Биосфера - область распространения жизни, охватывающая часть земного пространства - нижние слои атмосферы, гидросферу, литосферу (поверхность суши, почву). В этих пределах сосредоточена жизнь и проявляется геологическая деятельность растений, животных, микроорганизмов, а на последнем этапе истории Земли - и человека. В составе биосферы выделяют живое вещество (совокупность организмов и их остатков) и косное вещество (физическая среда обитания). Определенные группы организмов оказывают то или иное влияние на окружающую среду. Например, зеленые растения обогащают ее (при фотосинтезе) кислородом, животные (при дыхании) - диоксидом углерода; растения извлекают громадные массы углерода из атмосферы, а микроорганизмы, разлагая органическое вещество, возвращают большую часть его обратно и т. д.
Биосфера тесно связана с деятельностью человека, ее сохранность и равновесие зависят от него. Биосфера для человека - источник материального и энергетического потребления, т. е. источник жизненно необходимых ресурсов. В ней он находит многие идеи технического прогресса, в общении с живой природой формируются лучшие черты характера людей, достигается полноценный отдых, рождаются возвышающие человека эмоции. В то же время из биосферы исходят разнообразные неблагоприятные влияния: болезни человека, домашних животных и возделываемых растений, порча продуктов, повреждение промышленных изделий, зданий, дорог, мостов, кораблей, разнообразных культурных ценностей.
Приостановить деградационные процессы в биосфере, обусловленные производственной деятельностью человека, так же как и противодействовать неблагоприятным влияниям на человека со стороны компонентов биосферы, - одна из важнейших глобальных международных программ, стоящих перед нынешним и будущим поколениями людей.
Наука о биосфере разрабатывалась учеными разных стран. Однако основной вклад в разработку учения о живой оболочке Земли и закономерностях ее эволюции внесли представители отечественной науки: В. В. Докучаев, К. А. Тимирязев, В. Р. Вильяме, Б. Б. Полянов, Н. И. Вавилов, В. Н. Сукачев, А. И. Опарин, А. П. Виноградов и особенно акад. В. И. Вернадский. Еще в 30-х годах В. И. Вернадский разработал учение о биологической оболочке Земли - биосфере, рассматривал жизнь не как сумму особей или видов, а как единый, всеобщий и мощный фактор, охватывающий все вещество верхнего слоя планеты, как результат деятельности живого вещества с момента появления жизни на Земле. Живое вещество Земли, объединяя всю совокупность живых организмов, вовлекает в круговорот косную материю планеты, аккумулирует энергию Космоса и преобразует ее в энергию земных процессов - химическую, механическую, тепловую, электрическую. В непрерывном обмене веществ с косной материей (неживым веществом) живое вещество обеспечивает образование нового живого вещества, которое не только замещает отмирающие его массы, но и приобретает новое качество в процессе эволюции органического мира.
Живое вещество планеты осуществляет интенсивную геохимическую деятельность, оно образует кислород атмосферы, формирует мощные пласты известняков, мела, огромные массы каменного угля, нефти и др.
В течение последних 10 тыс. лет возникла и развивалась новая форма геохимической деятельности, связанная с миграцией химических элементов, независимая от поглощения их живым веществом, но обусловленная влиянием техники, созданной человеком. С этого времени возникает новая стадия - биосфера переходит в ноосферу - сферу разума.
Живая оболочка Земли толщиной 20-40 км включает полностью гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы (рис. 98). В верхнем твердом слое Земли - литосфере - проникновение жизни вглубь ограничено высокой температурой и давлением, отсутствием света. Атмосфера простирается над Землей на высоту свыше 1000 км и включает тропосферу (до 15 км над Землей), стратосферу (высотой до 90-100 км) и ионосферу. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат излучения, недостаток влаги, кислорода, низкие температуры. Жизнь здесь возможна в пределах тропосферы я то лишь для некоторых представителей, временно переместившихся из других областей биосферы (летающие формы, бактерии, споры, пыльца растений).

Рис.. Схема геосфер

Следующая оболочка Земли - гидросфера - объединяет океаны, моря, озера, реки и составляет 70,8% всей поверхности Земли. В океанах некоторые формы жизни проникают на глубину до 10 км, ограничивающими факторами являются давление толщи воды, отсутствие света и особенности газового состава.
В биосфере условно выделяют элементарные целостные единицы - биогеоценозы - совокупность популяций разных видов, обитающих в определенной местности. Биологический компонент биогеоценоза составляет биоценоз, объединяющий сообщества растительных и животных организмов, населяющих участок биосферы с однородными условиями существования (биотоп).
Взаимные связи внутри биогеоценоза поддерживаются в процессе круговорота биогенных веществ в цепях питания. При этом в результате жизнедеятельности организмов в круговорот вовлекаются наиболее распространенные на Земле химические элементы - углерод, водород, кислород, азот и т. д. Весь круговорот органических веществ и неорганических элементов, осуществляемых живыми организмами, составляет основу биосферы и основное условие поддержания жизни в ней. Так, углерод входит в состав разнообразных органических веществ из которых состоит все живое. Кислород необходим для дыхания, которое обеспечивает существование организмов. В процессе фотосинтеза в зеленом растении углерод диоксида углерода и водород воды используются для синтеза органических веществ, а освобождающийся кислород поступает в атмосферу. Им дышат разные организмы а конечный продукт дыханияСО2 поступает в атмосферу. Животный организм обычно использует для своего существования организмы других видов и сам отдает в среду то, что могут использовать другие.

