Человек в биосфере

1. 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.

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов. Верхняя граница проходит примерно на высоте 20 км от поверхности планеты и отграничена 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 и содержит

1 300 млн.  км.

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.

 

 

 

     II. Биосфера и человек.

 

 

     Современный человек сформировался около 30-40 тыс. лет назад. С этого

времени в эволюции биосферы стал действовать  новый фактор – антропогенный.

Первая  созданная человеком культура –  палеолит (каменный век) продолжалась

примерно 20-30- тыс. лет; она совпала с длительным периодом оледенения.

Экономической основой жизни человеческого  общества была охота на крупных

животных: благородного и северного оленя, шерстистого носорога, осла, лошадь,

мамонта, тура. На стоянках человека каменного  века находят многочисленные

кости диких животных – свидетельство успешной охоты. Интенсивное истребление

крупных травоядных животных привело к сравнительно быстрому сокращению их

численности и исчезновению многих видов.

Если  мелкие травоядные могли восполнять потери от преследования охотниками

благодаря высокой рождаемости, то крупные  животные в силу эволюционной

истории были лишены этой возможности. Дополнительные трудности для травоядных

возникли  вследствие изменения природных  условий в конце палеолита. 10-13 тыс.

лет назад наступило резкое потепление, отступил ледник, леса распространились

в Европе , вымерли крупные животные. Это  создало новые условия жизни,

разрушило сложившуюся экономическую базу человеческого общества. Закончился

период  его развития, характеризовавшийся  только использованием пищи, т.е.

чисто потребительским отношением к окружающей среде. В следующую эпоху –

неолита  - наряду с охотой (на лошадь, дикую  овцу, благородного оленя,

кабана, зубра, и т.д.), рыбной ловлей и собирательством (моллюски, орехи,

ягоды, плоды) все большее значение приобретает процесс производства пищи.

Делаются  первые попытки одомашнивания животных и разведения растений,

зарождается производство керамики. Уже 9-10 тыс. лет  назад существовали

поселения, среди остатков которых обнаруживают пшеницу, ячмень, чечевицу,

кости домашних животных – коз, овец, свиней. В разных местах Передней и

Средней Азии, Кавказа, Южной Европы развиваются  зачатки земледельческого и

скотоводческого хозяйства. Широко используется огонь  – и для уничтожения

растительности  в условиях подсечного земледелия, и как средство охоты.

Начинается  освоение минеральных ресурсов, зарождается  металлургия.

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.

В.И. Вернадский считал, что влияние научной мысли  и человеческого труда

обусловило  переход биосферы в новое состояние  – ноосферу (сферу разума).

 

     1. Природные ресурсы и их использование.

Сейчас  человек использует для своих  нужд все большую часть территории планеты

и все  большие количества минеральных  ресурсов. Биологические, в том числе

пищевые, ресурсы планеты обуславливают  возможности жизни человека на Земле, а

минеральные и энергетические служат основой  материального производства

человеческого общества.

Среди природных богатств планеты  различают неисчерпаемые и исчерпаемые  ресурсы.

     Неисчерпаемые ресурсы.  Неисчерпаемые природные ресурсы  подразделяются на

космические, климатические и водные. Это энергия  солнечной радиации, морских

волн, ветра. С учетом огромной массы воздушной  и водной среды планеты

неисчерпаемыми  считают атмосферный воздух и  воду. Выделение это относительно.

Например, пресную воду можно рассматривать как ресурс исчерпаемый, поскольку во

многих  регионах Земного  шара возник острый дефицит воды. Уже идет речь о

неравномерности ее распределения, и невозможности  ее использования ввиду

загрязнения. Условно считают и кислород атмосферы  неисчерпаемым ресурсом.

Современные ученые-экологи полагают, что при  современном уровне технологии

использования воздуха и воды эти ресурсы  можно рассматривать как неисчерпаемые

только  при разработке и реализации крупномасштабных программ, направленных на

их восстановление.

     Исчерпаемые ресурсы. Они делятся  на возобновляемые и невозобновляемые. К

возобновляемым  относятся растительный и животный мир, плодородие почв. К

невозобновляемым  ресурсам относятся полезные ископаемые.  Их использование

человеком началось в эпоху неолита. Первыми металлами, которые нашли

применение, были самородное золото и медь. Добывать и плавить руды, содержащие

медь, а также олово, серебро, свинец, умели  уже за 4 тыс. лет до нашей эры.

В настоящее  время человек вовлек в сферу  своей промышленной деятельности

преобладающую часть известных минеральных  руд, каменного угля, нефти и газа.

Научно-технический  прогресс открывает все новые  области применения черных и

цветных металлов, различного неметаллического сырья. В результате расширяется

разработка  бедных руд, увеличивается добыча нефти  со дна моря.

В хозяйственный  оборот вовлекаются все новые  территории, растет использование

древесины и промысловых животных. Подвергаются обработке значительные площади

суши  с целью выращивания растительных продуктов питания и создания кормовой

базы  для животноводства.

В современных  условиях значительная часть поверхности  Земли распахана или

представляет собой полностью  или частично окультуренные пастбища для домашних

животных. Развитие промышленности и  сельского хозяйства потребовало больших

площадей  для строительства городов, промышленных предприятий, разработки

полезных  ископаемых, сооружения коммуникаций. Всего, таким образом, около 20

% суши  к настоящему времени преобразовано  деятельностью человека.

Значительные площади поверхности суши исключены из хозяйственной деятельности

человека  вследствие накопления на ней промышленных отходов и невозможности

использования районов, где ведется разработка и добыча полезных ископаемых.

На  прилегающих территориях создаются карьеры, терриконы- земляные конусы,

провальный  воронки, возникающие на местах пустот под землей.

Из  числа восполняемых природных ресурсов большую роль в жизни человека играет

лес. Лес имеет немаловажное  значение как географический и экологический

фактор. Леса предотвращают эрозию почвы, задерживают  поверхностные воды, т.е.

служат  влагонакопителями, способствуют поддерживанию  уровня грунтовых вод. В

лесах обитают животные, представляющие материальную и эстетическую ценность

для человека: копытные, пушные звери и другая дичь. В нашей стране леса

занимают  около 760 млн. га, или 33% всей ее суши, и  являются одним из

основных  природных богатств.

Несмотря  на длительную историю культурного  земледелия, дикая природа

продолжает  служить для человека существенным источником продуктов питания. В

первую  очередь это рыболовство. В разных странах мира в белковом рационе

человека  рыба составляет от 17 до 83 %. Из рыбы получают витамины, кормовую

муку  для скота, малоценные сорта рыб  перерабатывают на удобрение для  полей.

Основная  доля рыбных богатств сосредоточена  в морях. Важный объект морского

промысла  – водные млекопитающие. Добыча китов  составляет несколько десятков

тысяч особей в год. Киты и ластоногие служат источником мяса, жира; некоторые

виды  добывают ради шкур с прочным и красивым мехом.

Значение  диких растений и животных для  человека не исчерпывается пищевой

ценностью. Подавляющее большинство их необходимы как обязательные компоненты

биоценозов (биоценоз – это целостная  группа популяций с общей территорией

обитания, отличающейся от других соседних территорий химическим составом

почвы, воды и рядом других физических показателей: климатом, влажностью и