Биосфера. круговорот веществ в биосфере. глобальные изменения в биосфере

Связь биосферы с другими оболочками Земли

Все составляющие части биосферы находятся в тесной взаимосвязи с другими оболочками Земли. Это проявление можно увидеть в биологическом круговороте, когда животные и люди выделяют углекислый газ, он поглощается растениями, которые во время фотосинтеза выделяют кислород. Таким образом, эти два газа постоянно регулируются в атмосфере благодаря взаимосвязям различных сфер.

Одним из примеров является почва – результат взаимодействия биосферы с другими оболочками. В этом процессе принимают участие живые существа (насекомые, грызуны, пресмыкающиеся, микроорганизмы), растения, вода (подземные воды, атмосферные осадки, водоемы), воздушная масса (ветер), почвообразующие породы, солнечная энергия, климат. Все эти компоненты медленно взаимодействуют между собой, что способствует образованию почвы в среднем со скоростью 2 миллиметра в год.

Когда компоненты биосферы взаимодействуют с живыми оболочками, образуются горные породы. В результате влияния живых существ на литосферу образовываются залежи каменного угля, мел, торф и известняки. В ходе взаимовлияния живых существ, гидросферы, солей и минералов, определенной температуры образуются кораллы, а из них, в свою очередь, появляются коралловые рифы и острова. Также это позволяет регулировать солевой состав вод Мирового океана.

Различные виды рельефа являются прямым результатом связи биосферы с другими оболочками земли: атмосферой, гидросферой и литосферой. На ту или иную форму рельефа влияет водный режим местности и осадки, характер воздушных масс, солнечное излучение, температура воздуха, какие виды флоры здесь произрастают, какие животные населяют эту территорию.

Основные свойства биосферы

q Биосфера – централизованная система. Центральным звеном её выступают живые организмы (живое вещество). К сожалению, в настоящее время в центр биосферы или её звеньев ставится только один вид – человек (антропоцентризм

).

q Биосфера – открытая система. Её существование немыслимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего, солнечной активности.

Всё больше накапливается данных, свидетельствующих, что периодическое резкое увеличение численности отдельных видов или популяций («волны жизни») – результат изменения солнечной активности. Считают, что от солнечной активности зависят многие геологические процессы (катаклизмы, катастрофы) и даже социальная активность человеческого общества или отдельных его этносов.

q Биосфера – саморегулирующаяся система, для которой характерна организованность. В настоящее время это свойство называют ГОМЕОСТА-ЗОМ, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. В основе гомеостаза биосферы лежит принцип Ле Шателье-Брауна: при действии на систему сил, выводящих её из состояния устойчивого равновесия, последнее (равновесие) смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

Опасность современной экологической ситуации связана, прежде всего, с тем, что нарушаются многие механизмы гомеостаза и принцип Ле Шателье-Брауна, если не в планетарном, то в крупных региональных планах. Их следствие – региональные кризисы. В стадию глобального кризиса биосфера, к счастью, ещё, по-ви-димому, не вступила. Но отдельные крупные возмущения она уже гасить не в силах. Результатом этого является либо распад экосистем (например, расширяющиеся площади опустыненных земель), либо появление неустойчивых, практически лишённых свойств гомеостаза систем типа урбанизированных (городских) комплексов. Человечеству, к сожалению, отпущен крайне малый промежуток времени для недопущения глобального экологического кризиса и следующих за ним экологической катастрофы и коллапса (полного и необратимого распада системы).

q Биосфера – система, характеризующаяся большим разнообразием.Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биотическим и др. свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

В настоящее время описано около 2 млн. видов (примерно 1,5 млн. животных и 0,5 млн. растений), но, полагают, однако, что число видов на Земле в 2-3 раза больше, чем их описано. Для любой природной системы разнообразие – одно из важнейших её свойств. С ним связана возможность дублирования, подстраховки, замены одних звеньев другими (например, на видовом или популяционном уровнях), степень сложности и прочности пищевых и других связей. Поэтому разнообразие есть основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом (закон У. Эшби).