ТАБЛИЦА (Т.Л. Богданова. Биология. Задания и упражнения. Пособие для поступающих в ВУЗы. М.,1991)

Оболочки Земли	Протяженность	Границы жизни (биосфера)	Строение и значение
Атмосфера	2-3 тыс. км	До 10 км и более. Споры бактерий и грибов поднимаются на высоту до 20 км	Тропосфера - нижний слой атмосферы высотой 15 км, включает взвешенные в воздухе водяные пары, перемешивающиеся при неравномерном нагревании поверхности Земли. Стратосфера - слой, лежащий выше тропосферы до высоты 40 км. В верхней части свободный кислород превращается в озон, который образует экран, поглощающий космические излучения и коротковолновые ультрафиолетовые лучи Солнца, губительные для живого. Ионосфера - слой, находящийся выше стратосферы, где преобладают разреженные газы
Литосфера	30-70 км	6-8 м (до 100 м)	Твердая каменная оболочка Земли. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовый слои. На поверхности литосферы находится почва - слой коры Земли, изменяемый атмосферой и организмами. Остатки живых организмов разлагаются в почве редуцентами, которые включают в круговорот веществ химические элементы вещества, использующиеся зелеными растениями. Растения играют космическую роль, являясь посредниками между Солнцем и всем живым на Земле, так как выделяют кислород и синтезируют органические вещества
Гидросфе ра	70% по верхности Земли	До 11 км (Марианская впадина)	Водная оболочка Земли, расположенная между атмосферой и земной корой. Мировой океан имеет среднюю глубину 3,8 км, максимальную - до 11,034 км. В нем растворены соединения до 100 химических элементов и, что особенно важно для животных и растений,- О2 и CO2. Живые организмы, населяющие Мировой океан, подразделяются на планктон и бентос. Планктон - организмы, населяющие толщу воды. Бентос организмы, прикрепленные ко дну или обитающие на дне (водоросли, донные беспозвоночные и рыбы). Океан оказывает большое влияние на климат - смягчает жару и холод. На дне происходят процессы отложения осадочных пород,

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

1. Введение. Биосфера - структура и функции

2. Биосфера и человек

2.1. Загрязнение внешней оболочки биосферы - атмосферы

2.2. Вода - основа жизненных процессов в биосфере. Загрязнение природных вод

2.3. Почва - важная составляющая часть биосферы. Загрязнение почвы

2.4. Воздействие человека на растительный и животный мир

2.5. Радиоактивное загрязнение биосферы

2.6. Экологические проблемы биосферы

3. Охрана природы и перспективы рационального природопользования

4. Заключение

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Введение. Биосфера - структура и функции.

Выдающийся русский ученый академик Владимир Иванович Вернадский разработал учение о биосфере - оболочке Земли, населенной живыми организмами.

В.И. Вернадский распространил понятие биосферы не только на организмы, но и на среду их 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.

Границы биосферы определяются факторами земной среды, отсутствие которых делает невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и ограничена слоем озона, который задерживает губительную для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. Таким образом, живые организмы могут существовать в тропосфере и нижних слоях стратосферы. В гидросфере земной коры организмы проникают на всю глубину Мирового океана - до 10-11км. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5-7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии.

Атмосфера. Газовая оболочка состоит в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержится диоксид углерода (0,003 %) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для биологических процессов наибольшее значение имеют: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества, диоксид углерода, участвующий в фотосинтезе, и озон экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. Азот, диоксид углерода, пары воды образовались в значительной мере благодаря вулканической деятельности, а кислород - в результате фотосинтеза.

Гидросфера. Вода - важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная ее часть (95%) находится в Мировом океане, который занимает около 70 % поверхности Земного шара.

Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере.

Гидросфера формировалась в связи с развитием литосферы, которая в течение геологической истории Земли выделяла большое количество водяного пара.

Литосфера. Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества - продукты жизнедеятельности организмов.

Живые организмы (живое вещество). Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности земли, в почве и приповерхностном слое океана.

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 только десятая часть - млекопитающие.

Таким образом, в количественном отношении преобладают формы, состоящие на относительно низком уровне эволюционного развития.

Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, одна она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Огромные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются.

Ежегодно благодаря жизнедеятельности растений и животных воспроизводится около 10 % биомассы.

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

2. Биосфера и человек.

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.

С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного.

В.И. Вернадский считал, что влияние научной мысли и человеческого труда обусловило переход биосферы в новое состояние - ноосферу (сферу разума).

Рост населения, качественный скачок в развитии науки и техники за последние два столетия, особенно в наши дни, привели к тому, что деятельность человека стала фактором планетарного масштаба, направляющей силой дальнейшей эволюции биосферы.

Такие глобальные сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.

В.И.Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли". Его предупреждение пророчески оправдалось.

Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.

2.1. Загрязнение внешней оболочки биосферы - атмосферы.

Масса атмосферы планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако роль ее в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности планеты, защищает ее от вредных воздействий космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них - на режим рек, почвенно-растительный покров, процессы рельефообразования.

Современный состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Состав атмосферы - кислород, азот, аргон, углекислый газ и инертные газы.

В процессе своей деятельности человек загрязняет окружающую среду. Над городами и промышленными районами в атмосфере возрастает концентрация газов, которые обычно в сельской местности содержатся в очень небольших количествах или совсем отсутствуют. Загрязненный воздух вреден для здоровья. Кроме того, вредные газы, соединяясь с атмосферной влагой и выпадая в виде кислотных дождей, ухудшают качество почвы и снижают урожай.

По данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т оксидов серы, 65 млн. т оксидов азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа).

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно зеленого покрова планеты.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. От них страдают леса, особенно хвойные.

Основная причина загрязнения атмосферы - сжигание природного топлива и металлургическое производство. Если в XIX и начале ХХ века, поступающие в окружающую среду продукты сгорания угля и жидкого топлива почти полностью ассимилировались растительностью Земли, то в настоящее время содержание продуктов сгорания неуклонно возрастает. Из печей, топок, выхлопных труб автомобилей в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них выделяется сернистый ангидрид - ядовитый газ, легко растворимый в воде. Концентрация сернистого газа в атмосфере особенно высока в окрестностях медеплавильных заводов. Он вызывает разрушение хлорофилла, недоразвитие пыльцевых зерен, засыхание и опадание листьев, хвои.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 миллиардов тонн углекислого газа. Антропогенные выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его количества, нарушают прозрачность атмосферы, а, следовательно, ее тепловой баланс. Половина диоксида углерода, образующегося при сгорании ископаемого топлива, поглощается океаном и зелеными растениями, половина остается в воздухе. Содержание углекислого газа в атмосфере постепенно возрастает и за последние 100 лет увеличилась более чем на 10%. Углекислый газ препятствует тепловому излучению в космическое пространство, создавая так называемый «парниковый эффект», т.е. увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов, что потенциально способно вызвать таяние ледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение его солености, температуры и другие неблагоприятные последствия. Таким образом, изменение содержания углекислого газа в атмосфере в значительной мере влияет на климат Земли.

2.2. Вода - основа жизненных процессов в биосфере. Загрязнение природных вод.

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на планете; вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе.

С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным, т.к. к простому явлению испарения добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью живых организмов, особенно человека.

Масштабы использования водных ресурсов быстро увеличиваются. Это связано с ростом населения и улучшением санитарно-гигиенических условий жизни человека, развития промышленности и орошаемого земледелия. Суточное потребление воды на хозяйственно-бытовые нужды в сельской местности составляет 50 л на 1 человека, в городах - 150 л. Огромное количество воды используется в промышленности. На выплавку 1 т стали необходимо 200 м3. На производство 1 т бумаги требуется 100 м3, на изготовление 1 т синтетического волокна - от 2500 до 5000 м3. Промышленность поглощает 85% всей воды, расходуемой в городах, оставляя на хозяйственно-бытовые цели около 15%.

Еще больше воды необходимо для орошения. В течение года на 1 га поливных земель уходит 12-14 м3 воды.

При сохранении таких темпов потребления и с учетом прироста населения и объемов производства к 2100 году человечество может исчерпать все запасы пресной воды.

Постоянное увеличение водопотребления на планете ведет к опасности «водяного голода», что обуславливает необходимость разработки мероприятий по рентабельному использованию водных ресурсов.

Кроме высокого уровня расхода, нехватки воды вызывается ее растущее загрязнение вследствие сброса в реки отходов промышленности и особенно химического производства и коммуникационных сточных вод. Бактериальное загрязнение и ядовитые химические вещества (например, фенол) приводят к омертвению водоемов. Вредные вещества, поступающие в воды: нефть, нефтепродукты (в результате нефтедобычи, транспортировки, переработки, использования нефти в качестве топлива и промышленного сырья), токсичные синтетические вещества (применяющиеся в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве), металлы (ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец).

В реки и озера поступают и вымываемые из почвы дождями минеральные удобрения - нитраты и фосфаты, которые в больших концентрациях способны резко изменить вид и состав водоёмов, а также различные ядохимикаты - пестициды, используемые в сельском хозяйстве для борьбы с насекомыми-вредителями.

Одним из видов загрязнения является тепловое загрязнение (электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем, что уменьшает количество кислорода, увеличивает токсичность примесей, нарушает биологическое равновесие). Сброс предприятиями теплых вод служит неблагоприятным фактором для аэробных организмов, обитающих в пресных водах. В теплой воде кислород плохо растворяется, и его дефицит местами приводит многие организмы к гибели.

Загрязнение Мирового океана.

Значительному загрязнению подвергаются воды морей и океанов. С речным стоком, а также от морского транспорта, в моря поступают болезнетворные отходы, нефтепродукты, соли тяжелых металлов, ядовитые органические соединения, в т.ч. пестициды. ДДТ обнаружен даже в организме пингвинов, обитающих в Антарктиде. Загрязнение морей и океанов достигает таких масштабов, что в ряде случаев выловленные рыбы и моллюски оказываются непригодными для употребления в пищу.

2.3. Почва - важная составляющая часть биосферы. Загрязнение почвы.

Почва - верхний слой суши, образующийся под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата из материнских горных пород, на которых он находится. Это важный и сложный компонент биосферы, тесно связанный с другими ее частями.

В нормальных естественных условиях все процессы, происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушении равновесного состояния почвы повинен человек. В результате развития хозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение состава почвы и даже ее уничтожение.

Плодородный слой почвы формируется очень долго. В то же время ежегодно вместе с урожаем из почвы изымаются десятки миллионов тонн азота, калия, фосфора - главных компонентов питания растений. Основной фактор плодородия почв - перегной (гумус) содержится в черноземах в количестве менее 5% от массы пахотного слоя. На бедных почвах перегноя еще меньше. При отсутствии пополнения почв соединениями азота его запас может быть израсходован за 50-100 лет. Этого не происходит, поскольку культура земледелия предусматривает внесение в почву органических и неорганических (минеральных) удобрений.

Внесенные в почву азотные удобрения используются растениями на 40-50%. Остальная часть (около 20%) восстанавливается микроорганизмами до газообразных веществ - N2, N2O - и улетучивается в атмосферу или вымывается из почвы. Таким образом, минеральные азотные удобрения не обладают длительным действием и поэтому их приходится вносить ежегодно. Неблагоприятные изменения в почве наступают и в результате неправильных севооборотов, т.е. ежегодного посева одних и тех же культур, например картофеля. Включение же в севооборот бобовых культур обогащает почву азотом. Севообороты необходимы и для борьбы с растительноядными червями нематодами, которые значительно снижают урожайность. Например, луковично-чесночные нематоды могут снизить урожай лука на 50%.

