Жизнь на Земле невозможна без круговорота веществ. Основной круговорот углерода состоит в превращении С02 в живое вещество (фотосинтез, хемосинтез), из которого при разложении бактерии вновь образуется СО2. Неполное разложение живого вещества приводит к образованию гумуса (сложная смесь органических веществ, обеспечивающая плодородие почвы), торфа, угли, нефти.
Круговорот азота связан с превращением в нитраты молекулярного азота атмосферы за счет деятельности азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий и энергии грозовых разрядов. Нитраты усваиваются растениями. В составе их белков азот попадает к животным, а после отмирания растений и смерти животных - в почву. Здесь гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака, который затем окисляется хемосинтезирующими бактериями в азотную кислоту. Аналогично могут быть прослежены круговороты фосфора, серы и других биогенных элементов. Накопление химических элементов в живых организмах и освобождение их в результате разложения мертвых - характерная особенность биогенной миграции источник энергии, от которого зависит жизнь на Земле, - Солнце. В процессе фотосинтеза солнечная энергия трансформируется в химическую. В живом веществе Земли запасено 4,19*1018 Дж. Энергии, при этом ежегодно создается и тратится 4,19*1017Дж
В конечном счете солнечная энергия обеспечивает все процессы круговорота веществ и частично консервируется в нефти, каменном угле, торфе. Так как биосфера получает энергию извне - от Солнца, ее называют открытой системой.
Все живое на Земле, включая человека, приспособлено к условиям биосферы и не может существовать вне ее.
Долгое время человек находился в непосредственной зависимости от окружающей природы. По мере становления человеческого общества влияние его на природу непрерывно возрастало, и в настоящее время оно представляет собой один из важнейших экологических факторов. Человек сознательно или бессознательно изменяет флору и фауну; частично или полностью меняет среду обитания организмов. Коренным образом нарушая сложившиеся в природе взаимосвязи и среду, хозяйственная деятельность человека, овладевшего различными формами энергии, оказывает влияние на биосферу в целом.
Гигантский прогресс науки и техники, усиленная эксплуатация природных ресурсов и быстрый рост населения земного шара сделали проблему отношений между человеком и природой особенно актуальной. Стабильность биосферы имеет определенные пределы, поэтому современный человек с его мощной техникой, грубо вторгающийся в биосферные процессы, длящиеся веками, представляет для нее реальную угрозу. Воздействие человека достигло силы и глобальности, сравнимые с природными. Загрязнение воздуха и воды, эрозия почвы, недостаточно экономное использование земель, запасов нефти, газа и угля, непоправимый ущерб, приносимый растительному и животному миру, стали реальным фактом.
Авария на Чернобыльской АЭС, испытания атомных бомб и неправильное захоронение радиоактивных отходов приводят к повышенной радиоактивности воздуха, вод, почв. По цепям питания, в которых участвуют планктон, рыбы, рыбоядные звери и птицы, гнилостные бактерии, растения, животные, человек, радиоактивность передается как в океане, так и на суше. Накопление радиоактивных веществ ведет к росту раковых и генетических заболеваний.
Увеличение концентрации С02 в атмосфере (за последние 100 лет на 10 %) вызывает «парниковый эффект» - повышение температуры воздуха, что может привести к таянию полярных льдов, повышению уровня Мирового океана и затоплению прибрежных земель. Растет площадь пустынь, стремительно уничтожаются леса. Становится реальностью нехватка пресной воды в ряде стран. Нарушаются сложившиеся экологические связи. Несут невосполнимые потери фауна и флора. Загрязнение атмосферы, природных вод, истощение недр, потеря почвенного плодородия, обеднение генетического фонда делают нашу планету менее пригодной для жизни, ставят человечество на грань экологической катастрофы.
Для преодоления экологического кризиса необходима оценка окружающей среды, человека и общества как единой системы. Эти положения были развиты в 30 - 40-х годах нашего столетия В.И. Вернадским в учении о ноосфере (сфере разума). Ноосфера - новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором ее развития. Превращение биосферы в ноосферу - естественный этап жизни нашей планеты и необходимое условие для развития цивилизации.
Сегодня решение экологической проблемы — актуальная задача человечества. Для сохранения биосферы и ее звеньев необходимы усилия всех стран. С 1971 г. ЮНЕСКО (организация ООН) осуществляет международную программу «Человек и биосфера». В 1973 г. решением Генеральной Ассамблеи ООН принята межправительственная программа по наиболее острым проблемам окружающей среды (ЮНЕП).
Правовая охрана природы нашей страны осуществляется в соответствии с конституцией, а также на основе специальных законов и постановлений по охране и рациональному использованию природных ресурсов. Земельные угодья используются в первую очередь как сельскохозяйственные. Меры по охране природы направлены на борьбу с эрозией почв путем применения почвозащитных систем земледелия, включающих специальные агротехнические приемы (например, пахоту без оборота пласта), защитное лесоразведение, научно обоснованное применение удобрений, орошения и осушения. Главное направление современного развития промышленности – создание безотходных технологий, обеспечивающих сохранение и улучшение среды обитания человека. Безотходная технология включает комплексное использование сырья и замкнутый цикл производства, исключающий сброс сточных вод и выброс вредных веществ в атмосферу.
У нас в стране в настоящее время имеется более 160 заповедников. Принимаются меры по спасению редких и особо ценных животных, растений (они занесены в Красную книгу), памятников природы, организуются национальные парки.
Стратегией современного природопользования является охрана окружающей среды и рациональное потребление природных ресурсов. Для этого необходимо четкое экологическое сознание. Экологическая грамотность, сознание ответственности за природу перед обществом не позволят сливать отходы в реку, загрязняя ее, осушать болота, не учитывая обмеления рек; вырубать лес по берегам реки или вести браконьерский лов рыбы. Каждый человек должен понимать, что грамотное, бережное отношение к природе - его долг.