К сожалению, практически вся без исключения деятельность человека подчинена упрощению экосистем любого ранга. Сюда следует отнести и уничтожение отдельных видов или резкое уменьшение их численности, и создание агроценозов (т.е. упрощённых агросистем) на месте сложных природных систем. Например, полностью исчезли с лица земли степи как тип экосистем и ландшафтов (распаханы!), резко уменьшились площади лесов (до появления человека они составляли 70% суши, а сейчас – не более 20-30%). В настоящее время идёт дальнейшее, невиданное по масштабам, уничтожение лесных экосистем, особенно наиболее ценных и сложных – тропических, спрямление русел рек, создание промышленных районов и т. п.

Экологическое разнообразие отнесено Конференцией ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.) к числу трёх важнейших экологических проблем: сохранение биологического разнообразия, сохранение лесов и предотвращение изменений климата.

q Биосфера – система механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и, связанную с ним, неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого – углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные связи и создавать огромное количество органических соединений. Только благодаря круговоротам обеспечивается непрерывность процессов в биосфере.

Биосферные заповедники

Люди играют важную роль в поддержании энергообмена биосферы. К сожалению, наше воздействие на биосферу часто оказывается негативным. Например, уровень кислорода в атмосфере уменьшается, а уровень углекислого газа растет из-за того, что люди чрезмерно сжигают ископаемое топливо, а разливы нефти выбросы промышленных отходов в океан наносят огромный ущерб гидросфере. Будущее биосферы зависит от того, как люди будут взаимодействовать с другими живыми существами.

В начале 1970-х годов, Организация Объединенных Наций учредила проект под названием «Человек и биосфера» (MAB), который способствует устойчивому развитию сбалансированных взаимоотношений между человеком и природой. В настоящее время существует сотни биосферных резерватов по всему миру. Первый биосферный заповедник был создан в Янгамби, Демократическая Республика Конго. Янгамби расположен, в плодородном бассейне реки Конго и насчитывает около 32000 видов деревьев и животных, среди которых присутствуют такие эндемичные виды, как лесной слон и кистеухая свинья. Биосферный резерват Янгамби поддерживает такие важные мероприятия, как развитие рационального сельского хозяйства, охоты и добычи.

Жизнь в безлесных пространствах

На равнинах внутренних частей материков расположены безлесные пространства. Здесь ощущается постоянная нехватка влаги, поэтому не могут произрастать крупные деревья. Влаги хватает только травам и кустарникам. На разных материках безлесное пространство именуется по-разному. В Евразии их называют степями, Северная Америка знаменита своей прерией, в Южной Америке – это пампа. Растения степей в основном злаки, причем низкорослые. Из животных в степях встречаются различные травоядные и соответственно хищники. Однако преобладают в основном мелкие грызуны.

Степи России очень сильно подвержены воздействию хозяйственной деятельности человека. В связи с этим многие животные и растения находятся под угрозой исчезновения.

Зона степей

Зона прерий во многом схожа со степями в плане растительности и животного мира. Однако стоит отметить обитателей данных пространств – бизонов. Ранее в Северной Америке встречались повсеместно, но были практически уничтожены и в данное время занесены в Красную книгу.

Бизоны

Пампа – это природная зона Южной Америки, которая также представлена злаковой растительностью. Здесь растут ковыли, пампасная трава и другие травы.

Пампасная трава 

Хищников встречается немного, но достаточное количество птиц и грызунов. Интересным обитателем памп считается нелетающая птица – страус нанду.

Страус нанду

Безлесные пространства со скудной растительностью в Африке получили название саванны. В зоне саванн встречаются различные виды акаций, пальмы, злаки. Из животных саванн можно отметить зебр, жирафов, носорогов, бегемотов, львов, гепардов, многочисленны птицы.