Загрязнение почвенного покрова ртутью (с ядохимикатами и отходами промышленных предприятий), свинцом (при выплавке свинца и от автотранспорта), железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими металлами (вблизи крупных центров черной и цветной металлургии), радиоактивными элементами (в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и твердых отходов промышленных предприятий, атомных станций или научно-исследовательских институтов, связанных с изучением и использованием атомной энергии), стойкими органическими соединениями, применяемыми в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве и воде и, главное, включаются в экологические пищевые цепи: переходят из почвы и воды в растения, в животных, и в итоге переходят в организм человека с пищей. Неумелое и бесконтрольное использование любых удобрений и ядохимикатов приводит к нарушению круговорота веществ в биосфере.

К числу антропогенных изменений почв относится эрозия (от латинского erosio - разъедать). Уничтожение лесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли без соблюдения правил агротехники приводят к эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром. Широко распространена и наиболее разрушительная водная эрозия. Она возникает на склонах и развивается при неправильной обработке земли. Вместе с талыми и дождевыми водами с полей ежегодно уносится в реки и моря миллионы тонн почвы.

Ветровая эрозия наиболее сильно проявляется в южных степных районах России. Она возникает в районах с сухой обнаженной почвой, c изреженным растительным покровом. Чрезмерный выпас скота в степях и полупустынях способствует ветровой эрозии и быстрому разрушению травяного покрова. Для восстановления слоя почвы толщиной 1 см в естественных условиях требуется 250-300 лет.

Значительные территории со сформированными почвами изымаются из сельскохозяйственного оборота вследствие открытого способа разработки полезных ископаемых, залегающих на небольшой глубине.

2.4. Воздействие человека на растительный и животный мир.

Воздействие человека на живую природу складывается из прямого влияния и косвенного изменения природной среды. Пример одной из форм прямого воздействия на растения и животных - рубка леса. Оказавшись внезапно в условиях открытого местообитания, растения нижних ярусов леса испытывают неблагоприятное влияние прямого солнечного излучения. У теплолюбивых растений травянистых и кустарничковых ярусов разрушается хлорофилл, угнетается рост, некоторые виды исчезают. На местах вырубок поселяются светолюбивые растения, устойчивые к повышенной температуре и недостатку влаги. Меняется и животный мир: виды, связанные с древостоем, исчезают или мигрируют в другие места.

Прямое влияние человека на животный мир заключается в истреблении видов, представляющих для него пищевую или другую материальную пользу.

Считается, что с 1600 года человеком было истреблено более 160 видов и подвидов птиц и не менее 100 видов млекопитающих. В длинном списке исчезнувших видов значится тур - дикий бык, живший на территории Европы. В XVIII веке была истреблена описанная русским натуралистом Г.В. Стеллером морская корова - водное млекопитающее, относящееся к разряду сиреновых. Немногим более 100 лет назад исчезла дикая лошадь тарпан, обитавшая на юге России. Многие виды животных находятся на грани вымирания или сохранились только в заповедниках. Такова судьба бизонов, десятками миллионов населявших прерии Северной Америки и зубров, прежде широко распространенных в лесах Европы. На Дальнем Востоке почти полностью истреблен пятнистый олень. Усиленный промысел китообразных привел на грань уничтожения несколько видов китов: серого, гренландского, голубого. На численность животных оказывает влияние и хозяйственная деятельность человека, не связанная с промыслом. Резко сократилась численность уссурийского тигра - в результате освоения территорий в пределах его ареала и сокращения кормовой базы. В Тихом океане ежегодно погибает несколько десятков тысяч дельфинов: в период лова рыбы они попадают в сети и не могут из них выбраться.

Исчезновение сравнительно небольшого числа видов животных и растений может показаться не очень существенным. Однако главная ценность живущих ныне видов заключается не в их единственном значении.

Каждый вид занимает определенное место в биоценозе, в цепи питания, и заменить его не может никто. Исчезновения того или иного вида ведет к уменьшению устойчивости биоценозов.

2.5. Радиоактивное загрязнение биосферы.

Проблема радиоактивного загрязнения возникла в 1945 году после взрыва атомных бомб, сброшенных на японские города Хиросиму и Нагасаки. Испытания ядерного оружия, производимое в атмосфере, вызвали глобальное радиоактивное загрязнение. Радиоактивные загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающих заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человека, разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая . При взрыве атомной бомбы возникает очень сильное ионизирующее излучение, радиоактивные частицы рассеиваются на большие расстояния, заражая почву, водоемы, живые организмы. Многие радиоактивные изотопы имеют длительный период полураспада, оставаясь опасными в течение всего времени своего существования. Все эти изотопы включаются в круговорот веществ, попадают в живые организмы и оказывают губительное действие на клетки. Очень опасен стронций, вследствие своей близости к кальцию. Накапливаясь в костях скелета, он служит постоянным источником облучения организма. Радиоактивный цезий (137Cs) сходен с калием, его много в мышцах пораженных животных. Исследования показали, что в организме эскимосов Аляски, питающихся мясом оленей, в значительных количествах содержится цезий 137. Халатное отношение к хранению и транспортировке радиационных элементов приводит к серьезным радиационным загрязнениям.

При ядерном взрыве образуется громадное количество мелкой пыли, которая долго держится в атмосфере и поглощает значительную часть солнечной радиации. Расчеты ученых показывают, что даже при ограниченном, локальном применении ядерного оружия образовавшаяся пыль будет задерживать большую часть солнечного излучения. Наступит длительное похолодание («ядерная зима»), которое неизбежно приведет к гибели все живое на Земле.

2.6. Экологические проблемы биосферы.

На современном этапе своего развития, экология, к великому сожалению, попала в разряд «модных» для журналистов направлений, нередко становясь козырной картой и в политических баталиях. Мода на экологию неизбежно привела к терминологической чехарде, к недопустимо безграмотному толкованию ее основных понятий и определений. Прежде всего, экология это наука о взаимоотношениях живых организмов со средой их обитания.

