Биосфера и техносфера как самоорганизующиеся системы эволюционно-синергетической парадигмы

Содержание:     стр.

1. Введение.          2-7
1. Дисциплина «Концепции современного естествознания».

Цели и задачи данной дисциплины.

1. 2.Цели изучения дисциплины, ее место  среди других дисциплин.

2.Биосфера и техносфера как самоорганизующиеся системы эволюционно-синергетической парадигмы        7-8

3. Биосфера и человек         8-11

4. Биосфера как экосистема планетарного масштаба    11-17

5. Превращение биосферы в ноосферу      17-19

6. Основные этапы научно-технического прогресса и их связь с развитием естествознания          19-24

7. Эволюционный характер технологического развития общества 24-29

8. "Пределы роста" техногенных цивилизаций     29-37

9. Глобальное равновесие. Миф или реальность?    37-42

10. Заключение          43

11. Используемая литература        44

Введение

1.1. Дисциплина «Концепции современного естествознания».

Цели и задачи данной дисциплины.

Термин ''концепции'' означает основополагающие, наиболее общие понятия и идеи, а естествознание, в простейшем понимании, - наука о явлениях и законах природы. Эти знания многообразны, но едины в контексте человеческой культуры.

В настоящее время человечество стоит перед необходимостью пересмотра самых глубинных основ своего мировоззрения, понимания своего места в природе, своих отношений с окружающим миром, своей цивилизационной парадигмы. Сегодня переломный период, когда в истории нашей цивилизации природные ограничения вторгаются в саму жизнь, и новые мировоззренческие установки становятся общественной необходимостью. Если человек не найдет нужного ключа для своих взаимоотношений с природой, то он будет обречен, какова бы ни была политика, демократия, государственное устройство. Мы постепенно начинаем понимать, что наши нравственные основы, наш духовный мир, наше поведение в биосфере уже не соответствуют условиям жизни, в которое погружается общество, а наше понимание обстановки недостаточно для преодоления трудностей развития. Уже ясно просматривается несоответствие деятельности человека как единого биологического вида тем общим законам, которыми управляется развитие биосферы. Деятельность человека, выработанная на прежних цивилизационных парадигмах, ведет, вероятно, к деградации биосферы и не способна гарантировать сохранения человека в ее составе. Вот почему необходимо знать рационалистическую картину мира, цель которой - приобрести те знания, которые, быть может, помогут облегчить остроту неизбежного кризиса. Ее могут дать только естественные науки и система мышления, которая выросла на их основе и которую называют рационализмом, но это уже современный рационализм, выросший на базе достижений науки XX столетия.

Науки о природе не только обеспечивают технологический прогресс, но и формируют менталитет людей, особый тип научного рационального мышления. Критически-аналитическая рациональность, свойственная естественно-научному знанию, важна для мировоззренческих ориентаций человека. Она приучает людей к осознанию относительности систем отсчета и суждений, к обоснованному, а не подсказанному эмоциями пути поиска решений, к пониманию ограниченности и модельности наших представлений о мире, к новым представлениям об объективности наших знаний и не единственности правильного решения, к пониманию дополнительности и альтернативности как природных, так и социальных явлений. Новое мировоззрение основывается на идее эволюции и единстве мира, на понятиях вероятности и самоорганизации. Сходство систем в биологии, химии, лингвистике, экономике, физике замечено давно, и сегодня все больше растет потребность в описании их единым естественно-научным языком, языком математики. Более того, все больше выявляется сходство между объектами неживой и живой природы и общественными явлениями. Новая картина мира, которая формируется, должна обрести новый универсальный язык, адекватный природе. ''Наша первейшая задача - научиться слушать природу, чтобы понять ее язык'', - говорил И. Тамм.

Наука занимает лидирующее место в жизни нашей эпохи. Научный метод, рожденный естествознанием, последние сто лет доминирует в духовном мире. Ему мы обязаны созданием техногенной цивилизации, которая привела не только к быстрому развитию экономической и социальной сфер общества, но и способствовала, в определенной степени, глобальному экологическому кризису, отчуждению человека от природы, все большую дегуманизацию общества. Одной из причин столь глубоких негативных явлений считается существование двух культур, обладающих разными языками, критериями и ценностями: культуры естествознания с преобладанием научного метода и культуры гуманитарной. Сейчас эти культуры не столько дополняют друг друга, сколько противостоят, разделяя людей на ''физиков'' и ''лириков'', в большинстве своем не слишком стремящихся понимать проблемы друг друга. Это обусловлено не только отсутствием взаимной любознательности, но и отчасти тем, что научный метод был мало эффективен в решении многих проблем в литературе и искусстве. Такое искусственное размежевание произошло около трехсот лет назад, и сейчас уже ясно, что многие проблемы человечества могли бы быть решены на пути гармонизации изначально единой культуры.