Саванны Африки

Зонами засушливого климата являются пустыни и полупустыни. Расположены они в тропическом и умеренном поясе, присутствуют на всех материках. Суровый климат пустынь и полупустынь с малым количеством осадков способствовал выработке определенных приспособлений у животных и растений. К примеру, у некоторых растений очень длинные корни для добычи влаги, другие запасают влагу в листьях или стеблях.

Зона пустынь

Самой большой пустыней в мире является Сахара, расположенная на материке Африка. Растительность здесь очень скудная, местами ее нет вообще. Животные приспособлены к условиям пустынного существования. Они способны в поисках воды и пищи пробегать большие расстояния. Встречаются в данной области антилопы, газели, страусы, гиены, львы, ящерицы, черепахи, змеи.

Сахара

На севере располагается зона тундры, в которой очень холодная зима и прохладное лето. Повсеместно распространена многолетняя мерзлота. Основной растительностью тундры являются мхи, лишайники, небольшие травы, кустарники, которые приспособились к суровым условиям. В тундре немногочисленный состав животных — обитают мелкие грызуны, полярные зайцы, лисицы, волки, многие виды птиц. Зона тундры есть и в России, именно здесь можно встретить стада северных оленей.

Северные олени

Севернее тундры находится арктическая пустыня. Она целиком лежит в арктическом климатическом поясе, для которого характерны сильные морозы и ветры, постоянный снежный покров. Растительность представлена лишайниками и мхами.

Арктическая пустыня 

Состав и структурное строение биосферы

Состав биосферы отличается разнообразием веществ. Составные компоненты находятся в состоянии непрерывного движения. В. И. Вернадский классифицировал основные компоненты обитаемой биооболочки, выделив их в 4 группы. Химическая структура глобальной экосистемы включает следующие вещества:

• Живое вещество. К этой категории относятся флора, фауна, представители микромира, прочие живые организмы. Органика и углеродные формы жизни осуществляют геохимические процессы, формируя облик планеты. Общая масса живого вещества составляет 0,01-0,02 % от совокупной массы неживых веществ.
• Биогенное вещество. Категория включает все продукты переработки, которые изменяются во время циклов рождения, питания, размножения, смерти, разложения, других функциональных процессов биомассы. Масштабы биогенного вещества соответствуют нефтяным и угольным месторождениям, осадочным породам, другим следам былой жизнедеятельности организмов.
• Косное вещество. К этому классу относят горные породы, лаву, метеоритные глыбы, образовавшиеся без участия переработки биомассой.

Лава – пример косного вещества

Биокосное вещество. Класс веществ, образующихся из косной материи при участии органических форм жизни. Основные представители биокосного вещества – почва и донный осадок.

Помимо основных категорий, выделяют радиоактивное вещество, находящееся в процессе деградации и вещество космического происхождения. Учитывая строение биосферы, концентрация веществ неравномерна на разных участках земной поверхности.

Как биосфера связана с другими оболочками планеты?

Биосфера – это обитаемая оболочка на поверхности и частично под поверхностью Земли. Ее связь с другими оболочками заключается во взаимном проникновении и взаимодействии – границы области обитания жизненных форм включают:

• гидросферу (без подземных вод);
• верхнюю часть литосферы;
• нижнюю часть атмосферы.

Вся деятельность организмов сосредоточена в этом небольшом, с космической точки зрения, пространстве.

Жизненные формы напрямую связаны со всеми оболочками, поскольку именно они формируют в них средовые условия.

Требования к жизни

Для жизни организмов должны существовать определенные условия окружающей среды (например, правильная температура и влажность), а организмы должны снабжаться энергией и питательными веществами (пищей). Все животные и минеральные вещества, необходимые для жизни, содержатся в биосфере Земли. Питательные вещества, содержащиеся в мертвых организмах или продуктах жизнедеятельности клеток, превращаются обратно в соединения, которые другие организмы могут повторно использовать в качестве пищи.Термины, которые следует знать, рассматривая биосферу:

