Круговорот веществ и энергии в биосфере

Совокупность биоценоза и абиотических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ, называется экосистемой. Наиболее крупной экосистемой является биосфера.

В экосистему входят различные виды растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой таким образом, что вся эта совокупность может существовать самостоятельно до тех пор, пока получает энергию извне.

Экосистемы создались путем естественного отбора. Число видов в сложившейся экосистеме остается обычно постоянным. При этом каждый вид занимает определенную экологическую нишу и тесно связан с другими видами (цепи питания).

Цепи питания состоят из продуцентов и консументов. Организмы, питающиеся мертвыми растительными и животными остатками, называются детритофагами.

Биосфера - это наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу); гидросферу (гидробиосферу) - океаны, моря, поверхностные воды суши и литосферу (литобиосферу) - верхние горизонты твердой земной оболочки. В пределах биосферы выделяют две категории слоев: собственно биосферу, где живое вещество локализовано постоянно (эубиосфера), а также расположенные выше (парабиосфера) и ниже ее (метабиосфера).

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры - литосфере, в нижних слоях атмосферы и в гидросфере. В глубь Земли живые организмы проникают на небольшие расстояния.

Все живое вещество на планете активно участвует в больших и малых круговоротах в биосфере. В биосфере все атомы участвуют в биологических круговоротах, в ходе которых они поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. В биосфере Земли происходит постоянный процесс движения и перераспределения вещества. Главные химические элементы литосферы - кислород, кремний, алюминий, железо, магний, натрий, калий - участвуют в большом круговороте, который проходит различные стадии развития от глубинных частей верхней мантии до поверхности самой литосферы.

Одним из грандиозных процессов на поверхности земного шара является круговорот воды. Источником энергии для него служит Солнце.

В энергетических процессах в биосфере главная роль принадлежит солнечной радиации. Солнечная энергия нагревает Землю и фиксируется в различных формах.

Жизнь на Земле сама стабилизирует условия своего существования, что дает ей возможность существовать и развиваться бесконечно долго. Однако эта стабильность имеет определенные пределы и нарушение регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями.

4 Экология. Основные проблемы экологии

Термин «экология» был введен в науку в 1865 г. немецким ученым Э.Геккелем. Широко известным этот термин стал в 1972 году, когда ООН в Стокгольме созвала «Первую международную конференцию по оценке состояния окружающей человека природной среды». Конференция пришла к выводу, что экологическое состояние окружающей среды стало угрожающим не только для здоровья, но и для самого существования человечества.

Предметом исследования экологии является изучение взаимодействия живых организмов (биоты), как между собой, так и с окружающей средой. В человеческих сообществах и обществе в целом действуют социальные законы, которые не присущи другим составляющим биосферы. Поэтому, пока человеческий фактор не стал для окружающей среды определяющим, исследования в экологии, в основном не имели социоприродной направленности. В.И.Вернадский один из первых в философско-постановочном плане привлек внимание к данным вопросам.

В программе ООН глобальные экологические проблемы группируются в следующие основные разделы:

1 – изменения атмосферы и климата;

2 – изменения атмосферы;

3 – изменения литосферы;

4 – изменения биоты;

5 – изменения в сельском и лесном хозяйствах;

6 – демографические проблемы (проблемы производства продуктов питания);

7 – урбанизация; проблемы населенных пунктов;

8 – влияние окружающей среды на здоровье человека;

9 – проблемы развития промышленного производства;

10 – проблемы, связанные с производством и потреблением энергии;

11 – проблемы, связанные с развитием транспорта;

12 – развитие природоохранного образования и понимания обществом проблем окружающей среды;

13 – воздействие войн на окружающую среду.

5 Ноосфера

В 20-х годах нашего века в трудах Владимира Ивановича Вернадского (1868-1945) было разработано представление о биосфере как глобальной единой системе Земли, где весь основной ход геохимических и энергетических превращений определен жизнью.

Понятие ноосферы было введено французом Леруа и развито далее Тейяр де Шарденом. В. И. Вернадский считал, что ноосфера - это новое геологическое явление на Земле. В ней впервые человек становится мощной геологической силой. Ноосфера - это сфера взаимодействия природы и общества, в котором разумная деятельность людей становится главным, определяющим фактором развития. Ноосфера - высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человеческого общества, которое, познавая законы природы и развивая технику, становится крупнейшей планетарной силой, превышающей в скором времени по своим масштабам все известные геологические процессы.

Закон ноосферы В.И. Вернадского имеет следующую формулировку: биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т. е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек - природа.

В настоящее время вопросы природопользования ставятся на повестку дня самой жизнью и становятся уделом ученых и инженеров разных специальностей.

Издавна человек оказывал воздействие на окружающую среду, занимаясь животноводством охотой, земледелием, строительством ирригационных сооружений, вырубкой леса и т. д. На протяжении долгого времени возможности человека были ограничены, но с возрастанием численности населения и вооруженности техникой его влияние на природную среду все усиливалось и в последние десятилетия достигло огромных масштабов.

Некоторые процессы, вызванные технической деятельностью человека, направлены противоположно естественному ходу их в биосфере, что приводит к нарушению процессов в атмосфере, влияющих на климат. Деятельность человека достигла глобальных масштабов воздействия на биосферу, изменяя круговорот веществ, водный баланс планеты, оказывая сильное влияние на почвы, растительность и животный мир. Антропогенная деятельность создала новые токсические источники загрязнения биосферы, что, в конечном счете, может создать угрозу существования самого человека.

Заключение

Влияние науки на все сферы жизни неоспоримо. Естественнонаучные открытия и технические достижения оказали гораздо большее влияние на жизнь каждого человека и судьбы цивилизации в целом, чем действия политиков прошлого. В наши дни это влияние стремительно возрастает.

В современном обществе в научные разработки и технологическую деятельность вовлечены миллионы людей. Работа их определяет судьбы миллиардов, поэтому без глубокого освоения идей, языка и методов современной науки невозможно разумно управляемое развитие человеческой цивилизации.

Многочисленные кризисы, в том числе и экологический кризис, вызваны не развитием науки и техники, а недостаточным распространением в обществе научных и культурных знаний. Особенно важным в наше время является уровень культуры и образования руководителя. Будущие руководители производства, менеджеры и экономисты должны обладать широким кругозором и научным мировоззрением. Это позволит им не принимать безответственных решений, не удовлетворять бесконтрольно человеческие потребности в ущерб окружающей среде. Люди, избравшие карьеру управленца, экономиста, должны понимать естественнонаучную сущность анализируемых объектов, проблем и современных технологий.

Изучение основных явлений и идей современного естествознания, овладение фундаментальными понятиями, законами и теориями классической и современной физики; химии и биологии приобретают в современном мире социальную значимость. Естественнонаучные знания становятся фактором конкуренции, обеспечивая фундаментальность образования, мобильность и успешность на рынке труда.