1.2. Цели изучения дисциплины, ее место  среди других дисциплин.

Основное назначение КСЕ – повышение общекультурного уровня обучающегося через ознакомление с естественнонаучной культурой и повышение уровня эрудиции в области современного естествознания.

Эти знания формируют характер мышления студентов и способствуют выработке адекватного отношения к окружающему миру. Систематическое естественно-научное образование нужно не только для дальнейшей работы в области избранной специальности. Оно помогает приобрести не только менталитет и ориентиры в мире, насыщенном достижениями наукоемких технологий, но и освоить универсальные приемы решения сложных задач, выходящих за рамки конкретной профессии.

Естественно-научные знания дают фундаментальные представления о структуре окружающего мира и месте в нем человека.

Изучение естествознания студентами является важным элементом их общего образования.

На важность общеобразовательной подготовки указывает такой пример. Более двух тысяч руководителей предприятий разного уровня в США на вопрос: ''Какими качествами должен обладать современный работник?'' - ответили: ''Хорошая общеобразовательная подготовка''.

Хорошая общеобразовательная подготовка студентов, несомненно, подразумевает изучение естественно-научной культуры, которая развивает рационально-логический тип мышления. Естественно-научные знания позволяют отличить шарлатана от специалиста и развивают способности, которые затем могут быть использованы в любой карьере. Значимость образования определяется не только тем, что на его основе можно успешно решать различные проблемы, стоящие перед человеком и обществом. Оно важно и само по себе как неотъемлемая составляющая духовной жизни каждого человека, дающая возможность ориентироваться не только в мире вещей, но и в мире идей, ценностей, в измерениях человеческой культуры.

Действительно, современные условия жизни требуют специалистов, овладевших не только профессиональными знаниями в рамках избранной специальности, но и ценностным и интеллектуальным аспектом знаний. Последние предполагают формирование собственных взглядов на мир и на свое место в нем, а также представляют основу для успешного решения своих различных жизненных проблем. Это позволит бывшим студентам не чувствовать себя растерянными, когда им придется работать в областях, сильно отличающихся от их основной специализации.

В наше время, когда науки раздроблены на многочисленные разделы и специализации, когда каждый специалист говорит на своем языке, остро стоит проблема широкого кругозора, который позволил бы охватить мир в целом, познавать его важнейшие связи, отыскивать пути к пониманию его функционирования. В этом ''слоистом пироге'' знаний и мышления надо прокладывать каналы, пересекающие все слои, и создавать пространства для объединения всех слоев знаний. Проблема широкого кругозора - это проблема реализации всех специализаций, создание обстановки взаимосвязи и взаимопроникновения наук и формирование общего понимания мира.

Целостность и динамизм современной картины мира - одна из важнейших особенностей нашего мира. Каждому человеку сегодня, быть может, как никогда в прошлом, необходимо иметь целостное представление о природе и мире, опирающееся на современную науку и, в первую очередь, на естественно-научные знания.

Огромную и особую роль в формировании естественнонаучной культуры играет общение человека с природой. Очевидно, что каждый культурный человек должен хотя бы в общих чертах представлять, как устроен мир, в котором он живет, как ''работают'' в нем законы природы. Это необходимо не только для общего развития. Любовь к природе предполагает уважение к происходящим в ней процессам, а для этого надо понимать, по каким законам они совершаются. Знание законов природы позволяет взглянуть на деятельность человека и ее последствия в организованном мире и является эффективным средством борьбы с мистическими представлениями.

У многих людей образование остановилось на механической картине мира, и они не могут, а порой и не желают разобраться в новых для них явлениях. Поэтому формирование правильного мировоззрения, которое соответствовало бы современному этапу развития цивилизации, имеет первостепенную важность для человечества в целом.