• Разложение – распад сложных молекул, из которых состоят мертвые организмы, на простые питательные вещества, которые могут быть повторно использованы живыми организмами.
• Энергия – энергия, которая может быть использована для выполнения работы и жизнедеятельности, например, солнечная энергия.
• Глобальное потепление – потепление атмосферы в результате увеличения концентрации газов, которые накапливают тепло, например, таких как углекислый газ.
• Питательное вещество – молекулы, которые организмы получают из окружающей среды. Они используются для роста, энергии и различных других клеточных процессов.
• Цикл питания – цикл перехода биологически важных элементов из одной молекулярной формы в другую и обратно в исходную форму.
• Фотосинтез – процесс, при котором растения собирают световую энергию солнца и используют ее для преобразования углекислого газа и воды в кислород и органические молекулы, необходимые для жизнедеятельности организмов в биосфере.
• Дыхание – химическая реакция между органическими молекулами и кислородом, при которой производится углекислый газ, вода и энергия.

Основными элементами или химическими строительными блоками, составляющими все живые организмы, являются углерод, кислород, азот, фосфор и сера. Организмы способны усваивать эти элементы только в том случае, если они содержатся в полезных химических формах в качестве питательных веществ. В процессе, называемом круговоротом питательных веществ, элементы преобразуются из одной химической формы в другую, а затем обратно в первоначальную форму. Например, двуокись углерода извлекается растениями из воздуха и добавляется в органические соединения (такие как углеводы) путем фотосинтеза. Углекислый газ возвращается в атмосферу, когда растения и животные разрушают органические молекулы (процесс, известный как дыхание) и когда микроорганизмы разрушают отходы и ткани от мертвых организмов (процесс, известный как разложение).
Рис. 2. Геосфера Земли

Биосфера и ее границы

Биосфера — это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются прошлой и современной деятельностью живых организмов.

■ Термин «биосфера» ввел Э. Зюсс (Австрия, 1875 г.), учение о биосфере было создано В.И. Вернадским (Россия, 1926 г.).

■ Биосфера — наиболее крупная экосистема, объединяющая все биогеоценозы планеты и осуществляющая глобальный круговорот веществ.

Компоненты биосферы: живое вещество (см. ниже), биогенное вещество, биокосное вещество, косное вещество, радиоактивное вещество, космогенное вещество.

Биогенное вещество — соединения и полезные ископаемые, создаваемые и перерабатываемые живыми организмами в процессе их жизнедеятельности (нефть, газ, уголь, известняк и др.).

Биокосное вещество — вещество, образующееся в результате совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов (почва, грунт водоемов).

Косное вещество — соединения, образующиеся без участия живых организмов (горные породы, минералы и др.).

Радиоактивное вещество — радиоактивные руды и конечные продукты их распада.

Космогенное вещество — метеориты, космическая пыль.

Область жизни определяется наличием условий, необходимых для существования тех или иных живых организмов.

Жизнь на Земле распространена в трех геологических оболочках — атмосфере, гидросфере и литосфере. Эти оболочки объединены в единую целостную систему посредством непрерывного обмена друг с другом веществом и энергией, обусловленного не только абиогенными процессами, но и деятельностью живых организмов.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли. Плотность воздуха быстро уменьшается с высотой: 75% массы атмосферы сосредоточено в слое ниже 10 км, 90% — ниже 15 км, 99% — ниже 30 км. Сухой воздух состоит из азота (78,08%), кислорода (20,95%), аргона (0,93%), углекислого газа (0,03%) и примесей других газов.

Тропосфера — нижний слой атмосферы высотой от 8-10 км в полярных широтах до 16-18 км в экваториальной зоне. Выше тропосферы расположена стратосфера.

Озоновый слой — область с повышенным содержанием озона О₃ — находится в стратосфере на высотах 15-25 км. Он поглощает губительное для живых организмов коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца.

