Природно-экономическая характеристика биосферы

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

     Слово «биосфера» (от греческого слова bios—  жизнь и «сфера»- оболочка) появилось  в 1875 г. в работе австрийского геолога  Э. Зюсса, но только начиная с 1926 г., когда вышла в свет замечательная книга В. И. Вернадского «Биосфера», оно получило широкое распространение в науке. Учение В. И. Вернадского, о биосфере заставило научный мир по-новому взглянуть на нашу Землю.

Биосфера  — это область распространения живого на планете.

     Биосфера  с точки зрения физических процессов  — открытая энергетическая система, с входом и выходом. Энергетический вход — это главным образом  солнечная энергия. Энергия поглощается  первичными продуцентами — автографами (в основном зеленые растения), которые производят органическое вещество. Это органическое вещество (биомасса растительных организмов) — основа для существования всех остальных групп организмов — гетеротрофов. Все живые организмы образуют гигантский биологический круговорот биосферы, который не вполне замкнут. На выходе из этого круговорота находятся неорганические соединения, остающиеся после деятельности микроорганизмов-минерализаторов (деструкторов, или редуцентов, которые разлагают остатки живых организмов), а также не до конца разложенные остатки организмов, образующие за геологические периоды залежи каменного угля, сапропеля (ил, образованный из перегнивших остатков растений и животных), торфа и т. п.

     В.И. Вернадский показал, что возникновение  биосферы — результат сложного процесса эволюции всей планеты, развития живого вещества «как планетарного явления».

     Биосфера  возникла на Земле не менее 4,5 млрд. лет тому назад. На первых этапах эволюции атмосфера планеты содержала  мало кислорода, но после возникновения и развития растений постепенно обогащалась кислородом, что послужило одним из условий для развития большинства групп животных. Жизнь на нашей планете поддерживает в равновесном состоянии газовый состав атмосферы, состав морских и пресных вод, влияет на климат и плодородие почв. Человечество все более и более вторгается в жизнь биосферы, изменяя течение процессов биологического круговорота. Биосфера, хотя и является единой, взаимосвязанной системой, в свою очередь состоит из биогеоценозов — небольших участков пространства с населяющими их живыми организмами, со своими энергетическими входами и выходами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 1. Характеристика основных параметров и местоположение биосферы

     Наиболее  распространённым и вместе с тем  наиболее однобоким является представление о биосфере только как о современной живой плёнке (условно - оболочке) планеты, т.е. об автономной совокупности всех организмов (животных, растений, бактерий), населяющих поверхность Земли и её гидросферу и проникающих в той или иной мере в приповерхностные зоны атмосферы и литосферы. Такая биосфера сложным образом соотносится с тремя другими геосферами Земли, что только усиливает иллюзию её автономности.

     По  мнению В.И. Вернадского, земная кора - это область былых биосфер. Биосфера существовала на протяжении геологической истории от криптозоя до наших дней и была широко проникнута живым веществом.

     Биосфера  Вернадского неразрывно связана  с его концепцией пространства-времени, т.е. она трехмерна и геоисторична. Сведение её к современной жизнедеятельной плёнке планеты не просто обедняет понятие биосферы, а лишает её самой основы - бесконечной длительности эволюции, сложности неравномерного исторического развития, его непрерывности, направленности и необратимости. Нынешний срез биосферы, какой бы сложной и экологически дробной она нам ни представлялась, в своём вхождении в ландшафты Земли, в литосферу, в гидросферу (вплоть до человека в космосе) - только вершина древа - гигантского пути, идущего из геологического прошлого, без знания которого вся ослепительная красота современной мозаики жизни безродна и слепа.

     Таким образом, представление о биосфере как обособленной закрытой самоуправляющейся  системе - современной живой специфической  плёнке Земли - должно быть отвергнуто.

     Биосфера - это открытая система, существующая, вероятно, столь же долго, как и сама Земля, где все организмы неразрывно и непрерывно связаны - прежде всего, питанием и дыханием - с окружающей их материально-энергетической средой.

     Биосферная  концепция Вернадского лишена узкой биологичности и поэтому не может быть автоматически вписана только в сферу биологических наук. Это широкое междисциплинарное направление в науках о Земле и жизни, находящееся к тому же во все возрастающей связи с глобальной социологией и общественными науками. В этом и состоит огромное значение современных комплексных биосферных знаний в науке и в глобальных биосферных прогнозах наших дней, ставших особенно острыми в условиях неконтролируемой технократической деятельности людей.

1.1. Структура биосферы

     Биосфера включает в себя:

     - живое вещество, образованное совокупностью  организмов;

     - биогенное вещество, которое создается  в процессе жизнедеятельности  организмов (газы атмосферы, каменный  уголь, нефть, торф, известняки  и др.);

     - косное вещество, которое формируется без участия живых организмов;

     - биокосное вещество, представляющее  собой совместный результат жизнедеятельности  организмов и небиологических  процессов (например, почвы).

     Вся совокупность тел живых организмов населяющих Землю физико-химически  едина, вне зависимости от их систематической принадлежности и называется живым веществом (закон физико-химического единства живого вещества В. И. Вернадского). Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6*10¹² т (в сухом весе). Если её распределить по всей поверхности планеты, то получится слой всего в полтора сантиметра. По В. И. Вернадскому эта «пленка жизни», составляющая менее 10^-6 массы других оболочек Земли, является «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород. 

1.2. Границы биосферы

     Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным  существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и ограничена слоем озона, который задерживает губительные 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 10-11 км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и условием проникновения воды в жидком состоянии.

1.3. Распределение живых  организмов в границах  биосферы

     Хотя  границы биосферы довольно узки, живые  организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы  организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным  образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43х1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03х10 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

     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 десятая часть - млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы.

Глава 2. Основные источники  современного загрязнения  биосферы

     Развитие  промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду резко возросло и приняло катастрофический характер. Ежегодно выбрасываются миллионы тонн твердых и газообразных отходов, водоемы загрязняются миллиардами кубометров сточных вод. Почву и сельскохозяйственные угодья губят ядохимикатами, уничтожают в процессе строительства населенных пунктов, промышленных предприятий и транспортных магистралей.

     Среда обитания человека в больших масштабах "загрязняется" шумом, электромагнитными полями и радиоактивными излучениями; истощаются запасы кислорода; разрушается озоновый слой атмосферы Земли. В результате загрязнения природной среды ухудшается здоровье населения, погибает растительный и животный мир, ускоряется разрушение материалов, зданий и сооружений. Антропогенное воздействие на природу превышает ее восстановительный потенциал, что влечет за собой необратимые изменения природной среды. Возникает реальная угроза экологического кризиса. Экологический кризис - это нарушение динамического равновесия взаимодействия общества и природы, выражающееся в неспособности естественной природы выполнять свойственные ей функции обмена веществ и энергии, поддерживать условия, необходимые для существования и развития жизни.

     Наше  здоровье в немалой степени зависит  от того, чем мы дышим, что пьем и  едим, в каких условиях живем и  работаем.

     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.