Тема: БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК

Тема: Биосфера и человек
Контрольные вопросы:
nБиосфера и ее структура (границы, вещество)
oЭволюция биосферы. Понятие о ноосфере
pОсновные направления и результаты антропогенных
изменений окружающей среды
qПроблемы охраны окружающей среды и рационального природопользования
c Термин "биосфера"
в 1875 г. предложил Э. Зюсс.
Биосфера ("bios" – жизнь и "sphaira" – шар) – область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания.
Сложная система, состоящая живой и неживой природы, часть атмосферы, литосферы и гидросфера, взаимосвязанные миграцией вещества и
энергии.
В первой половине ХХ века В. И. Вернадский в своих трудах («История минералов земной коры», «Биосфера», «Химическое строение
биосферы Земли и ее окружения») разработал целостное учение о биосфере.
Основные положения учения В. И. Вернадского:
1. Биосфера - планетарное явление космического характера.
2. Космические излучения охватывают биосферу и пронизывают всю ее и все в ней. Биосфера - это область превращения космической энергии.
3. Живое вещество есть планетарное явление и является геологической функцией биосферы. В пределах биосферы везде встречается либо живое вещество, либо следы его биохимической деятельности (горные осадочные породы, их метаморфические производные,
природные воды и газы атмосферы).
Границы биосферы
Биосфера занимает часть геологических оболочек земного шара.
Она включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю
часть литосферы. В. И. Вернадский считал, что границы биосферы
обусловлены прежде всего полем существования жизни (возможно
размножение организмов), а также полем устойчивости жизни (живые
организмы существуют, но не размножаются).
В литосфере жизнь обнаруживается на глубине до 5 км (нефтяные бактерии), ограничивающие факторы - высокая температура и
давление, отсутствие света.
В гидросфере жизнь простирается до 11 км, ограничивающие
факторы - давление толщи воды и отсутствие света.
В атмосфере жизнь возможна до высоты 20-25 км, где обнаруживаются бактерии и их споры. Ограничивающие факторы - излучения, низкие температуры, недостаток О2 и воды.
Наиболее благоприятные условия для жизни у границ соприкосновения атмосферы и литосферы, литосферы и гидросферы, гидросферы и атмосферы, образующие "пленки жизни".
Вещество биосферы:
• живое - совокупность живых организмов;
• биогенное - созданное или переработанное живыми организмами: газы атмосферы, нефть, каменный уголь, известняки и др.;
• косное - образующееся без участия живых организмов: продукты тектонической деятельности, рассеянные атомы и молекулы,
образующиеся из земного вещества под влиянием космических лучей,
вещества в радиоактивном распаде, вещества космического происхождения в виде молекул и атомов;
• биокосное - образующееся в результате деятельности организмов и абиогенных процессов: почва.
Масса всей биосферы составляет 3 * 1018 т (0,05% массы Земли).
Масса живого вещества Земли составляет 2,4 * 1012 т сухого вещества.
Круговорот веществ и превращение энергии - основа существования биосферы. Вещества циркулируют между почвой, атмосферой,
гидросферой и живыми организмами. Благодаря биогенной миграции
атомов возможно длительное существование жизни при ограниченном
запасе элементов в природе.
Функции живого вещества:
1. Энергетическая – живые организмы осуществляют связь биосферно-планетарных явлений с солнечным излучением. В основе этой
функции лежит фотосинтез зеленых растений. Благодаря накопленной
энергии протекают все жизненные явления в биосфере.
2. Газовая – заключается в газообмене организмов с окружающей средой. Эта функция обеспечивает определенный газовый состав
атмосферы, содержащей O2, N2, CO2, H2S, CH4.
3. Концентрационная – заключается в избирательном накоплении
живыми организмами биогенных элементов окружающей среды. Химический состав живого вещества существенно отличается от состава косного вещества преобладанием легких атомов H, N, O, Na, K, Ca, S, Cl и др.
4. Окислитиельно-восстановительная – заключается в химическом превращении веществ, содержащих атомы с переменной степенью окисления, приводящее к превращению большинства соединений.
5. Деструкционная – заключается в разложении тел организмов
после их смерти, приводящем к минерализации органического вещества, превращении живого вещества в косное, биогенное и биокосное.
d Биосфера - сложная относительно стабильная система, что не
исключает ее развитие.