Водяной пар, присутствующий в атмосфере, участвует в природном круговороте воды;

■ конденсируясь, он выпадает в виде дождей, обеспечивая влажностный режим земных территорий;

■ вместе с СО₂ он вносит главный вклад в парниковый эффект: удерживает отраженные от поверхности планеты длинноволновые тепловые лучи, благодаря чему нижние слои атмосферы оказываются теплыми.

Гидросфера — это водная оболочка Земли, образованная водами ее океанов, морей, озер, рек, подземных и ледяных покровов.

■ Средняя глубина Мирового океана — 3,8 км, максимальная (Марианская впадина в Тихом океане) — 11,034 км. 97% массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2% — воды ледников, 0,8% — подземные, озерные и речные пресные воды.

Литосфера — внешняя твердая оболочка (кора) планеты. Состоит из трех слоев: верхнего — слоя осадочных пород, среднего -гранитного и нижнего, наиболее плотного — базальтового.

Границы биосферы проходят там, где начинают преобладать природные факторы, делающие существование живых организмов невозможным.

Верхняя граница биосферы определяется высокой интенсивностью ультрафиолетового солнечного излучения, низкой температурой среды, дефицитом кислорода и воды и проходит в атмосфере на высоте 25-27 км (у нижней границы озонового слоя).

■ Отдельные споры бактерий и грибов найдены в тропосфере на высоте до 40 км.

Нижняя граница биосферы в литосфере для большинства форм жизни определяется высокой плотностью, прочностью и высокой сопротивляемостью среды, отсутствием света, недостатком кислорода и проходит на глубине нескольких десятков метров.

■ Неактивные формы жизни (споры, цисты) и нефтебактерии зарегистрированы на глубинах до 4 км. Эта граница, помимо перечисленных выше факторов, определяется также высокими давлением и температурой горных пород и подземных вод (на глубине 3 км температура около +100 °С).

В гидросфере жизнь простирается на всю глубину Мирового океана. Здесь ограничивающими факторами являются давление толщи воды и отсутствие света (температура воды на дне океанических впадин — около 0 °С).

■ По В.И. Вернадскому, нижняя граница биосферы проходит на 1-2 км глубже дна Мирового океана, в постепенно накапливающейся в океане толще осадочных пород, происхождение которых связано с деятельностью живых организмов.

Слои биосферы

Стоит отметить, что все оболочки биосферы находятся в постоянном взаимодействии, поэтому порой бывает трудно выделить границы того или иного слоя. Одной из важнейших оболочек является аэросфера. Она достигает уровня примерно 22 км над землей, где еще есть живые существа. В целом это воздушное пространство, где обитают все живые организмы. В составе этой оболочки есть влага, энергия Солнца и атмосферные газы:

• кислород;
• озон;
• СО2;
• аргон;
• азот;
• водяной пар.

Численность атмосферных газов и их состав зависит от влияния живых существ.

Геосфера – это составляющая часть биосферы, к ней относится совокупность живых существ, которые населяют земную твердь. Эта сфера включает литосферу, мир флоры и фауны, грунтовые воды и газовую оболочку земли.

Значительным слоем биосферы является гидросфера, то есть все водоемы без подземных вод. В эту оболочку входит Мировой океан, поверхностные воды, атмосферная влага и ледники. Вся водная сфера населена живыми существами – от микроорганизмов до водорослей, рыб и животных.

Если детальнее говорить о твердой оболочке Земли, то она состоит из почвы, горных пород и минералов. В зависимости от среды расположения, бывают различные типы грунта, которые отличаются по химическому и органическому составу, зависят от факторов окружающей среды (растительности, водоемов, животного мира, антропогенного влияния). Литосфера состоит из огромного количества минералов и пород, которые в неодинаковом количестве представлены на земле. В данный момент открыто более 6 тысяч минералов, но лишь 100-150 видов больше всего распространены по планете:

• кварц;
• полевой шпат;
• оливин;
• апатиты;
• гипс;
• карналлит;
• кальцит;
• фосфориты;
• сильвинит и др.

В зависимости от количества горных пород и их хозяйственного использования, некоторые из них являются ценными, особенно топливные ископаемые, руды металлов и драгоценные камни.

