Биосфера планеты

Доклад  по теме: « биосфера планеты».

Лисовец Елены 

ВВЕДЕНИЕ 

БИОСФЕРА (от греч. bios — жизнь и сфера), область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин «биосфера» введен в 1875 Э. Зюссом. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в т. ч. человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В. И. Вернадским (1926).

     С возникновением человеческой цивилизации  появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы и окружающей среды. Он достиг огромной силы в текущем  столетии и особенно в последнее время.

     С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно изменился. 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 бурного  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.

     Рост  населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали  массовое уничтожение лесов в  Европе, Северной Америке.

     Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели  к серьезным нарушениям природных  ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

     Предупреждая  о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще  полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической  силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески сбылось.

                                         1. УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ  

     Биосфера - сфера жизни. Она представляет собой  часть земного шара. Термин биосфера ввел в 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс. Последний назвал область жизни на Земле биосферой.

     Основоположником  современного учения о биосфере является русский ученый В. И. Вернадский. В  представлении В. И. Вернадского  биосфера охватывает то пространство, в котором живое вещество действует  как геологическая сила, формирующая  облик Земли. В основе его учения лежат представления о планетарной  геохимической роли живого вещества в образовании биосферы. Биосфера - продукт длительного превращения  вещества и энергии в ходе геологического развития Земли.  
В. И. Вернадский ввел понятие о биогеохимии. Биогеохимия - геохимия биосферы, то есть определенной земной оболочки - наружной, лежащей на границе космического пространства.

     Биосфера  является областью жизнедеятельности  живого вещества. Ее границы определяются наличием условий, необходимых для  жизни различных организмов.  

     По  В. И. Вернадскому биосфера включает в себе четыре основных компонента:

     1. Живое вещество - совокупность всех живых организмов (люди, животные, птицы, растения, рыбы, микроорганизмы и т.д.)

     2. Биогенное вещество, т.е. продукты, образовавшиеся в результате жизнедеятельности различных организмов (каменный уголь, битумы, торф, лесная подстилка, гумус почв и т.д.)

     3. Биокосное вещество - преобразованное организмами неорганическое вещество (некоторые осадочные породы, приземный воздух атмосферы и т.д.)

     4. Косное вещество - горные породы, в основном магматического генезиса.

     Живое вещество - это совокупность живых  организмов, существовавших или существующих определенный промежуток времени и  являющихся мощным геологическим фактором. Живое вещество является биогеохимическим фактором и характеризуется элементарным составом, массой и энергией. Это  вещество аккумулирует и преобразовывает  солнечную энергию и вовлекает  неорганическую материю в непрерывный  круговорот. В. И. Вернадский указывал, что живое вещество аккумулирует энергию космоса, превращает ее в  энергию земных процессов (химическую, электрическую, механическую, тепловую и т.д.) и в непрерывном обмене веществ с косной материей планеты  обеспечивает образование живого вещества. Последнее замещает отмирающие его  массы и привносит новые качества, определяя процесс эволюции органического  мира. Через живое вещество многократно  проходят атомы почти всех химических элементов. Живое вещество определяет состав атмосферы, гидросферы, литосферы  и играет большую роль в формировании биосферы.

     Учение  В. И. Вернадского о биосфере создает  теоретическую базу для решения  грандиозной задачи всестороннего  изучения биосферы как глобальной среды  обитания человечества.

     Во  взглядах В. И. Вернадского особенно важны следующие два положения:

     1. Понятие о живом веществе как  о ведущем факторе миграции  и перераспределения химических  элементов на поверхности Земли. 

     2. Неразрывная связь и единство  живых организмов и окружающей  среды. Единство биосферы поддерживается  непрекращающимся обменом вещества  и энергии между средой и  организмами. Обмен веществ происходит путем миграции химических элементов, захватываемых и выделяемых организмами в процессе их жизнедеятельности.

     Жизненные процессы, включающие процессы биогеохимической миграции элементов, по своей природе  являются цикличными и незамкнутыми. Биогеохимические циклы бывают разного  ранга - от обмена на уровне микроорганизмов  до суммарного эффекта деятельности живого вещества планеты Земля. Это  создает своеобразный механизм функционирования биосферы и ее отдельных звеньев. Цикличность массообмена химических элементов поддерживает состав окружающей среды в состоянии подвижного равновесия. Незамкнутость процессов способствует направленному изменению состава среды. Биогеохимия - наука, изучающая закономерности распределения химических элементов в живых организмах и окружающей среде для выяснения биогеохимических циклов массообмена. Биогеохимия является частью учения о биосфере.

     Идеи  В. И. Вернадского о единстве общества и природы актуальны и в  настоящее время. Он говорил: "Все  страхи и рассуждения обывателей, а также некоторых представителей гуманитарных и философских дисциплин  о возможности гибели цивилизации  связаны с недооценкой силы и  глубины геологических процессов, каким является происходящий ныне, нами переживаемый переход биосферы в ноосферу".

