Взаимосвязь биосферы и человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общая характеристика биосферы

Существует два основных определения понятия «биосфера», одно из которых и дало начало применению данного термина. Это понимание биосферы как совокупности всех живых организмов на Земле. В.И. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, переосмыслил понятие биосферы. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого.

Такое толкование определило взгляд В.И. Вернадского на проблему происхождения жизни. Из нескольких вариантов: жизнь возникла до образования Земли и была занесена на нее; жизнь зародилась после образования Земли; жизнь возникла вместе с формированием Земли - В.И. Вернадский придерживался последнего и считал, что нет убедительных научных данных, что живое когда-либо не существовало на нашей планете. Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянной, менялась только ее форма. Иными словами, биосфера была на Земле всегда.

Под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном - тонким слоем озона на высоте примерно 20 км. Океан населен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10-11 км. В твердую часть Земли жизнь проникает до 3 км. Занимаясь созданной им биогеохимией, изучающей распределение химических элементов по поверхности планеты, В.И. Вернадский пришел к выводу, что нет практически ни одного элемента из таблицы Менделеева, который не включался бы в живое вещество.

Живые организмы, включающие в себя все известные химические элементы, в процессе жизнедеятельности осуществляют превращение энергии.

Основные выводы учения Вернадского о биосфере сводятся к следующему:

1) принцип целостности утверждает, что биосфера, жизнь существуют как единое целое. Жизнь является необходимой и закономерной частью стройного космического механизма;

2) принцип гармонии биосферы заключается в ее организованности, стройности, неразрывной связи в ней живых и неживых компонентов;

3) принцип значительности роли живого в эволюции Земли утверждает, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, взятые в целом. Облик Земли как небесного тела фактически сформирован жизнью;

4) основная роль биосферы состоит в трансформации солнечной энергии в действенную энергию Земли. Космическая энергия вызывает развитие жизни, которое достигается размножением;

5) правило инерции заключается в распространении жизни по земной поверхности из-за проявления ее геохимической энергии. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные;

6) закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел утверждает, что раз вошедший в организм элемент проходит длинный ряд состояний и при этом организм вводит в себя только необходимое количество элементов;

7) пределы жизни определяются физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обуславливается лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Например, интервал температуры жизни в 433° (от -252°С до +180°С) является предельным тепловым полем;

8) жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат приспособленности в ходе времени.

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).

2. Структура биосферы

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 9-17 км). В нем сосредоточено 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. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мг/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).

3. Среды жизни в биосфере

Наземно-воздушная среда обитания.

Ее освоили паукообразные, насекомые, рептилии, птицы, звери. Здесь встречаются животные быстро бегающие по открытым пространствам (степям, лугам, пустыням); обитающие в лесу и лазающие по ветвям деревьев и кустарников; живущие под пологом леса. По экологическим условиям наземно-воздушная среда - самая сложная и разнообразная по условиям обитания. Для нее характерна невысокая плотность, постоянное количество кислорода, существенные колебания температуры, сильное испарение с поверхности тела. Организмы, обитающие в наземно-воздушной среде, называют аэробионтами.

Водная среда обитания.

Условия жизни животных, обитающих в водной среде, сильно отличаются от условий наземно-воздушной среды. Вода обладает высокой плотностью и теплоемкостью, поэтому в ней не бывает резких колебаний температуры; количество кислорода, растворенного в воде, относительно низкое и может меняться в зависимости от внешних условий; избыток влажности; наличие растворенных солей и газов. В водной среде обитают рыбы, китообразные, ракообразные, кишечнополостные. Одни животные «парят» в толще воды, их называют планктон. (зоопланктон, фитопланктон). Другие - активно плавают и способны преодолевать значительные расстояния (рыбы, черепахи, головоногие моллюски, китообразные и др.) - это нектон. Некоторые обитают на дне или в грунте водоемов - это бентос (кораллы, губки, плоские и круглые черви, ракообразные, иглокожие, скаты, камбала). Организмы, живущие в водной среде, называются гидробионтами.

Почвенная среда обитания.

Почва, являясь важнейшей частью биосферы и продуктом взаимодействия живого вещества, горных пород и климатических факторов, представляет собой область наибольшей концентрации живых организмов, продуктов их метаболизма и разложения. Она имеет очень плотную структуру, в нее не проникает свет. Здесь более сглажены температурные перепады, создается особый режим влажности, промежуточный между наземно-воздушной и водной средами; содержание кислорода по мере погружения в почву уменьшается; имеются органические и минеральные вещества. В почве живут дождевые черви, клещи, личинки насекомых, муравьи, медведки. Многие млекопитающие роют норы в почве, а крот и слепыш всю жизнь проводят под землей. Организмы, населяющие почву, называют эдафобионтами.

Организменная среда обитания.

