Биосфера и человек

План

Введение.

1. Биосфера, ее структура и функции.
2. Биосфера и человек.
3. Теория Вернадского о коэволюции общества и природы

Заключение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

    Понятие "биосфера" вошло в систему  знаний о Земле сравнительно недавно - в начале нашего столетия, когда  в 1926 г. вышла в свет книга академика  В.И.Вернадского "Биосфера". До тех  пор хотя термин "биосфера" и употреблялся в работах австрийского геолога Э.Зюсса, тем не менее, не привился в науке сколько-нибудь прочно в силу недостаточной определенности содержания и, главное, недостаточной обоснованности того, что он необходим наряду с обозначениями давно известных геосфер.

    В книге В.И.Вернадского впервые  на богатом фактическом материале  было не только раскрыто содержание понятия "биосфера", но и показано, насколько  это понятие важно для понимания  сущности фактически всех происходящих на поверхности Земли явлений.

    В последующих трудах В.И.Вернадский всесторонне развил учение о биосфере вплоть до обоснования необходимости  ввести понятие, означающее следующий, более высокий этап развития биосферы. Для этого этапа он предложил  название "ноосфера", т.е. "сфера  разума" - в буквальном переводе с греческого. Указанный термин употреблялся раньше в работах теологически настроенных французских ученых Э.Леруа и П.Тейяра де Шардена, которые имели в виду действительно только лишь сферу чистого разума, функционирующую фактически независимо от материального мира. В.И, Вернадский же подразумевал под биосферой не только сферу духа, но и материальную действительность, преобразованную трудом людей. 
 
 
 
 
 

1. Биосфера, ее структура и функции. 

    Около 60 лет назад выдающийся русский  ученый академик В.И. Вернадский разработал учение о биосфере – оболочке Земли, населенной живыми организмами. В.И. Вернадский распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду  обитания. Он выявил геологическую  роль живых организмов и показал, что их деятельность представляет собой  важнейший фактор преобразования минеральных  оболочек планеты. Он писал: “На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а  поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем  живые организмы, взятые в целом”. Более правильно, поэтому определять биосферу как оболочку Земли, которая  населена и преобразуется живыми существами.

    В составе биосферы различают:

• живое вещество, образованное совокупностью организмов;
• биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др. );
• косное вещество, образующееся без участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты);
• биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

    Эволюция  биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как  космического тела и протекающих  в ее недрах химических преобразований, биологической эволюции живых организмов и развитием человеческого общества.

    Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным  существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты  и отграничена слоем озона, который  задерживает губительную для  жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана – до 10-11км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии.

    Атмосфера. Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших  количествах в ней содержится диоксид углерода (0,003 %) и озон. Состояние  атмосферы оказывает большое  влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности  Земли и в водной среде. Для  биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации  мертвого органического вещества, диоксид  углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород – в результате фотосинтеза.

    Гидросфера. Вода – важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования  живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в Мировом океане, который занимает около 70 % поверхности  Земного шара и содержит 1 300 млн. км.

    Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в  зависимости от температуры и  присутствия живых организмов. В  воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере.

    Гидросфера  формировалась в связи с развитием  литосферы, которая в течение  геологической истории Земли  выделяла большое количество водяного пара.

    Литосфера. Основная масса организмов, обитающих  в пределах литосферы, находится  в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества – продукты жизнедеятельности организмов.

    Живые организмы (живое вещество). Хотя границы  биосферы довольно узки, живые организмы  в их пределах распределены очень  неравномерно. На большой высоте и  глубинах гидросферы и литосферы  организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным  образом на поверхности земли, в  почве и приповерхностном слое океана.

    В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается  важная закономерность. Из общего числа  видов 21 % приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99 %. Среди животных 96 % видов беспозвоночные и только 4% позвоночные, из которых  только десятая часть – млекопитающие.

    Таким образом, в количественном отношении  преобладают формы, состоящие на относительно низком уровне эволюционного  развития.

    Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, одна она играет ведущую роль в геохимических  процессах. Вещества и энергию, необходимую  для обмена веществ, организмы черпают  из окружающей среды. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются  и разлагаются.

    Ежегодно  благодаря жизнедеятельности растений и животных воспроизводится около 10 % биомассы.

    Главная функция биосферы заключается в  обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в  циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. 
 
 
 
 

2. Биосфера и человек. 

    Современный человек сформировался около 30-40 тыс. лет назад. С этого времени  в эволюции биосферы стал действовать  новый фактор – антропогенный.

    Первая  созданная человеком культура –  палеолит (каменный век) продолжалась примерно 20-30- тыс. лет; она совпала  с длительным периодом оледенения. Экономической основой жизни  человеческого общества была охота  на крупных животных: благородного и северного оленя, шерстистого  носорога, осла, лошадь, мамонта, тура. На стоянках человека каменного века находят многочисленные кости диких  животных – свидетельство успешной охоты. Интенсивное истребление  крупных травоядных животных привело  к сравнительно быстрому сокращению их численности и исчезновению многих видов.