Что касается мира флоры и фауны – то это оболочка, которая включает в себя по различным источникам от 7 до 10 миллионов видов. Предположительно около 2,2 млн. видов обитает в водах Мирового океана, а около 6,5 млн. – на суше. Представителей животного мира на планете обитает приблизительно 7,8 млн., а растений – около 1 млн. Из всех известных видов живых существ описано не более 15%, поэтому человечеству потребуются сотни лет, чтобы исследовать и описать все существующие виды на планете.

Человеческие расы

Приспособленность отдельных групп людей к особенностям природных условий привела к различию их внешнего облика. Эти различия, передаваемые из поколения в поколение, называются расовыми признаками. Расы — группы людей, объединённых общностью происхождения и сходством внешних признаков, сложившихся под влиянием климата и других особенностей природной среды. Основных человеческих рас — три: экваториальная (негроидная), европеоидная, монголоидная. Выделяют также и четвёртую расу — австралоидную, которая по ряду признаков близка к экваториальной расе.

Представители европеоидной расы составляют 42 % населения Земли, к представителям экваториальной расы относят 9 % людей, а монголоиды составляют 35%. Кроме того, 14% населения Земли — это представители смешанных и переходных рас. Метисы — потомки, рождённые от браков между европейцами и индейцами. Мулаты — потомки от браков между европейцами и неграми. Встречаются также и самбо — потомки от браков между индейцами и неграми или мулатами. Несмотря на внешние различия, способности людей всех рас к любой деятельности одинаковы.

Человек – часть биосферы. Роль человека в биосфере

Биосфера— часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Включает верхнюю часть литосферы, гидросферу, тропосферу и нижнюю часть стратосферы. Учение о биосфере развито акад. В. И. Вернадским. Воздействие человека на биосферу — процесс, при котором в биосфере резко ускоряется миграция атомов по сравнению с естественными биогеохимическими процессами. Количество элементов, включающихся в круговорот, увеличивается и усиливает давление на неорганическую среду: создается искусственная оболочка Земли — ноосфера. Познание закономерностей взаимоотношений человека с биосферой, разумное управление процессами, происходящими в природе, регулирование отношений человека с природой — главная задача экологии в мировом масштабе. Человек — часть биосферы, без которой он существовать не может.

Биосфера, ее структура и функции.

Около 60 лет назад выдающийся русский ученый академик В.И. Вернадский разработал учение о биосфере – оболочке Земли, населенной живыми организмами. В.И. Вернадский распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду обитания. Он выявил геологическую роль живых организмов и показал, что их деятельность представляет собой важнейший фактор преобразования минеральных оболочек планеты. Он писал: «На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а поэтому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Более правильно, поэтому определять биосферу как оболочку Земли, которая населена и преобразуется живыми существами. В составе биосферы различают: -живое вещество, образованное совокупностью организмов; -биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др. ); -косное вещество, образующееся без участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты); — биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы). Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюции живых организмов и развитием человеческого общества.

Промеры сердца маньчжурского зайца

Сердце – конусовидный мышечный орган, расположенный в грудной полости в средостении на уровне 3 – 6-го ребра, несколько сдвинуто влево. Широкое основание сердца направлено вверх. С ним связаны крупные сосуды, подходящие и отходящие от сердца. Сердце является основным органом кровообращения. Передняя стенка сердца более выпуклая, чем зад …

Питание

Волнистые попугаи питаются семенами различных злаков и трав, предпочитая семена травы Митчелла (Mitchell grass), однако наслаждаются и семенами дикого проса шириной 0,5-2,5 мм и весом 0,3-1,3 мг. Ежедневно потребляет до 5 г корма — половину утром, а вторую половину корма — вечером. Лишь изредка в виде исключения — насекомыми. Питание …

Биология волнистого попугая. Характеристика отряда

Попугаи образуют хорошо выраженную, богатую видами группу птиц; характерным для них является строение клюва, который внешне похож на клюв хищных птиц, но более массивный и подвижный. Широкое и высокое у основания надклювье заканчивается заостренным крючком, нависающим над более коротким подклювьем. Подвижный клюв соединяется с лобными и …

Влияние – плюсы и минусы

Несмотря на то, что человечество вышло из природы и до сих пор нуждается в основных природных ресурсах, влияние человека на биосферу больше негативное, чем позитивное. Стремление к независимости и лучшей жизни отрицательно сказывается на экологических системах и, так или иначе, отражается на человеческой жизни.

Негативное воздействие деятельности человечества:

• изменение ландшафтов в ходе добычи полезных ископаемых, постройки городов, заводов;
• загрязнение почвы, воды, атмосферы пестицидами и другими продуктами (пластик, металл, резина);
• нарушение экологического баланса, что приводит к изменению природных сообществ (леса превращаются в пустыни);
• уничтожение животного мира (прямое истребление и уничтожение естественной среды обитания животных);
• изменение климата за счёт накопления парниковых газов в атмосфере;
• радиоактивное, нефтяное, химическое загрязнение.

Рис. 2. Негативное влияние человека на природу.

Осознание масштабов негативного воздействия помогло появиться концепции устойчивого развития. Устойчивое развитие – это «самодостаточное» развитие, которое не противоречит дальнейшему существованию человечества.

Деятельность человека с учетом экологических закономерностей носит позитивный характер.Экологи занимаются:

• высадкой лесов и растений;
• очисткой воды;
• восстановлением плодородности почвы;
• сохранением вымирающих по вине человечества видов.

Состав, строение, слои и границы биосферы

Возникшая почти четыре миллиарда лет назад сегодняшняя биосфера охватывает около трёх миллионов видов живых организмов; их остатки; атмосферные зоны; гидросферу и литосферу, которые населены и видоизменены этими живыми организмами. Вся совокупность живых организмов на нашей планете названа В. И. Вернадским живым веществом и рассматривается как его основные характеристики суммарной массы, химического состава и энергии.

Состав биосферы кроме живого вещества включает

• биогенное вещество, состоящее из продуктов жизнедеятельности всех живых организмов;
• биокосное вещество, объединяющее продукты распада, а также почву, кору выветривания и природную воду;
• косное вещество как совокупность веществ, образованных без участия живых организмов.

Исходя из вышеперечисленного, биосфера является областью Земли, охваченной влиянием живого вещества. Места, где наблюдается наибольшая концентрация организмов в биосфере, были названы В. И. Вернадским плёнками жизни.

Распространение современной жизни охватывает верхнюю часть земной коры, или литосферу; нижние слои воздушной оболочки, или атмосферу; водную оболочку, или гидросферу.

Артебиосфера является пространством экспансии человека в околоземное пространство.

Мегабиосфера представляет общий слой по воздействию жизни на всю неживую природу.

Панбиосфера — совокупность мегабиосферы и артебиосферы.

Биосфера включает в себя следующие слои:

1. аэробиосфера,
2. геобиосфера,
3. гидробиосфера.

Показатели верхней границы в атмосфере равны 15–20 км. В атмосфере граница жизни определяется показателем ультрафиолетового излучения — радиации.

Показатели нижней границы в литосфере равны 3,5–7,5 км. Жизнь в литосфере ограничивается температурой подземных вод и горных пород.

Граница фиксируется на дне Мирового океана и включает донные отложения.

https://youtube.com/watch?v=xVBy-WAfDcU

13.1. Биосфера как оболочка Земли

Кроме биосферы Зюсс выделил еще три оболочки – атмосферу, гидросферу и литосферу.

