Биогеохимические круговороты

Коммонер достаточно радикален в выборе решения многих проблем загрязнения окружающей среды. Он является решительным сторонником использования возобновляемых источников энергии, особенно солнечной энергии, которая может децентрализовать энергопотребление предприятий, и использовать солнечный свет в качестве альтернативного источника энергии для большинства потребителей энергии.

Коммонер указывает на серьезность социальных причин, влияющих на сложившуюся экологическую ситуацию. Он утверждает, что, устранение разрыва экономического развития между развитыми странами и странами, так называемого «третьего мира», списание экономических долгов, должно привести к уменьшению проблемы перенаселения. Так же, это может компенсировать ущерб, нанесенный такими странами природе, за предыдущие десятилетия. Также, Коммонер призывает к перераспределению мировых богатств.

1. Все связано со всем

Первый закон (все связано со всем) обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе. Этот закон является узловым положением в природопользовании и свидетельствует, что даже небольшие изменения человеком в одной экосистеме могут привести к большим отрицательным последствиям в других экосистемах. Первый закон называется также законом внутреннего динамического равновесия. Например, вырубка лесов и последующее уменьшение свободного кислорода, а также выбросы в атмосферу оксида азота и фреона привели к истощению озонового слоя в атмосфере, что, в свою очередь, увеличило интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего земли и губительно действующего на живые организмы. Известна притча о Дарвине, который на вопрос своих земляков о том, что им делать для увеличения урожая гречихи, ответил: «Разведите кошек». И напрасно крестьяне обиделись. Дарвин, зная, что в природе «все связано со всем», рассудил так - кошки переловят всех мышей, мыши перестанут разорять гнезда шмелей, шмели будут опылять гречиху и крестьяне получат хороший ее урожай.

2. Все должно куда-то  деваться

Второй закон (все должно куда-то деваться) базируется на результатах возникновения и развития жизни на земле, на естественном отборе в процессе эволюции жизни. Он связан с биотическим (биологическим) круговоротом: продуценты - консументы - редуценты. Так, для любого органического вещества, вырабатываемого организмами, в природе существует фермент, способный это вещество разложить. В природе ни одно органическое вещество не будет синтезировано, если нет средств для его разложения. В этом круговороте непрерывно, циклично, но неравномерно во времени и пространстве происходит перераспределение вещества, энергии и информации, сопровождающееся потерями.

Вопреки этому закону человек создал (и продолжает создавать) химические соединения, которые, попадая в природную среду, не разлагаются, накапливаются и загрязняют ее (полиэтилен, ДДТ и др.). То есть биосфера не работает по принципу безотходности, в ней всегда накапливаются выбывающие из биотического круговорота вещества, формирующие осадочные породы. Отсюда вытекает следствие: абсолютно безотходное производство невозможно. Поэтому мы можем рассчитывать только на малоотходное производство. Действие этого закона - одна из главных причин кризиса окружающей среды. Огромные количества вещества, например, нефти и руды извлечены из земли, преобразованы в новые соединения и рассеяны в окружающей среде.

В связи с этим при развитии технологий необходимы: а) малая энерго- и ресурсоемкость, б) создание производства, в котором отходы одного производства являются сырьем другого производства, в) организация разумного захоронения неминуемых отходов. Этот закон предупреждает нас о необходимости разумного преобразования природных систем (строительство плотин, переброска стока рек, мелиорация и многое другое).

3. Природа «знает» лучше

В третьем законе (природа «знает» лучше) Коммонер говорит о том, что, пока нет абсолютно достоверной информации о механизмах и функциях природы, мы, подобно человеку, незнакомому с устройством часов, но желающему их починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить. Он призывает к предельной осторожности. Преобразование природы пагубно экономически и опасно экологически. В конечном итоге могут быть созданы условия, не пригодные для жизнедеятельности. Существующее мнение об улучшении природы без указания экологического критерия улучшения лишено всякого смысла. Иллюстрацией третьего «закона» экологии может служить то, что один лишь математический расчет параметров биосферы требует безмерно большего времени, чем весь период существования нашей планеты как твердого тела. (Потенциально осуществимое разнообразие природы оценивается числами с порядком от 101000до 1050 при пока не осуществленном быстродействии ЭВМ - 10'° операций в сек. -- и работе невероятного числа (1050) машин операция вычисления одномоментной задачи варианта из 1050 разностей займет 1030 с, или 3х1021 лет, что почти в 1012 раз дольше существования жизни на Земле). Природа пока «знает» лучше нас.

Можно привести примеры об отстреле в свое время волков, которые оказались «санитарами леса», или об уничтожении в Китае воробьев, которые якобы губят посевы, но никто не подумал, что посевы без птиц будут погублены вредными насекомыми.