    Если  мелкие травоядные могли восполнять потери от преследования охотниками благодаря высокой рождаемости, то крупные животные в силу эволюционной истории были лишены этой возможности. Дополнительные трудности для травоядных возникли вследствие изменения природных  условий в конце палеолита. 10-13 тыс. лет назад наступило резкое потепление, отступил ледник, леса распространились в Европе , вымерли крупные животные. Это создало новые условия жизни, разрушило сложившуюся экономическую базу человеческого общества. Закончился период его развития, характеризовавшийся только использованием пищи, т.е. чисто потребительским отношением к окружающей среде. В следующую эпоху – неолита - наряду с охотой (на лошадь, дикую овцу, благородного оленя, кабана, зубра, и т.д.), рыбной ловлей и собирательством (моллюски, орехи, ягоды, плоды) все большее значение приобретает процесс производства пищи. Делаются первые попытки одомашнивания животных и разведения растений, зарождается производство керамики. Уже 9-10 тыс. лет назад существовали поселения, среди остатков которых обнаруживают пшеницу, ячмень, чечевицу, кости домашних животных – коз, овец, свиней. В разных местах Передней и Средней Азии, Кавказа, Южной Европы развиваются зачатки земледельческого и скотоводческого хозяйства. Широко используется огонь – и для уничтожения растительности в условиях подсечного земледелия, и как средство охоты. Начинается освоение минеральных ресурсов, зарождается металлургия.

    Рост  населения, качественный скачок в развитии науки и техники за последние  два столетия, особенно в наши дни, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы.

        В.И. Вернадский считал, что влияние  научной мысли и человеческого  труда обусловило переход биосферы  в новое состояние – ноосферу (сферу разума). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Теория Вернадского о коэволюции общества и природы

    В самом начале XX века В.И. Вернадский впервые сформулировал утверждение  о том, что человек превращается в основную геологопреобразующую силу планеты и чтобы обеспечить свою будущность, ему предстоит взять на себя ответственность за дальнейшее развитие биосферы и общества. В результате такого целенаправленного воздействия биосфера перейдет в качественно новое состояние.

    Это новое состояние биосферы, которое определяется (направляется) деятельностью разума человека, Ле Руа назвал ноосферой. Сам Вернадский использовал этот термин весьма осторожно и лишь в самом конце своей жизни.

    Термин "ноосфера" в настоящее время  получил достаточно широкое распространение, но трактуется разными авторами весьма неоднозначно. Человечество - часть  биосферы, и реализация принципа коэволюции - необходимое условие для обеспечения его будущего.

    Изучение  проблем коэволюции открывает новое и, возможно, важнейшее направление фундаментальных исследований. Часто говорят, что в отличие от века пара, каким был век XIX, и века ХХ, который был веком электричества и атомной энергии, наступающий век будет веком гуманитарных знаний.

    Биосфера  представляет собой грандиозную  нелинейную систему. Однако до сих пор  основное внимание исследователей уделялось  изучению отдельных фрагментов этой системы. В центре внимания исследователей были прежде всего многочисленные механизмы отрицательной обратной связи. Наиболее концептуально интересен вопрос о стабильности биосферы, ее способности реагировать на внешние возмущения так, чтобы они не выводили ее из состояния установившегося квазиравновесия.

    Но  описать особенности эволюции биосферы с помощью одних механизмов отрицательных обратных связей нельзя. Как во всякой сложной развивающейся системе, в ней присутствует и множество положительных обратных связей. Обойтись без них тоже нельзя, поскольку именно положительные обратные связи и являются ключом к развитию системы, то есть усложнению системы и росту разнообразия ее элементов, что приводит к сохранению ее целостности (хотя может привести и к другому состоянию квазиравновесия).

    Таким образом, любая сложная саморазвивающаяся  система всегда обладает неким набором  механизмов, некоторые из которых  играют роль положительных, а другие - отрицательных обратных связей. Первые отвечают за развитие системы, рост ее сложности и разнообразие элементов. Вторые - за стабильность (гомеостаз) системы  и сохранение уже существующего квазиравновесия. Разделение этих механизмов весьма условно. Однако оно дает качественное представление о характере функционирования сложной развивающейся системы. В настоящее время наибольшее внимание привлекает изучение механизмов отрицательной обратной связи, что достаточно естественно, поскольку человек живет в определенных условиях, к которым он адаптировался. И смена этих условий может оказаться трагичной. Но изучение отдельных механизмов, даже в их сочетании, еще недостаточно для построения теории развития биосферы. А без такой теории говорить о стратегии человечества во взаимоотношениях с биосферой очень трудно и опасно.