Биосфера и человек. 2

1. Введение

Сегодня во весь рост поднимается перед людьми одна из сложнейших проблем, независимо от того, живут ли они в Африке или в Европе, в больших городах или в джунглях. Она касается каждого из нас, и избежать её никому не дано. Это- проблема сохранения жизни на планете, выживания человека, как одного из уникальных видов живых существ.

Решение этой проблемы зависит от того, насколько каждый из нас и все человечество вместе осознают «запретную черту», переступить через которую человечество не должно ни при каких обстоятельствах. Такой «запретной чертой» являются законы жизни на планете.

Человек- обитатель биосферы. Именно биосфера- та оболочка Земли, в пределах которой протекает жизнь человечества в целом и каждого из нас.

Термин « биосфера» ввел австралийский геолог Эдуард Зюсс (1881-1914). Современная концепция биосферы связана с именем академика В.И. Вернадского.

Биосфера- область обитания живых организмов; оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Верхняя граница простирается до высоты озонового экрана ( 20-25 км), нижняя опускается на 1-2км ниже дна океана и в среднем 2-3 км на суше. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, педосферу (почву), и верхнюю часть литосферы ( горные породы).

2. Живое вещество- компонент биосферы

Биосфера включает в себя все части планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера , и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых её формах. Главный компонент биосферы- это её живое вещество.

«…На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» ( В.И. Вернадский).

В какой форме представлено живое вещество в биосфере ? Живое вещество в биосфере представлено в виде отдельных тел- индивидуальных организмов.

Живое вещество представлено организмами различных размеров. Самые крупные из них- киты. Длина тела современных китов от 1,1 до 33 м, масса от 30 кг до 150 т. К высочайшим деревьям относится секвойя вечнозеленая, которая достигает высоты 110-112 м и имеет диаметр 6-10 м.

По приблизительной оценке, за время существования жизни на Земле в биосфере существовало более миллиарда видов..

Среди живых существ преобладают насекомые (их около миллиона видов). Позвоночные составляют всего 2%. . Известный нам мир жизни более чем на 70% состоит из животных, 225 - это растения и грибы, 5%- одноклеточные организмы.

Живое вещество распределено в биосфере неравномерно, оно образует сгущения на границах раздела литосфера- гидросфера - атмосфера: в водоемах близ поверхности, на дне морей и океанов, на поверхности суши. На материках наблюдаются береговые, пойменные, озерные, тропические, субтропические сгущения жизни. На суше преобладают растения, а в океане - животные.

Масса живого вещества называется биомассой. Она выражается в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесенной к единицам площади или объема места обитания.Известно, что продолжительность жизни каждого отдельного организма имеет пределы, он смертен. Как же поддерживается непрерывность жизни в биосфере? Непрерывно размножаясь, живые организмы образуют поток чередующихся поколений: на смену погибающим появляются новые существа. Тем самым современное живое существо по происхождению связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

Мириады живых существ населяют биосферу, составляют живое вещество биосферы. Химический состав живого вещества сходен с составом звезд и Солнца, что подтверждает единство природы. У живого вещества современными методами могут быть измерены масса, количество заключенной в нем энергии, характер отвечающего его пространства. Современному живому веществу присуще большое химическое разнообразие.

3. Абиотические (неживые) компоненты биосферы

Вода, воздух, почвы, их химический состав, физические свойства, в первую очередь температура, космическое излучение, гравитация, магнетизм- таковы абиотические компоненты биосферы.

К биосфере относят прежде всего те участки планеты, где есть условия не только для выживания, но и для размножения живых существ- это поле существования жизни. К нему прилегают территории, в которых живые существа страдают и лишь выживают, но не могут размножаться- поле устойчивости жизни.

Земные абиотические условия, которые определяют поле существования жизни:

- достаточное количество  кислорода и углекислого газа,

- достаточное количество  жидкой воды, а не льда или  пара,

- благоприятные температуры: не слишком высокие, чтобы не  свертывался белок, и не слишком  низкие, чтобы нормально работали  ферменты- ускорители биохимических реакций,

- живому существу необходим  прожиточный минимум минеральных  веществ.

Биосфера- глобальная экосистема, особая оболочка Земли, сфера распространения жизни, границы которой определяются наличием пригодных для организмов абиотических условий: температуры, жидкой воды, состава газов, элементов минерального питания.

4. Почва- уникальный компонент биосферы

В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что почвы представляют собой природные тела и по своим внешним особенностям и свойствам сильно отличаются от горных пород, на которых они образовались. Их распределение на поверхности Земли подчинено строгим географическим закономерностям.

Разнообразие почв огромно. Это связано с многообразием сочетания факторов почвообразования: горных пород, возраста поверхности, растительного и животного населения, рельефа.

