Лекция №7 Тема: Биосфера и ее устойчивость

Биосфера и ее устойчивость

Формирование концепции биосферы. Эволюция биосферы. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере. Концепция живого вещества. Выявление глобальной роли живого вещества. Концепция антропогенного воздействия как мощного геологического и геохимического фактора. Место человека в экологической системе. Круговорот веществ в биосфере. Глобальные биогеохимические циклы. Основные биогеохимические законы В.И.Вернадского. Современная биосфера. Рост производства и нагрузки на окружающую среду.

План лекции:

1. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере 2. Концепция живого вещества и его глобальная роль в биосфере 3. Концепция антропогенного воздействия как мощного геологического и геохимического фактора. Место человека в экологической системе 4. Глобальные биогеохимические циклы 5. Современные проблемы биосферы

1. Учение в.И.Вернадского о биосфере и ноосфере

В начале XIX в. понятие «биосфера» было введено в науку великим французским естествоиспытателем Ж.Б.Ламарком (1744-1829). Термин «биосфера» для обозначения земной оболочки, занятой жизнью, был утвержден в научном обиходе знаменитым австрийским геологом Э.Зюссом, однако он не дал ему научного определения. Автор современного учения о биосфере В.И.Вернадский стал употреблять термин «биосфера» с 1911 г. и подчеркивал, что биосфера – это «особая охваченная жизнью оболочка» земли – область распространения живого вещества на планете.

В.И.Вернадский биосферой назвал ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов (верхняя часть литосферы, гидросферы и тропосфера). Биосфера включает в себя:

- живое вещество, т.е совокупность всех живых организмов (растении, живые микроорганизмы, человек)

- биогенное вещество, т.е. органическо-минеральные или органические продукты, созданные живым веществом (торф, каменный уголь, нефть);

- биокосное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой (косной) природой (водой, атмосферой, горными породами – почвенный покров).

Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложно организованную систему, развивающуюся по своим внутренним законам и под действием внешних сил, в том числе космических (солнечного излучения, гравитационных и магнитных полей Солнца, Луны и других небесных тел).

Какие же физико-химические условия наиболее благоприятны для существования жизни?

- Достаточное количество углекислого газа и кислорода

- Достаточное количество воды (причем обязательно – в жидком состоянии).

- Температурный режим, исключающий как слишком высокие температуры (вызывающие свертывание белков), так и слишком низкие (прекращающие работу ферментов).

- Наличие «прожиточного минимума» элементов минерального питания – определенная соленость водной среды.

Современная жизнь распространена в верхней части земной коры (литосфера), нижних слоях атмосферы Земли (тропосфера) и в водной оболочке Земли (гидросфере).

В литосфере жизнь ограничивается прежде всего наличием горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5-15 км превышает +100ºС. Самая большая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены бактерии, составляет 4 км. В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10-11 км от поверхности. Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. Озоновый слой поглощает большую часть ультрафиолетового излучение Солнца на высоте 22-25 км. Все живое, поднимающиеся выше защитного слоя озона, погибает. Места наибольшей концентрации организмов в биосфере называют «пленками жизни», таковыми является литорали (от лат. litovalis – прибрежный), лиманы (от греч. limenas – гавань, бухта) и эстуарии (от лат. destuarium – берег, заливаемый приливом) и почва.

Эволюция биосферы шла по пути усложнения структуры биологических сообществ, умножая число видов и совершенствуя приспособленности. Эволюционный процесс сопровождался увеличением эффективности преобразования энергии и вещества биологическими и химическими системами. Вершиной эволюции живого на Земле явился человек, который как биологический вид на основе многочисленных эволюционных изменений приобрел не только сознание, но и способность изготавливать и использовать в своей жизни орудия труда. Применяя орудия труда, человечество стало создавать фактически искусственную среду своего обитания (поселения, жилища, одежду, продукты питания, машины и многое другое). С этих пор эволюция биосферы вступила в новую фазу, где человеческий фактор стал мощной природной движущей силой.

Такой этап развития биосферы, при котором «проявляется как мощная, все растущая геологическая сила, роль человеческого разума и направленного им человеческого труда» называется ноосферой. Понятие ноосферы (от греч. ноос – разум) также имеет свою историю. Считается, что оно было введено в ХIХ в. французским ученым Ле Руа и развито далее Тейяр де Шарденом (1881 – 1955). Они понимали под этим термином особую оболочку Земли, рассматриваемую в качестве некоего «мыслящего слоя» над биосферой, в который включается индустриальное общество с атрибутами цивилизации (языком, религией и пр.).

Вернадский рассматривал ноосферу как новое геологическое явление на Земле и человек в ней впервые становится мощной геологической силой. Как и все живое на Земле, он может действовать только в области распространения жизни, т.е. в биосфере, с которой он неразрывно связан и из которой уйти не может. Вернадский считал, что на данном этапе эволюции биосферы человек будет вынужден не только исправить возникшие в результате его деятельности нарушения в состоянии природы, но и предотвращать подобные нарушения в будущем.