Круговорот веществ в природе.

Круговорот веществ в природе – основной способ существования и развития живых существ. Солнечная энергия обеспечивает на Земле 2 круговорота веществ: большой, или геологический (абиотический), и малый, или биологический (биотический). В основе большого круговорота веществ лежит процесс переноса минеральных соединений в масштабе планеты. Около 50% падающей на Землю энергии расходуется на перемещение воздуха, выветривания пород, испарения воды и т.п. В свою очередь, движение воды и ветра приводит к осаждению и накоплению осадков. Для существования экосистем особо важен круговорот воды, на который все больше влияет деятельность человека (уничтожение лесов, строительство оросительных каналов, увеличение пахотных земель и т.д.).

На базе большого геологического круговорота возник круговорот органических веществ – малый, в основе которого лежат процессы синтеза и разложения органических соединений. Эти 2 процесса обеспечивают жизнь на Земле. Энергия биологического круговорота составляет всего 1% улавливаемой Землей солнечной энергией, но именно она совершает громадную работу по созиданию живого вещества.

Замкнутые пути движения химических элементов называются биогеохимическими циклами. Из 100 химических элементов 30-40 являются биогенными, т.е. необходимыми. Для примера рассмотрим круговорот углерода. В атмосфере запасы углерода в виде СО₂ невелики, в земной коре они присутствуют в виде некопаемого топлива. Когда около 2 млрд. лет назад на Земле появилась жизнь, атмосфера в основном состояла из СО₂. Первые организмы были анаэробными. Накопление кислорода обусловлено существованием зеленых растений. Сейчас его запасы на Земле оцениваются в 1,6*10¹⁵ т. Эту массу зеленые растения могут создать за 10 тыс. лет. Поступивший в атмосферу по разным причинам углерод усваивается зелеными растениями, выделяющими в процессе своей жизнедеятельности кислород. А в результате потребления животными органических соединений происходит окисление органических веществ до углекислого газа, который поступает в атмосферу. Иными словами углерод – главный участник биотического круговорота. Человек активно вмешивается в этот круговорот, что может в ближайшие 100 лет привести к изменениям климата, подъёму океана, уменьшению количества кислорода в составе атмосферы и прочее.

Воздействие человека на экосистемы.

НТР, огромный рост индустрии и возросшая производительная активность человека меняют облик нашей планеты. В истории человечества сейчас наступил период, когда общество вынуждено четко соизмерять свою активность с возможностями природы. Известный французский океанолог Жак Ив Кусто охарактеризовал этот период так: «Раньше природа устрашала человека, а теперь человек устрашает природу». Вступи в эпоху бурного НТП, большинство людей не задумываются о возможных последствиях безграничной эксплуатации природных ресурсов, не заботятся о судьбе биосферы, которая испытывает на себе все последствия хозяйственной деятельности человека.

Человек, как элемент биосферы, появился относительно недавно, около 3-2 млн. лет назад, в один из поздних этапов её эволюции, и до начала 20 века его активность носила локальный характер. Несмотря на свою «молодость» по сравнению с другими представителями животного царства, именно человек стал той громадной геологической и геохимической силой, которая повлияла на изменение экологической обстановки за последние 100, и особенно 50 лет. Сейчас активность человека уже охватывает всю биосферу и является глобальной. Человечество вступило в индустриальный век интенсивного давления на ОС во всех сферах: воздушной, наземной, подземной.

20 век поставил проблему выживания человечества в силу появления неотвратимых признаков уничтожения уже не только целых народов, а среды обитания. 20 век – это век перехода биосферы в ноосферу.

Учение о ноосфере обосновал в 1944 году В. И. Вернадский. По этому поводу он писал: «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупной геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше».

В своих главных чертах ноосфера характеризуется следующими принципами:

1. Массовым потреблением продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, преимущественно в энергетических целях. Уничтожением до 70% биоты, сокращение её разнообразия – это подрывает генофонд планеты. В связи с этим в биосфере химическое равновесие смещается в сторону, противоположную глобальному процессу фотосинтеза. Это неизбежно приводит к росту содержания углекислого газа в биосфере и уменьшению содержания свободного кислорода. Под угрозой находится защитный экран биосферы – озоновый слой.

2. Возрастающим количеством механически извлекаемого материала литосферы – ростом интенсивности разработки месторождений полезных ископаемых. Сейчас он превышает 100 млрд. т в год, что в 4 раза больше массы материала, выносимого стоком в Мировой океан в процессе денудации (обнажения) суши. Невиданными темпами экономического развития, результатом которого является все возрастающее давление на среду обитания.

3. Процессы в ноосфере приводят к рассеиванию энергии Земли, а не к её накоплению, что было характерно для биосферы до появления человека. Возникает важная энергетическая проблема, связанная с климатическими изменениями в биосфере.

4. В ноосфере в массовом количестве создаются вещества, ранее в биосфере отсутствующие, в том числе чистые металлы, органические соединения. Происходит металлизация биосферы.

5. Для ноосферы характерно появление новых трансурановых химических элементов в связи с ядерной технологией и ядерной энергетикой. Происходит овладение ядерной энергией за счет деления тяжелых ядер. В недалеком будущем предвидится овладение термоядерной энергией за счет синтеза легких ядер, что позволит в значительной мере отказаться от горючих полезных ископаемых в качестве источника энергии.

6. Ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным процессом научно-технической революции. Возникла космонавтика, обеспечивающая выход человека в мировое пространство. Происходит освоение солнечного пространства, создаются предпосылки искусственного создания биосфер на других планетах.

В целом в связи с образованием ноосферы наша планета переходит в новое качество. Если биосфера – это сфера Земли, то ноосфера – это сфера Солнечной системы. Ноосфера в будущем станет особой частью Солнечной системы в познавательных и производственно-хозяйственных целях человеческого общества. Однако, надо помнить об ограниченности ресурсов биосферы и необходимости сохранения среды обитания как колыбели Жизни и Человечества. В ноосфере важное значение приобретает духовная сторона – уровень развития культуры, уровень её экологизации.