Влияние науки на все сферы человеческой жизни - производство, технику, технологию, экономику, политику, культуру, военное дело, мировоззрение - стремительно возрастает. Открытия ученых и технические достижения гораздо больше повлияли на жизнь каждого из нас и на судьбы цивилизации в целом, чем это сделали все политические деятели прошлого. Становится очевидным, что только культурный и образованный человек сможет соответствовать современному уровню развития цивилизации. Последнее предполагает обязательное изучение хотя бы основных концепций современного естествознания, где интегрированы основные идеи, принципы и методы естественных наук, знать которые необходимо любому человеку, получающему высшее образование.

История и теория естествознания – это важнейшая часть духовной культуры общества, и знание фундаментальных естественнонаучных понятий и концепций является необходимым элементом общей подготовки специалиста в любой области.

2. Эволюционно-синергетическая парадигма

Порядок и хаос. Самоорганизация в живой природе приводит систему к прямо противоположному состоянию, чем самоорганизация в неживых системах.

Открытость систем. Вырабатывая и заимствуя энергию, открытая система производит энтропию, но она не накапливается в ней, а выводится в окружающую среду. С поступлением энергии и вещества в открытую систему ее неравновесность возрастает, разрушаются прежние связи между элементами и возникают новые, которые приводят к новой структуре, новым кооперативным процессам, т.е. к коллективному поведению ее элементов.

Нелинейность. Сложные системы являются нелинейными. Для их описания используются нелинейные математические уравнения, т.е. уравнения, в которых искомые величины входят в степенях больше единицы, в составе математических функций (тригонометрических, логарифмических и т.п.) или коэффициенты зависят от свойств среды и особенностей протекания процесса. Нелинейные уравнения могут иметь несколько качественно различных решений. Физически это означает возможность различных путей эволюции системы.

Диссипативность. Величина прироста энтропии за единицу времени в единице объема называется функцией диссипации, а системы, в которых функция диссипации отлична от нуля, называются диссипативными. В таких системах энергия упорядоченного движения переходит в энергию неупорядоченного движения и, в конечном счете, в тепло. Практически все системы являются таковыми, поскольку трение и прочие силы сопротивления приводят к диссипации энергии.

Концепция самоорганизации в настоящее время приобретает все большее значения, становясь парадигмой исследования обширного класса систем и процессов, происходящих в них. В 70-х годах 20-го века возникла новая наука – синергетика, механизмы самоорганизации и развития. Областью ее исследований является изучение эволюции различных структур, относительная устойчивость которых поддерживается благодаря притоку энергии и вещества извне. В основе синергетики лежит, среди прочих, важное утверждение о том, что материальные системы могут быть закрытыми и закрытыми, равновесными и неравновесными, устойчивыми и неустойчивыми, линейными и нелинейными, статическими и динамическими. Принципиальная же возможность процессов самоорганизации обусловлена тем, что в целом все живые и неживые, природные и общественные системы являются открытыми, неравновесными, нелинейными.

3. Биосфера и человек

Человек, общество неразрывно связаны с природой и не в состоянии существовать и развиваться вне ее, в первую очередь без непосредственно окружающей его природной среды. Связь человека с окружающей средой особенно ярко выражена в сфере материального производства. Природные богатства служат естественной основой материального производства и жизни общества в целом. Вне природы и использования созданных на ее основе предметов человек не существует. Наиболее тесно, человек связан с такими составляющими природы, как географическая и окружающая среда. Географическая среда – та часть природы (растительный и животный мир, вода, почва, атмосфера Земли), которая вовлечена в сферу жизни человека, в первую очередь в производственный процесс. От особенностей географической среды зависят конкретные направления человеческой деятельности, развитие тех или иных отраслей производства в различных странах и континентах. Неблагоприятные природные условия тормозили общественное развитие. Поэтому древние цивилизации возникали первоначально именно на берегах Нила, Ефрата, Тигра, Ганга, Инда и т.д. Если бы человек находил все необходимые ему средства к существованию в природе в готовом виде, не было бы стимулов для совершенствования производства и для собственного развития. Не только наличие тех или иных природных условий для производства, но и их недостаток также оказывал ускоряющее влияние на развитие общества. Именно наличие разнообразных природных условий является наиболее благоприятным фактором развития человека и общества.

Окружающая среда включает, помимо поверхности Земли и ее недр, часть Солнечной системы, которая попадает или может попасть в сферу деятельности человека, а также созданный им материальный мир. В структуре окружающей среды выделяют естественную и искусственную среды обитания. Естественная среда обитания включает неживую и живую части природы – геосферу и биосферу. Она существует и развивается без вмешательства человека, естественным образом. Однако в ход эволюции человек постепенно все больше осваивает естественную среду обитания.

