Биосфера земли и ее эволюция

 

Все минеральные ресурсы  принадлежат к невосстановимых  и главнейшие из них ныне уже исчерпанные  или находятся на границе уничтожения (уголь, железо, марганец, нефть, полиметаллы). Через быструю деградацию ряда экосистем биосферы в последнее время ресурсы живого вещества — биомассы — тоже перестали восстанавливаться, как и запасы пресной питьевой воды.

 

Поскольку биосфера планеты  есть замкнутая система с относительно постоянной массой, и обменивается с космическим пространством лишь энергией, человечеству следует учитывать его состояние и её способность самовосстанавливать свою биомассу, истощаемость современных энергоносителей, которые используются человечеством, уменьшить объемы использования ресурсов, сознательно отказавшись от излишков, перейти к тактике и стратегии рационального ресурсопользования.

 

3. ПРЕДЕЛЫ УСТОЙЧИВОСТИ  БИОСФЕРЫ

 

Биосфера выступает  как огромная, чрезвычайно сложная  экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции  всех составляющих ее частей и процессов.

 

Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные  функции в поддержании общего потока вещества и распределении  энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовывании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей.

 

Однако стабильность атмосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями.

 

Выступая как важнейший  агент связывания и перераспределения  на поверхности Земли космической  энергии, живое вещество выполняет  тем самым функцию космического значения.

 

Однако в настоящее время на Земле появилась новая сила, по мощности воздействия не уступающая суммарному действию живых организмов — человечество с его социальными законами развития и мощной техникой, позволяющей влиять на вековой ход биосферных процессов. Современное человечество использует не только огромные энергетические ресурсы биосферы, но и небиосферные источники энергии (например, атомной), ускоряя геохимические преобразования природы. Некоторые процессы, вызванные технической деятельностью человека, направлены противоположно по отношению к естественному ходу их в биосфере (рассеивание металлов, руд, углерода и др. биогенных элементов, торможение минерализации и гумификации, освобождение законсервированного углерода и его окисление, нарушение крупномасштабных процессов в атмосфере, влияющих на климат и т.п.)

 

Вернадский считал возможным  говорить даже об автотрофной роли человека, понимая под этим возрастающие масштабы искусственного синтеза органических веществ, часто даже не имеющих аналогов в живой природе.

 

За последние 100 лет  человечество увеличилось в 4 раза, потребление энергии в 10 раз, совокупный продукт в 17,6 раза, минерального сырья  — в 29 раз. 85 % всех добытых за всю  историю человечества полезных ископаемых приходится на XX век. Общее количество используемой энергии в конце века всего на 3-4 порядка величин меньше суммарной солнечной энергии поступающую на верхнюю границу атмосферы Земли. К настоящему времени 1/4 суши занята агроценозами и пастбищами и 3/4 непокрытой вековыми льдами территории оказывается в зоне прямого хозяйственного воздействия. Мировой улов рыбы достиг своего теоретического предела. На глазах происходит изменение глобального климата Земли, в результате которого могут усилиться стихийные бедствия, возрасти материальные потери, вымереть значительное число видов. В XXI веке человечество должно удвоиться. Сможет ли биосфера выдержать такую нагрузку?

 

Комплексное воздействие  человечества на биосферу увеличивается  значительно интенсивнее прироста самого человечества. Поэтому при  последующем удвоении народонаселения мира нагрузка на биосферу возрастет многократно.

 

Почти весь XX век может  быть описан динамикой экстенсивного  развития: увеличением производства электроэнергии, стали, алюминия, удобрений, пестицидов, автомобилей, протяженности транспортных магистралей и много другого.

 

Лишь в последней  четверти XX века произошли революционные  изменения в стратегии экономического развития. Повышение странами ОПЕК В 1973 г цен на нефть заставил главных ее покупателей — США, Японию и страны Западной Европы — срочно развивать новые технологии энергосбережения.