Атмосфера – самая наружная газообразная оболочка Земли, она простирается до высоты 100 км. Основные составляющие атмосферы – азот (78%), кислород (20,95%), аргон (0,93%), диоксид углерода (0,03%). Атмосфера является отчасти продуктом жизнедеятельности организмов, так как кислород атмосферы – это результат деятельности фотосинтезирующих организмов – цианобактерий и растений. На высоте 20‑45 км расположен озоновый слой, содержание озона в нем примерно в 10 раз выше, чем в атмосфере у поверхности Земли. Этот слой защищает поверхность планеты от избытка ультрафиолетовых лучей, неблагоприятно влияющих на живые организмы.

Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный обмен теплом, влагой и химическими элементами.

На состояние атмосферы влияет хозяйственная деятельность человека, благодаря которой в ней появились метан, оксиды азота и другие газы, вызывающие атмосферные процессы – парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислые дожди, смог.

Гидросфера оказывается не сплошной оболочкой: моря и океаны покрывают Землю только на 2/3, остальное занято сушей. На суше гидросфера представлена фрагментарно – озерами, реками, грунтовыми водами (табл. 13).

Таблица 13 Распределение водных масс в гидросфере Земли (по Львовичу, 1986)

Гидросфера на 94% представлена солеными водами океанов и морей, а вклад рек в водный бюджет планеты в 10 раз меньше, чем количество водных паров в атмосфере. Три четверти пресной воды недоступны организмам, так как законсервированы в ледниках гор и полярных шапках Арктики и Антарктиды.

Гидросфера испытывает все возрастающее влияние хозяйственной деятельности человека, которая ведет к нарушению рассматриваемого ниже биосферного круговорота воды (ускорение процесса таяния ледников, уменьшение количества жидкой пресной воды и увеличение парообразной воды в результате испарений мелиорированных агроэкосистем.

Литосфера – это верхняя твердая оболочка Земли, мощность которой составляет 50‑200 км. Верхний слой литосферы называется земной корой. Вещества, слагающие литосферу, частично образованы за счет деятельности организмов, и это не только торф, каменный уголь, горючие сланцы, но и куда более распространенный карбонат кальция, образовавшийся из моллюсков и других морских животных. Совершенно особую среду представляет собой почва (см. 2.6), находящаяся на границе литосферы и атмосферы.

В настоящее время на литосферу оказывает сильнейшее техногенное влияние человек, особенно за счет развития процессов эрозии, увеличения твердого стока, сжигания ископаемого топлива и создания инженерных сооружений. Искусственные (техногенные) грунты уже покрывают более 55% площади суши Земли, а в ряде урбанизированных районов (Европа, Япония, Гонконг и др.) они покрывают 95‑100% территории и их мощность достигает нескольких десятков метров. Суммарная площадь, покрытая всеми видами инженерных сооружений (здания, дороги, водохранилища, каналы и т.п.) в 2000 г. достигла 1/6 площади суши.

Биосфера охватывает всю гидросферу, часть атмосферы и часть литосферы. Ее верхняя граница расположена на высоте 6 км над уровнем моря, нижняя – на глубине 15 км в толще земной коры (на такой глубине обитают бактерии в нефтяных водах) и 11 км в океане. По сравнению с диаметром Земли (13000 км) биосфера – это тонкая пленка на ее поверхности. Однако основная жизнь в биосфере сконцентрирована в значительно более узких пределах, охватывающих всего несколько десятков метров на континентах, в атмосфере и в океане (табл. 14).

Таблица 14 Структура биомассы биосферы (сухое вещество)

В биосфере происходит круговорот всех веществ, т.е. их многократное участие в процессах синтеза и разрушения органического вещества. В круговоротах в той или иной степени участвуют практически все химические элементы, однако наиболее важными для биосферы являются круговороты воды, кислорода, углерода, азота, фосфора.

Контрольные вопросы

1. С именами каких ученых связано рождение и развитие представления о биосфере?

2. Назовите оболочки Земли, которые выделил Э. Зюсс.

3. Расскажите о составе атмосферы.

4. Какова структура гидросферы?

5. Охарактеризуйте масштаб техногенных нарушений литосферы человеком.

6. Назовите верхнюю и нижнюю границы биосферы.

Предыдущая