Первоначально это было лишь простое потребление естественных богатств. Затем человек начал использовать и естественные источники средств жизни, преобразуя их в ходе своей практической деятельности. В результате была создана искусственная среда обитания – все то, что специально сделано человеком: разнообразие предметов материальной и духовной культуры, преобразованные ландшафты, а также выведенные в процессе селекции и одомашнивания растения и животные. С развитием общества роль и значение для человека искусственной среды обитания непрерывно возрастают. В результате преобразования человеком естественной среды обитания можно говорить о существовании нового ее состояния – техносфере. Техносфера – совокупность технических устройств и систем вместе с областью технической деятельности человека. Ее структура достаточно сложна, включает техногенное вещество, технические системы, живое вещество, верхнюю часть земной коры, атмосферу, гидросферу. С началом эры космических полетов техносфера вышла далеко за пределы биосферы и охватывает уже околоземный космос.

Крупнейшим обобщением современного естествознания является учение о биосфере, созданное великим русским ученым В.И. Вернадским. Огромное мировоззренческое значение этого учения (не говоря уже о его прикладной ценности для человечества) состоит в том, что оно вскрыло глубинные, органические связи между неживой и живой природой нашей планеты и человеком. Длительный период добиологического развития нашей планеты, определяющийся действием физико-химических факторов, приводит к появлению жизни. С момента своего появления организмы существуют и развиваются в тесном взаимодействии с неживой природой - складывается принципиально иная система планетарных масштабов - биосфера. Развитие жизни в результате биологической эволюции, появление все более многочисленных и сложноорганизованных форм, превращает "живое вещество" (термин, введенный В.И. Вернадским) планеты в мощный геологический фактор. Отмечая мощное воздействие "живого вещества" на окружающую среду, В.И. Вернадский писал: "Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы". В результате эволюции биосферы происходит появление человека, с которым связано возникновение нового этапа существования материи, социального. Развитие человеческого общества приводит к тому, что деятельность человека оказывает все усиливающееся воздействие на биосферу и порождает целый комплекс антропогенных экологических факторов, влияющих разрушительно на неживую и живую природу планеты. Сейчас эти процессы стремительно нарастают и угрожают глобальной экологической катастрофой. Преодоление этой кризисной ситуации В.И. Вернадский связывал с наукой. Именно в науке он усматривал ту силу, которая обуславливает новый этап в развитии биосферы: "Так как среда жизни есть организованная оболочка планеты - биосфера, то вхождение в нее, в ходе ее геологически длительного существования, нового фактора ее изменения - научной работы человечества - есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние - в ноосферу". В.И. Вернадский понимал под ноосферой новый этап в ее развитии, заключающийся в разумном регулировании отношений человека и природы (ноосфера - "сфера разума"). Главная цель в построении ноосферы заключается в сохранении того типа биосферы, в которой возник и может существовать человек как вид. Основная задача, стоящая перед наукой, - планирование настоящего во имя лучшего будущего. Задачей сегодняшнего дня является исправление нарушений в отношениях человека и природы, вызванных научно-техническим прогрессом.

4. Биосфера как экосистема планетарного масштаба

Биология XIX века обогатила естествознание теорией эволюции. Идеи эволюционизма, исторический метод исследования сразу же были восприняты всеми естественными науками, прочно вошли в их "обиход" и оказались весьма плодотворными. В биологии XX столетия сформировалась и заняла лидирующее положение новая отрасль - экология. Сегодня экология оказывает все усиливающееся влияние на естествознание, науку в целом, а также на все сферы деятельности человечества - сельское хозяйство и промышленность, экономику и политику, образование и культуру. Экологизация науки, сознания современного человека и всех сфер его деятельности определяется тем, что в условиях научно-технического прогресса человечество вступает в конфликт с природой. Дальнейшее углубление этого конфликта может привести к глобальной катастрофе, в результате которой погибнет все живое на планете, в том числе, и сам человек. Для предотвращения грядущих бед должны быть коренным образом пересмотрены взаимоотношения человека с окружающей его средой, его место в природе. Существование и развитие человечества должны соизмеряться с законами развития биосферы. Основополагающее значение для разработки стратегической концепции взаимоотношений между человеческим обществом и окружающей средой имеют учение о биосфере (В.И. Вернадский) и понятие о биогеоценозах (В.Н. Сукачев, 1940) и экологических системах (А. Тенсли, 1935) как элементарных структурно-функциональных единицах биосферы, экологической системы планетарного масштаба.