4. Ничто не дается даром

Четвертый закон (ничто не дается даром) имеет еще трактовку «за все нужно платить». Этот закон Коммонера вновь касается тех проблем, которые обобщает закон внутреннего динамического равновесия и закон развития природной системы за счет окружающей ее среды. Глобальная экологическая система, т. е. биосфера, представляет собой единое целое, в рамках которого любой выигрыш сопряжен с потерями, но, с другой стороны, все, что извлечено из природы, должно быть возмещено. Коммонер так разъясняет свой четвертый «закон» экологии: «...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать: он может быть только отсрочен». Например, при выращивании зерна, овощей мы извлекаем из пашни химические элементы (азот, фосфор, калий и др.), и если в нее не вносить удобрения, то урожай постепенно начинает снижаться.

Обратимся опять к печально известной истории Аральского моря. Для восстановления экосистемы моря необходимы значительные денежные средства. К июню 1997 г. государства Центральной Азии направили на ликвидацию последствий экологического бедствия на Арале свыше 2 млрд. долл., однако восстановить Аральское море не удалось. В 1997 г. было решено сформировать Международный фонд спасения Арала. Начиная с 1998 г., взносы в этот фонд осуществляются по принципу: 0,3% от доходной части бюджета Казахстана, Туркмении, Узбекистана и по 0,1% - Киргизии и Казахстана. В Докладе Европейского агентства по вопросам окружающей среды за 2003 г. обращено внимание, что вследствие «парникового эффекта» произошло учащение природных катаклизмов, экономические потери от которых составляют в среднем 11 млрд. евро в год.

Человек склонен думать, что его минуют неприятности, что это произойдет с кем-то другим, но не с ним. Вот еще один всем известный печальный пример. Чернобыльская авария перевернула точку зрения многих людей на атомную энергетику. Иллюстрацией четвертого экологического закона является та страшная цена, которую заплатили и продолжает выплачивать украинский, белорусский и русский народы за “самую дешевую электроэнергию”.

Заключение

Известный американский ученый-эколог Б. Коммонер сводит основные законы экологии к следующему:

1. первый закон экологического  развития Коммонера (все связано  со всем) обращает внимание на  всеобщую связь процессов и  явлений в природе и близок  по смыслу к закону внутреннего  динамического равновесия: изменение  одного из показателей системы  вызывает функционально-структурные  количественные и качественные  перемены, при этом сама система  сохраняет общую сумму вещественно-энергетических  качеств. Этот закон отражает  существование колоссальной сети  связей в биосфере между живыми  организмами и природным окружением. Любое изменение качества природной  среды по существующим связям  передается как внутри биогеоценозов, так и между ними, влияет на  их развитие;

2. второй закон (все должно  куда-то деваться) говорит о том, что ничто в природе не исчезает  бесследно, то или иное вещество  просто перемещается с места  на место, переходит из одной  молекулярной формы в другую, влияя при этом на жизненные  процессы живых организмов;

3. третий закон (природа  «знает» лучше) свидетельствует  о том, что мы не имеем достоверной  информации о механизме и функциях  природы, поэтому легко вредим  природным системам, стараясь их, как нам кажется, улучшить;

4. четвертый закон (ничто  не дается даром) доказывает нам  то, что глобальная экологическая  система, т. е. биосфера, представляет  собой единое целое, в рамках  которого любой выигрыш сопряжен  с потерями, но, с другой стороны, все, что извлечено из природы, должно быть возмещено.

Основываясь на этих законах, можно предложить альтернативу - экологическую целесообразность, что означает совместимость технологических процессов с процессами эволюции биосферы. Из всех видов технологий только один соотносится с логикой развития биосферы - это экологические технологии (экотехнологии). Они должны быть построены по типу природных процессов, а иногда даже становится их прямым продолжением. Формулировать принципы построения экотехнологий необходимо на основе тех механизмов, которыми живая природа поддерживает свое равновесие, продолжает развиваться. Один из таких принципов - совместимость по веществу. Все отходы и выбросы (в идеале) должны быть переработаны микроорганизмами, а также не причинить вреда всему живому. Поэтому в биосферу в конечном итоге мы должны выбрасывать только то, что может быть переработано микроорганизмами. Это и будет совместимостью по веществу.

Из этого следует, что вновь создаваемые химические и другие технологии должны оперировать только экологически целесообразными веществами, получаемыми в качестве отходов. Тогда природа сама сможет справиться с утилизацией отходов и загрязнений.

сформулированные американским экологом Б. Коммонером (1974) в свободной беллетристической форме законы (не в том строгом смысле, как это принято в естествознании): 1) “Все связано со всем”; это означает, что живая динамика сложных и разветвленных экологических цепей образует, в конечном итоге, единую высокосвязанную систему; в абстрактном варианте это утверждение повторяет известное диалектико-материалистическое положение о всеобщей связи вещей и явлений; на более конкретном уровне оно выступает как обобщение кибернетического характера; 2) “Все должно куда-то деваться”; это неформальная перефразировка фундаментального физического закона сохранения материи; здесь Коммонер ставит одну из труднейших проблем прикладной экологии — проблему ассимиляции биосферой отходов человеческой цивилизации; 3) “Природа знает лучше”; этот закон вызывает в литературе наибольшую критику; это положение распадается на два относительно независимых тезиса: первый, солидаризирующийся с известным неоруссоистским лозунгом “Назад к природе”, который сегодня не может быть принят как нереалистичный; второй, связанный с призывом к осторожности в обращении с природными экосистемами, важен и конструктивен; 4) “Ничто не дается даром”; этот экологический закон объединяет в себе три предыдущих закона; по Коммонеру, “глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может явиться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платы по этому векселю нельзя избежать; она может быть только отсрочена”.