Эволюция биосферы происходит под влиянием факторов:
• естественные геологические и климатические изменения;
• изменение видового состава и количества живых существ в
процессе биологической эволюции;
• развивающееся человеческое общество.
Этапы эволюции органического мира на Земле:
I. Биогенез – возникновение биотического круговорота веществ
и биосферы, появление многоклеточных организмов, их
эволюция и усложнение циклической структуры жизни.
II. Ноогенез – появление и развитие человеческого общества,
превращение биосферы в ноосферу – новое состояние, при
котором разумная деятельность человека становится главным фактором развития.
Этапы формирования основных сред жизни в биосфере:
1. Возникновение и развитие жизни в воде (прокариоты - гетеротрофные анаэробы появились в архейскую эру).
2. Появление у гидробионтов симбионтов (паразиты, мутуалисты, комменсалы и др.), т. е. формирование новой среды жизни - организмов хозяев.
3. Заселение организмами суши и формирование новых сред
жизни - наземно-воздушной и почвы. Возникновение фотосинтеза (пополнил количество органических веществ), аэробов (концентрация О2
в атмосфере около 3% привела к появлению многоклеточных организмов).
4. Появление человека и превращение его из обычного биологического вида в биосоциальное существо.
5. Переход биосферы под влиянием разумной деятельности человека в ноосферу.
Человек подчинен общим законам организованности биосферы.
Цель общественного развития - сохранение организованности биосферы. Ноосфера - это качественно новый этап эволюции биосферы, в котором законы природы тесно переплетаются с социально - экономическими законами развития общества. Основной предпосылкой перехода
биосферы в ноосферу В. И. Вернадский считал научную мысль. «Наука
есть максимальная сила создания ноосферы» - это главное обобщение
В. И. Вернадского в учении о биосфере.
e Изменяя природу, человек создает реальную угрозу разрушения биосферы.
Антропогенные изменения среды:
1. Положительное влияние человека: выведение новых пород
животных и сортов растений, создание культурных биогеоценозов, посадка лесов, создание штаммов микроорганизмов для микробиологической промышленности, развитие прудового хозяйства, интродукция полезных видов в новых условиях обитания, создание заповедников, заказников, национальных парков, природоохранные мероприятия.
2. Негативное воздействие: расходование сырья, почв, воды, загрязнение среды, истребление видов, разрушение биогеоценозов, нерегулируемый промысел животных и растений, изменение химического
состава вод, воздуха, почвы и т. д.
Существует множество глобальных экологических проблем человечества, каждая из которых может привести к экологическому кризису.
I. Нерациональное использование природных ресурсов.
Потенциальная энергия биосферы (невосполнимые ресурсы)
расходуется в 100 раз быстрее, чем накапливается. Ежегодная добыча
ископаемых составляет более 7 млрд. т., поэтому ресурсов биосферы
хватит не более, чем на 50 лет. Восполнимые ресурсы (микроорганизмы, растения и животные) также уменьшаются. Опасность исчезновения грозит более чем 120 видам млекопитающим и более 600 видам
птиц.
II. Загрязнение - изменение физических, химических или биологических характеристик воздуха, земли и воды, которое оказывает неблагоприятное влияние на жизнь человека, растений и животных, на производственные процессы и условия жизни.
Источники загрязнения атмосферы:
♦ предприятия энергетики - выброс СО2, СО, сажи;
♦ предприятия химической промышленности – выброс разнообразных веществ (SО2, оксидов азота, и др.);
♦ цементная и горнодобывающая промышленность - выброс
пыли;
♦ автомобильный, авиационный и космический транспорт - выброс СО, СО2.
Последствия загрязнения атмосферы:
♦ парниковый эффект, кислотные дожди, появление смога, задерживающего солнечные лучи, изменение водного и температурного
режима планеты, разрушение озонового слоя.
Источники загрязнения гидросферы:
♦ смыв удобрений и ядохимикатов с полей;
♦ сброс неочищенных сточных промышленных и бытовых вод
(30% вод в Беларуси не отвечает санитарным нормам);
♦ аварии на танкерах и нефтяных вышках.
Последствия загрязнения гидросферы:
♦ уменьшение запасов пресной воды, гибель планктона и водных животных, разрушение водных биогеоценозов.
Источники загрязнения литосферы:
♦ ненормированное применение удобрений и ядохимикатов;
♦ городские свалки бытовых и промышленных отходов;
♦ захоронения токсических отходов промышленности;
♦ загрязнения радионуклидами при авариях на АЭС и ядерных
полигонах (реактор Чернобыля выбросил в атмосферу 4 т отработанного ядерного топлива и 70% этих выбросов попало на РБ, где заражено 23% территории).
Последствия загрязнения литосферы:
♦ снижение плодородия почв и уменьшение их территорий;
♦ злокачественные опухоли (заболеваемость раком щитовидной
железы у детей Чернобыльской зоны возросла более чем в 50 раз, а у
взрослых - более чем в 2 раза);
♦ наследственные болезни (накопление изотопов Sr-90 и Cs-137 -
причина увеличения частоты мутаций и опухолей);
♦ аллергизация и возникновение новых болезней (в 1989 г. в Черновцах отмечалось облысение детей - причина - фторид бора, образующийся при сжигании отходов на кирпичных заводах;
♦ врожденные пороки развития (рождение детей с ВПР в Чернобыльской зоне с загрязнением 1-5 Ки/км2 увеличилось на 30%, а в зоне
с загрязнением 15 Ки/км2 - на 83%).
III. Разрушение озонового слоя
Запуски ракет, выброс в атмосферу фреонов, используемых в
производстве аэрозолей, приводят к разрушению озонового слоя. Последствия могут оказаться самыми неблагоприятными, так как озоновые дыры пропускают жесткое космическое излучение к поверхности
Земли уничтожающее все живое.
IV. Вырубка лесов
За последние 200 лет площадь лесов уменьшилась в 2 раза, что
изменило газовый состав атмосферы (леса - источник О2), привело к нарушению водного режима почв и рек, эрозии почв (торфяники Полесья),
исчезновению мест обитания животных.
f Единственный путь к решению современных проблем экологии - достижение сбалансированных отношений между человеческим
обществом и биосферой.
Экология человека – интегральная наука, изучающая взаимоотношения человека как биосоциального существа с окружающей природой и прежде всего со средой созданной самим человеком.
Важные аспекты изучения экологии человека:
1. Влияние на человека биотических и абиотических факторов.
2. Отрицательное воздействие человеческого общества на природу.
3. Отрицательное воздействие окружающей среды, измененной человеком, на природу и самого человека, на состояние его здоровья.
Меры охраны окружающей среды:
1. Создание безотходных технологий и замкнутых циклов производства.
2. Создание технологий переработки отходов.
3. Разработка надежных противоаварийных систем на экологически опасных производствах.
4. Очистка бытовых и промышленных сточных вод.
5. Фильтрация выбросов в атмосферу.
6. Поиск альтернативных источников энергии.
7. Нормированное использование удобрений и ядохимикатов.
8. Экологический мониторинг – слежение за состоянием среды.
9. Разработка биологических методов борьбы с вредителями.
10. Создание охраняемых территорий.
11. Включение видов в Красную книгу (в Красной книге РБ 182 вида
животных, 180 видов растений, по 17 видов грибов и лишайников).
Важный биологический аспект экологического мониторинга –
биологическая индикация – качественный и количественный состав
биоиндикаторов позволяет судить о состоянии окружающей среды и
об уровне ее загрязненности. Биоиндикаторы (сапробные организмы) –
определенные виды организмов, являющиеся наиболее чувствительными к качеству среды их обитания. К биоиндикаторам относятся:
стрекозы Odonata, большинство видов лишайников, мхи Riccia, ресничные черви Turbellaria, личинки ручейников Trichoptera, гидра, ракообразные, одноклеточные водоросли.
Охраняемые территории составляют 4% территории Беларуси.
♦ заповедники (Березинский биосферный, Полеский радиоэкологический);
♦ национальные парки (Беловежская пуща, Припятский, Голубые озёра);
♦ заказники (озеро Свитязь, Гожский ботанический и т. д.);
♦ памятники природы (Купаловский и Колосовский исторические, комплексные - Мирский замок, Несвижский парк и др. ).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Международные природоохранные организации:
Международный Союз охраны природы (МСОП).
Комиссия ЮНЕСКО при ООН.
Всемирный фонд охраны дикой природы.
Экологические партии.
Европейский научный комитет по проблемам окружающей
среды (СКОПЕ).
МАГАТЭ (радиологический контроль).
Международная программа по острым проблемам охраны окружающей среды (ЮНЕП).
Международная программа "Человек и биосфера".