Биогеоценоз (экосистема) - это исторически сложившееся сообщество организмов разных видов (биоценоз), тесно связанных между собой и окружающей их неживой природой (биотоп) обменом веществ и энергии. Биогеоценоз пространственно ограничен (например, озерный биогеоценоз) и относительно однороден (как по видовому составу живых существ, так и по комплексу абиотических факторов - свет, температура, соленость, давление и т.д.). С функциональной точки зрения биогеоценоз является открытой системой, находящейся в состоянии динамического равновесия. Постоянное поступление солнечной энергии определяет существование этой системы. Ведущая активная роль в процессах взаимодействия компонентов биогеоценоза принадлежит живым существам, т.е. биоценозу. Функционально биоценоз подразделяется на три группы организмов - продуцентов, консументов и редуцентов, находящихся в тесном взаимодействии друг с другом и неживой природой и объединенных трофическими (пищевыми) связями. Продуценты составляют группу автотрофных организмов (фото- и хемосинтетиков), которые потребляя минеральные вещества из биотопа и используя энергию солнечного света (либо энергию, выделяемую при окислении ими неорганического субстрата) создают (синтезируют) первичное органическое вещество. К этой группе относятся растения и некоторые бактерии. Консументы - гетеротрофные организмы, использующие готовые органические вещества (в виде пищи) как источники энергии и веществ, необходимых для их жизнедеятельности. К ним относятся все животные, некоторые грибы, бактерии и растения (растения-хищники и растения-паразиты). Редуценты - это организмы-деструкторы, разлагающие "остатки" отмирающих организмов и возвращающие тем самым в биотоп неорганические вещества, которые были "изъяты" продуцентами. Трофические отношения между тремя названными компонентами биоценоза определяют всю "экономику" биогеоценоза - потоки энергии и круговорот веществ. Продуценты, поглощая минеральные вещества и улавливая солнечную энергию, создают органические вещества, из которых строится их тело (солнечная энергия, таким образом, переводится в энергию химических связей). Консументы, поедая продуцентов и друг друга (растительноядные, хищные, паразитические организмы) расщепляют органические вещества (пищи), используя их и высвобождающуюся энергию для построения собственного тела и обеспечения жизнедеятельности. Наконец, редуценты разлагают органические вещества мертвых организмов, получая необходимые им материалы и энергию. Редуценты обеспечивают возврат неорганических веществ, изъятых из биотопа продуцентами, и теперь эти вещества вновь поступают в "распоряжение" продуцентов. Постоянное осуществление круговорота веществ является залогом длительного существования биогеоценоза, несмотря на ограниченный запас минеральных веществ. Взаимодействия всех организмов биогеоценоза между собой и с физической средой характеризуются динамическим равновесием (экологический гомеостаз системы). Так, в благоприятный по погодным условиям год (большое число солнечных дней, оптимальные значения температуры и влажности) растения создают повышенный объем биомассы. Обилие пищи обуславливает массовое размножение грызунов, что вызывает увеличение численности хищников и паразитов, которые сокращают число грызунов. Уменьшение количества грызунов, по принципу обратной связи, приводит к сокращению численности хищников, в результате гибели части их от недостатка добычи. Таким образом, восстанавливается исходное состояние системы. Биогеоценозы являются структурно-функциональными единицами биосферы, ее материально-энергетическими ячейками и взаимосвязаны круговоротом веществ и потоком энергии. Обмен веществами между биогеоценозами может осуществляться в газообразном, жидком и твердом состояниях, а также в форме живого вещества (например, миграции животных). Свойства биосферы определяются свойствами слагающих ее биогеоценозов.

