10. Абиотические экологические факторы

11. Биотические экологические факторы

См. вопрос №9

12. Учение о биосфере и ее эволюции

Биосфера – особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Основоположником учения о биосфере является Владимир Иванович Вернадский.

Состав биосферы (согласно В.И. Вернадскому):

1. живое вещество – биомассы современных живых организмов (фитосфера, зоосфера, микробиосфера, человеческое сообщество);

2. биогенное вещество – все формы детрита, а также торфа, угля, нефти и газа биогенного происхождения;

3. биокосное вещество – смесь биогенных веществ с минеральными породами небиогенного происхождения (почва, илы, природные воды, газо- и нефтеносные сланцы, битуминозные пески, часть осадочных карбонатов);

4. косное вещество – горные породы, минералы, осадки, не затронутые прямым биогеохимическим воздействием организмов.

5. А также радиоактивное вещество

6. Вещество космического происхождения (метеориты)

7. Рассеянные атомы

Сущность учения Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты.

Вторым главнейшим аспектом учения Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды.

Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т.е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накопления химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др.

Важнейшей частью учения о биосфере Вернадского являются представления о ее возникновении и развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Первые формы жизни были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и синезеленых водорослей (прокариотов), а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции.

Параллельно развивались и гетеротрофы, прежде всего животные. Главными датами их развития являются выход на сушу и заселение материков (к началу третичного периода) и, наконец, появление человека.

В сжатом виде идеи Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулирован следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера.

2. В течение всей геологический истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т.е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

3. Живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре.

4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечного большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

Учение о биосфере Вернадского заложило основы современных представлений о взаимосвязи и взаимодействии живой и неживой природы. Оно служит естественнонаучной основой рационального природопользования и охраны окружающей природной среды.

Венцом творчества Вернадского стало учение о ноосфере, т.е. сфере разума – высшая стадия развития биосферы. Это «сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития».

Вернадский считал, что ноосфера – это новое геологическое явление на Земле. В ней человек становится мощной геологической силой. Но мыслить и действовать человек может только в области распространения жизни, т.е. в биосфере, с которой он неразрывно связан.

На данном этапе эволюции жизни развитие пойдет по пути ноогенеза, являющегося этапом разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. На этом этапе предстоит не только исправить уже имеющиеся нарушения в природе, отклонения от разумных и целесообразных отношений между обществом и природой, но и предотвращать подобные нарушения и отклонения в будущем.

Закон ноосферы Вернадского: биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек-природа.

Этот закон справедлив, хотя некоторые современные ученые рассматривают его как социальную утопию. Но совершенно очевидно, что если человечество не начнет регулировать свою численность, управлять собственным воздействием на природу, опираясь на ее законы, то оно обречено на гибель. Поэтому смысл закона ноосферы видится в том, что люди будут управлять не природой, а прежде всего собой.

Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы.

Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б. Ламарк (1744–1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ, при участии живых организмов.

Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845–1920) трех способов питания живых организмов:

• автотрофное – построение организма за счет использования веществ неорганической природы;

• гетеротрофное – построение организма за счет использования низкомолекулярных органических соединений;

• миксотрофное – смешанный тип построения организма (автотрофно-гетеротрофный).

По данным, основанным на содержании энергии или углерода, количества живого, биогенного и биокосного вещества в биосфере, соотносятся как 1:20:4000.

По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах:

• химической (биохимической) – 1 род геологической деятельности;

• механической – 2 род такой деятельности.

Геологическая деятельность 1 рода – построение тела организмов и переваривание пищи.

Биогенная миграция атомов 2 рода – механическая – отчетливо проявляется в наземных экосистемах с хорошо развитым почвенным покровом, позволяющим животным создавать глубокие укрытия (гнездовые камеры термитов, например, расположены на глубине 2–4 м от поверхности). Благодаря выбросам землероев, в верхние слои почвы попадают первичные невыветрившиеся минералы, которые, разлагаясь, вовлекаются в биологический круговорот.

Биогенная миграция атомов 2 рода распространена не только в наземных, но и в морских экосистемах, и здесь ее роль может быть еще более значительна.

Закон ноосферы Вернадского: биосфера неизбежно превратиться в ноосферу, т.е. сферу где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии систем человек – природа.

Ноосфера (от греч. noos – разум и сфера) – это сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным и определяющим фактором ее развития.

В случае учения о биосфере В.И. Вернадский выделил его следующие основные аспекты: энергетический, биогеохимический, информационный, пространственно-временной и ноосферный.

Ноосфера – это новая и высшая стадия биосферы, связанная с возникновением и развитием в ней человечества, которое, познавая законы природы и совершенствуя технику, становится крупнейшей силой, сопоставимой по своим масштабам с геологическими, и начинает оказывать определяющее влияние на ход процессов в охваченной его взаимодействием сфере Земле, а впоследствии и в околоземном пространстве, глубоко изменяя ее своим трудом.

Со времени зарождения на планете ноосфера имеет тенденцию к постоянному расширению. Появление человека на Земле предопределило неизбежность возникновения нового состояния биосферы – переход ее в ноосферу, оболочку разума, охваченную социальной целенаправленной деятельностью самого человека. В пределах биосферы первоначально возникла сфера первобытной деятельности человеческого общества, которая может быть названа антропосферой.

В эволюции биосферы совсем недавно выделялась новая высшая форма живого вещества – человечество, зародилась новая сила – научная мысль. Под ее влиянием неузнаваемо преобразился лик планеты, биосфера приобрела другой облик.

Взаимоотношения Человека и Природы носят сложнейший характер и нуждаются в тщательном и подробном изучении. Успехи человечества в потреблении природных ресурсов зависят от познания законов природы и умелого их использования. Человечество как часть природы может существовать только в постоянном взаимодействии с ней, получая от нее все необходимое для жизни. Однако современные масштабы и способы использования ресурсов биосферы таковы, что начинают нарушаться естественные сбалансированные равновесия и биосфере грозит потеря своего основного свойства – свойства самовозобновления.

Характер отношения человеческого общества к природе определяется не только его научно-техническим уровнем, но и социальным сознанием, поскольку осознанное формирование ноосферы является залогом благополучия самого общества.