ВАРИАНТ 4 : ВОПРОС 5:

Географическая оболочка — область зарождения жизни на Земле, арена активной деятельности человеческого общества. Таким образом, я считаю рассматриваемую тему реферата актуальной.

Географическая оболочка – целостная и непрерывная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, верхнюю – литосферы, всю гидросферу и всю биосферу. Между оболочками Земли происходит сложное взаимодействие, непрерывный обмен веществом и энергией. Так, в атмосферу поступают вода в результате ее испарения с поверхности океана и суши, твердые частицы, поднимаемые ветром с поверхности суши или поступающие в атмосферу во время извержения вулканов. Воздух и вода проникают в верхнюю часть литосферы. Различные твердые частицы постоянно сносятся в водоемы, в водоемы поступают и газы из атмосферы. От поверхности Земли нагреваются верхние слои атмосферы.

Границы географической оболочки выражены нечетко, поэтому ученые определяют их по-разному. Обычно за верхнюю границу принимают озоновый экран. Нижняя граница географической оболочки на суше чаще всего проводится на глубине не более 1000 м. Это та часть земной коры, которая подвержена сильным изменениям под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов. В океане нижней границей географической оболочки служит его дно. Таким образом, общая мощность географической оболочки составляет около 30 км.

Следовательно, географическая оболочка территориально и по объему совпадает с биосферой. Однако единой точки зрения относительно соотношения биосферы и географической оболочки нет.

АТМОСФЕРА

 
газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Ее основные составляющие - азот и кислород в соотношении приблизительно 4:1. На человека оказывает воздействие главным образом состояние нижних 15-25 км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена основная масса воздуха. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией, хотя предметом этой науки являются также погода и ее влияние на человека. Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным полем Земли. Высокие слои атмосферы - это также и химическая лаборатория, поскольку там в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции. Наука, изучающая эти взаимосвязанные явления и процессы, называется физикой высоких слоев атмосферы. 
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ 
Размеры. Пока ракеты-зонды и искусственные спутники не исследовали внешние слои атмосферы на расстояниях, в несколько раз превосходящих радиус Земли, считалось, что по мере удаления от земной поверхности атмосфера постепенно становится более разреженной и плавно переходит в межпланетное пространство. Сейчас установлено, что потоки энергии из глубоких слоев Солнца проникают в космическое пространство далеко за орбиту Земли, вплоть до внешних пределов Солнечной системы. Этот т.н. солнечный ветер обтекает магнитное поле Земли, формируя удлиненную "полость", внутри которой и сосредоточена земная атмосфера. Магнитное поле Земли заметно сужено с обращенной к Солнцу дневной стороны и образует длинный язык, вероятно выходящий за пределы орбиты Луны, - с противоположной, ночной стороны. Граница магнитного поля Земли называется магнитопаузой. С дневной стороны эта граница проходит на расстоянии около семи земных радиусов от поверхности, но в периоды повышенной солнечной активности оказывается еще ближе к поверхности Земли. Магнитопауза является одновременно границей земной атмосферы, внешняя оболочка которой называется также магнитосферой, так как в ней сосредоточены заряженные частицы (ионы), движение которых обусловлено магнитным полем Земли. Общий вес газов атмосферы составляет приблизительно 4,5*1015 т. Таким образом, "вес" атмосферы, приходящийся на единицу площади, или атмосферное давление, составляет на уровне моря примерно 11 т/м2. 
Значение для жизни. Из сказанного выше следует, что Землю от межпланетного пространства отделяет мощный защитный слой. Космическое пространство пронизано мощным ультрафиолетовым и рентгеновским излучением Солнца и еще более жестким космическим излучением, и эти виды радиации губительны для всего живого. На внешней границе атмосферы интенсивность излучения смертоносна, но значительная его часть задерживается атмосферой далеко от поверхности Земли. Поглощением этого излучения объясняются многие свойства высоких слоев атмосферы и особенно происходящие там электрические явления. Самый нижний, приземный слой атмосферы особенно важен для человека, который обитает в месте контакта твердой, жидкой и газообразной оболочек Земли. Верхняя оболочка "твердой" Земли называется литосферой. Около 72% поверхности Земли покрыто водами океанов, составляющими большую часть гидросферы. Атмосфера граничит как с литосферой, так и с гидросферой. Человек живет на дне воздушного океана и вблизи или выше уровня океана водного. Взаимодействие этих океанов является одним из важных факторов, определяющих состояние атмосферы. 
Состав. Нижние слои атмосферы состоят из смеси газов (см. табл.). Кроме приведенных в таблице, в виде небольших примесей в воздухе присутствуют и другие газы: озон, метан, такие вещества, как оксид углерода (СО), оксиды азота и серы, аммиак.