Понятие о биосфере как особой оболочке Земли (области распространения жизни) было предложено австрийским геологом Э.Зюссом в 1875 г. и кардинально переработано и наполнено новым смыслом выдающимся русским ученым В.И. Вернадским (1926, 1940). Главным содержанием его учения о биосфере являются обобщения о роли организмов в преобразовании земной коры и создании биосферы, о "живом веществе" как мощной геологической силе. Биосфера по Вернадскому - не только область распространения жизни, но и ее производная. Совокупность организмов Земли участвуют во всех протекающих в биосфере процессах. Для обозначения этой совокупности организмов В.И. Вернадский и ввел понятие "живого вещества", определил его массу, химический состав и энергию. Он показал, что живое вещество определяет все основные химические закономерности в биосфере, ее особую динамическую структуру и организованность. Раздел учения о биосфере В.И. Вернадского, посвященный эволюции биосферы и роли человечества в этом процессе на современном этапе, представляет сегодня особый интерес.

Живые организмы обитают в трех "оболочках" планеты - литосфере (верхняя твердая оболочка Земли), гидросфере (совокупность океанов, морей, озер, рек и т.п.) и атмосфере (газовая оболочка планеты). Поскольку основным источником энергии, обеспечивающей функционирование биосферы, является лучистая энергия солнца, то, в основном, живые существа обитают в тех зонах, куда поступает свет. Большая часть видов живых организмов заселяет поверхность литосферы и верхние слои гидросферы (на границе с атмосферой). Однако существование части организмов возможно и в неосвещаемых зонах. Так в толщу вод и на дно водоемов постоянно падают мертвые организмы, экскременты, много органики заносится (живыми организмами, потоками воды и т.д.) в верхние слои атмосферы. Именно поэтому живые организмы встречаются во всей толще гидросферы (до максимальных глубин в океане - 11 км) и проникают в литосферу до нескольких десятков метров (например, дождевые черви, корни растений), На глубине 3 км (в нефтеносных слоях) были обнаружены своеобразные бактерии, живущие за счет этого субстрата. Живые организмы широко освоили и нижние слои атмосферы - на высоту до нескольких десятков метров над поверхностью земли (до такой высоты растения могут выносить свои кроны и служить местом обитания разных животных, грибов, бактерий). Восходящие токи воздуха используются некоторыми птицами для подъема на высоту в несколько километров (грифы, беркуты и т.д.). Эти воздушные потоки могут заносить на многокилометровую высоту споры, цисты, семена разных организмов. Определяя границы биосферы, можно указать следующие параметры - в атмосфере жизнь встречается до 20 км (лимитирующий фактор - ультрафиолетовое излучение), в литосфере - до 2-3 км (лимитирующие факторы - плотность среды, дефицит кислорода, повышение температуры до 1000С уже на глубине 3 км).

Биосфера - экологическая система планетарного масштаба (живая мега-система) - обладает такими фундаментальными свойствами живого, как самовоспроизведение, устойчивость (гомеостаз), саморегуляция и способность к эволюции. За 3,5 млрд. лет существования биосферы на Земле происходили глобальные изменения - смена климата, мощные тектонические процессы, затопления суши, движения материков, но биосфера продолжала существовать и развиваться. Все выше названные свойства биосферы определяются совокупностью всех живых существ на планете, их способностью к размножению; сложными взаимоотношениями между собой и с неживой природой, окружающей их; способностью к эволюции; "обеспечение" круговорота веществ в биосфере. Именно поэтому В.И. Вернадский отводил главную роль в существовании и развития биосферы совокупности живых организмов - "живому веществу" - и выделял четыре функции живого компонента биосферы: газовую, окислительно-восстановительную, концентрационную и почвообразовательную. В результате происходящего метаболизма организмов (фотосинтез, дыхание, брожение и др.) регулируется и поддерживается химический состав атмосферы. Биогенное образование основных ее газов - кислорода и азота - было показано еще В.И. Вернадским, а сейчас установлено биогенное происхождение водорода (~ 50 %), окиси углерода, аммиака и других газов. Поступление и расход кислорода, азота и углекислого газа регулируются организмами. Создав миллионы лет назад атмосферу Земли организмы обусловили и формирование озонового слоя, который защищает все живое от губительного ультрафиолетового излучения (ультрафиолет обладает к тому же мощным мутагенным и онкогенным воздействием). Все выше сказанное раскрывает смысл понятия - газовая функция живого вещества. Увеличение концентрации кислорода в атмосфере повлияло на скорость и интенсивность окислительно-восстановительных реакций в литосфере и гидросфере и, тем самым, интенсифицировало круговорот веществ в биосфере. Способность организмов концентрировать (накапливать) в своих телах, скелетах химические элементы, рассеянные в окружающей среде, обуславливают участие живых организмов в образовании осадочных пород - залежи мела, известняка, кремнистые породы, торф, уголь, нефть. Наконец, живые организмы обуславливают процесс почвообразования. Почва - особое природное тело, образующее верхний слой литосферы и обладающее свойством плодородия (т.е. способностью удовлетворять потребности растений в питательных веществах, влаге, воздухе и т.д.). Почва образуется из продуктов разрушения поверхностных слоев литосферы под действием микроорганизмов, растений и животных. За счет минерализации органических веществ отмирающих организмов образуется особое органическое вещество почвы - гумус (перегной).

