Воздействие человека на гидросферу

Живое вещество может сохраняться  даже в условиях открытого космоса. Так, третья экспедиция американских астронавтов  забыла на Луне телекамеру. Когда через  полгода ее возвратили на Землю, на внутренней стороне крышки были обнаружены земные бактерии, которые без каких-либо вредных последствий пережили длительное нахождение за пределами родной планеты.

2.2. Состав и свойства биосферы

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая  экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая часть представлена:

Почвой и подстилающими  ее породами до глубины, где еще есть живые организмы, вступающие в обмен  с веществом этих пород и физической средой порового пространства.

Атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни.

Водной средой - океаны, реки, озера и т.п.

Биотическая часть состоит  из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию  биосферы, без которых не может  существовать сама жизнь: биогенный  ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом  между всеми частями биосферы.

В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических  принципа:

стремиться к максимальному  проявлению, к «всюдности» жизни;

обеспечить выживание  организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.

Эти закономерности проявляются  прежде всего в стремлении живых  организмов «захватить» все мало-мальски  приспособленные к их жизни пространства, создавала экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном  масштабе и биосфера.

При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление  о ее живом веществе, как о некой  общей живой массе планеты.

Под живым веществом В.И. Вернадский понимает все количество живых организмов планеты как  единое целое.

Его химический состав подтверждает единство природы - он состоит из тех  же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов  различное и строение молекул  иное.

Свойства биосферы

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам, более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.

Биосфера - централизованная система.

Центральным звеном ее выступают  живые организмы (живое вещество).

Биосфера - открытая система. Ее существование немыслимо без  поступления энергии из вне.

Она испытывает воздействие  космических сил, прежде всего солнечной  активности.

Биосфера - саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал  Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называется гомеостазом, понимая под  ним способность возвращаться в  исходное состояние, гасить возникающие  возмущения включением ряда механизмов. Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, справляясь (извержение вулканов, встречи с  астероидами, землетрясения, горообразование  и т.п.), благодаря действию гомеостатических механизмов и, в частности, принципа Ле-Гиателье-Брауна при действии на систему сил, выводящих ее из состояния  устойчивого равновесия, последнее  смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия  ослабляется.

Опасность современной экологической  ситуации связана прежде всего с  тем, что нарушается линия механического  гомеостаза и принцип Ле-Гиателье-Брауна, если не в планетарных, то в крупных  региональных масштабах. Результат - распад экосистем, либо появление неустойчивых, практически лишенных свойств гомеостаза систем типа агроценоза или урбанизированных комплексов.

Биосфера - система, характеризующаяся  большим разнообразием.

Разнообразие - важнейшее  свойство всех экосистем. Биосфера как  глобальная экосистема, характеризующаяся  максимальным среди других систем разнообразием. Разнообразие рассматривается как  основное условие устойчивости любой  экосистемы и биосферы в целом. Это  условие так универсально, что  сформировалось в качестве закона.

5. Важнейшее свойство  биосферы - наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот вещества  и связанного с ним неисчерпаемость  отдельных химических элементов  и их соединений.

2.3. Живое вещество биосферы

«На земной поверхности нет  химической силы, могущественней по своим  конечным последствиям, чем живые  организмы, взятые в целом».

Что принципиально отличает нашу планету от какой-либо другой планеты  Солнечной системы? Наивность жизни. «Если бы на Земле не было жизни, лицо ее было бы точно также неизменным и химическим инертным, как недвижимое лицо Луны, как инертные обломки небесных светил».

Живое вещество биосферы есть совокупность всех ее живых организмов. Как ученый В.И. Вернадский понимает, что объект его исследований требует  некоторых характеристик.

Живое вещество в его понимании - это форма активной материи, и  ее энергия тем больше, чем больше масса живого вещества. Понятие «живое вещество» ввел в науку В.И. Вернадский и понимал над ним совокупность всех живых организмов планеты.

Живое вещество биосферы характеризуется  огромной свободной энергией, которую  можно было бы сравнить разве что  с огненным потоком лавы, но энергия  лавы не долговременна.

В живом веществе, благодаря  присутствию ферментов, химические реакции происходят в тысячи, а  иногда и в миллионы раз быстрее, чем в неживой. Для жизненных  процессов характерно то, что полученные организмом вещества и энергия перерабатываются и отдаются в значительно больших  количествах. Например, масса насекомых, которых съедает синица за день, равна ее собственной массе, а  некоторые гусеницы употребляют  и перерабатывают за сутки в 200 раз  больше еды, чем весят сами.

Индивидуальные химические элементы (белки, ферменты, а иногда и отдельные минеральные соединения синтезируются только в живых  организмах).

Живое вещество стремится  заполнить собой все возможное  пространство. В.И. Вернадский называет две специфические формы движения живого вещества:

а) пассивную, которая осуществляется размножением, и присуща как животным, так и растительным организмам;

б) активную, которая осуществляется за счет направленного движения организмов (меньшей мерой характера для  растений).

Живое вещество проявляет  значительно большее морфологическое  и химическое разнообразие, чем неживое. В природе известно более 2 млн. органических соединений, которые входят в состав живого вещества, тогда когда количество минералов неживого вещества составляет около 2 тыс., то есть на три порядка  ниже.

Живое вещество представлено дисперсными  телами - индивидуальными организмами, каждый из которых имеет свой собственный  генезис, свой генетический состав. размеры индивидуальных организмов колеблется от 2 нм у наименьших до 100 м (диапазон более 109). Крупнейшими из растений считаются секвойи, а из животных - киты.  По мнению Вернадского, минимальные и максимальные размеры организмов определяются граничными возможностями их газового обмена со средой.