Некоторые организмы используют тела других видов в качестве среды обитания. Эту среду обитания освоили животные-паразиты, например круглый червь аскарида, печеночный сосальщик, бычий цепень, малярийный плазмодий и др. У паразитов нет недостатка в пище, и они защищены от воздействия внешней среды; внутренняя среда в которой обитает паразит обладает постоянством солевого состава и осмотического давления; отсутствует угроза высыхания. Организмы, использующие другие организмы в качестве среды обитания называют эндобионты.

4. Глобальный характер человеческого влияния на природу

вернадский биосфера природа экологический

Взаимодействие общества и природы - узловая проблема политического и социально-экономического развития общества. Расширяя и усиливая антропогенное и техногенное давление на природу, общество сталкивается с многократно воспроизведенным «эффектом бумеранга»: разрушение природы оборачивается экономическим ущербом и социальным уроном. Процессы экологической деградации приобретают характер глубокого экологического кризиса. Вопрос о сохранении природы превращается в вопрос выживания человечества. И нет в мире политической системы, которая сама по себе гарантировала бы экологическое благосостояние страны.

Многие экологические проблемы взаимоотношений в системе «общество-природа» сейчас перешагнули рамки национальных хозяйств и приобрели глобальное измерение. В скором времени на первом плане во всем мире окажутся не идеологические, а экологические проблемы, доминировать будут не отношения между нациями, а отношения между нациями и природой.

Единственный путь выживания - максимализация стратегии бережливости в отношении с окружающим миром. В этом процессе должны участвовать все члены мирового сообщества.

Глобальные проблемы человечества. Факторами, способствующими появлению и обострению глобальных проблем, явились:

· резкое увеличение расходования природных ресурсов;

· отрицательное антропогенное воздействие на природную среду, ухудшение экологических условий жизни людей;

· усиление неравномерности в уровнях социально-экономического развития, между промышленно развитыми и развивающимися странами;

· создание оружия массового уничтожения.

Отметим признаки, присущие глобальным проблемам:

· глобальные проблемы проявления;

· острота проявления;

· комплексный характер;

· общечеловеческая сущность;

· особенность предопределять ход дальнейшей истории человечества;

· возможность их решения усилиями всего мирового сообщества.

Уже сейчас существует угроза необратимых изменений экологических свойств геосреды, угроза нарушения формирующейся целостности мирового сообщества и угроза самоуничтожения цивилизации.

Сейчас человек стоит перед решением двух важнейших проблем: предотвращения ядерной войны и экологической катастрофы. Сопоставление не случайно: антропогенное давление на природную среду грозит тем же, что и применение атомного оружия, - уничтожением жизни на Земле.

Особенность нашего времени является интенсивное и глобальное воздействие человека на окружающую среду, что сопровождается интенсивными и глобальными негативными последствиями. Противоречия между человеком и природой способны обостряться из-за того, что не существует предела росту материальных потребностей человека, в то время как способность природной среды удовлетворять их - ограничена. Противоречия в системе «человек - общество - природа» приобрели планетарный характер.

Выделяют два аспекта экологической проблемы:

· экологические кризисы, возникающие как следствие природных процессов;

· кризисы, вызываемые антропогенным воздействием и нерациональным природопользованием.

Основной проблемой является невозможность планеты справиться с отходами человеческой деятельности, с функцией самоочищения и ремонта. Разрушается биосфера. Поэтому велик риск самоуничтожения человечества в результате собственной жизнедеятельности.

Природа испытывает влияние по следующим направлениям:

· использование компонентов окружающей среды в качестве ресурсной базы производства;

· воздействие производственной деятельности людей на окружающую среду;

· демографическое давление на природу (сельскохозяйственное использование земель, рост населения, рост крупных городов).

Здесь переплетаются воедино многие глобальные проблемы человечества - ресурсная, продовольственная, демографическая - все они имеют выход на экологическую проблематику. Современная ситуация на планете характеризуется резким ухудшением качества окружающей среды - загрязнение воздуха, рек, озер, морей, объединением и даже полным исчезновением многих видов животного и растительного мира, деградацией почв, опустыниванием и др. Этот конфликт создает угрозу появления необратимых изменений в природных системах, подрыва естественных условий и ресурсов существования поколений жителей планеты. Рост производственных сил общества, рост населения, урбанизация, научно-технический прогресс являются катализаторами этих процессов.

Список литературы

1. Вернадский В.И. О ноосфере // Биосфера и ноосфера. - М.: Наука, 2003.

2. Коробкин В.И. Экология / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. - Р-н/Д: Феникс, 2001. - 576 с.

3. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: учеб. пособие для вузов, ср. школ и колледжей / Ю.В. Новиков. - М.: ФАИР-Пресс, 2000. - 320 с.

4. http://ru.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru