу превышает ее восстановительный потенциал, что влечет за собой необратимые изменения природной среды. Возникает реальная угроза экологического кризиса. Экологический кризис - это нарушение динамического равновесия взаимодействия общества и природы, выражающееся в неспособности естественной природы выполнять свойственные ей функции обмена веществ и энергии, поддерживать условия, необходимые для существования и развития жизни.

     Наше  здоровье в немалой степени зависит  от того, чем мы дышим, что пьем и  едим, в каких условиях живем и  работаем.

     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.

2.1. Роль животных  в природе и  жизни человека

     Животный  мир, являясь составной частью природной среды, выступает как неотъемлемое звено в цепи экологических систем, необходимый компонент в процессе круговорота веществ и энергии природы, активно влияющий на функционирование естественных сообществ, структуру и естественное плодородие почв, формирование растительного покрова, биологические свойства воды и качество окружающей природной среды в целом. Вместе с тем животный мир имеет большое экономическое значение: как источник получения пищевых продуктов, промышленного, технического, лекарственного сырья и других материальных ценностей и поэтому выступает как природный ресурс для зверобойного, китобойного, рыболовного и других видов промысла. Отдельные виды животных имеют большое культурное, научное, эстетическое, воспитательное, лечебное значение. Каждый вид животных является незаменимым носителем генетического фонда. Участвуя в круговороте веществ в биосфере, животные играют важную роль в динамическом равновесии. Для человека животные служат источником питания и сырья.

       Животные имеют и отрицательное  значение для человека. Среди  них есть переносчики болезней (крысы), вредители сельскохозяйственных (клопы) и лесных растений (шелкопряды, огневки, гусеницы). Но деление  животных на "полезных" и "вредных"  условно и зависит от и численности, места, времени, от хозяйственной деятельности людей. Например, скворцы весной полезны: они уничтожают большое количество насекомых-вредителей, а, осенью питаясь плодами винограда, приносят виноградникам значительный ущерб. Поэтому при оценке пользы и вреда необходимо учитывать особенности питания, поведения, численность, роль в распространении природно-очаговых заболеваний в конкретных условиях места и времени.

2.2. Причины вымирания  животных

     Животных  мир нашей планеты насчитывает  около 2 млн. видов животных. В результате воздействия человека численность многих видов значительно сократилась, а некоторые из них полностью исчезли.

     Современный человек существует на Земле около 40 тыс. лет. Скотоводством и земледелием  он начал заниматься лишь 10 тыс. лет назад. Поэтому в течение 30 тыс. лет охота была почти исключительным источником пищи и одежды. Совершенствование орудий и способов охоты сопровождалось гибелью ряда видов животных.

     Развитие  оружия и транспортных средств позволяло  человеку проникать в самые отдаленные уголки земного шара. И всюду освоение новых земель сопровождалось беспощадным истреблением животных, гибелью ряда видов. Охотой был полностью уничтожен тарпан – европейская степная лошадь. Жертвами охоты стали туры, очковый баклан, лабрадорская гага, бенгальский удод и многие другие животные. Вследствие нерегулируемой охоты на грани исчезновения оказались десятки видов зверей и птиц.

     Численность животных уменьшается не только в  результате прямого истребления, а  также вследствие ухудшения экологических условий на территориях их ареалов. Антропогенные изменения ландшафтов неблагоприятно сказываются на условиях существования большинства видов животных. Сведение лесов, распашка степей и прерий, осушение болот, регулирование стока, загрязнение вод рек, озер и морей – все это, вместе взятое, мешает нормальной жизни диких животных, приводит к снижению их численности даже при запрете охоты.

     Интенсивные заготовки древесины во многих странах  привели к изменению лесов. Хвойные  леса все шире сменяются мелколиственными. При этом изменяется и состав их фауны. Далеко не все звери и птицы, обитающие в хвойных лесах, могут находить достаточно корма и мест для убежищ во вторичных березовых и осиновых лесах. Например, в них не могут жить белки и куницы, многие виды птиц.

     Преобразование  и изменение природы многих рек  и озер коренным образом изменяет условия существования большинства  речных и озерных рыб, приводит к  уменьшению их численности. Огромный ущерб  рыбным стадам наносит загрязнение  водоемов. При этом резко снижается содержание кислорода в воде, что приводит к массовым заморам рыбы.

     Огромное  влияние на экологическое состояние  водоемов оказывают плотины на реках. Они преграждают путь на нерест проходным  рыбам, ухудшают состояние нерестилищ, резко уменьшают приток питательных веществ в дельты рек и прибрежные части морей и озер.

     Так же к прямым воздействиям человека на животных относят их гибель от ядохимикатов, и отравления выбросами промышленных предприятий.| Наиболее ярким примером данного воздействия на животных является китобойный промысел (создание гарпунной пушки и плавучих баз по переработке китов) в начале столетия приведший к исчезновению отдельных популяций китов, резкому падению их общей численности.

     Косвенное влияние человека на животных проявляется из-за изменения среды обитания при вырубке лесов (черный аист), распашке степей (степной орел, дрофа и стрепет), осушении болот (дальневосточный аист), сооружении плотин (рыба), строительство городов, применении пестицидов (красноногий аист) и т.д.

     Под влиянием хозяйственной деятельности возникли антропогенные ландшафты  с характерной для них фауной. Только в населенных пунктах в  субарктике и умеренной зоне северного  полушария встречаются домовой  воробей, городская ласточка, галка, домовая мышь.

     Распашка степей и прерий, уменьшение островных лесов в лесостепи сопровождаются почти полным исчезновением многих степных зверей и птиц. В степных агроценозах исчезли почти полностью сайгаки, дрофы, стрепеты, серые куропатки, перепела и т.д.

     Ежегодно  погибает один вид (или подвид) позвоночных животных; опасность исчезновения грозит более 600 видам птиц (дрофа, горный гусь, мандаринка), 120 видам млекопитающих (амурский тигр). Для таких животных необходимы специальные меры по их сохранению.

2.2.1. Охрана редких  и исчезающих видов животных

     Организация охраны фауны строится по двум основным направлениям – заповедывание и  сохранение в процессе использования. Оба направления необходимы и  дополняют друг друга.

     Все заповедные меры по охране животных носят  исключительный, чрезвычайный характер. Чаще всего использование и охрану фауны, мероприятия по ее воспроизводству приходится сочетать с интересами других отраслей природопользования. Опыт многих стран доказывает, что это вполне возможно. Так, при правильной организации землепользования сельскохозяйственное производство можно сочетать с сохранением многих диких животных.

     Интенсивное лесное хозяйство, заготовка древесины  при правильной организации обеспечивают сохранение условий для обитания в эксплуатируемых лесах многих видов зверей и птиц. Так постепенные и выборочные рубки леса позволяют не только восстанавливать леса, но также сохранять убежища, гнездовья и кормовые угодья для многих видов животных.

     В последние годы дикие животные стали  важным звеном “индустрии туризма”. Во многих странах успешно осуществляются охрана и использование дикой фауны для рекреационных целей в национальных парках.

     Для обогащения фауны во многих странах  в больших размерах проводятся акклиматизация и реакклиматизация диких животных. Под акклиматизацией понимается работа по расселению животных в новые биогеоценозы и их приспособление к новым условиям обитания. Реакклиматизация – это система мер по восстановлению животных, уничтоженных в том или ином регионе. Благодаря акклиматизации удается шире и полнее использовать биоресурсы многих природных комплексов.

     Все меры по охране животных бывают достаточно эффективными, если они строятся на основе тщательного учета ландшафтно-экологических  условий. При любом виде работ  по организации умножения и эксплуатации дикой фауны следует исходить из того, что определенные виды и популяции животных приурочены в своих границах к конкретным природным территориальным и аквальным комплексам или их антропогенным модификациям. Многие животные перемещаются по сезонам года на значительные расстояния, но их миграции всегда приурочены к строго определенным типам ландшафтов. Поэтому охрана животных требует решения задач охраны природных территориальных и аквальных комплексов в целом. Охрана животных – это, прежде всего, охрана их мест обитания.

     Основная  задача охраны редких и исчезающих видов в том, чтобы путем создания благоприятных условий обитания добиться увеличения их численности, которое  устранило бы опасность их исчезновения. Сюда можно включить создание заповедников, заказников, национальных парков, в которых создаются благоприятные для них условия.

     Заповедник  — участок земли или водного  пространства, в пределах которого весь природный комплекс полностью  изъят из хозяйственного пользования  и находится под охраной государства. Заказник — территория, на которой при ограничении использовании природных ресурсов временно охраняются отдельные виды животных, растений.

     Национальный  парк — территория, на которой охраняются ландшафты и уникальные объекты  природы. От заповедников отличается допуском посетителей для отдыха. Редкие и исчезающие видов животных (как и растений) заносятся в Красные книги. Включение вида в Красную книгу — сигнал о грозящем ему опасности, о необходимости принятия мер по его спасению.

     Система охраны диких животных складывается, с одной стороны, из мер по охране самих животных от истребления, гибели от стихийных бедствий, с другой - из мер по сохранению их среды обитания. Охрана самих животных осуществляется законами об охоте, предусматривающие полный запрет охоты на редкие виды, ограничение сроков, норм, мест и способов добычи на промысловые виды.

2.3. Природоохранные  организации

     Всемирный фонд охраны дикой природы (WWF) – основанный в 1961г. — международная общественная организация, субсидирующая действия по охране и изучению исчезающих и редких видов животных, растений и их местообитаний.

     Всемирный фонд дикой природы проводит важные исследования, включающие помощь в  определении возможности занятия  экотуризмом развивающиеся странах.

     Гринпис — основанный в 1971г. — независимая международная общественная организация, ставящая целью сохранение окружающей среды. Гринпис выступает против ядерных испытаний и радиационной угрозы, загрязнения окружающей среды промышленными отходами, в защиту животного мира и др.

     Красная книга Международного Союза Охраны Природы

     Уже в 1949 г. МСОП начал собирать информацию о редких животных и растениях. Понадобилось 14 лет, чтобы в 1963 г. появилась первая Красная книга МСОП (Red Data Воок). Два тома представляли собой сводку о 211 млекопитающих и 312 птиц.

     Последнее издание, вышедшее в 1978-80 гг., включает 226 видов и 70 подвидов млекопитающих, 181 вид и 77 подвидов птиц, 77 видов  и 21 подвид рептилий, 35 видов и 5 подвидов амфибий, 168 видов и 25 подвидов рыб. Среди  них 7 восстановленных видов и подвидов млекопитающих, 4 - птиц, 2 вида рептилий.