Будучи  дисперсным, живое вещество никогда  не попадается на Земле в морфологически чистой форме, например в виде популяционного вида. Она может существовать только в виде биоценоза: «… даже простенький  биоценоз какого-то сухого соснячка на песочке есть группировка, которая  состоит приблизительно из тысячи видов  живых организмов».

Принцип Реди (флорентийский академик, врач и натуралист, 1626-1697: «все живое из живого» - является отличительной особенностью живого вещества, которое существует на Земле в форме беспрерывного  чередования поколений и характеризуется  генетической связью с живым веществом  всех прошлых геологических эпох. Неживые абиогенные вещества, как  известно, поступают в биосферу из космоса, ним же выносятся порциями из оболочки земного шара. Они могут  быть аналогичными по составу, но генетической связи в общем случае у них нет. «Принцип Редине указывает на невозможность абиогенеза вне биосферы или при установлении наличия в биосфере (теперь или раньше) физико-химических явлений, не принятых при научном определении этой формы организованности земной оболочки».

Живое вещество в лице конкретных организмов, в отличие от неживого, осуществляет на протяжении своей исторической жизни  грандиозную работу. По сути, только биогенные вещества метабиосферы - это интеграл массы живого вещества, тогда как масса неживого вещества земного происхождения является величиной постоянной в геологической  истории: 1 г архейского гранита и  сегодня остается 1 г того же вещества, а та же масса живого вещества, то есть 1 г, на протяжении миллиардов лет существовала за счет изменения поколений и все это время выполняла геологическую работу.

2.4. Функции живого вещества

В.И. Вернадский называет такие:

  а) газовая; б) кислородная;  в) описательная; г) кальционная;  д) восстановительная; е) концентрационная; ж) разрушения органических веществ;  з) восстановительного распада;  и) метаболизма и дыхания организмов.

А.В. Лапо перегруппировал названные  Вернадским функции.

Основные  функции живого вещества в биосфере

Функции	Краткая характеристика процессов
Энергетическая	Поглощение солнечной  энергии в процессе фотосинтеза, а химической энергии путем распада  энергонасыщенных веществ; передача энергии  пищевыми цепями разнородного живого вещества
Концентрационная	Выборочное накопление в  ходе жизнедеятельности отдельных  видов вещества: а) использованной для  создания тела организма; б) выделенной из него в процессе метаболизма
Деструкционная	Минерализация небиогенного органического вещества; разложение неживого неорганического вещества; всасывание созданных веществ в  биохимический круговорот
Средообразующая	Превращение физико-химических параметров среды (главным образом  за счет небиогенного вещества)
Транспортная	Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении

Первой названа энергетическая функция. «Только жизнь с его  морфологическим осложнением может  удерживать солнечное излучение  на Земле миллионы лет, как мы увидим на примере каменного угля. Действительно, только благодаря «зеленому экрану»  биосферы - фотоавтотрофам - солнечная  энергия не просто отбивается от поверхности  планеты, нагревая только поверхностный  слой, а глубоко проникает в  толщи земной коры и является энергетическим источником, по сути, для всех экзогенных процессов».

3.Воздействие человека на гидросферу

Гидросфера, или водная оболочка Земли, - это  ее моря и океаны, ледяные шапки  приполярных районов, реки, озера  и подземные воды. Запасы воды на Земле огромные - 1,46·10? км, то есть 0,025% всей массы Земли.

Но  абсолютное большинство этой массы - горько-соленая вода, непригодная  для питья и технологического использования. Пресная вода на планете  составляет только 2% от ее общего количества, причем 85% ее сосредоточено в ледниковых щитах Гренландии и Антарктиды, айсбергах  и горных ледниках. Только около 1% пресной  воды - реки, пресноводные озера и  некоторая часть подземных вод, именно эти источники используются человечеством для своих нужд.

Вода  выполняет очень важные экологические  функции:

1) это главная составная часть  всех живых организмов(тело человека, например, на 70% состоит из воды, а  некоторые организмы, такие, как  медуза или огурец, содержат в  себе от 98 до 99% воды);

2)основной  механизм осуществления взаимосвязей  всех процессов в экосистемах(обмен  веществ, тепла, рост биомассы);

3)главный  агент-переносчик глобальных биоэнергетических  экологических циклов;

4)воды  Мирового океана есть основным  климатообразующим фактором, основным  аккумулятором солнечной энергии  и “кухней” погоды для всей  планеты;

5)один  из важнейших видов материального  сырья, главный природный ресурс  потребления человечества(человечество  использует ее в тысячу раз  больше, чем нефти или уголь).

Огромную  роль сыграет гидросфера в формировании поверхности Земли, ее ландшафтов, в  развитии экзогенных процессов(выветривание горных пород, эрозии, карста и т.п.), в переносе химических веществ, загрязнителей  окружающей среды.

Для многих организмов вода является средой их жизни. Химический состав морской  воды очень похожий на состав человеческой крови - содержит те же химические элементы и приблизительно в тех же пропорциях. Это - один из тех доказательств того, что предки людей, как и других млекопитающих, когда-то жили в море.

Соленость океанических вод составляет 35‰(т.е. в 1 л океанической воды содержится 35 г солей). Самая соленая вода в Мертвом море - 260‰(человек свободно лежит на поверхности этой воды, не погружаясь у нее), в Черном море - 18‰, Азовскому - 12‰.

Химический  состав подземных вод очень разнообразный. За минерализацией они изменяются от пресных, что используются для питья  и водоснабжение, к минерализованным и даже к рассолу с соленостью 600‰; некоторые минерализованные подземные воды имеют лечебные свойства.

Основным  источником водоснабжения для человечества есть речной сток.