Почва-это особое природное тело и среда жизни, возникающая в результате преобразования горных пород поверхности суши совместной деятельностью живых организмов, воды и воздуха.

Почвообразовательные процессы на Земле -это грандиозные по своим планетарным масштабам и продолжительности процессы создания органического вещества почв, их биологического накопления и возникновения плодородия.

5. Биосфера и космос

Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при которой вода может находиться в жидком состоянии.

Земля получает от солнца огромное количество энергии и сохраняет при этом примерно постоянную температуру. Значит наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космос: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.

Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.

6. Экологические  взаимодействия живого вещества: кто как питается

Планета Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения- хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.

В зеленом растении происходит фотосинтез - процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода ( которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам- организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной используемый автотрофами источник энергии-Солнце. Гетеротрофы-это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального- минерального- состояния.

Деструктивная (разрушающая) функция совершается представителями каждого из царств живого вещества. Распад, разложение - неотъемлемое свойство обмена веществ каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле; но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.

В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза. Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания. Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.

В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.

7. Биогенная миграция  атомов- экосистемное свойство биосферы

Конечное количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ.

Образ круговорота вещества в биосфере создает колесо водяной мельницы. Однако, чтобы колесо вертелось, нужен постоянный приток воды. Подобно этому , поток солнечной энергии, поступающей из космоса, крутит « колесо жизни» на нашей планете. Насколько быстро вертится колесо? В ходе биогеохимических циклов атомы большинства химических элементов проходили бесчисленное количество раз через живое существо. Например, весь кислород атмосферы «оборачивается» через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ- за 200-300лет, а вся вода биосферы- за 2 млн лет.

Живое вещество является совершенным приемником солнечной энергии.

Энергия, поглощенная и использованная в реакции фотосинтеза, а затем запасенная в виде химической энергии углеводов, очень велика, есть сведения что она сопоставима с энергией, которую потребляют 100 тысяч больших городов в течение 100 лет. Гетеротрофы используют органическое вещество растений, как пищу: органика окисляется кислородом, который доставляют в организм органы дыхания, с образованием углекислого газа- реакция идет в обратном направлении. Таким образом, «вечной» делает жизнь одновременное существование автотрофов и гетеротрофов.

Факты и рассуждения о «колесе жизни» в биосфере дают право говорить о законе биогенной миграции атомов, который сформулировал В.И. Вернадский: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое сейчас населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.

Живое вещество разных царств и разного рода обеспечивает непрерывный круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.

Человечество в биосфере.

Термин человек в биосфере имеет широкий смысл, обозначающий, что человек выдвинут биосферой, включен в нее и осуществляет свою функцию в биосфере. Эволюционно обусловленная функция человека в биосфере — поддержание ее устойчивости. До появления человека естественные механизмы поддержания устойчивости биосферы оказались недостаточными, поскольку биосфере не удавалось избежать экологических кризисов и катастроф в ходе ее эволюции. В связи с этим биосфера выдвинула человека для включения новых (как оказалось, антропогенных) механизмов поддержания устойчивости биосферы. Это означаю появление двух дополнительных потоков углерода в атмосферу. Первый поток возникает при сжигании древесины и из гумуса почв при земледелии, а второй — из биоты — при ее потреблении человеком пищи, сырья и т.д.

При сжигании древесины человек уменьшает запас устойчивости биосферы, поскольку расходуется часть биоты. Одновременно включается новый антропогенный механизм поддержания устойчивости биосферы, так как в атмосферу (источник углекислого газа) постоянно поступают новые потоки С02.

Фактически человек в биосфере является синонимом системы биосфера на таком ее историческом этапе, когда прогресс на планете Земля стал реализовываться через Человека.

Система «человек в биосфере» является открытой, она обменивается веществом и энергией с окружающей средой, относительно нее неравновесной. Если бы она была лишена обмена веществом и энергией со средой, то неизбежно прекратила бы свое существование. С течением времени эта система все больше усложняется, все более удаляется от равновесия со средой, что связано с деятельностью человека. Основная тенденция эволюции системы «человек в биосфере» имеет прогрессивный характер.

Почему происходит эволюция системы «человек в биосфере»? При рассмотрении этого вопроса нельзя не принимать во внимание роль окружающей среды, природного фактора. Действительно, система «человек в биосфере» не может существовать без обмена веществом и энергией с окружающей средой.

Особенно существенное значение имел природный фактор на начальном этапе становление антропосферы (или социосферы - сферы человеческой деятельности, часть преобразованной этой деятельностью биосферы) — при становлении гоминид и в первобытном обществе. Об этом свидетельствует приуроченность древнейших его ископаемых находок и каменных орудий к определенным областям Земли.