 

В течение почти десяти лет мир продолжал успешное развитие без увеличения энергозатрат. Этот пример впервые поколебал казавшийся незыблемым постулат об опережающем  развитии энергетики для устойчивости экономики. С тех пор перспективы развития человечества связывают со скоростью научно-технического прогресса, направленного на получение более совершенного конечного результата с использованием все меньшего количества ресурсов

 

Но, как только цена на нефть стала понижаться на мировом рынке в течение 1980-х годов, так снова наметился рост потребления энергии человечеством, а прогрессивные способы энергосбережения снова стали нерентабельными. Видимо в условиях рыночной экономики повышение цен на сырье способствует технологическому прогрессу и рациональному хозяйствованию на ограниченной Земле, хотя при этом страдают бедные страны, не обладающие собственными запасами ценных природных ресурсов.

 

Оборотной стороной экстенсивного  развития стало загрязнение окружающей среды. Человечество никогда ранее не задумывалось о судьбе отходов жизнедеятельности, а потому и не планировало замкнутых циклов производства. Природа сама утилизировала солому, дерево, трупы животных, а то, что не подвергалось химическим превращениям, просто захоранивалось под слоем земли или ила. По сравнению с круговоротом веществ в биосфере человеческие отходы долгое время оставались незначительными. Однако многократное увеличение в течение XX века промышленного и сельского производства привело к столь же масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы. При ограниченных размерах почти полностью заселенной планеты люди должны теперь сами обеспечивать переработку своих отходов так, чтобы не навредить биосфере.

 

4.Возникновение биосферы

 

Появление в древнем океане одного жизнеспособного организма могло

привести к мгновенному  в масштабе геологического времени  распространению жизни на Земле. Ведь у живых организмов не было никаких соперников, а пище в виде разнообразных органических веществ - целый океан. В связи с этим принято полагать, что возникновение жизни на Земле и возникновение биосферы с геологической точки зрения явления синхронные. Кислород в небольших количества выделялся вследствие частичной диссоциации молекул вода и углекислого газа.

 

5.Геологические условия возникновения биосферы.

 

По современным представлениям, возраст   Земли оценивается  около 5 млрд. лет. Во время своего образования  Земля, вероятно, представляла холодное тело, близкое по составу к метеоритам. Материал, из которого она образовалась, содержал радиоактивные элементы. Присутствовали, очевидно, и короткоживущие изотопы. Вещество Земли первоначально характеризовалась однородностью состава.

 

Вследствие выделения  тепла при гравитационном сжатии  и, особенно при радиоактивном распаде недра Земли стали постепенно разогреваться. Однако из-за постоянной потери тепла через поверхность и недостаточности радиогенного тепла полного расплавления Земли не произошло.

 

    В начальные  моменты плавки вещества Земли  процессы выплавления и дегазации, очевидно, охватывали всю поверхность, которая была относительно ровной  и слагалась лишь материалом излившихся базальтов и первичным веществом планеты. Однообразие и монотонность ландшафтов нарушалось лишь бесчисленным количеством вулканов да беспрепятственно достигавшими земной коры солнечными лучами.

 

    Проходили  миллионы лет. И по мере того, как шло время, постепенно менялся  облик планеты:  формировались  гидросфера и атмосфера. В результате  процессов плавления Земли, на  ее поверхность выносилась вода и разнообразные газы. За счет этой воды и начала формироваться гидросфера, масса которой постепенно росла, а соответственно увеличивалась и площадь ее поверхности.

 

    С увеличением  площадей, покрытых водой, все  меньше становилось наземных вулканов, и все больше увеличивалось число подводных извержений или вулканических построек  в виде очень пологих островов, поднимающихся над водой.

 

    Помимо воды, выделявшейся в виде паров   и жидком состоянии, из недр  Земли одновременно поступали  газы и дымы: CH4,CO,S,HCl,HF,HBr  и др. Одни из них растворялись в водах гидросферы и участвовали тем самым в формировании ее солевого состава; другие же, которые практически не растворялись в воде, образовывали атмосферу.

 

    Одновременно  с образованием гидросферы происходило формирование атмосферы. Основными компонентами ее были водяные пары, метан, окись углерода, аммиак, азот, CO2. Состав атмосферы примерно отвечал составу современных вулканических газов. Естественно, параллельно с увеличением объема гидросферы происходило возрастание содержания газов в атмосфере.

 

    С какого-то  момента, когда содержание паров  воды и газов в атмосфере  достигло существенного уровня  стали существовать условия, благоприятствующие  возникновению жизни.

