Основы экономики и экологии

32

Введение

Человек – Земля и всё что на ней это одно единое и неделимое, одна единая живая структура, где всё дополняет друг друга и поддерживает определённое равновесие, где человек не является венцом творения, а есть лишь определённая система дополняющая остальной организм.

Человек является единственным биологическим видом, получающим от природы как готовые продукты питания, так и сырьё, из которого или с помощью которого производит продукты. Вследствие взаимозависимости процессов в биосфере существует сложная система замкнутых биохимических циклов и когда человечество их нарушает в ходе своей бездумной деятельности, то это приводит к экологическим кризисам: сначала к локальным, затем к региональным и, наконец, – к глобальному (ГЭК).

Человек является частью природы и обязан подчиняться её законам.

Данная работа посвящена проблемам биосферы и экологическому кризису в целом,  и в ней я  раскрою такие важные вопросы как :

      состав и строение биосферы;

      основные параметры ГЭК;

      гносеологические и социально-экономические причины зарождения ГЭК;

      последствия экологического кризиса.

ГЛАВА 1. СОСТАВ И СТРОЕНИЕ БИОСФЕРЫ

Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

Биосфера – глобальная экосистема. Она не образует сплошного слоя с четкими границами, а как бы “пропитывает” другие геосферы планеты, охватывая всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы. Термин “биосфера” ввел австрийский геолог Э. Зюсс (1873). Развернутое развитие учения о биосфере принадлежит В.И. Вернадскому (1919, 1926).

Поток солнечной энергии образует глобальные физические круговороты воздуха и воды на Земле. Движение воздушных масс помимо механических эффектов (ветры, волны, течения) обуславливает аэрогенную миграцию веществ, в первую очередь паров воды и пылевых частиц, аэрозолей разного состава. Под действием солнечной радиации в атмосфере происходят различные фотохимические реакции – фотолиз воды, образование озона, образование углеводородных смогов и др.

Глобальный круговорот воды – это самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле. Круговорот воды, особенно поверхностный, и подземный сток на суше определяют гидрогенную миграцию веществ, которая помимо переноса состоит из множества процессов растворения, ионного обмена, окислительно-восстановительных реакций, кристаллизации, осаждения и т.д.

Таким образом, кроме физических круговоротов воды и воздуха, вызываемых потоком солнечной энергии, в них вовлечены еще и физико-химические круговороты многих химических элементов и их соединений. В значительной части этих процессов участвуют живые организмы. Особенно характерно это для аквальных систем – рек, озер, болот, морей.

Итак все вещества на планете Земля находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

Большой круговорот длится миллионы лет. Горны породы разрушаются, выветриваются и потоками вод сносят в Мировой океан, где образуются мощные морские напластования. Часть химических соединений растворяется в воде или потребляется биоценозом. Крупные медленные геоктонические изменения, процессы, связанные с опусканием материков и поднятием морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

Малый круговорот, являясь частью большого, происходит на уровне биогеоценоза и заключается в том, что питательные вещества почвы, воды, воздуха аккумулируются в растениях, расходуются на создание их массы и жизненные процессы в них. Продукты распада органического вещества под воздействием бактерий вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям, и вовлекаются ими в поток вещества.

Возврат химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и химических реакция называется биохимическим циклом. В круговороте веществ участвуют три группы организмов:

        Продуценты (производители) – автотрофные организмы и зеленые растения, которые используя солнечную энергию, создают первичную продукцию живого вещества.

        Консументы (потребители) – гетеротрофные организмы, питающиеся за счет автотрофных и друг друга.

        Редуценты (восстановители) – организмы, питающиеся организмами, бактериями и грибками.

Круговорот энергии связан с круговоротом веществ. Наиболее характерен для процессов, происходящих в биосфере, круговорот углерода. Соединения углерода образуются, изменяются и разрушаются. Основной путь углерода – от углекислого газа в живое существо и обратно. Часть углерода выходит из круговорота, отлагаясь в осадочных породах океана или в ископаемых горючих веществах органического происхождения (торф, каменный уголь, нефть, горючие газы), где уже аккумулирована его основная масса. Этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте.

Обмен углекислым газом происходит также между атмосферой и океаном.

Важную роль в биосферных процессах играет круговорота азота. В них участвует только азот, входящий в определенные химические соединения.

