Особенности строения биосферы

 посевы  сельскохозяйственных   растений  →     корова →     человек.

       Можно считать, что в среднем полевые культуры растений используют в процессе фотосинтеза около 1% солнечной энергии. Крупный рогатый скот использует на построение веществ своего тела около 10% энергии, запасенной в растительном корме, а человек утилизирует около 10% энергии, запасенной в тканях животного. При такой пищевой цепи человек использует в лучшем случае около 0,01% падающей солнечной энергии.³

       Количество  энергии, необходимое для нормальной жизнедеятельности человеческого организма, зависит от размера тела, выполняемой работы и температуры окружающей среды. Минимальная суточная потребность человека при сидячем образе жизни составляет около 1300 ккал. При средней активности человеку необходимо получать в сутки около 2500 ккал. В холодном климате п при активной деятельности эта потребность возрастает до 3900 ккал.

       Если  принять, что взрослый человек нуждается  в 3000 ккал в сутки, а выращивание кормовых культур производится в районах, где количество солнечной радиации составляет 500 кал на 1 см² в сутки, то легко рассчитать, что для прокормления одного человека при такой пищевой цепи необходимо иметь площадь посевов около 0,6 га. Приведенные расчеты, несомненно, очень упрощены. В них не учитывается, с одной стороны, потребление человеком продуктов растительного происхождения, с другой стороны, не учитывается и использование пищевых продуктов, получаемых при более длинных трофических цепях.

       Энергетические  связи между различными группами растений и животных или между  отдельными трофическими уровнями можно представить в виде ступенчатой пирамиды, которая быстро сужается при переходе от одного звена цепи питания к другому. Если расположить один над другим прямоугольники, ширина которых пропорциональна продукции каждого пищевого уровня, то получится так называемая пирамида продукции или пищевая пирамида. При изучении пищевых цепей в естественных условиях такие пирамиды называют экологическими пирамидами (пирамиды продукции или энергии).

       Поток энергии, проходящий через живые  организмы, составляющие трофическую цепь, доносит до организмов, замыкающих эту цепь, лишь ничтожное количество энергии по сравнению с энергией, усвоенной в процессе фотосинтеза растениями-продуцентами. Чем длиннее пищевая цепь, тем меньше энергии доносится до организмов, находящихся на вершине экологической пирамиды. Вот почему биомасса животных организмов суши составляет в среднем около 1—3% от растительной биомассы. Основное количество зоомассы приходится на биомассу беспозвоночных организмов, особенно тех, которые обитают в почве. В естественных условиях биомасса крупных животных в расчете на единицу площади сравнительно мала. Так, из данных, приводимых в сводке Хаксли (1962), следует, что в африканских саваннах биомасса крупных диких животных (в сырой массе) может достигать лишь 15—25 т/км², в лесах умеренных широт — 1 т/км², в тундре — 0,8 т/км² и в полупустыне — 0,35 т/км².

       Зоомасса  биосферы оценивается примерно в 20 млрд. т сухого вещества, причем на долю животных организмов океана приходится около 3,5 млрд. т.⁴

       Общая масса людей па нашей планете  в настоящее время около 200 млн. т. Если считать, что каждый человек расходует ежедневно в среднем около 2500 ккал энергии, суммарное потребление энергии людьми составит приблизительно 2,8 • 10¹⁵ ккал в год. Эта величина примерно соответствует современной продуктивности сельскохозяйственного производства при использовании 1,2— 1,4 млрд. га под полевые культуры и около 2,6 млрд. га под луга и пастбища. Однако во многих районах земного шара, особенно в ряде стран Азии и Африки, большинство населения получает с пищей лишь около 2000 ккал в сутки (среднеглобальная величина составляет примерно 2350 ккал на человека в сутки). Только значительное увеличение продукции сельского хозяйства, повышение уровня производства белка, увеличение площадей используемых земель и более полная и рациональная эксплуатация океана позволит достаточно хорошо обеспечить быстро возрастающее население земного шара необходимым количеством продуктов питания.

       6.  Факторы, ограничивающие  биологическую продуктивность  экосистем

       Биологическая продуктивность экосистем — основа жизни биосферы и человека как ее части. Она зависит от ресурсов почвы (ее обеспеченности питательными элементами и влагой), атмосферы и солнечного света и тепла. Каждый из этих ресурсов незаменим: при отсутствии света или диоксида углерода в атмосфере нельзя повысить продуктивность экосистемы высокими дозами удобрений или обильным поливом. Продуктивность экосистемы в большей мере зависит от того ресурса, которого недостаточно или который находится в избытке (например, переувлажение почвы или высокая температура воздуха). Такой ресурс называется лимитирующим (т.е. ограничивающим) фактором. В условиях степной и особенно полупустынной зоны России (Прикаспийская низменность) урожай лимитируется количеством осадков, а в лесной зоне, где влаги достаточно, — содержанием в почве питательных элементов. В зоне тундры и в горных районах урожай лимитируется количеством тепла.

       Чтобы повысить продуктивность экосистем, человек  стремится уменьшить влияние лимитирующих факторов — вносит удобрения, орошает влаголюбивые культуры, при недостатке тепла создает закрытый грунт (теплицы, парники). Однако даже при очень хороших почвенно-климатических условиях экосистема не будет продуктивной (или будет давать продукцию за счет малоценного для человека органического вещества), если ее использовать нерационально. В ней разрушается экологическое равновесие. Поэтому рациональное использование — одно из условий высокой биологической продуктивности экосистем, вовлеченных человеком в процесс хозяйственной деятельности.

       Биологическая продуктивность может снижаться  и при загрязнении экосистем  газообразными или жидкими ядовитыми отходами промышленных и сельскохозяйственных предприятий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       Итак, мы выяснили строение биосферы, ее границы. Биосфера имеет верхние и нижние границы.

       Земля — это пока единственная известная  человечеству планета, на которой существует жизнь в самых разнообразных ее проявлениях.

       Организация взаимоотношений обитающих на Земле организмов, механизмы использования и передачи солнечной энергии от одних организмов к другим, организация совместного проживания антагонистических по отношению друг к другу организмов и т. п. представляют большой интерес для человеческого общества.

         Ведь найденные учеными закономерности позволят человечеству организовать общественное хозяйство и наладить взаимоотношения с природой на естественных, природосообразных принципах.

         Пока же взаимоотношения человечества с природой в сфере хозяйства носят скорее антагонистический характер.

       Поэтому изучение нашей планеты как области жизни имеет большое практическое значение, особенно в период активного вмешательства человеческого общества в биосферные процессы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бернал Д. Возникновение жизни. М., «Мир», 1969. Биосфера. М., «Мир», 1972.
2. Биосфера и ее ресурсы. М., «Наука», 1971.     
3. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М., «Наука», 1965.
4. Вернадский В. И. Биосфера. М., «Мысль», 1967.
5. Вологдин А. Г. Жизнь и Земля. М., Изд-во АН СССР, 1963. Введение в геогигиену. М.— Л., «Наука», 1966.
6. Давиташвили Л. Ш. Эволюция условий накопления горючих ископаемых. М., «Наука», 1971.
7. Дажо Р. Основы экологии. М., «Прогресс», 1975.
8. Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. М., «Прогресс», 1973.
9. Камшилов М. М. Биотический круговорот. М., «Наука», 1970.
10. Камшилов М. М. Эволюция биосферы. М., «Наука», 1974.
11. Ковда В. А. Геохимические аспекты эрозии почв. В сб.: «Осадочныр
12. процессы». Кн. 2. М., 1973.
13. Крылов И. Н. На заре жизни. М., «Наука», 1972.
14. Лаптев Н. П. Научные основы охраны природы. Изд-во Томского ун-та,

1970.

15. Мильков Ф.Н. Ландшафтная сфера Земли. М., «Мысль», 1970.
16. Перельман А. И. Геохимия биосферы. М., «Наука», 1973. Проблемы биогеоценологии, М., «Наука», 1973.
17. Ресурсы биосферы на территории СССР. М., «Наука», 1971.
18. Руттен М. Происхождение жизни. М., «Мир», 1973.
19. Рябчиков А. М. Структура и динамика геосферы, ее естественное развитие и изменение человеком. М., «Мысль», 1972.
20. Тюрюканов А. Н. Биосфера и человечество. М., «Знание», 1973.