Пути и методы сохранения биосферы

Содержание

 

Введение

Жизнь, как особое, очень  сложное явление природы оказывает  на окружающий мир самое разнообразное  воздействие. Существуя в виде различных проявлений, жизнь («живая природа») не только производит продукты своей жизнедеятельности, но и коренным образом преображает природу. В естествознании изучение жизни как целостного феномена в его тесной связи с окружающей природой получило название учения о биосфере.

Биосфера, область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин «Биосфера» введен в 1875 году Зюссом. Учение о биосфере, как об активной оболочке земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В. И. Вернадским в 1926 году.

К биосфере относится  все, что живет, дышит, растет и питается (кроме человека, который выделился  из животного мира). Поэтому рассмотрим проблемы, относящиеся непосредственно  к миру дикой природы.

Методы: статистический, сравнение.

Цель: выявить  основные современные проблемы  биосферы. Охарактеризовать состояние окружающей среды. Сформировать представление о взаимосвязи процессов, происходящих в биосфере.

Задачи:

1. Установить взаимосвязь компонентов биосферы.

2. Раскрыть основные проблемы биосферы.

3. Выявить основные пути и методы сохранения биосферы.

Объект исследования: Биосфера и ее основные компоненты.

Предмет исследования: биологические системы от организма до биосферы.

Глава I. Антропогенное загрязнение биосферы

1.1. Современное воздействие на биосферу

Термин «биосфера» буквально переводится как «сфера жизни». Впервые его ввел в науку австрийский ученый Эдуард Зюсс в 1875 году. Биолог Ж. Б. Ламарк позже подчеркнул, что все элементы, которые образуют кору на поверхности земного шара, были сформированы вследствие деятельности живых организмов.

Современная трактовка  понятия «биосфера» подразумевает своеобразную оболочку Земли, в которой существуют все живые организмы и непрерывно взаимодействующие с ними фрагменты вещества планеты. Ее формирование началось примерно 3,8 млрд. лет назад, во время зарождения на Земле первых организмов. ¹

Верхний слой биосферы простирается от поверхности Земли до озонового  экрана, а ранее данной границы организмы жить не могут - там на них станут пагубно действовать ультрафиолетовые лучи Солнца, а как и низкая температура. Нижняя же граница проходит по дну гидросферы, на глубине 4-5 км в земной коре материков, что зависит от того, на какой глубине температура горных пород достигает +100°С. Наиболее насыщена жизнью область биосферы у земной поверхности и до глубины 200 м в гидросфере.

Биосфера и ее структура  являются одним из элементов иерархической  структуры природы. В состав этой оболочки входит верхняя часть литосферы, вся гидросфера и нижний сегмент атмосферы.

Структура биосферы предполагает наличие:

- Биогенного вещества, создаваемого в процессе функционирования организмов, являющегося результатом переработки и создания организмами (атмосферные газы, нефть, торф, каменный уголь, известняки и др.).             Со времени зарождения первых живых организмов они пропустили тысячи раз сквозь свои органы, клетки, кровь, ткани весь мировой океан, немалую часть атмосферы, значительное количество минеральных веществ.

- Косного вещества, сформированного без содействия живых организмов.

- Биокосного вещества, являющегося результатом взаимодействия небиологических процессов и жизнедеятельности живых организмов, являясь динамически равновесными комплексами одних и других (ил, почва, кора выветривания и др.). ²

В них ведущее положение  занимают организмы.

- Вещества, которое находится в состоянии радиоактивного распада.

- Рассеянных атомов, постоянно возникающих из любого земного вещества, в результате воздействия излучений космоса.

- Вещества неземного, космического характера.

Отдельно нужно описать  подробнее первый пункт такого понятия, как структура биосферы. Живое  вещество являет собой комплекс тел  живых организмов. Его масса мала, по сравнению с остальными составляющими структуры всего лишь 2,4 - 3,6·1012 т сухого веса. Это одна миллионная часть массы биосферы в целом, являющейся в свою очередь меньше чем одной тысячной частью от массы планеты.

Несмотря на такую незначительность в весе, она очень значима как геохимическая сила Земли, потому что организмы не только ведут свою жизнедеятельность в этой оболочке, но и оказывают воздействие на преобразование облика планеты, которую населяют совершенно неравномерно.

Реже они встречаются в глубинах литосферы и литосферы, на значительной высоте, а зачастую обитают в почве, на поверхности Земли и верхних слоях гидросферы.

 

            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, выпаса 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.

               Настоящие 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". Это предупреждение

пророчески оправдалось.

               Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется 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. В соответствии с плотностью населения меняется и степень воздействия человека на окружающую среду.  При современном уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом.

 1.2. Воздействие на геосферы Земли

Создателем учения о  биосфере и ее эволюции является Вернадский В.И. (1863–1945) ученый, основатель геохимии и биогеохимии. Он же выдвинул теорию о мощном воздействии на окружающую среду человека и о преобразовании современной биосферу в ноосферу (сферу разума).

Биосфера – внешняя оболочка Земли, включающая в себя как область распространения живого вещества, так и само это вещество. По выражению В.И. Вернадского «живая природа является основной чертой проявления биосферы, она резко отличает ее тем самым от других земных оболочек. Строение биосферы, прежде всего и больше всего характеризуется жизнью». Сама планета Земля имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер). К внешним оболочкам относится литосфера, гидросфера и атмосфера, к внутренним – земная мантия и ядро.

Геосферы имеют свои специфические особенности:

- агрегатная неоднородность – сферы отличаются агрегатным состоянием – твердое, жидкое, газообразное. Но в результате обменного процесса идет взаимодействие сфер. Каждый год около 519·10³ м³ воды испаряется с поверхностиводоемов и в результате дождей и туманов приблизительно тоже количество выпадает на землю, изменяя влажность атмосферы и литосферы;

- пространственная неоднородность – неравномерность распределения органического и минерального вещества. Основная часть веществ содержится в литосфере, гидросфере, а затем в атмосфере;

- энергетическая неоднородность – неравномерное распределение по земной поверхности солнечной энергии (тепла и света). ³

Связующим фактором между  различными оболочками геосферы являются обменные процессы, в преобразовании геосфер большую роль играют обменные процессы, которые происходят за счет биоты – около 90% всего вещества в верхних слоях литосферы преобразовано живыми организмами.

          Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Загрязнение атмосферы.

Масса атмосферы  нашей планеты ничтожна - всего лишь одна миллионная массы Земли. Однако роль ее в природных процессах биосферы огромна: она определяет общий тепловой режим поверхности нашей 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 кислых 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 нашей 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 там так называемый

«парниковый эффект», т.е. увеличение средней температуры  атмосферы на

несколько градусов, что 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.

          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. В нашей стране ежегодно расходуется на

орошение более 150 км³, в то время как на все другие нужды – около 50 км³.

               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.