 

6.Возникновение органических соединений.

 

В то время атмосфера  была  проницаема для космического излучения в несравненно большей  степени, чем сейчас, поскольку основные компоненты современной атмосферы - азот и кислород  - не играли заметной роли, отсутствовал озоновый экран, меньше было паров воды. Можно предположить, что в таких условиях в древней  атмосфере  должны были постоянно образовываться   сложные органические молекулы  (эксперименты показали, что  при особых воздействиях  (ультрафиолетовое излучение, ионизирующее излучение) на смеси газов и паров воды, сходные с возможным первичным составом атмосферы, могут возникать разнообразные органические вещества, которые входят в состав биологических макромолекул). Но эти соединения под влиянием коротковолнового  излучения должны были подвергаться и постоянному разрушению. Поэтому предполагают, что образовавшиеся  соединения сохранялись лишь в том случае, если они попадали в водоемы, в которых верхний слой воды был достаточен, чтобы задержать губительную коротковолновую  радиацию.

 

Таким образом, органические соединения постепенно  могли накапливаться  в первичном океане и должны были служить не только  материалом  для создания первых организмов, но и необходимой питательной средой для них.  

 

  7.Основные итоги развития биосферы

 

Итак, живые организмы создали свободный кислород на Земле. Увеличение

его количества привело к образованию озонового экрана, что расширило

границы распространения жизни в гидросфере. Фотосинтез растений стал

идти более интенсивно. Увеличилась в связи с этим масса автотрофных организмов и количество выделяемого ими кислорода  и поглощаемого

углекислого газа.

      На границе  криптозоя и фанерозоя появился новый мощный фактор,

повлиявший на эволюцию биосферы - образование осадочных пород вследствие накопления извести в результате жизнедеятельности многоклеточных животных. До этого карбонатные породы образовывались лишь в результате деятельности водорослей.

      Этот  фактор был полезен для развития животного мира  в целом ,

поскольку постоянно  приводило к изъятию из гидросферы значительной части углекислого газа. В связи с этим породообразующая роль живых

организмов с ходом времени все увеличивалась, что сопровождалось

параллельным уменьшением  роли водорослей и бактерий в процессах

образования биогенных  карбонатных отложений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Биосфера – важнейшая  система, значимость которой невозможно переоценить, т.к. именно биосфера является той средой, в которой человечество может существовать.

 

Современная структура  биосферы — продукт длительной эволюции многих систем разной сложности, последовательно стремящихся к состоянию динамического равновесия. Практическое значение учения о биосфере огромно. Особенно заинтересованы в развитии этого учения здравоохранение, сельское и промысловое хозяйство и другие отрасли человеческой практики, чаще других сталкивающиеся с "ответными ударами" со стороны биосферы, вызванными неразумным или неосторожным преобразованием природы человеком.

 

Современная деятельность человека во многом нанесла непредвиденный ущерб окружающей среде, что в конечном итоге угрожает дальнейшему развитию самого человечества. Эти изменения на данном этапе еще не являются непоправимыми. Поэтому одна из задач современной экологии — это изучение регуляторных процессов в биосфере, создание научного фундамента ее рационального использования. Основные законы функционирования биосферы уже вырисовываются, но предстоит еще многое сделать объединенными усилиями экологов всех стран мира.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Алексеенко В.А. Жизнедеятельность и биосфера. М.: Логос, 2005.
2. Вернадский В. И., Избранные сочинения, т. 5, М., 1960.
3. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и её окружения, М., 1965.
4. Ковда В. А., Современное учение о биосфере, "Журнал общей биологии", 1969, т. 30, № 1
5. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов на Дону: Феникс, 2000.
6. Романова Э.П., Куракова Л.И., Ермаков Ю.Г. Природные ресурсы мира. М., 1993.
7. Акимова Т.А. ,Хаскин В.В. “Основы экоразвития”
8. Войткевич “ Основы теории происхождения земли”
9. Николов “ Долгий путь жизни”
10. Казначеев В.П. “Учение Вернандского  о биосфере и ноосфере”
11. ”Экологически уроки прошлого и современность”.Л. Наука . 1991.
12. Жуланов А.С «Концепции современного естествознания».2008