Как уже отмечалось, зарождение человека происходило не везде, а лишь в наиболее подходящих условиях, в определенной географической среде. Такой средой была рифтовая зона Восточной Африки, характеризующаяся, с одной стороны, достаточно благоприятными для жизни условиями, а, с другой, — периодическим возникновением критических ситуаций вследствие извержений большого числа имевшихся там вулканов. Последние уничтожали растительность, вызывали массовую миграцию животных и обостряли борьбу за существование. В этих условиях эволюция ускорялась.

Подобный процесс многократно прерывался и начинался снова, вследствие чего генеалогическое древо человека содержит много отмерших ветвей.

Становление и развитие массового общества также протекало неравномерно. Темпы прогресса были выше там, где условия среды были не слишком суровы, но и не чрезмерно благоприятны — там, где многократно менялись условия среды обитания, главным образом, за счет климата. Это пространство умеренного пояса: Европа, Ближний Восток. Здесь развитие социума протекало быстрее, чем в Африке или Южной Азии с более благоприятными условиями географической среды, и раньше возникли классовые общества.

Эволюция классовых обществ также была неравномерной, причем ареалы прогресса постепенно смещались на Север. Таким образом, эволюция антропосферы зависела от окружающей среды: она протекала быстрее там, где природные условия были ни чрезмерно благоприятными, ни постоянными.

На современных этапах развития биосферы человеческая деятельность становилась все более главенствующим фактором. Оказалось, что по мере роста производительных сил темпы социально-экономического развития человечества все более опережают темпы природного эволюционного развития, а масштабы воздействия человека на природу стати превосходить все известные геологические процессы.

Неразумно расширяя границы своей экологической ниши, которую он занимал в биосфере как ее естественный элемент, человек в процессе производительной деятельности все в большей степени изменял другие параметры биосферы. В результате в современный период в биосфере нарушаются установившиеся скорости естественных биохимических циклов, меняется климат, ухудшается структура и состав генофонда, снижается мощность озонового слоя и т.д.

В конечном итоге эти глобальные изменения могут оказаться роковыми для человека, и он попросту может лишиться места в биосфере. Впервые за многие тысячелетия человек вошел в крупный конфликт с биосферой.

Возникает закономерный вопрос: «Что заставило человека — биологического выходца из природы, части ее — войти в конфликт с Природой?» Ответ на вопрос можно найти в объяснении следующего факта.

На одном из островов Тихого океана племя туземцев жило совершенно изолированно от остального мира. При этом ни дети, ни взрослые не знали кукол Привезенные и розданные куклы в равной степени заинтересовали мальчиков и девочек (они делали с ними то же, что и наши дети — играли). Логично предположить, что у девочек заговорил материнский инстинкт, а мальчики временно увлеклись игрой из подражания девочкам. Но вопреки, казалось бы, логике быстро охладели к куклам ... — девочки!

Своеобразие острова — главная забота — уход за детьми и их воспитание обычаем возлагаюсь на более свободных мужчин, поскольку женщины всегда были заняты добыванием и приготовлением пищи.

В этом эпизоде проявилась общая закономерность: общественные условия более существенно определяют интересы, чувства и деятельность человека, чем его биологические особенности. Этим и объясняется возникновение конфликта человека индустриального общества с природой.

Единственный выход из положения конфликта человека с природой, как считал В.И. Вернадский, — создание ноосферы — сферы разума. Развитие человека и биосферы пойдет в неразрывной связи по единственно правильному пути - коэволюции общества и биосферы, на котором не будет ни победителей, ни господства одной из сторон.

С появлением человека эволюция вынуждена идти экстенсивно, под воздействием внешних факторов, в темпе, который диктуется не ходом естественных явлений, а скоростью трансформации природы человеком.

Появление человека означало возникновение на биологической основе новой социальной формы движения материи, сопряженной с биологической. Поэтому переход биосферы в ноосферу не состоит в исчезновении биологической формы движения материи. Наоборот, Человек своим разумом должен активизировать созидательные силы Природы.

Однако существует и другой путь развития общества — переход на устойчивое развитие. В настоящее время прогресс человека осуществляется через информацию на основе открытия нового ресурса. Через информацию же (внедрение новой техники и технологий) переходит к прогрессу все человечество. Конкуренция при этом играет второстепенную роль — ликвидирует отсталые технологии, т.е. препятствует регрессу.

Содержание

1. Введение
2. Живое вещество – компонент биосферы
3. Абиотические (неживые) компоненты биосферы
4. Почва - уникальный компонент биосферы
5. Биосфера и космос
6. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается
7. Биогенная миграция атомов - экосистемное свойство биосферы

-  Человечество в биосфере

- Список используемой литературы

Список используемой литературы

1. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб. Пособие. - СПб., 2001.
2. Данилов - Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. - М., 2000.
3. Мамедов Н.М. Основы общей экологии: Учебник. - М.,1998.