Именно с позиций науки следует рассматривать экологические проблемы биосферы, такие как парниковый эффект, истощение озонового слоя, массовое сведение лесов, которое нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в биосфере, отходы производства, сельского хозяйства, производство энергии.

ГЭС наносят урон природе и людям - затопление огромных территорий под водохранилища, непреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в верховья рек, застой вод, замедление проточности, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки; местное повышение воды влияет на грунт водохранилища, приводит к подтоплению, заболачиванию, эрозии берегов и оползням; существует опасность от плотин в районах с высокой сейсмичностью. Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию .

3. Охрана природы и перспективы рационального природопользования.

Рациональное природопользование - единственный выход из ситуации.

Общая задача рационального управления природными ресурсами состоит в нахождении оптимальных способов эксплуатации естественных и искусственных (например, в сельском хозяйстве) экосистем. Под эксплуатацией понимается сбор урожая и воздействие теми или иными видами хозяйственной деятельности на условия существования биогеоценозов.

Решение задачи по созданию оптимальной системы управления природными ресурсами существенно осложняется наличием не одного, а множества критериев оптимизации. К ним относятся: получение максимального урожая, сокращение производственных затрат, сохранение природных ландшафтов, поддержание видового разнообразия сообществ, обеспечение чистоты окружающей среды, сохранение нормального функционирования экосистем и их комплексов.

Охрана окружающей среды и задачи восстановления природных ресурсов должны предусматривать:

- рациональную стратегию борьбы с вредителями, знание и соблюдение агротехнических приемов, дозировку минеральных удобрений, хорошее знание экологических процессов;

- уcовершенствование технологии добычи природных ресурсов;

- максимально полное и комплексное извлечение из месторождения всех полезных компонентов;

- рекультивацию земель после использования месторождений;

- экономичное и безотходное использование сырья в производстве;

- глубокую очистку и технологии использования отходов производства;

- восстановление и сохранение лесов от пожаров, вредителей, болезней;

- расширение и увеличение числа заповедников, зон эталонных экосистем, уникальных природных комплексов;

- охрану и разведение редких видов растений и животных;

- широкое просвещение и экологическое образование населения;

- международное сотрудничество в деле охраны окружающей среды.

Такая активная работа во всех областях человеческой деятельности по формированию отношения к природе, разработка рационального природоиспользования, природосберегающие технологии будущего смогут решать экологические проблемы сегодняшнего дня и перейти к гармоничному сотрудничеству с природой.

В наши дни потребительское отношение к природе, изъятие ее ресурсов без осуществления мероприятий по их восстановлению уходит в прошлое. Проблема рационального использования природных ресурсов, охрана природы от губительных последствий хозяйственной деятельности человека приобретает государственное значение.

Охрана природы и рациональное природопользование - проблема комплексная, и ее решение зависит как от последовательного осуществления государственных мероприятий, направленных на сбережение экосистем, так и от расширения научных знаний, которые обществу для собственного благополучия рентабельно и выгодно финансировать.

Для вредных веществ в атмосфере законодательно установлены предельные допустимые концентрации, не вызывающие у человека ощутимых последствий. С целью предотвращения загрязнения атмосферы разработаны мероприятия, обеспечивающие правильное сжигание топлива, внедрение на промышленных предприятиях очистных сооружений. Помимо предохранения воздуха от загрязнения, очистные сооружения позволяют экономить сырье и возвращать в производство многие ценные продукты. Например, улавливание серы из выделяющихся газов дает возможность увеличить выпуск серной кислоты, улавливание цемента сберегает продукцию, равную производительности нескольких заводов. На алюминиевых заводах установка фильтров на трубах предотвращает выброс в атмосферу фтора. Помимо строительства очистных сооружений ведутся поиски технологии, при которой образование отходов было бы сведено к минимуму. Этой же цели служит улучшение конструкций автомобилей, переход на другие виды топлива (сжиженный газ, этиловый спирт), при сжигании которого образуется меньше вредных веществ. Разрабатывается автомобиль с электродвигателем для передвижения в пределах города. Большое значение имеет правильная планировка города и зеленых насаждений. Деревья очищают воздух от взвешенных в нем жидких и твердых частиц (аэрозолей), поглощают вредные газы. Например, сернистый газ хорошо поглощается тополем, липой, кленом, конским каштаном, фенолы - сиренью, шелковицей, бузиной.

Бытовые и промышленные сточные воды подвергаются механической, физической и биологической обработке. Биологическая очистка заключается в разрушении растворенных органических веществ микроорганизмами. Вода пропускается через специальные резервуары, содержащие только так называемый активный ил, в который входят микроорганизмы окисляющие фенолы, жирные кислоты, спирты, углеводороды, и т.д.

Очистка сточных вод не решает всех проблем. Поэтому все больше предприятий переходит на новую технологию - замкнутый цикл, при котором очищенная вода вновь поступает в производство. Новые технологические процессы позволяют в десятки раз сократить количество воды, необходимое для промышленных целей.

Охрана недр заключается прежде всего в предотвращении непроизводительных затрат органических ресурсов в комплексном их использовании. Например, много каменного угля теряется при подземных пожарах, горючие попутные газы сгорают в факелах на нефтепромыслах. Разработка технологии комплексного извлечения металлов из руд позволяет получать дополнительно такие ценные элементы, как титан, кобальт, вольфрам, молибден и др.

Для повышения продуктивности сельского хозяйства громадное значение имеет правильная агротехника и осуществление специальных мероприятий по охране почвы. Например, борьба с оврагами успешно ведется путем посадки растений - деревьев, кустарников, трав. Растения защищают почвы от смыва и уменьшают скорость течения воды. Окультуривание оврагов позволяет использовать их в хозяйственных целях. Разнообразие посадок и посевов по оврагу способствует образование стойких биоценозов. В зарослях поселяются птицы, что имеет немаловажное значение для борьбы с вредителями. Защитные лесонасаждения в степях препятствуют водной и ветровой эрозии полей. Развитие биологических методов борьбы с вредителями позволяет сократить использование в сельском хозяйстве пестицидов. В настоящее время в охране нуждаются 2000 видов растений, 236 видов млекопитающих, 287 видов птиц. Международным союзом охраны природы учреждена специальная Красная книга, в которой сообщаются сведения об исчезающих видах и даются рекомендации по их сохранению. Многие виды животных, находящиеся под угрозой исчезновения, сейчас восстановили свою численность. Это относится к лосю, сайгаку, белой цапле, гаге.

Сохранению животного и растительного мира способствует организация заповедников и заказников. Помимо охраны редких и исчезающих видов заповедники служат базой для одомашнивания диких животных, обладающих ценными хозяйственными свойствами. Заповедники являются также центрами по расселению животных, исчезнувших в данной местности, помогают обогащению местной фауны. В России успешно прижилась североамериканская ондатра, дающая ценный мех. В суровых условиях Арктики успешно размножается овцебык, завезенный из Канады и Аляски. Восстановлена численность бобров, почти исчезнувших в начале века.

Подобные примеры многочисленны. Они показывают, что бережное отношение к природе, основанное на глубоких знаниях биологии растений и животных, не только сохраняет ее, но и дает значительный экономический эффект.

4. Заключение.

Лавинообразное нарастание масштабов воздействия хозяйственной деятельности человека на все без исключения составные части биосферы приблизилось к такому уровню, когда можно без преувеличения сказать, что оно уже угрожает самому существованию человечества .

Даже краткое перечисление в данной работе неблагоприятных экологических последствий приводит к неоспоримому выводу: понимание процессов проходящих в биосфере и экологическая грамотность должна стать элементом общего багажа знаний современного человека, а элементы природоохранной деятельности крайне необходимы в любой производственной отрасли.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Чернова Н.М., Былова А.М., Экология. Учебное пособие для педагогических институтов, М., Просвещение, 1988;

2. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Экология, М., Издательский дом "Дрофа", 1995;

3. Общая биология. Справочные материалы, Составитель В.В.Захаров, М., Издательский дом «Дрофа», 1995.

4. Шкаровский А.Л., Охрана окружающей среды. Учебное пособие для студентов специальности 290700 - теплогазоснабжение и вентиляция, СПбГАСУ, 1999.

Введение

Роль человеческого фактора в развитии биосферы

В.И. Вернадский "О биосфере и живом веществе"

Биогенная миграция

В.И. Вернадский "О ноосфере"

Введение

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 (искусственный отбор, интродукция) или бессознательно (уничтожение животных и растений, случайный перенос сорняков) изменяет флору и фауну; частично (осушение, орошение, вырубка лесов) или полностью (распашка, застройка, регулирование стока рек плотинами, открытые разработки полезных ископаемых) 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. В эпоху научно-технической революции воздействие человека достигло силы и глобальности, сравнимых 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.

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 раковым и генетическим заболеваниям.

Увеличение концентрации СО 2 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. Промышленные выбросы повышают концентрацию в атмосфере сернистого газа, что приводит к выпадению осадков с высокой концентрацией серной кислоты ("кислотные дожди"), от которых гибнет растительность.

В результате эрозии при неправильной агротехнике уменьшается плодородный слой почв, 1 см которого природа создает за 100 и более лет. Растет площадь пустынь, стремительно уничтожаются леса (за последние 30 лет на земном шаре вырублена почти половина их!). 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 с материалистических позиций 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 развития нашей планеты и необходимое условие для развития цивилизации.

Роль человеческого фактора в развитии биосферы

В результате сложнейшего эволюционного процесса на Земле сформировалась биосфера - оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Термин биосфера (от греч. "биос" - жизнь, "сфера" - шар) введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Целостное учение о биосфере и протекающих в ней процессах было создано и развито в 30-х годах акад. В. И. Вернадским (1863 - 1945). В. И. Вернадский рассматривал совокупность живых организмов Земли - "живое вещество" - как единый всеобщий фактор, который вовлекает в круговорот косную материю планеты, аккумулирует энергию Космоса и преобразует ее в энергию земных процессов.

Биосфера - совокупность биогеоценозов Земли - представляет собой огромную экологическую систему. Биологический компонент биосферы - живое вещество, абиотические компоненты - часть земной коры и атмосферы; они связаны сложными биогеохимическими процессами перераспределения энергии и вещества с живым веществом. Границы жизни, следовательно, являются и границами биосферы.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу (океаны, моря, реки, озера) и верхнюю часть литосферы (твердая оболочка Земли). В литосфере жизнь обнаружена от 7500 м глубины (нефтяные бактерии) и до 6200 м высоты над уровнем моря (хлорофиллоносные растения). Проникновение организмов вглубь ограничено высокой температурой, давлением, а вверх - холодом. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат излучения, недостаток воды и кислорода, низкие температуры. Жизнь здесь возможна до 25 км над Землей (в тропосфере), в основном для временно переместившихся сюда форм (летающие организмы, бактерии, споры). До 2 км обнаружены насекомые, до 4 км - паучки, не менее чем до 22 км - споры бактерий. В гидросфере некоторые формы жизни проникают на глубину до 10 км. Здесь ограничивающими факторами являются давление толщи воды и отсутствие света. Наиболее благоприятные условия жизни и максимальная концентрация живого вещества наблюдается у поверхности суши и океана.

Масса живого вещества по сравнению с массой Земли ничтожна и тем не менее многие изменения земной коры обусловлены его жизнедеятельностью. Живое вещество играет ведущую роль в биосферных процессах и осуществляет важнейшие биогеохимические функции: газовую (поглощение и выделение газов), окислительно-восстановительную (восстановление СО 2 до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до СО 2 при дыхании), концентрационную (накопление азота, фосфора, кальция, кремния, магния в организмах). За миллиарды лет растения обогатили атмосферу кислородом, сделав возможным аэробное дыхание, очистили ее от СО 2 , использовав его для синтеза органического вещества. Концентрационной функцией обусловлено образование многих осадочных пород, например залежей мела или известняка. Деятельность живого вещества сформировала и поддерживает газовый состав атмосферы, влияет на процессы выветривания горных пород.

В биомассе Земли масса зеленых растений суши составляет в среднем около 97%, животных и микроорганизмов - 3 %. Биомасса на суше увеличивается от полюсов к экватору, в том же направлении растет и число видов. Тундры насчитывают около 500 видов растений, леса и степи - до 2000, влажные тропические леса - более 8000. Основную биомассу суши составляют леса. Влажные тропические леса обладают максимальной биологической продуктивностью, тундры и пустыни - минимальной. Энергия, аккумулируемая ими, соответственно составляет 7 -14,5 тыс. Дж/см 2 год и 20 - 250 Дж/см 2 -год.

Огромная биомасса сосредоточена в почве. Ее составляют корни растений, почвенные животные (насекомые и их личинки, черви и др.), а также грибы, бактерии и водоросли. В некоторых почвах биомасса дождевых червей достигает более 1 т/га.

В Мировом океане биомасса в 1000 раз меньше, чем на суше, хотя он и занимает 2 / 3 поверхности планеты. Здесь биомасса сосредоточена главным образом в поверхностном слое до 100 м глубиной. Это область развития планктона (микроскопических водорослей и беспозвоночных – основы большей части пищевых цепей). На дне растут прикрепленные водоросли, здесь же обитают и различные морские животные. Организмы, живущие на грунте и в грунте водоемов, образуют бентос.

На Земле ежегодно производится и разрушается 10 12 т живого вещества из общего запаса 10 13 т. Такой интенсивный круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью всей биомассы планеты. В отличие от мертвой материи живое вещество способно к аккумулированию энергии, к размножению и обладает огромной скоростью реакций. Как писал В. И. Вернадский, на земле нет силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной па своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.

Жизнь на Земле невозможна без круговорота веществ. Аккумуляция и минерализация происходит в биогеоценозах. Основной круговорот углерода состоит в превращении СО 2 в живое вещество (фотосинтез, хемосинтез), из которого при разложении бактериями и дыхании вновь образуется СО 2 . Неполное разложение живого вещества приводит к образованию гумуса (сложная смесь органических веществ, обеспечивающая плодородие почвы), торфа, угля, 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 хемо-синтезирующими 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 4,19-10 18 Дж энергии, при этом ежегодно создается и тратится 4,19-10 Дж. 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.

Биосферу Земли составляет всё многообразие живой природы. Человек является представителем животного мира, поэтому биосфера и человек тесно взаимосвязаны между собой. Люди оказывают как положительное, так и отрицательное влияние на биосферу.

Биосфера и ноосфера

Биосфера состоит из двух компонентов:

• биотического или живого;
• абиотического или неживого.

Живая и неживая материя биосферы осуществляют круговорот веществ и влияют друг на друга. Благодаря геохимическим и климатическим факторам на Земле зародилась жизнь. В то же время живые организмы оказывают влияние на неживую материю, изменяя рельеф, геологические слои, атмосферу. Человечество также оказывает влияние на живые организмы и неживую природу.

Владимир Вернадский, создавший учение о биосфере, выделил появление и деятельность человека в отдельную сферу - ноосферу. Дословно термин переводится как «сфера разума». Вернадский считал, что ноосфера - часть биосферы, преобразованная трудом и разумом человека. Сознательная деятельность человека стала фактором развития биосферы.

Человечество и биосфера

Взаимодействие человека и биосферы имеет две стороны:

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

• биологическую;
• социальную.

С биологической точки зрения взаимоотношения человека и природы не выходят за рамки потребления энергии. Человечество, несмотря на развитый разум, как и все живые организмы, нуждается в основных природных ресурсах:

• воде;
• воздухе;
• пище.

Для осуществления метаболизма каждый день необходимы вода, кислород, питательные вещества. Будучи гетеротрофами люди напрямую воздействуют на численность живых организмов и круговорот веществ в природе.

В отличие от других живых существ человечество нуждается в специфичных ресурсах, помогающих жить социумом.
Для промышленности и производства используются:

• нефть;
• руда;
• древесина.

С помощью биосферы человечество строит города, прокладывает дороги, шьёт одежду, проектирует транспортные средства. Однако с увеличением численности людей пропорционально истощаются природные ресурсы. Именно поэтому человечество ищет альтернативное топливо, синтезирует химические вещества, культивирует животных и растения. Без развития хозяйственной деятельности человечество было обречено на вымирание, т.к. человеческие потребности опережают возможности биосферы.

Рис. 1. Взаимодействие человека и биосферы.

Чтобы не зависеть от состояния биосферы человечество наладило собственное производство. Однако с развитием промышленности продукты жизнедеятельности человечества стали накапливаться в окружающей среде и влиять на состояние биосферы в целом, что отражается на жизни и здоровье человека.

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 ландшафта в ходе добычи полезных ископаемых, постройки городов, заводов;
• загрязнение почвы, воды, атмосферы пестицидами и продуктами жизнедеятельности социума (пластик, металл, резина);
• нарушение экологического баланса, что приводит к изменению природного сообщества (леса превращаются в пустыни);
• уничтожение животного мира (борьба с вредителями, уничтожение естественной среды обитания);
• изменение климата за счёт накопления газов в атмосфере;
• радиоактивное, нефтяное, химическое загрязнение.

Рис. 2. Негативное влияние человека на природу.

Осознание масштабов негативного воздействия помогло появиться экологии - науке о сохранении природных ресурсов и роли человечества в развитии биосферы. Экология изучает взаимодействие живых организмов друг с другом и с окружающей средой.

Деятельность человека в рамках экологии носит позитивный характер.
Экологи занимаются:

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

Защита окружающей среды

Природа имеет большое значение в жизни человека. Состояние окружающей среды влияет на здоровье и продолжительность человеческой жизни. Поэтому человечеству необходимо решить две задачи:

• наладить рациональное природопользование;
• научиться управлять биосферой без вреда себе и другим организмам.

Один из примеров восстановления природы - создание заповедных охраняемых зон. Однако этого недостаточно, чтобы привести биосферу в порядок, т.к. долгое время человечество не задумывалось о последствиях своей деятельности. Экологам ещё предстоит решить проблемы со свалками, химическим загрязнением, изменением климата.

Рис. 3. Восстановление биосферы.

Что мы узнали?

Кратко узнали о биосфере и ноосфере, взаимодействии человечества и окружающей среды, зависимости жизни человека от биосферы, а также позитивном и негативном воздействии человечества на природу.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.1 . Всего получено оценок: 204.

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.

Ноосфера (от лат. "ноо"-разум, "разумная оболочка" Земли)-часть биосферы, в которой проявляется деятельность человека как положительная, так и отрицательная.

Биомасса Земли - совокупность всех живых организмов (живого вещества) планеты. Выражается в единицах массы или энергии, отнесенной к единице площади или объема. Биомасса Земли составляет 2,423 1012 т, из которых растений 97%, животных 3%.

Биомасса поверхности суши-совокупность всех живых организмов - растений, животных, микроорганизмов, населяющих сушу.

Биомасса почвы-совокупность живых организмов, обитающих в почве и играющих ведущую роль в процессе формирования почвы. Почвенные организмы включают в круговорот веществ биосферы важнейшие химические соединения.

Гумус (от лат. "гумус"-перегной)-органическое вещество почвы, образующееся за счет разложения растительных и животных остатков и продуктов их жизнедеятельности. Количество гумуса служит показателем плодородия почвы, так как в нем находятся все основные элементы питания растений (гумусовый горизонт черноземных почв содержит до 30% гумуса).

Биомасса Мирового океана.- совокупность всех живых организмов, населяющих основную часть гидросферы Земли. Биомасса его в 1000 раз меньше, чем биомасса суши. так как использование солнечной энергии в воде составляет 0,04%, на суше-0<1-0,3%.

Биологическая продуктивность-количество органического вещества, Производимого за определенное время организмами, входящими в состав того или иного биогеоценоза (луга, леса, поля. водоема). Измеряется в единицах массы, времени и площади.

Живое вещество -- совокупность живых организмов (биомассы) биосферы. Представляет собой открытую систему, для которой характерны рост. размножение, распространение, обмен веществ и энергии с внешней средой.

Функции живого вещества: а) газовая- постоянный газообмен с окружающей средой в процессе дыхания растений и животных и фотосинтеза растений; б) концентрационная- биогенная миграция атомов, которые сначала концентрируются в живых организмах, а затем после их отмирания и минерализации переходят в неживую природу; в) окислительно-восстановительная - обмен веществ и энергии с внешней средой: при диссимиляции окисляются органические вещества, выделяется тепловая энергия и в АТФ аккумулируется энергия химических связей, при ассимиляции образуются химические вещества, необходимые организму, за счет усвоения и превращения питательных веществ у животных н фотосинтеза у зеленых растений, при этом используется энергия АТФ.

Биохимия - наука, изучающая химический состав организмов и химические превращения веществ и энергии, составляющих основу жизнедеятельности организмов.

Геохимия- наука, изучающая химический состав Земли, находящихся в ней химических элементов и их стабильных изотопов, закономерности распространения химических элементов в различных геосферах, законы их поведения, сочетания и миграции (концентрации и рассеяния) в природных процессах.

Биогеохимия - отрасль геохимии, изучающая геохимические процессы, происходящие в биосфере при участии организмов. Она рассматривает роль организмов в процессе миграции, распределения, рассеяния и концентрации химических элементов в земной коре.

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.

Круговорот веществ - естественные циклические процессы превращения и перемещения химических элементов. В воздушной круговорот включается 98,3% веществ, в водный- 1,7%. Через газообразную фазу проходят О2, Н2, N, С и др., через водную фазу - Na, Mg, F, S, Cl. К и др.

Биологический круговорот - биогенная миграция атомов, круговорот веществ представляет собой два противоположных процесса - аккумуляцию элементов в живых организмах и минерализацию в результате разложения мертвых организмов. Образование живого вещества преобладает на поверхности суши, в верхних слоях морей, минерализация его - в почве и глубинах морей.

Круговорот азота - биогеохимичсский процесс в биосфере, в котором участвуют организмы-редуценты, а также нитрифицирующие и клубеньковые бактерии.

Аммонификация - разложение (гниение) белков с образованием аммиака (минерализация органического вещества). Осуществляется редуцентами.

Нитрификация - процесс окисления солей аммиака в соли азотной кислоты (I этап-превращение аммиака в нитриты, II этап-превращение нитритов в нитраты). Осуществляется почвенными нитрифицирующими бактериями (нитрозомонас, нитрозобактер).

Денитрификация - разложение солей азотной кислоты до образования газообразного азота. Осуществляется почвенными денитрифицнрующими бактериями.

Азотфиксация - образование азотистых соединений путем фиксации атмосферного азота свободноживущими почвенными бактериями (азотобактер) или бактериями, живущими в симбиозе с корнями бобовых растений (клубеньковые бактерии ризобиум).

Превращение энергии - трансформация поступающей на Землю энергии солнечной радиации в энергию химических связей. Осуществляется зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Расходуется на процессы жизнедеятельности всех живых организмов либо выделяется в форме теплоты, либо консервируется в земной коре в виде залежей угля, нефти, торфа.