     Учение  В. И. Вернадского о ноосфере включает четыре основные положения:

     1. Ноосфера является исторически  последним состоянием геологической  оболочки биосферы, преобразованной  деятельностью человека.

     2. Ноосфера - сфера разума и труда. 

     3. Изменения в биосфере обусловлены  как сознательной, так и бессознательной  деятельностью человека. В последнем  случае изменения в биосфере  являются стихийными.

     4. Дальнейшее развитие ноосферы  связано с развитием социально-экономических  факторов, таких как установление  мира на планете Земля, освобождение  трудящихся и дальнейшее развитие  науки в их интересах. 

     Ноосфера  сильно отличается от биосферы в генетическом ускоренном развитии. Например, биосфера в мезозойском периоде находилась в устойчивом состоянии миллионы лет. Ноосфера значительно изменяется за десятки лет. Так, за несколько  десятков лет развития химической промышленности в Армянско-Красноперекопском промышленном районе Крыма заражены все среды экосистемы планеты Земля и сформировать чистую ноосферу в этом регионе не представляется возможным.

     Ноосфера  сильно изменяется не за миллионы лет, а за столетия и десятилетия. В  литературе известно, что с середины XIX века мировое потребление углерода, железа, марганца, никеля увеличилось  в 50-60 раз, а ванадия, вольфрама, молибдена, алюминия и калия - в 200-1000 раз. В природе  месторождения формировались миллионы лет. Добыча полезных ископаемых и их рассеяние, миграция и локализация  в техногенных условиях происходит всего лишь за десятки и реже - сотни лет. При переработке и  извлечении полезных компонентов из руд образуются шламы, шлаки и  другие отходы производств, которые  возвращаются в биосферу. Так происходит обмен веществ между человеком  и природой. Этот обмен веществ приводит к загрязнению ноосферы и к заболеванию живых организмов. Процессы миграции, рассеивания, локализации (аккумуляции) и перераспределения элементов и загрязняющих веществ между различными средами в техногенных условиях осуществляется с использованием энергии солнца, ядерных превращений, горючих ископаемых (угля, торфа, нефти, газа, сланцев) и других источников.  

                            2. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В БИОСФЕРЕ  

     Процессы  фотосинтеза органического вещества из неорганических компонентов продолжается миллионы лет, и за такое время  химические элементы должны были перейти  из одной формы в другую. Однако этого не происходит благодаря их круговороту в биосфере. Ежегодно фотосинтезирующие организмы усваивают  около 350 млрд. т углекислого газа, выделяют в атмосферу около 250 млрд. т кислорода и расщепляют 140 млрд. т воды, образуя более 230 млрд. т  органического вещества (в пересчёте  на сухой вес).

     Громадные количества воды проходят через растения и водоросли в процессе обеспечения  транспортной функции и испарения. Это приводит к тому, что вода поверхностного слоя океана фильтруется  планктоном за 40 дней, а вся остальная  вода океана – приблизительно за год. Весь углекислый газ атмосферы  обновляется  за несколько сотен лет, а кислород за несколько тысяч лет. Ежегодно фотосинтезом в круговорот включается 6 млрд. т  азота, 210 млрд. т фосфора  и большое количество других элементов (калий, натрий, кальций, магний, сера, железо и др.). существование этих круговоротов придаёт экосистеме определённую устойчивость.

     Различают два основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

     Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет, заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а  продукты выветривания (в том числе  растворимые в воде питательные  вещества) сносятся потоками воды в  Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками. Геотектонические изменения, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

     Малый круговорот (часть большого) происходит на уровне экосистемы и состоит в  том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы как  самих этих растений, так и других организмов (как правило животных), которые поедают эти растения (консументы). Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии, грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в потоки вещества.

     Круговорот  химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной  энергии и энергии химических реакций называется биогеохимическим циклом. В такие циклы вовлечены  практически все химические элементы и прежде всего те, которые участвуют  в построении живой клетки. Так, тело человека состоит из кислорода (62,8%), углерода (19,37%), водорода (9,31%), азота (5,14%), кальция (1,38%), фосфора (0,64%) и ещё примерно из 30 элементов.

                3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ОБЩЕСТВА НА БИОСФЕРУ  

3.1. Проблемы биосферы

     Проблемы  биосферы связаны с нынешним состоянием окружающей среды. Впрочем, как и  все остальные экологические  проблемы. И состояние окружающей среды все больше изменяется в худшую сторону, что влечет за собой увеличение в объеме уже существующих проблем и возникновение новых, к решению которых человечество еще не готово, так как еще не разработаны пути решения старых проблем, а появляются все новые (в геометрической прогрессии, как и все остальное в последнее время).

     К биосфере относится все, что живет, дышит, растет и питается (кроме человека, который выделился из животного  мира). Поэтому рассмотрим проблемы, относящиеся непосредственно к  миру дикой природы.