учение о биосфере учебное пособие

Сотрудники

Евгеньевна

© 2021 ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет»

г.Ставрополь, пер.Зоотехнический, 12.
Телефон: +7 (8652) 35-22-82, 35-22-83
E-mail: inf@stgau.ru

Учредитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет».

Источник

Биосфера

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

Функции живого вещества

Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Конспект урока по биологии на тему: «Учение В.И.Вернадского о биосфере»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

«Учение В.И. Вернадского о биосфере. Роль живых организмов в биосфере»

Если из данной экосистемы изъять, к примеру, воздух или воду, то вся система рушится. Это, в конечном итоге, может пагубно отразится на всей системе и вывести ее из гармонии. Строение органических веществ соответствует среде обитания, а их разнообразие говорит о многообразии пространств, в которых живут те или иные организмы.

Последние годы человечество только этим и занимается. Люди обедняют и осушают почву, уничтожают леса, истребляют животных, загрязняют воздух и воду. Тем самым нанося непоправимый вред биосфере и самим себе в частности.

Существование экосистем предполагает обмен энергетическими потоками, первым звеном в котором являются автотрофные организмы, продуцирующие органику.

Термин «биосфера» был введен австрийским ученым Эдуардом Зюссом

1875 году. Позже учение о «пленке жизни» продолжил естествоиспытатель Владимир Вернадский. По его учению, в биосфере взаимосвязаны все компоненты на геохимическом уровне. Вернадский ввел новый термин –

«ноосфера», он доказал, что живые организмы являются определяющими в жизненной силе Земли.

Живая оболочка планеты является саморегулируемой системой, обладающей свойствами саморегуляции.

Разнообразие видов, форм жизни обуславливает стабильность и устойчивость жизненной сферы. Окружающая среда наносит отпечаток на внешний вид, строение организмов, которые проявляются в различных адаптациях, приспособлениях, ответных реакциях.

Жизнь кишит везде, все ее элементы связаны, влияют друг на друга и на природу в целом. В атмосфере живет множество животных и микроорганизмов, которые передвигаются активным или пассивным способом.

Грибные и бактериальные споры были найдены на высоте 20—22 км.

Источник

Конспект лекции по дисциплине «Естествознание» на тему «Биосфера. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере. Круговорот элементов в биосфере.»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Конспект лекции по теме:

Биосфера. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере.

Круговорот элементов в биосфере.

1. Общие сведения о биосфере. В.И.Вернадский о биосфере.

2. Биологические циклы углерода, кислорода, азота, фосфора.

3. Глобальные проблемы биосферы.

1. Общие сведения о биосфере. В.И.Вернадский о биосфере.

Понятие «биосфера» в научную литературу введено в 1875 г. австрийским ученым-геологом Эдуардом Зюссом.

Биосфера включает в себя:

— живое вещество, то есть совокупность всех живых организмов

(растения, животные, микроорганизмы);

— биогенное вещество, то есть органо-минеральные или органические

продукты, созданные живым веществом (торф, каменный уголь, нефть);

— биокосное вещество, созданное живыми организмами вместе с

неживой (косной) природой (водой, атмосферой, горными породами),—

Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой,

составляя целостную, сложно организованную систему. С возникновением жизни стало проявляться влияние живой материи на геологические процессы Земли. Деятельность живого вещества, привела к возникновению нового образования — биосферы, тесно взаимосвязанной единой системы геологических и биологических тел и процессов преобразования энергии и вещества.

Основные функции живого вещества:

В биосферу входят: нижняя часть атмосферы до озонового экрана,

вся гидросфера и верхняя часть литосферы.

Биосфера, возникнув и сформировавшись 1—2 млрд. лет назад,

находится в постоянном динамическом равновесии и развитии.

Эволюционный процесс сопровождался увеличением эффективности преобразования энергии и вещества биологическими системами: организмами, популяциями, сообществами.

В настоящее время человек стал главной силой, изменяющей процессы

в биосфере. Научно-технический прогресс значительно опередил наши

знания законов биосферы,то привело к нарушению биосферного

равновесия. Необходимо изучать законы природы, чтобы предотвратить ее

разрушение, найти пути разумного использования природных ресурсов.

2. Биологические циклы углерода, кислорода, азота, фосфора.

Целостность природных экосистем особенно отчетливо проявляется

при рассмотрении циркулирующих в них потоков вещества. Энергия доступна для живых организмов в форме солнечной радиации, которая может быть связана в процессе фотосинтеза. Расходуясь затем в виде химической энергии, она теряется, превращаясь в тепло. Вещество же может передаваться по замкнутым циклам, многократно циркулируя между организмами и окружающей средой. Круговые движения химических элементов называются биогеохимическими циклами. Необходимые для жизни элементы и растворенные соли условно

называют биогенными элементами (дающими жизнь), или питательными веществами. Среди биогенных элементов различают две группы:

макроэлементы и микроэлементы .

Первые охватывают элементы, которые составляют химическую

основу тканей живых организмов. Сюда относятся: углерод, водород,

кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера.

Вторые включают в себя элементы и их соединения, также

необходимые для существования живых систем, но в очень малых количествах. Такие вещества называют микроэлементами . Это железо, марганец, медь, цинк, бор, натрий, молибден, хлор, ванадий и кобальт.

Наибольшее значение для различных экосистем имеют 3 газа,

входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот.

1) Кислород необходим всем для дыхания. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов. Кислород в биосфере вступает в реакцию с большим количеством органических и неорганических веществ, а также водород, соединяясь с которым, кислород образует воду.

2) Углекислый газ (диоксид углерода) используется в процессе фотосинтеза для образования органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в природе.

3) Азот — незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера — неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.

Хозяйственная деятельность человека , начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. До определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие.

1) « Парниковый эффект ». По данным ученых, за 80-е гг. средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом 19 в., на 0,5-0,6 0 С. Ученые связывают повышение t 0 в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа и аэрозолей в атмосфере. Это приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли.

Потепление климата может привести к интенсивному таянию ледников

и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.

2) Истощение озонового слоя . В последние годы учёные все с больше

отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых организмов.

3) Массовое сведение лесов – одна из наиболее важных глобальных

проблем современности. Леса поглощают атмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный сток поверхностных вод, препятствуют снижению уровня грунтовых вод и заливанию рек, каналов и водохранилищ.

Уменьшение площади лесов нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере. Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры и фауны.

4) Отходы производства . Серьезной экологической проблемой стали

отходы промышленного и сельскохозяйственного производства. В настоящее

время делаются попытки уменьшить количество отходов, загрязняющих

окружающую среду. С этой целью разрабатываются и устанавливаются

сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящие очистные сооружения и отстойники.

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении в

производство совершенно новых, замкнутых технологий.

5) Сельское хозяйство . В сельскохозяйственном производстве важно

строго соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесения

удобрений. Так как химические средства борьбы с вредителями и сорняками

приводят к существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся

поиски путей преодоления этого кризиса в нескольких направлениях.

6) Производство энергии . Очень сложные экологические проблемы

связаны с получением энергии на теплоэлектроэнергетических предприятиях. Потребность в энергии – одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности современного сложно организованного человеческого общества, но и для простого физического существования каждого человеческого организма.

ГЭС на первый взгляд являются экологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе. Но теперь стало ясно, что этим строительством нанесен урон и природе, и людям.

Во-первых, строительство плотин на больших равнинных реках приводят к затоплению огромных территорий под водохранилища. Это связано с переселением большого числа людей и потерей пастбищных угодий.

Во-вторых, перегораживая реку, плотина создает непреодолимые

препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб,

поднимающихся на нерест в верховьях рек.

В-третьих, вода в хранилищах застаивается, ее проточность

замедляется, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в

В- четвертых, местное повышение воды влияет на грунтовые воды.

Приводит к затоплению, заболачиванию берегов.

АЭС являются с экологической точки зрения, наиболее чистыми

энергетическими комплексами. Опасность радиоактивных отходов осознается. Поэтому эксплутационные нормы атомных электростанций предусматривают

Уголь обладает небольшой природной радиоактивностью, поэтому

суммарные радиоактивные выбросы ТЭС получаются выше АЭС.

АЭС таят в себе большую опасность в случае аварий реакторов.

Вопросы для контроля

1.Основные компоненты биосферы.

2. Какие функции в биосфере выполняет живое вещество.

3. Чем отличаются круговорот веществ и поток энергии?

4. Что такое парниковый эффект, каковы его причины.

5. Каковы причины образования озоновых дыр?

6. Как осуществляется круговорот азота в природе?

7. Какие процессы обеспечивают круговорот кислорода в природе?

8. Какое отрицательное воздействие на среду оказывают ТЭС, ГЭС, АЭС?

9. Что такое ноосфера?

10. Значение трудов В.И.Вернадского.

1. Арустамов Э.А. Природопользование. – М.: Дашков и К, 2005

2.Гальперин М.В. Экологические основы природопользования.- Ростов н/Д:

3.Денисов В.В., Денисова И.А. Экология: 100 экзаменационных ответов.-

М.:ИКЦ «Март», Ростов__2003

4. Криксунов Е.А. Экология. – М.: Дрофа, 2003

Источник

Гусейханов М., Раджабов О. Концепции современного естествознания: Учебник

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 18. УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ И ЭКОЛОГИИ

Во всем подслушать
жизнь стремясь,
Спешат явленья обездушить,
Забыв, что если в них нарушить
Одушевляющую связь,
То больше нечего и слушать.
Гёте

18.1. Биосфера

в соответствии с их отличительными признаками. Основной структурной единицей был признан вид, а более высокие уровни составили последовательно род, отряд, класс.
На Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн видов животных, в том числе позвоночных — 70 тыс., птиц 16 тыс., млекопитающих — 12 540 видов. Подобная систематизация различных форм жизни создала предпосылки для изучения живого вещества как целого, что впервые осуществил выдающийся русский ученый Владимир Иванович Вернадский в своем учении о биосфере. Основные выводы учения Вернадского о биосфере сводятся к следующему:

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 об-
450

разом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43 • 1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и на 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 0,03 1012, 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. Кроме растений и животных В. И. Вернадский включает в понятие «живое вещество» 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 остальные живые существа.
Жизнь на Земле ныне полностью зависит от фотосинтеза. Фиксируя энергию солнечного света в продуктах фотосинтеза, растения выполняют космическую роль энергетического очага на Земле. Под фотосинтезом понимается превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами при участии энергии света и поглощающих свет пигментов (хлорофилл и др.) простейших соединений (воды, углекислого газа и минеральных элементов) в сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности всех организмов. Еже-
451

годно растения образуют до 100 млрд т органических веществ и фиксируют 9 • 1020 Дж энергии солнечной радиации. При этом растения усваивают из атмосферы до 170 млрд т углекислого газа и разлагают до 130 млрд т воды, выделяя до 115 млрд т свободного кислорода.
Таким образом, все биотические компоненты экосистемы разделены на три основные группы: продуценты (зеленые растения и организмы, могущие использовать химическую энергию, — хемосинтетики), консументы, или потребители (могут быть нескольких трофических уровней), и редуценты, или разрушители (организмы, преобразующие, минерализующие органику и тем самым замыкающие биологический круговорот). Все живые организмы, так или иначе используя друг друга, образуют гигантский биологический круговорот биосферы. Этот круговорот не полностью замкнут: кроме энергетического входа (солнечная энергия) он имеет и выход — часть отмирающего органического вещества после разложения микроорганизмами-минерализаторами может попадать в водные растворы и откладываться в виде осадочных пород, а другая часть образует отложения таких биогенных пород, как каменный уголь, торф, сапропель и т. п.
В этом большом биогеохимическом круговороте вещества и энергии выделяется целый ряд более частных круговоротов веществ — воды, углерода, кислорода, азота, серы, фосфора и др., в ходе которых происходит обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой. Существование этих биогеохимических круговоротов определяет облик современных экосистем, устойчивость и саморегуляцию биосферы в целом. Поэтому как бы сложны и многообразны ни были проявления жизни на Земле, все формы жизни связаны между собой через круговорот вещества и энергии.
В этой связи можно выделить три этапа эволюции биосферы. Первый этап — возникновение биотического круговорота, означавшего формирование биосферы. Второй этап — усложнение жизни на планете, обусловленное появлением многоклеточных организмов. Третий этап — формирование человеческого
452

общества, оказывающего своей хозяйственно-экономической деятельностью все большее влияние на эволюцию биосферы (ноосфера). Попытки выделить основные этапы эволюции биосферы заслуживают внимания уже тем, что ставят эту проблему в качестве одной из важных задач современной эволюционной теории.

18.2. Экология

У пусть у гробового входа Младая будет жизнь играть,
И равнодушная природа Красою вечною сиять.
А. Пушкин

Термин «экология» (от греческого oikos— жилище) предложен в 1866 г. немецким биологом Э. Геккелем для обозначения специальной биологической науки об организмах «у себя дома», т. е. о взаимоотношениях организмов, в первую очередь диких, и среды их обитания. Примерно с 60-х гг. XX в. под экологией (наукой об окружающей среде) стали понимать науку о различных аспектах взаимодействия организмов между собой и с окружающей средой. Экология изучает организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, сообществ, экосистем.
Экология изучает взаимодействие организмов с окружающей средой, создавая целостную картину на основе всей доступной информации. При этом термодинамический подход играет одну из ведущих ролей. Экология сформировалась в принципиально новую интегрированную дисциплину, связывающую физические и биологические явления и образующую мост между естественными и общественными науками.
Если учение о биосфере подняло биологию с уровня отдельных видов к целостности высшего порядка, то экология изучает различные уровни целостнсти, промежуточные между организменным и глобальным. Экология показала, что живой мир — не совокупность живых существ, а единая система, связанная
453

множеством цепочек обитания и иных взаимоотношений. Если даже небольшая часть его погибнет, погибнет и все остальное.
К важным выводам экологии, отмечавшимся еще Вернадским, можно отнести следующие:

Принцип равновесия играет в живой природе огромную роль. Равновесие существует между видами, и смещение его в одну сторону, скажем уничтожение хищников, может привести к исчезновению жертв, которым не будет хватать пищи. Естественное равновесие существует также между организмом и окружающей его неживой средой. Великое множество равновесий поддерживают общее равновесие в природе.
В экосистемах необходим период эволюционного приспособления к условиям среды, который называется адаптацией.
В экологии наибольшее значение для изучения структуры ее систем приобретает анализ тех трофических, или пищевых связей, которые соединяют различные популяции друг с другом. В экосистеме можно выделить два уровня:
— на верхнем, автотрофном уровне, который называют также зеленым поясом, мы встречаемся с растениями, содержащими хлорофилл и перерабатывающими солнечную энергию и простые неорганические вещества в сложные органические соединения. Автотрофными называют организмы, которые берут все нужные им для жизни химические элементы в биосфере из окружающей их материи и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого организма.
454

— на нижнем, гетеротрофном уровне происходит преобразо
вание и разложение этих органических соединений в простые.
Таким образом, в механизме трофических связей можно выделить следующие элементы:

Одна из характерных черт всех экосистем состоит в том, что в них происходит постоянное взаимодействие автотрофных и гетеротрофных подсистем организмов. Такое взаимодействие приводит к круговороту вещества в природе, несмотря на то что иногда организмы разделены в пространстве. Автотрофные процессы наиболее интенсивно протекают в зеленом ярусе системы, где растениям доступен солнечный свет, в то время как на нижнем ярусе усиленно протекают гетеротрофные процессы.
Экологическая проблема с точки зрения ее генезиса воспроизводит ступени развития противоречия между природой и обществом как развития любого противоречия: от единства и равновесия к дисгармонии и конфронтации. Исходя из характера взаимоотношений общества с природой и специфики формирующейся при этом социокультурной сферы, а также на основе анализа факторов ее функционирования и развития, выделяют три периода в генезисе экологической проблемы:
I период — биогенный (адаптационный, собирательский,
присваивающий);
II период — техногенный (частично преобразовательный):
1-й этап — аграрный; 2-й этап — индустриальный;
III период — ноосферный.
В экологическом отношении мы живем в условиях перехода от II периода к III, некоторые авторы именуют нынеш-
455

нее состояние взаимоотношений природы и общества «второй научно-технической» или «экологической» революцией.

18.3. Современные проблемы экологии

Мы хотим, чтобы из глубокого, вдумчивого исследования природы рождалась не только мысль, но и дело.
А. Е. Ферсман

Загрязнение природной среды различными отходами производства выше предельно допустимой концентрации приводит к росту заболеваемости, и это принято считать современным экологическим кризисом. Его разделяют на локальный и глобальный. Локальный экологический кризис выражается в местном повышении уровня загрязнений — химических, тепловых, шумовых, электромагнитных — за счет одного или нескольких близко расположенных источников. Глобальный экологический кризис является следствием всей совокупности хозяйственной деятельности нашей цивилизации и проявляется в изменении характеристик природной среды в масштабах планеты и, таким образом, опасен для всего населения. Земли. Бороться с глобальным экологическим кризисом гораздо труднее, чем с локальным. В настоящее время глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты суперэкотоксикатами и озоновые дыры.
Кислотные дожди — это атмосферные осадки, рН которых ниже, чем 5,5. Закисление осадков происходит вследствие попадания в атмосферу оксидов серы и азота. Источники S02 в основном связаны с процессами сгорания каменного угля, нефти и природного газа, содержащих в своем составе сераоргани-ческие соединения. Часть S02 в результате фотохимического окисления в атмосфере превращается в серный ангидрид, образующий с атмосферной влагой серную кислоту. Важным источником SO2 является цветная металлургия: производство меди,
456

никеля, кобальта, цинка и других металлов включает стадию обжига сульфидов. Оксиды азота — предшественники азотной кислоты — попадают в атмосферу главным образом в составе дымовых газов котлов тепловых электростанций и выхлопов двигателей внутреннего сгорания. При высоких температурах, развивающихся в этих устройствах, азот воздуха частично окисляется, давая смесь моно- и диоксида азота.
Кислотные осадки (их рН иногда достигает 2,5) губительно действуют на биоту, технические сооружения, произведения искусства. Под действием кислотных дождей и снегов за 1955-1985 годы сильно понизился водородный показатель тысяч озер Европы и Северной Америки, а это в свою очередь привело к резкому обеднению их фауны и гибели многих видов организмов. Кислотные осадки вызывают деградацию лесов: в Северной Европе от них сильно пострадало примерно 50% деревьев. При понижении рН резко усиливается эрозия почвы и увеличивается подвижность токсических металлов.
Парниковый эффект обусловлен нагревом внутренних слоев атмосферы за счет поглощения «парниковыми газами» (прежде всего С02) основной инфракрасной части излучения поверхности Земли, нагреваемой Солнцем. Этот эффект может привести к существенному изменению климата, которое чревато непредсказуемыми последствиями, например к повышению уровня Мирового океана и затоплению низменных участков суши из-за таяния арктических и антарктических льдов. За последние 100 лет концентрация С02 в атмосфере выросла на 20%. Основными источниками увеличения углекислого газа являются топки тепловых электростанций, автомобильные двигатели, лесные пожары и др.
Загрязнение суперэкотоксикатами поверхности Земли, к которым относятся хлордиоксины, полихлорированные бифенилы, полициклические ароматические углеводороды, некоторые тяжелые металлы (в первую очередь свинец, ртуть и кадмий); долгоживущие радионуклиды попадают в окружающую среду в результате аварий на химических производствах, неполного сгорания топлива в автомобильных двигателях, неэффективной
457

очистки сточных вод, катастроф на ядерных реакторах и даже сгорания полимерных изделий в кострах на садовых участках. Суперэкотоксикаты ответственны за многочисленные болезни, аллергии, повышенную смертность, нарушения генетического аппарата человека и животных.
Озоновый слой, расположенный на высоте 25 ± 5 км, как известно, поглощает опасное для всех живых существ биологически активное ультрафиолетовое излучение Солнца (длина волны 240_260 нм). Наблюдения за концентрацией озона в этом слое, ведущиеся только в последние годы, фиксируют ее существенное локальное понижение (до 50% от исходной). Такие места, получившие название озоновых дыр, обнаружены над Антарктидой (1985) и Арктикой (1992). Для объяснения образования озоновых дыр необходимо глубокое понимание комплекса физических, физико-химических и химических процессов, протекающих в тропосфере и стратосфере Земли, необходимо также учитывать солнечно-земные связи, процессы дегазации Земли, потоки техногенных и эндогенных газов в атмосферу и многие другие факторы. В настоящее время их количественный учет невозможен, поэтому однозначного объяснения причин возникновения и затягивания озоновых дыр не существует. Тем не менее средства массовой информации и многочисленная учебно-методическая литература активно распространяют фреоновую теорию разрушения озонового слоя:
Суть ее заключается в следующем. Фреоны (хлорфторуг-лероды) широко используются в качестве хладагентов, вспени-вателей пластмасс, газов в аэрозольных баллончиках, средств пожаротушения и т. п. Выполнив свою рабочую функцию, большая часть фреонов попадает в верхнюю часть атмосферы, где под действием света разрушается с образованием свободных атомов хлора. Далее атомы хлора интенсивно взаимодействуют с озоном и регенерируются. Таким способом один атом хлора может разрушить не менее 10 тыс. молекул озона. Следует, однако, отметить, что представления о роли фреонов в разрушении озонового экрана нашей планеты являются всего лишь гипотезой. С ее помощью трудно объяснить причины периодического убы-
458

вания концентрации озона над Антарктикой, тогда как не менее 90% фреонов попадают в атмосферу в Европе и США.
Известна еще одна гипотеза появления озоновых дыр, основанная на взаимодействии озона с потоками водорода и метана, поступающего в атмосферу через разломы в земной коре, тем более что географические координаты озоновых дыр очень близки к координатам зон разломов в земной коре. Если это так, то колебания концентрации озона следует отнести к природным факторам.
Итак, глобальный экологический кризис, обусловленный антропогенным вмешательством в природные процессы, представляет опасность для жизни на Земле. Возникает вопрос: может ли он быть преодолен? Большинство специалистов сегодня отвечают на этот вопрос положительно, отмечая, однако, что решение этой задачи потребует от человечества грандиозных усилий. Однако сложность проблемы заключается в том, что развитие цивилизации неминуемо влечет за собой загрязнение среды обитания и приводит к появлению сложных экологических проблем. Проблемы эти столь трудны и многоплановы, что некоторые ученые и мыслители всерьез ставят вопрос о свертывании промышленного производства и возвращения человека к патриархальному быту, характерному для середины или второй половины XIX столетия. Но не будем забывать, что численность населения Земли в те годы была в три раза меньше, а средняя продолжительность жизни составляла 30 лет. Захотят ли земляне вернуться в прошлое? Вряд ли.
Теперь попытаемся разобраться в причинах загрязнения окружающей среды. Таких основных причин четыре.

ходимо иметь в виду приоритетное значение развития науки, современной техники и технологии.

Для преодоления глобального экологического кризиса необходимо, чтобы каждый житель нашей планеты осознал, что экологическая угроза исходит не от безымянного человечества вообще, а от каждого конкретного человека, т. е. от нас с вами. Главную роль в решении этой задачи играет экологическое просвещение всех слоев и всех возрастных категорий общества. Следующий шаг — создание эффективного природоохранного законодательства. Ключевым элементом в борьбе с экологическим кризисом является поиск грамотных и действенных научно-технических решений. Экологический кризис является наибольшей опасностью, стоящей сегодня перед человечеством. Другие глобальные кризисы: энергетический, сырьевой, демографический — в своей основе сводятся к проблемам охраны природы. У жителей Земли нет альтернативы: либо они справятся с загрязнением, либо загрязнение расправится с большей частью землян.

18.4. Ноосфера

Одному только разуму, как мудрому попечителю, должно вверять всю жизнь.
Пифагор

В 20-е годы XX в. в Париже на семинаре А. Бергсона русский ученый Владимир Иванович Вернадский заинтересовался идеей
460

П. Тейяра де Шардена, французского палеонтолога и философа, рассматривавшего феномен человечества с точки зрения глобальной эволюционной перспективы. Тейяр оперировал терминами отправного пункта эволюции, которая началась с появления элементарных частиц, привела к формированию молекул, клеток, многоклеточных организмов и, наконец, социальных групп. Он полагал, что следующей эволюционно-критической точкой станет появление коллективного человеческого сознания, которое станет контролировать направление будущей эволюции биосферы. Он называл эту новую эволюционную фазу ноосферой. Переход к ноосфере был движением от биологической к психологической и духовной эволюции. Для Тейяра ноосфера была последовательным шагом в направлении развертывания и усложнения универсума.
В. И. Вернадский принял такое понятие, помогающее объяснить следствия растущего вторжения человека в планетарные геохимические циклы. Для Вернадского процесс преобразования биосферы путем вмешательства человека был процессом ноо-генезиса. Интенсивное и сбалансированное сосуществование в рамках ноосферы обеспечивает управление биохимическими циклами. Он был убежден, что переход к ноосфере происходит под влиянием научных достижений, и ждал, когда человечество, наконец, осознает это. Требование перехода к ноосфере означает для человечества реконструкцию биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого.
Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни. В задачу человека эпохи ноосферы входит правильное, рациональное использование ресурсов Земли, не нарушая его экологического равновесия во всех направлениях. Земная ноосфера оказывается непосредственно связанной с Космосом.
Итак, что же такое ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд
461

конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия:

Проследим, насколько выполняются эти условия в современном мире и остановимся более подробно на некоторых из них.

о событиях в любой точке земного шара. Средства коммуникации постоянно совершенствуются, ускоряются, появляются такие возможности, о которых недавно трудно было мечтать.

роисповеданий был распад в конце прошлого века колониальных империй.

стремясь создать единую науку о биосфере. Экологизация западного сознания происходила начиная с 70-х годов, создавая условия для возникновения экофильной цивилизации. Сейчас экстремистская форма движения зеленых оказалась там уже ненужной, поскольку заработали государственные механизмы регулирования экологических проблем. В мировом масштабе для разрешения экологической проблемы в условиях роста населения планеты требуется способность решения глобальных проблем, что в условиях суверенитета различных государств кажется сомнительным.
12. Исключение войн из жизни общества. Это условие Вернадский считал чрезвычайно важным для создания и существования ноосферы. Но оно не выполнено и пока неясно, может ли быть выполнено. Мировое сообщество стремится не допустить мировой войны, хотя локальные войны еще уносят многие жизни.
Таким образом, мы видим, что налицо все те конкретные признаки, все или почти все условия, которые указывал В. И. Вернадский, для того чтобы отличить ноосферу от существовавших ранее состояний биосферы. Процесс ее образования постепенный, и, вероятно, никогда нельзя будет точно указать год или даже десятилетие, с которого переход биосферы в ноосферу можно будет считать завершенным. Но, конечно, мнения по этому вопросу могут быть разные.
Сам Вернадский, замечая нежелательные, разрушительные последствия хозяйствования человека на Земле, считал их некоторыми издержками. Он верил в человеческий разум, гуманизм научной деятельности, торжество добра и красоты. Что-то он гениально предвидел, в чем-то, возможно, ошибался. Ноосферу следует принимать как символ веры, как идеал разумного человеческого вмешательства в биосферные процессы под влиянием научных достижений. Надо в нее верить, надеяться на ее пришествие, предпринимать соответствующие меры.
Тейяр и Вернадский дают две возможные интерпретации ноосферы. В первом случае ноосфера представляет собой тотальный образец мыслящих организмов и их активности. Во втором
465

Современные тенденции развития, к сожалению, не свидетельствуют о приближении к ноосферному идеалу, они быстро ведут (в ряде случаев уже привели) к серьезным нарушениям (если не к полному уничтожению) природных экосистем. Наши нынешние отношения с окружающей средой весьма далеки от устойчивости.
В рамках экологии, поскольку сейчас наша цивилизация находится в процессе перехода от биосферы к ноосфере, когда разум становится определяющей силой общества, вполне естественно определить перспективы дальнейшего развития мира. Оптимистические прогнозы утверждают, что новые технологии будут безотходными, менее энергоемкими и более совершенными. Пессимистические прогнозы считают, что из-за технологического и энергетического загрязнения мир идет к гибели. В этой связи заслуживает внимания инициатива ученых и общественных деятелей, объединившихся в рамках Римского клуба, изучающих пределы роста и актуальные проблемы человечества. Они показали, что если потребление ресурсов и промышленный рост вместе с увеличением численности населения будут продолжаться прежними темпами, то будет достигнут предел роста, за которым последует катастрофа.

18.5. Демографическая проблема

Есть время жить — и время умирать. Всему свой срок. Всему приходит время. Есть время сеять — время собирать. Есть час любви — и ненависти час. И для войны есть время — и для мира.
Из Екклесиаста

Воздействие общества на окружающую среду прямо пропорционально численности человечества, уровню его жизни и ослабляется с повышением уровня экологического сознания населения. Все три фактора равнозначны. Дискуссии о том, сколько людей сможет или не сможет выжить на Земле, лишены смысла, если не принимать во внимание стиль жизни и уровень
467

населения. Эти факторы не оказывают направленного воздействия на перерепродуктивную смертность и, несмотря на социально-экономическое значение связанных с ними потерь, относительно слабо отражаются на росте населения в целом. Например, в США ежегодные потери от автокатастроф (приблизительно 50 тыс.) возмещаются в течение 10 дней. Даже войны со времен Второй мировой войны недолго отражаются на численности населения. Во вьетнамской войне погибло приблизительно 45 тыс. американцев. Естественный прирост населения в США — 150 тыс. человек в месяц — компенсирует эти потери за три недели, если считать только мужчин. Даже регулярная гибель в мире 3_б млн человек за год от голода и неполноценного питания несущественна с точки зрения демографии, если сравнить ее с глобальным приростом населения, составляющим за этот период приблизительно 90 млн человек.
Около 1930 г., через 100 лет после достижения миллиардного уровня, численность населения превысила 2 млрд, 30 лет спустя (1960 г.) достигла 3 млрд и всего через 15 лет (1975 г.) — 4 млрд, затем еще через 12 лет (1987 г.) народонаселение Земли перевалило 5 млрд, и такой рост продолжается, составляя приблизительно 90 млн — рождение минус смертность — человек в год (рис. 18.1).

470

Даже при современной тенденции к снижению темпов рождаемости прирост населения превысит 6 млрд в 1999 г. и, если не произойдет резкий перелом, такой характер увеличения популяции скорее всего сохранится в XXI в. Этот прогноз основан на простой экстраполяции накопленных данных. Но они не учитывают углубляющихся экологических проблем, ставящих под сомнение существование такого количества людей в биосфере.
Особенностью постановки экологической и демографической проблематики в современной науке является осознание ее в терминах уникальности и индивидуальности, невоспроизводимости как национальных, исторических культур, так и биосферы, многих ресурсов. Даже в прошлом не было такого глобального осознания, хотя счет потерям был открыт много раньше. Навсегда исчезли некоторые экосистемы, и будущие поколения не увидят многих земных ландшафтов и пейзажей. Происходит катастрофическое сужение разнообразия, колоссальная стандартизация производства как момент опосредованного отношения человека со средой, процветает массовая культура, в которой человек теряется. В обществе, где не нашло признания право личности на индивидуальность, вряд ли стоит рассчитывать на широкое движение за сохранение уникального образа природы. Вообще, уникальность как проблема осознается только перед лицом гибели. И острота демографической и экологической проблемы заставляет по-новому взглянуть на отношения «природа — общество».

ВЫВОДЫ

времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальное живое вещество.

5. Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей
планете. В ней впервые человек становится крупнейшей гео
логической силой. Он может и должен перестраивать своим
трудом и мыслью область своей жизни. В задачу человека эпо
хи ноосферы входит правильное, рациональное использование
ресурсов Земли, не нарушая его экологического равновесия во
всех направлениях.
472

Вопросы для контроля знаний

15. Объясните важность и практическую значимость ут
верждения: сберегая энергию, мы сохраним природную среду нашего
обитания.

Источник