Живое вещество биосферы

— окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении главным образом тех веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (соединения железа, марганца, азота и др.). При этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восстановления. Обычно окислительная функция живого вещества в биосфере проявляется в превращении бактериями и некоторыми грибами относительно бедных кислородом соединений в почве, коре выветривания и гидросфере в более богатые кислородом соединения. Восстановительная функция осуществляется при образовании сульфатов непосредственно или через биогенный сероводород, производимый различными бактериями. И здесь мы видим, что данная функция является одним из проявлений средообразующей функции живого вещества;

— транспортная функция — перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении. Еще со времен Ньютона известно, что перемещение потоков вещества на нашей планете определяется силой земного тяготения. Неживое вещество само по себе перемещается по наклонной плоскости исключительно сверху вниз. Только в этом направлении движутся реки, ледники, лавины, осыпи.

Живое вещество — единственный фактор, обусловливающий обратное перемещение  вещества — снизу вверх, из океана — на континенты.

За счет активного передвижения живые организмы могут перемещать различные вещества или атомы в горизонтальном направлении, например за счет различных видов миграций. Перемещение, или миграцию, химических веществ живым веществом Вернадский назвал биогенной миграцией атомов или вещества.

 

 

 

 

 

 

 

Глава III. НЕГАТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА  БИОСФЕРУ

3.1. Механизмы устойчивости биосферы

 

Все виды устойчивости (гомеостаза), наблюдаемые в живых организмах и экосистемах, не являются статическими, а достигаются за счет непрерывно протекающих процессов, активно препятствующих любой тенденции к нарушению этого постоянства. Устойчивость всего живого есть непрерывная борьба за существование.

Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.

Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют  различные функции в поддержании  общего потока вещества и распределении  энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и  абиогенных процессов, на согласовывании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей. Однако в настоящее время на Земле появилась новая сила, по мощности воздействия не уступающая суммарному действию живых организмов - человечество с его социальными законами развития и мощной техникой, позволяющей влиять на вековой ход биосферных процессов. Современное человечество использует не только огромные энергетические ресурсы биосферы, но и небиосферные источники энергии (например, атомной), ускоряя геохимические преобразования природы. Некоторые процессы, вызванные технической деятельностью человека, направлены противоположно по отношению к естественному ходу их в биосфере (рассеивание металлов, руд, углерода и др. биогенных элементов, торможение минерализации и гумификации, освобождение законсервированного углерода и его окисление, нарушение крупномасштабных процессов в атмосфере, влияющих на климат и т.п.)

Вернадский считал возможным говорить даже об автотрофной роли человека, понимая под этим возрастающие масштабы искусственного синтеза органических веществ, часто даже не имеющих аналогов в живой природе.

За последние 100 лет человечество увеличилось в 4 раза, потребление  энергии в 10 раз, совокупный продукт  в 17,6 раза, минерального сырья - в 29 раз. 85 % всех добытых за всю историю  человечества полезных ископаемых приходится на XX век. Общее количество используемой энергии в конце века всего на 3-4 порядка величин меньше суммарной солнечной энергии поступающую на верхнюю границу атмосферы Земли. К настоящему времени 1/4 суши занята агроценозами и пастбищами и 3/4 непокрытой вековыми льдами территории оказывается в зоне прямого хозяйственного воздействия. Мировой улов рыбы достиг своего теоретического предела. На глазах происходит изменение глобального климата Земли, в результате которого могут усилиться стихийные бедствия, возрасти материальные потери, вымереть значительное число видов.

Комплексное воздействие человечества на биосферу увеличивается значительно  интенсивнее прироста самого человечества. Поэтому при последующем удвоении народонаселения мира нагрузка на биосферу возрастет многократно. Почти весь XX век может быть описан динамикой экстенсивного развития: увеличением производства электроэнергии, стали, алюминия, удобрений, пестицидов, автомобилей, протяженности транспортных магистралей и много другого.

Биосфера представляет собой открытую систему, которая обменивается веществом  и энергией с окружающей средой. Это возможно потому, что в экосистеме присутствуют не только автотрофы —  производители органического вещества, но и гетеротрофы — потребители  и разрушители органического  вещества. Между процессами создания органического вещества и его  преобразованием и разрушением  устанавливается относительное  равновесие, и экосистема остается устойчивой. Устойчивость — это  свойство экосистемы, которое проявляется  в поддержании своего состава, структуры  и функций, а также в способности  восстанавливаться в случае, если они будут нарушены.

Устойчивость биосферы определяется:  
—  исключительным разнообразием живого вещества;  
—  взаимозаменяемостью составляющих ее экосистем;  
—  дублированием звеньев биогеохимических циклов;  
— жизненной активностью живого вещества. 

Биологическое разнообразие обеспечивает богатство информационных, вещественных и энергетических связей живого и  косного вещества, а также взаимосвязи  биосферы с космосом, геосферами, процессы глобального биогеохимического  круговорота.

Существование каждого вида зависит  от множества других видов, уничтожение  одного из видов может привести к  исчезновению связанных с ним  иных видов. Особи одного вида и продукты их жизнедеятельности, а также их отмершие тела являются пищей для  других видов, что обеспечивает самоочищение экосистем.

Социально-экономическое развитие общества пришло и явное противоречие с ограниченными ресурсовоспроизводящими и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Происходит истощение естественных ресурсов суши и океана, безвозвратная потеря видов растений и животных, загрязнение окружающей среды, упрощение и деградация экосистем. Поэтому человечество ищет пути устойчивого развития общества и природы.

 

 

3.2. Антропогенные воздействия на биосферу

 

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.

К числу особых видов антропогенного воздействия на биосферу относят:

1) загрязнение среды опасными  отходами;

2) шумовое воздействие;

3) биологическое загрязнение;

4) воздействие электромагнитных  полей и излучений и некоторые  другие виды воздействий.

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.

 

 

3.3. Охрана  биосферы

 

В современных условиях перед человечеством возникла огромная по масштабам и значению задача — научиться грамотно и целенаправленно регулировать взаимоотношения природы и общества, обеспечить их гармоничное развитие, не ограниченное во времени.

Охрана биосферы — это комплексная система мероприятий, направленных на сохранение, рациональное использование и воспроизводство природных систем и ресурсов Земли в интересах существующих и будущих поколений людей. Главная цель рационального использования природных ресурсов — сбережение видового многообразия (генофонда) флоры и фауны Земли, ее недр, водных ресурсов, атмосферного воздуха, т.е. сохранение природных условий развития человеческого общества.

С 30-х гг. 20 в. стала очевидной  опасность истощения природных  ресурсов — как невозобновляемых (нефть, уголь, газ, руда и т.п.), так и возобновляемых (грибы, растения, животные и др.). За период с конца 16 в. до 70-х гг. 20 в. с лица Земли исчезли 109 видов птиц, 64 вида млекопитающих, 20 видов пресмыкающихся, 3 вида земноводных. К концу 20 в. процесс обеднения биоты (мира живых существ) земного шара принял угрожающие масштабы. По данным постоянной комиссии по исчезающим видам растений и животных Международного союза охраны природы и природных ресурсов (МСОП), в среднем ежедневно исчезает 1 вид (или подвид) животных и еженедельно 1 вид растений.

Процесс обеднения флоры и фауны  наиболее заметен на сравнительно небольшой  территории. Так, флора Беларуси, насчитывающая  более 1750 видов, за последние 100—150 лет сократилась почти на 100 видов. Исчезло также значительное число видов животных. Перестали встречаться такие млекопитающие, как среднеевропейский лесной кот, выхухоль; птицы: большой баклан, дрофа, розовый пеликан, колпица, стрепет; рыбы: белуга, балтийский и русский осетры, лосось и др. Уничтожаются в основном виды, полезные для человека: пищевые, лекарственные и красиво цветущие растения; животные, обладающие красивым мехом или оперением, мясо которых употребляется в пищу.

Как было сказано выше, само существование  биосферы и человека в ней теснейшим  образом связано с естественным функционированием биогеоценозов, в которых каждый вид занимает свою экологическую нишу и имеет  строго определенное функциональное значение. Поэтому потеря любого вида живых  организмов нарушает отлаженную в процессе эволюции функциональную организованность экологических систем. С этими  нарушениями связано ухудшение  естественных условий жизнедеятельности  человека. Именно по этой причине необходима научно обоснованная охрана видового разнообразия органического мира на Земле.

Решение этой важнейшей проблемы возможно путем составления международной  и национальных Красных книг, а  также списков редких и исчезающих видов живых организмов различных  стран и регионов. Одновременно разрабатываются  и принимаются меры по практической охране популяций редких и исчезающих видов, выделяются специальные участки  с различным режимом охраны —  заповедники, резерваты, национальные парки и т.п., принимаются законодательные  акты на национальном и межправительственном уровнях, заключаются международные  соглашения.

Заповедники и другие охраняемые территории. Заповедники — особо охраняемые законом территории или акватории, исключенные из любой хозяйственной деятельности ради сохранения в нетронутом виде природных комплексов, охраны видов живых организмов и слежения за природными процессами. Заповедники учреждаются для сохранения и развития в природных условиях представителей наиболее ценных или исчезающих видов животного и растительного мира, которым в первую очередь грозит опасность исчезновения в результате прямого истребления человеком или разрушения среды обитания в процессе хозяйственного освоения. Благодаря заповедникам сохранены многие виды животных (зубр, уссурийский тигр, выхухоль, гага и др.), восстановлена до промыслового уровня численность бобра, лося, соболя и других ценных охотничье-промысловых животных.

Главной задачей биосферных заповедников является обеспечение многолетних сравнительно-экологических исследований природных и антропогенных экосистем, организация глобальной и государственной системы мониторинга окружающей среды.

Заказник — участок природной территории, предназначенный для постоянной или временной охраны одного-двух или многих видов живых существ, экосистем или геологических памятников (ландшафтов). В заказниках хозяйственная деятельность допускается только в той мере, в какой она не нарушает покоя и не наносит вреда охраняемым объектам.

Резерваты — заповедные (охраняемые), обычно небольшие урочища (рощи, озера, участки долин и побережий и т.п.), или отдельные объекты природного комплекса (охотничье-промысловые звери, птицы или рыбы, редкие или исторически ценные деревья и т.п.).

Национальный парк — обширная охраняемая природная территория, на которой сохранились природные комплексы, представляющие особую экологическую, историческую и эстетическую ценность. Режим национального парка комбинированный: на его территории мозаично чередуются участки с заповедным и заказным режимом и участки, где допущена регламентированная хозяйственная деятельность, связанная главным образом с обслуживанием туристов и сохранением традиционных для местного населения форм землепользования.