Фиксация его в химических соединениях происходит при вулканической деятельности, при грозовых разрядах в атмосфере в процессе ее ионизации, при сгорании материалов. Определяющее значение в фиксации азота имеют микроорганизмы.

Одним из важных элементов биосферы является фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот, клеточных мембран, костной ткани. Фосфор также участвует в малом и большом круговоротах, усваивается растениями.

Ключевым элементом биосферы является вода. Круговорот воды происходит путем испарения ее с поверхности водоемов и суши в атмосферу, а затем переносится воздушными массами, конденсируется и выпадает и виде осадков.

Средняя продолжительность общего цикла обмена углерода, азота и воды, вовлеченных биологический круговорот – 300-400 лет. В соответствии с этой скоростью освобождаются минеральные соединения, связанные в биомассе. Освобождаются и минерализуются вещества гумуса почвы.

Круговорот веществ в природе подразумевает общую согласованность места, времени и скорости процессов по уровням от популяции до биосферы. Такую согласованность явлений природы называют экологическим равновесием, но это равновесие подвижно и динамично.

1.1 Понятие о биосфере

Понятие биосфера вошло в науку до некоторой степени случайно. Около ста лет назад, в 1875 году, австрийский геолог Эдуард Зюсс, говоря о различных оболочках земного шара, впервые употребил этот термин в последней главе своей небольшой книжке о происхождении Альп. Однако эта концепция не сыграла заметной роли в развитии научной мысли до тех пор, пока в 1926 году не были опубликованы две лекции русского минералога Владимира Ивановича Вернадского. Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского, развитые им спустя 50 лет после работ Зюсса. Сам Вернадский считал, что впервые к понятию биосферы подошел французский натуралист Жан Батист Ламарк, в чьих работах можно немало геохимических идей, пусть и архаично изложенных.

Биосферой называется та часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Однако такое определение порождает ряд вопросов и требует уточнений. Пропуская через фильтр воздух, взятый на больших высотах, можно найти в нем споры бактерий и грибов. Но этот «аэропланктон», очевидно, не имеет активного метаболизма. Даже на поверхности Земли немало мест, слишком холодных, слишком жарких или слишком сухих, для того чтобы там могли существовать организмы с активным метаболизмом. Но и в таких местах всегда можно найти споры. Таким образом, оболочка Земли, называемая биосферой, имеет неправильную форму, т. к. она окружена некоей «парабиосферной» областью, в которой жизнь присутствует только в покоящемся состоянии. В настоящее время живой организм может, конечно, существовать далеко за пределами естественной биосферы, находясь в космическом корабле или скафандре. Такие искусственные местообитания можно рассматривать как участки биосферы, вырванные из нее и временно заброшенные в космос.

Что же характерно для биосферы как особой оболочки земного шара? Во-первых, это область, в которой имеется в значительных количествах жидкая вода. Во-вторых, на нее падает мощный поток энергии от Солнца. Наконец, в-третьих, в биосфере имеются поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразном состояниях

1.2 Учение В. И. Вернадского о биосфере

Одним из выдающихся естествоиспытателей, который посвятил себя изучению процессов, протекающих в биосфере, был академик В. И. Вернадский. Он стал основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере.

В. И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжении длительного отрезка времени выступают как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни нашей планеты. Он впервые показал, что химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан великий планетарный процесс – миграция химических элементов в биосфере. Эволюция видов, отмечал ученый, приводящая к созданию форм жизни, устойчива в биосфере и должна идти в направлении увеличения биогенной миграции атомов.

Биосфера представляет собой сложнейшую планетарную оболочку жизни, населенную организмами, составляющими в совокупности живое вещество. Это самая крупная (глобальная) экосистема Земли – область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. Совокупная деятельность живых организмов в биосфере проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.

Биосфера по вертикали разделяется на две четко обособленные области: верхнюю, освещенную светом, - фотобиосферу, в которой происходит фотосинтез, и нижнюю, «темную», - меланобиосферу, в которой фотосинтез невозможен. На суше граница между ними проходит по поверхности Земли.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни». На развитие жизни, а, следовательно, и границы биосферы оказывают влияние многие факторы и прежде всего наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни и слишком высокие или низкие температуры. Элементы минерального питания также влияют на развитие жизни. К ограничивающему фактору можно отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской воде примерно в 10 раз). Лишены жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г/л. Вещественный состав биосферы также разнообразен. В. И. Вернадский включает в него семь глубоко разнородных, но геологически не случайных частей:

      живое вещество;

      биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое живыми организмами (горючие ископаемые, известняки и т. д.);

      косное вещество, образуемое без участия живых организмов (твердое, жидкое и газообразное);

      биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);

      вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда);

      рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;

      вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

В строении и морфологии биосферы исключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):

      слой живого вещества, так называемая «пленка жизни»;

      педосфера, или почвенный покров;

      ландшафтно-экологические системы – функциональные системы, включающие живые организмы и среду их обитания;

      кора выветривания, т. е. зона разрушения и преобразования горных пород, их минерально-геохимических изменений в верхней части земной коры под воздействием различных факторов;

      древняя биосфера (палеобиосфера) – комплекс горных пород, рельефа и других ландшафтных компонентов, залегающих ниже современной биосферы и погребенных под ее новейшими образованиями. Это горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко используемые в промышленности;

      многочисленные минералы верхней части земной коры и биосферы: глины, известняки, бокситы и т. д.;

      природные воды осадочной оболочки;

      миллионы органических и органоминеральных соединений: уголь, графит, гумусовые вещества, нефть, природные газы;

      минеральные ресурсы биосферы и земной коры, распространенные в форме свободных элементов: меди, серебра, золота, висмута, платины и т. д. Все они – главный источник сырья для металлургии, химической промышленности и многих других отраслей. Их добыча и использование в экономике растут год от года.

Из сказанного вытекает, что биосфера является результатом сложнейшего механизма геологического и биологического развития косного и биогенного вещества . С одной стороны , это среда жизни , а с другой – результат жизнедеятельности . Главная специфика современной биосферы – это четко направленные потоки энергии и биогенный ( связанный с деятельностью живых существ ) круговорот веществ .

Разрабатывая учение о биосфере , В.И. Вернадский пришел к выводу , что главным трансформатором космической энергии является зеленое вещество растений . Только они способны поглощать энергию солнечного излучения и синтезировать первичные органические соединения . Для объяснения большой суммарной энергии биосферы ученый произвел расчеты , которые действительно показали огромное значение фотосинтезирующих растений в создании общей органической массы . Ученый подсчитал , что поверхность Земли составляет меньше одной десятитысячной поверхности Солнца. Общая же площадь трансформационного аппарата зеленых растений зависимости от времени года составляет уже от 0,86 до 4,2% площади поверхности Солнца . Разница колоссальная . Этот зеленый энергетический потенциал и лежит в основе сохранения и поддержания всего живого на нашей планете .

1.3 Живое вещество планеты

Одним из центральных звеньев концепции биосферы является учение о живом веществе. Исследуя процессы миграции атомов в биосфере, В. И. Вернадский подошел к вопросу о генезисе (происхождение, возникновение) химических элементов в земной коре, а после этого и к необходимости объяснить устойчивость соединений, из которых состоят организмы. Анализируя проблему миграции атомов, он пришел к выводу, что “нигде не существуют органические соединения, независимые от живого вещества”. Позже он формулирует понятие “живого вещества”: “Живое вещество биосферы есть совокупность ее живых организмов… Я буду называть совокупность организмов, сведенных к их весу, химическому составу и энергии, живым веществом”. Главное предназначение живого вещества и его неотъемлемый атрибут – накопление свободной энергии в биосфере. Обычная геохимическая энергия живого вещества производится прежде всего путем размножения. По сравнению с другими веществами биосферы  живое вещество играет наибольшую роль и выполняет ряд важнейших функций. В. И. Вернадский отмечал, что между косной, безжизненной частью биосферы, косными природными телами и живыми организмами, ее населяющими, идет непрерывный обмен энергией и веществом. Живое вещество в биосфере выполняет две основные функции: энергетическую и средообразующую.

Энергетическая функция. Чтобы биосфера могла существовать и развиваться, ей необходима энергия, собственных источников которой она не имеет. Она может потреблять энергию только от внешних источников. Таким главным источником для биосферы является Солнце. Энергетический вклад других поставщиков (внутреннее тепло Земли, энергия приливов, излучение космоса) в функционирование биосферы по сравнению с Солнцем ничтожно мал (около 0,5% от всей энергии, поступающей в биосферу).

Средообразующая функция. Биосфера, согласно учению В. и. Вернадского, есть целостное единство, планетарная система, все элементы которой взаимосвязаны и взаимодействуют. В этой системе центральную роль играет живое вещество, поскольку с ним генетически связаны и образованы из него все структурные части биосферы благодаря прошлой или настоящей деятельности живых организмов. Окружающая живое вещество физико-химическая среда изменена вследствие его функционирования до такой степени, что биотические и абиотические процессы оказались неразделимыми. В результате их взаимовлияния живые организмы преобразуют среду своего обитания или поддерживают ее в таком состоянии, которое удовлетворяет условиям их существования. Выполняя средообразующие  функции, живые организмы контролируют состояние окружающей среды.

Средообразующая роль живого вещества в биосфере имеет, по В. И. Вернадскому, химическое проявление и выражается в соответствующих биогеохимических функциях, которые свидетельствуют об участии живых организмов в химических процессах изменения вещественного состава биосферы. Живое вещество выполняет следующие биогеохимические функции: газовые, концентрационные, окислительно-восстановительные, биохимические и биогеохимические, связанные с деятельностью человека (Вернадский, 1965).

ГЛАВА 3. ПОНЯТИЕ И ПРИЧИНЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КРИЗИСА

На конференции ООН 1992 г. в Рио-де-Жанейро прозвучал вывод о том, что нынешняя рыночно-потребительская модель, действующая в ряде стран, стремительно ведёт к гибели всего человечества. Это модель не устойчивого развития, характеризующая бездумной разработкой и потреблением природно-энергетических ресурсов биосферы.

Впервые человечество осознало, что способно разрушить само себя, анализируя последствия возможного ядерного конфликта. Однако энергия взрыва всех термоядерных зарядов меньше энергии, вырабатываемой всеми энергетическими установками мира за год. Ежегодно перемещаются и преобразуются гигантские массы вещества, нарушаются огромные участки девственной поверхности суши, исчезают виды растений и животных, нарастает радиоактивный фон.

Человек – Земля и всё что на ней это одно единое и неделимое, одна единая живая структура, где всё дополняет друг друга и поддерживает определённое равновесие, где человек не является венцом творения, а есть лишь определённая система дополняющая остальной организм.

Человек является единственным биологическим видом, получающим от природы как готовые продукты питания, так и сырьё, из которого или с помощью которого производит продукты. Вследствие взаимозависимости процессов в биосфере существует сложная система замкнутых биохимических циклов и когда человечество их нарушает в ходе своей бездумной деятельности, то это приводит к экологическим кризисам: сначала к локальным, затем к региональным и, наконец, – к глобальному.

Человек является частью природы и обязан подчиняться её законам.

Данный реферат посвящен экологическому кризису в целом и в нем я попытаюсь рассмотреть понятие «экологический кризис» и раскрыть такие важные вопросы, как основные параметры ГЭК, гносеологические и социально-экономические причины зарождения ГЭК, а также последствия экологического кризиса.

3.1 Экологический кризис – что это такое?

Экологический кризис - обратимое критическое состояние окружающей среды, угрожающее существованию человека и отражающее несоответствие развития производительных сил и производственных отношений.

На вопрос, насколько опасна современная экологическая ситуация, даже ученые отвечают по-разному. Наиболее ёмкий и обоснованный анализ вопроса – «есть ли глобальный экологический кризис?» - привёл В.А. Зубаков. Он привел 10 параметров глобального экокризиса.

Основные параметры (индексы) ГЭК

Чтобы угрожающие темпы развития ГЭК стали более ощутимыми достаточно привести несколько фактов. Одним из наиболее угрожающих параметров экологического кризиса является экспоненциальный рост народонаселения земли, который американский биолог Пол Эрлих назвал «демографическим взрывом».

Во времена Римской империи – около 2 тыс. лет назад население мира составляло максимум 200 млн. человек. К началу XVIII века не превышало 700 млн. По мнению В.Г. Горшкова, именно эта цифра соответствует «экологическому пределу численности населения» Земли и экономической емкости биосферы.

Итак, для достижения первому млрд. человечеству, а к этому уровню оно подошло во времена А.С. Пашкина в 1830 г., потребовалось 2 млн. лет. Затем, начиная с промышленной революции, численность населения Земли растет, экспоненциально, т.е. по гиперболической кривой. Так для появления второго млрд. понадобилось 100 лет (1930 г.), третьего – 33 года (1963 г.), четвертого – 14 лет (1977 г.), пятого – 13 лет (1990 г.) и шестого – всего 10 лет (2000 г.).

Напрямую с затронутой темой связано включение в таблицу индексов ГЭК параметра «рост масштабов военных конфликтов». Подсчитано, что за историю цивилизации человечество пережило 14 550 войн, что в условиях мира оно находилось всего 292 года, что в войнах погибло около 3,6 млрд. человек.

Существенно пишет В.А. Зубаков, что материальные потери и затраты, связанные с войнами, и прежде всего людские потери, в последнее время растут экспоненциально. Так, в первую мировую войну было мобилизовано 74 млн. человек, в 14 раз больше всех воевавших в XIX веке. Было убито 9,5 и погибло от ран и болезней 20 млн. человек. Во вторую мировую войну было мобилизовано более 110 млн. человек, а людские потери составили 55 млн. человек. Если оставить в стороне человеческую боль, связанную с потерей жизни близкими, а говорить только о «кормовой территории»то получается эколого-социальное противоречие, связанное с тем, что чем меньше демографическое давление на биосферу, тем ей легче справляться с техногенными нагрузками. И еще необходимо учесть, что идет борьба за «кормовую территорию», а в биологическом смысле чья-то смерть – это жизнь другого.

Совсем иную тональность и приносимый биосфере вред приносит современное оружие массового поражения. Здесь речь уже идет не об обычных «классических» военных действиях армий времен А.В. Суворова, а простив народов, мирного населения с применением ядерного, химического, бактериологического и экологического оружия. Три последних типа уже опробованы.

Индексы техногенеза, под которым А.Е. Ферсман понимал «совокупность химических и технологических процессов, производимых деятельностью человечества и приводящих к перераспределению химических масс земной коры» (сведены в таблице №1 к 4-м основным видам). Но к ним необходимо добавить электромагнитное загрязнение, которое, опутав земной шар электрическими, компьютерными и иными сетями, стало величиной глобальной.

Цель техногенеза – использование так называемых невозобновимых ресурсов большого – геологического – круговорота, т.е. полезных ископаемых.

Одним из самых важных последствий техногенеза является производство отходов. Для примера можно привести типичные данные мониторинга окружающей природной среды по Самарской области. В гос. Докладе за 1996 год сказано, что: 1) абсолютный объем выбросов автотранспорта оценивается в 4000 – 450 тыс. тонн, 2) на предприятиях области ежегодно образуется более 450 тыс. тонн токсичных отходов, требующих специальных методов переработки, 3)в целом кол-во промышленных и бытовых отходов достигает 10 млн. тонн ежегодно.

Кол-во токсичных («особо опасных») отходов, содержащих ядохимикаты, канцерогенные, мутагенные и другие вещества, неуклонно увеличивается, достигнув в России, например, 10% от всей массы твёрдых бытовых отходов. На территории РФ имеются так называемые химические «ловушки», на которых со временем построили жилые дома, вызвав массовые странные заболевания их жителей. В каждой почти стране имеются тысячи и десятки тысяч таких «ловушек», учет и обезвреживание которых не налажены.

Одна из главных причин нынешнего кризиса окружающей среды состоит в том, что огромные кол-ва веществ извлечены из земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружающей среде без учета того факта, что «все куда-то девается». В результате пагубно большие количества веществ нередко накапливаются в тех местах, где, по природе, их не должно быть. Биосфера функционирует на основе замкнутых экологических круговоротов вещества и энергии. А производство отходов – это исключительная (и, как видимо, весьма отрицательная) особенность цивилизации.

геохимическое загрязнение биоты и окружающей среды, создаваемое в основном пятью отраслями промышленности (0 теплоэнергетикой, черной и цветной металлургией, нефтедобычей, нефтехимией, производством стройматериалов) состоит из насыщения живого сверхтоксичными тяжелыми металлами (ртутью, свинцом, кадмием, мышьяком и др.) и загрязнения атмосферы, гидросферы и педосферы, глобальными следствиями которых являются:

      глобальное потепление, вызванное парниковым эффектом атмосферы;

      увеличение начиная с 1969 г., размеров озоновых дыр;

      кислотные дожди;

      запыление воздуха;

      нарушение экологии гидросферы;

      деградация глобальных функций почвы;

      обезлесение.

Глобальными следствиями деградации почв, обезлесения и засухи являются:

      опустынивание;

      сокращение биологического разнообразия.

Экологическая проблема кроме аспекта загрязнения окружающей среды имеет не мене важный аспект исчерпаемости природных ресурсов, он состоит из 2- компонентов: