Образование среды жизни. Закон РФ об охране окружающей среды (стр. 6 из 6)

Биосфера и ноосфера

Все экосистемы Земли являются только структурными подразделениями, составными частями единой гигантской экосистемы, охватывающей всю поверхность планеты. Эту глобальную экосистему называют биосферой. Термин «биосфера» ввёл в 1875 г. Э. Зюсс, понимавший её как тонкую плёнку жизни на земной поверхности в значительной мере определяющей лик Земли. Учение о биосфере создано в 1926 г. русским геохимиком В. И. Вернадским (1863-1945). Он впервые оценил масштабы влияния жизни на физическую природу. Биосфера, по В. И. Вернадскому, - это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подвергается или подвергалась ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, моря и океаны, а также ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные деятельностью живых организмов. В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном - тонким слоем газа озона на высоте 16—20 км. Он задерживает губительные ультрафиолетовые лучи солнца. Океан насыщен жизнью целиком, до дна самых глубоких впадин в 10-11 км. В глубину твердой части Земли активная жизнь проникает местами до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях). Результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются еще глубже. Размножение, рост, обмен веществ и активность живых организмов за миллиарды лет полностью преобразовали эту часть нашей планеты. Всю массу организмов всех видов В. И. Вернадский назвал живым веществом Земли. В химический состав живого вещества входят те же самые атомы, которые составляют неживую природу, но в ином соотношении. В ходе обмена веществ живые существа постоянно перераспределяют химические элементы в природе. За счет фотосинтеза накоплен кислород атмосферы. За счет кислорода возник озоновый экран. Молекулы этого газа состоят из трех атомов кислорода и образуются при действии на молекулярный кислород ультрафиолетовых лучей. Таким образом, жизнь сама создала защитный слой в атмосфере, задерживающий большинство этих лучей.

Благодаря живым существам возникли многие горные породы на Земле. Организмы обладают способностью избирательно поглощать и накапливать в себе отдельные элементы в гораздо большем количестве, чем они есть в окружающей среде. Например, многие морские виды концентрируют в своих скелетах кальций, кремний или фосфор и, отмирая, создают на дне водоемов большие толщи осадочных пород: залежи известняков, мела, кремнистых сланцев, фосфоритов. Такие породы называются органогенными, так как они обязаны своим происхождением живым организмам. Жизнью создан на поверхности суши почвенный слой. В почве так тесно связаны между собой минеральные компоненты, разлагающиеся органические вещества и многочисленные микро - и макроорганизмы, что В. И. Вернадский отнес ее к особым, биокосным телам природы. Такой же биокосный состав имеют и воды Мирового океана, насыщенные продуктами обмена веществ и населенные бесчисленными обитателями. Живые организмы играют большую роль в разрушении и выветривании горных пород на суше. Они - главные разрушители мертвого органического вещества.

Таким образом, за период своего существования жизнь преобразовала атмосферу Земли, состав вод океана, создала озоновый экран, почвы, многие горные породы. Изменились условия выветривания пород, большую роль стал играть микроклимат, создаваемый растительностью, изменился и климат Земли.

Совершая гигантский биологический круговорот веществ в биосфере, жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека. Живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов, которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю. Так образуются глобальные циклы геологического круговорота. Эти циклы делят на две основные группы: круговороты газов и осадочные круговороты. В первом случае главный поставщик элементов - атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором - горные осадочные породы (фосфор, сера и др.). Напомним, что все круговороты совершаются в первичных ячейках биосферы - геохимических ландшафтах или биогеоценозах в соответствии с их иерархией, в частности: БГЦ – биогеоценотический комплекс – ландшафт – биом - биогеографическая подобласть - биогеографическая область - экосистемы суши, океана - биосфера. Масштабы, значения и изменения геохимических циклов рассмотрены международным комитетом по проблемам окружающей среды (СКОПЕ) в 1976 г. в работе «Биогеохимические циклы в Биосфере».

С 60-ых годов 20 века появилось множество научных работ, посвящённых математическому моделированию и анализу биосферных процессов с помощью ЭВМ. Первоначально учёные совершенствовали популяционные модели известные с 20-ых годов 20 века – паразит-хозяин, хищник-жертва. Это описано в трудах А. Лотки, В. Вольтерра, Г. Ф. Гаузе, А. Никольсона, А. И. Колмогорова и др. В дальнейшем стали появляться тактические и стратегические модели управления экосистемами. Тактические модели служат для экологического прогноза. Стратегические модели строятся с исследовательскими целями: для вскрытия общих закономерностей функционирования экосистем и биосферы. В последние годы развивается построение моделей эколого-экономического направления для долгосрочного прогнозирования экономического роста и оценки влияния человеческой деятельности на биосферные процессы. К примеру, стало ясно, что современное потребление продукции биосферы достигло 7 % чистой первичной продукции суши, и это уже привело к нарушению биогеохимического круговорота. Необходимо помнить, что КПД природных экосистем низок и не превышает 10 %. В своё время В. И. Вернадский писал: «Раньше организмы влияли на историю тех атомов, которые были нужны им для роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы нужные для техники и создания цивилизованных форм жизни», что и изменило вечный бег геохимических циклов. Термин «ноосфера» - окружающая человека среда, в которой природные процессы обмена веществ и энергии контролируются обществом, ввёл также В. И. Вернадский. Практически с этого времени прошло 80 лет, что же нового приобрело или создало человечество? Прогресс человеческого разума и научной мысли на лицо: человек вышел за пределы биосферы Земли в космос и глубины гидросферы и литосферы. Появились электронные средства связи, хранения и обработки информации и т. д., однако и загрязнение нашего дома стало более масштабным. Развитие человеческого общества можно представить как переход от генетической эволюции (в роли хищника человек неоправданно задержался) к культурной – ноогенезу. В развитии сказанного многое ещё зависит от экологического мировоззрения, просвещения и воспитания. Однако и здесь есть первые шаги. В частности, в России появился журнал «Экология урбанизированных территорий», где публикуются модели и обсуждаются результаты построения принципиально новых – ноосферных – поселений людей в урбанизированных ландшафтах. Несомненно, это стимулирует развитие и формирует новые взгляды в экологии на биоразнообразие, биологический контроль, биоиндикацию и биотестирование среды, в которой живёт человек. Стало ясно, что многие ограничения предельно допустимыми нормами техногенного загрязнения – условны, так как практически нет пороговости при загрязнении, даже малые дозы в последствии становятся ощутимы и губительны для биоты. В целом ощутимых построек ноосферы человечеством пока мало, также не многочисленны и прогнозы ученых (С. С. Шварц «Экологическое прогнозирование» (1979); А. Н. Тюрюканов, В. М. Фёдоров «Н. В. Тимофеев-Ресовский: Биосферные раздумья» (1996) и т. д.).

А

Сопряженные биогеоценозы на профиле долины реки Вятки (на 17, 2 км ширины, окрестности ГПЗ «Нургуш»)

1 - коренной берег, сосново-еловые леса; 2 - болото; 3 - сосново-еловые леса с вырубками и посадками; 4 - болото–сосняки; 5 - речки, протоки; 6 - елово-широколиственные леса; 7 - старицы, озёра; 8 - луга; 9 - русло; 10 - широколиственные леса; 11 - старицы; 12 - протоки; 13 - ивняки, луга; 14 - луга; 15 - наносы на бывшем русле, лиственные и широколиственные леса; 16 - русло; 17 - коренной берег

Б

Рис. Иерархия экосистем: А – долинных; Б – водораздельных

Литература

Дворников М.Г. «Основы общей Экологии»