Особое место в трудах В.И.Вернадского занимает концепция эволюции биосферы. Он выделяет три этапа развития биосферы. Первый этап - возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом веществ. Ведущие факторы на этом этапе - геологические и климатические изменения на Земле. Второй этап - усложнение структуры биосферы в результате появления одноклеточных и многоклеточных эукариотных организмов. Движущим фактором выступает биологическая эволюция. И, наконец, третий этап - возникновение человеческого общества и постепенное превращение биосферы в ноосферу. Ведущим фактором в этом процессе является разумная деятельность человека, характеризующаяся рациональным регулированием взаимоотношений человека и природы.

5. Превращение биосферы в ноосферу

Место человека в биосфере имеет свою существенную специфику, обусловленную биосоциальной природой человека. Его существование, как и всех других гетеротрофных организмов, зависит от наличия органической пищи, воздуха, воды и т.д. В то же время, человек обладает особенностью, выделяющей его из живой природы - труд, творческая деятельность, производственные отношения, определяющиеся его социальной сущностью. На ранних этапах существования человека его деятельность не нарушала равновесия в биосфере. Потребляемые человечеством ресурсы природы и продукты его жизнедеятельности циркулировали в общем круговороте веществ так же, как и других видов живых существ. Но со временем, в результате роста численности людей и развития цивилизации, все возрастает использование природных ресурсов человеческим обществом. Человек становится мощным экологическим фактором, нарушившим прежнее равновесие в природе, биосфере. Воздействия человека на окружающую природу достигли к настоящему времени планетарных масштабов. В результате деятельности человека происходят изменения климата, ландшафтов, состава атмосферы, видового и численного состава живых существ. Повсеместное уничтожение лесов приводит к снижению выделения в атмосферу кислорода и утилизации углекислого газа, к эрозии почв, нарушению водного режима и изменению климата. Сжигая органическое топливо, человек снижает содержание кислорода в атмосфере (так, например, при пробеге автомобилем 100 км пути расходуется годовая норма кислорода для одного человека). За последние годы отмечается повышение содержания углекислого газа в атмосфере, накопление промышленной пыли. Это ведет к возникновению "парникового эффекта" - нарушению рассеивания тепла с поверхности Земли в космос, что приводит к постепенному потеплению климата на планете. По некоторым данным, за последние 30 лет средняя температура приземной атмосферы повысилась на 10С. Если тенденция загрязнения атмосферы сохранится, то через 30-50 лет температура увеличится еще на 2-30С, что приведет к таянию "полярных шапок" и катастрофическому повышению уровня мирового океана. В атмосферу ежегодно поступают миллионы тонн загрязненных веществ. Особую опасность представляет сернистый газ, который соединяется с парами воды и является причиной выпадения кислотных дождей. Повсеместно на нашей планете отмечается ухудшение состояния водных систем в результате ирригационных и мелиоративных мероприятий. Происходит истощение подземных вод, массовая гибель малых рек, сокращение крупных рек, высыхание крупных водоемов (например, Арал). Промышленные и бытовые стоки, загрязняющие гидросферу ядовитыми веществами, солями тяжелых металлов, радионуклеотидами и т.п., составляют 700 км3 в год (примерно, 3 % всего планетарного объема воды). Тяжелый ущерб природным водным системам наносит "тепловое загрязнение" - сбросы термальных вод. Значительно воздействие человека на литосферу - распахивание земель для сельскохозяйственных нужд (сегодня 30% суши занято угодьями) приводит к эрозии почв, их засаливанию, поднятию грунтовых вод. В результате деятельности человека только на протяжении последних столетий были уничтожены многие виды растений и животных. В числе последних такие, например, как тур, стеллерова (морская) корова, эпиорнис, дронт, странствующий голубь и многие другие.