Биосфера: состав, основные процессы, источники загрязнения, нормативно-законодательная база

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………...3

Биосфера: состав, основные процессы, источники загрязнения, нормативно-законодательная база

1. Характеристика, состав и структура биосферы………………………………4

2. Экологические проблемы биосферы………………………………………….8

3. В.И.Вернадский о биосфере…………………………………………………...9

Заключение……………………………………………………………………….14

Список  литературы……………………………………………………………....16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

   В эру научно-технического прогресса особое значение приобретают знания о жизненных процессах на Земле в целом. Важную роль в этих процессах играют живые организмы. За миллиарды лет, прошедшие с момента образования нашей планеты, они наполнили атмосферу кислородом и азотом, очистили её от углекислого газа, сформировали отложения известняка, нефти, природного газа. В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка - биосфера (греч. bios "жизнь"). Этот термин первым ввёл в 1875 году Эдуард Зюсс, а учение о биосфере было создано в 1926 году Владимиром Вернадским. В основе учения Вернадского лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества и о самоорганизованности биосферы.

   Биосфера, однако, является лишь одной из геологических оболочек Земли или геосфер. На Земле также различают литосферу - твёрдую наружную оболочку Земли, состоящую из осадочных пород и расположенных под ними гранитов и базальтов, гидросферу, включающую в себя все океаны, моря, озёра и реки, и атмосферу - газовую оболочку Земли.

   Цель данной работы изучить  понятие, структуру и источники  загрязнения биосферы. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Биосфера: состав, основные процессы, источники загрязнения, нормативно-законодательная  база.

 1. Характеристика, состав и структура биосферы

   В буквальном переводе термин “биосфера” обозначет сферу жизни и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности «пространство жизни», «картина природы», «живая оболочка Земли» и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями.

   Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только 
совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими 
процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой 
природы от сил и веществ неорганической природы. Даже автор самого 
термина «биосфера» Э.Зюсс в своей книге «Лик Земли», опубликованной 
спустя почти тридцать лет после введения термина (1909 г.), не замечал 
обратного воздействия биосферы и определял ее как «совокупность 
организмов, ограниченную в пространстве и во времени и обитающую на 
поверхности Земли».

   Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых 
организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он 
подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и 
образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых 
организмов. 
   Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с 
развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других 
преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те 
элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в 
целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая 
изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

   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). 
   Очень важным для понимания биосферы было установление немецким 
физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых 
организмов: 
- автотрофное – построение организма за счет использования веществ 
неорганической природы;

- гетеротрофное – строение организма за счет использования 
низкомолекулярных органических соединений;

- миксотрофное – смешанный тип построения организма 
(автотрофно-гетеротрофный). 
   Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, 
содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества 
планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. 
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. 

   Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с 
космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

   Атмосфера имеет несколько слоев:

- тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17км). В нем состредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь 
водяной пар;

- стратосфера;

- ноосфера  – там «живое вещество» отсутствует.

   Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 
(21%), CO2 (0,03%).

   Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ. 
   Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не 
говорит о том, насколько он важен для растительных и животных 
организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит 
N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью 
океанической воды является то, что основные ионы характеризуются 
постоянным соотношением во всем объеме мирового океана. 
   Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и 
магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать 
верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической 
границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором 
осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной 
(неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после 
разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными 
частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, 
вода, газы.

   Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. 

   Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора – это «царство» кислорода, 
химически связанного в ходе геологического развития земной коры.  
Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об 
обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их 
физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. 
   Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе 
естествоиспытателей к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и процессов природы с позиций 
отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку все шире проникают идеи холистического, или 
целостного, подхода к изучению природы, которые в наше время 
сформировались в системный метод ее изучения.

   Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании 
общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на 
абиотические, или физические, условия. Так, оказалось, например, что 
состав морской воды во многом определяется активностью морских 
организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее 
структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. 
Число подобных примеров легко увеличить, и все они свидетельствуют о 
наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате 
которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее.

   Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно 
исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на 
физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945). 
 
 

2. Экологические проблемы биосферы

   Экологические проблемы биосферы - это парниковый эффект, истощение озонового слоя, массовое сведение лесов, которое нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере, отходы производства, сельского хозяйства, производство энергии ГЭС наносят урон природе и людям - затопление огромных территорий под водохранилища, непреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек, застой вод, замедление проточности, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки; местное повышение воды влияет на грунт водохранилища, приводит к подтоплению, заболачиванию, эрозии берегов и оползням; существует опасность от плотин в районах с высокой сейсмичностью).

  Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию. 
 
 
 
 
 

3. В.И.Вернадский о  биосфере

   Центральным в этой концепции является понятие о живом веществе, которое В.И.Вернадский определяет как совокупность живых организмов. Кроме растений и животных, В.И.Вернадский включает сюда и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.

   Это воздействие сказывается, прежде всего, в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.

   По мнению В.И.Вернадского, в прошлом не придавали значения двум важным факторам, которые характеризуют живые тела и продукты их жизнедеятельности:

- открытию Пастера о преобладании оптически активных соединений, связанных с дисимметричностью пространственной структуры молекул, как отличительной особенности живых тел;

-  явно недооценивался вклад живых организмов в энергетику биосферы и их влияние на неживые тела. Ведь в состав биосферы входит не только живое вещество, но и разнообразные неживые тела, которые В.И.Вернадский называет косными (атмосфера, горные породы, минералы и т. д.), а также и биокосные тела, образованные из разнородных живых и косных тел (почвы, поверхностные воды и т. п.). Хотя живое вещество по объему и весу составляет незначительную часть биосферы, но оно играет основную роль в геологических процессах, связанных с изменением облика нашей планеты.

   Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы. Не случайно, поэтому В.И.Вернадский считает, что живые организмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей.