Содержание
-
Эволюция биосферы
-
Биосфера
Биосфера – оболочка Земли, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Понятие «биосферы как области жизни» восходит к Ламарку. Термин «биосфера» введен австрийским геологом Зюссом (1875 г.) для обозначения оболочки Земли, населенной совокупностью живых организмов. Биосфера включает нижние слои атмосферы (до озонового слоя, 20-25 км), часть литосферы и всю гидросферу. Нижняя граница биосферы опускается в среднем на 2-3 км под поверхностью суши и на 1-2 км под дно океана. Биосфера состоит из двух взаимодействующих компонент – живых организмов и среды их обитания.
-
Основные положения теории В.И.Вернадского: Принцип целостности биосферы; «Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом в механизме биосферы»; Принцип гармонии биосферы и ее организованности; в биосфере «все учитывается и все организовывается с той же точностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях светил и начинаем видеть в системах атомов веществ и атомов энергии»;
-
Основные положения теории В.И.Вернадского: Ведущая роль живого в формировании облика Земли как небесного тела; Космическая роль биосферы в трансформации энергии; «Можно рассматривать всю эту часть живой природы как дальнейшее развитие одного и того же процесса превращения солнечной световой энергии в действенную энергию Земли».
-
Вернадский выделил семь разных, но геологически взаимосвязанных типов веществ: живое вещество; биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и др., т.е. вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами); косное вещество (образуется в процессах, в которых живые организмы не участвуют); биокосное вещество (создается одновременно живыми организмами и в ходе процессов неорганической природы, например почвы); радиоактивное вещество; рассеянные атомы; вещество космического происхождения (метеориты, космическая пыль).
-
Живое вещество – совокупность всех живых организмов, в данный момент существующих. Живое вещество распределено в биосфере крайне неравномерно. Максимум приходится на приповерхностные участки суши (особенно велика масса тропических лесов) и гидросферы (до 200 м глубины). Более 90% всего живого вещества приходится на наземную растительность. Общая масса живого вещества в биосфере оценивается в 1.8-3.5 1018 г (в пересчете на сухое вещество) и составляет лишь незначительную часть биосферы (3 1024 г). Живое вещество считается наиболее мощным геохимическим и энергетическим фактором, ведущей силой планетарного развития.
-
Элементарными ячейками биосферы служат биогеоцинозы, образованные биоценозами в совокупности со средой обитания. В биогеоценозах происходит непрерывный процесс обмена веществом и энергией, обусловленный питанием, дыханием и размножением организмов и связанными с ними процессами создания, накопления и распада органических веществ. Организмы берут из окружающей среды химические элементы, строящие их тела, и возвращают из после смерти и в процессе жизни в ту же самую среду. Биогеохимические циклы - атомы большинства химических элементов многократно проходят через живое вещество (весь кислород атмосферы оборачивается через живое вещество за 200 лет, углекислый газ – за 200-300 лет, вода – за 2 млн лет).
-
Под влиянием живых организмов происходит интенсивная миграция атомов элементов (биогенный ток атомов) с переменной валентностью (Fe, S, P, Cr и т.д.), создаются их новые соединения, в том числе почвы и органоминеральное топливо. Совокупность живых организмов выступает как мощный геологический фактор, играющий существенную роль в жизни планеты и действующий на протяжении длительного времени. Существование жизни на Земле коренным образом изменило облик нашей планеты и его составляющие – ландшафт, климат, состав атмосферы и т.д.
-
Эволюция биосферы
Биосфера, возникнув практически одновременно с Землей, непрерывно эволюционирует, что позволяет определить место биосферы как особого уровня организации живой материи. Эволюция биосферы представляет собой процесс самоорганизации в открытой неравновесной системе планетарного масштаба. Источником упорядоченности в биосфере является отрицательный энтропийный баланс при непрерывном обмене энергией с окружением. Биосфера возникла и развивается за счет негэнтропии солнечного излучения.
-
Многообразие живых систем – основа организации и устойчивости биосферы: каждый биологический вид выполняет свою функцию в биосферном циркулировании вещества и энергии, в обмене информацией. За все время существования Земли существовало около 500 млн видов живых организмов (в настоящее время – около 1.2 млн видов животных и 0.5 млн видов растений), минеральных же видов неживой материи – лишь около 10 тыс видов. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере – результат коэволюции, т.е. единой эволюции взаимодействующих биосистем, и интеграции, т.е. усиления взаимодействия и взаимозависимости живого и неживого.
-
Естественные факторы глобальных воздействий на биосферу: Малые астрономические факторы (изменение земной орбиты и наклона земной оси) - источник значительных периодических перестроек биосферы (периоды в сотни и десятки тысяч лет). Изменение геомагнитного поля Земли, в том числе возмущение в результате вспышек на Солнце; Естественные ионизирующие факторы: потоки космических частиц воздействуют на биосферу и имеют характерную временную периодичность (11 лет). Повышенный естественный радиационный фон (торфяники болотистой Хибинской тундры). Стихийные бедствия – ураганы, землетрясения, цунами, засухи, снегопады и т.д. Ежегодный ущерб от них оценивается в 30 млрд долларов, ежегодное число человеческих жертв в мире – 250 тыс человек.
-
Появление человека разумного качественным образом изменило биосферу. Постепенно происходит переход от простого биологического приспособления к целенаправленному изменению окружающей природы. Все биоценозы лишь поддерживаю системную целостность путем обмена веществом и энергией, а человек, помимо этих функций, производит овеществление природы, создавая новые искусственные предметы. Живое вещество, преобразуя косное, создает биосферу. Аналогично человек, преобразуя биосферу, создает техносферу.
-
Техносфера
Человек принципиально отличается от других живых существ способностью целенаправленно преобразовывать окружающую среду, создавая искусственную среду обитания. Масштабы преобразующей деятельности человека огромны и ее темпы постоянно увеличиваются. В наши дни т.н. техномасса (все, созданное человеком) уже на порядок превышает биомассу (вес диких живых организмов). Уровень воздействия человека на окружающую среду возрастает с ростом технической вооруженности общества. Техника все меньше остается вспомогательной силой для человека, все больше проявляется ее автономность.
-
Техновещество - совокупность всех существующих технических устройств и систем (техноцинозов): Технические устройства, добывающие полезные ископаемые и вырабатывающие энергию; Технический блок по переработке полученного сырья и производству средств производства; Техника, производящая средства потребления; Технические предметы по передаче, использованию и хранению информации; Автономные многофункциональные системы (роботы, автономные межпланетные станции и др.); Техносистемы по переработке и утилизации отходов. По масштабам своего воздействия на планету техновещество в состоянии спорить с живым веществом.
-
В результате преобразований человеком естественной среды обитания можно говорить о реальном существовании нового ее состояния – о техносфере. Техносфера представляет собой совокупность технических устройств и систем вместе с технической деятельностью человека. Техносфера включает в себя техногенное вещество, технические системы, живое вещество, верхнюю часть земной коры, атмосферу, гидросферу, а в последнее время – и околоземный космос. Роль техносферы в жизни современного общества очень велика, быстро возрастает и по некоторым прогнозам приобретает определяющий характер. Техносфера все больше преобразует природу, изменяя прежние и создавая новые ландшафты, активно влияя на другие сферы и оболочки Земли, причем не всегда это влияние носит положительный характер.
-
Экологические проблемы
Природа, несмотря на все ее бесконечное разнообразие, есть единое целое. В природе невозможно воздействовать на отдельную живую систему, не повлияв одновременно на другие составляющие биосферы. Результаты ответной реакции непредсказуемы и плохо поддаются прогнозированию: человек распахивает землю – смывается плодородный слой почвы; вырубаются леса под сельхозугодья – почва лишается влаги и становится бесплодной; уничтожаются хищники – снижается сопротивляемость травоядных и ухудшается их генофонд. Игнорирование человеком диалектического характера природы приводит к отрицательным последствиям как для природы, так и для человека.
-
Ф.Энгельс: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь, те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и в третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые часто уничтожают последствия первых». Отрицательным как для природы, так и для общества становится бесцеремонное вмешательство человека в окружающую среду в наши дни, т.к. последствия его из-за высокого уровня развития техники зачастую носят глобальный характер и порождают глобальные экологические проблемы.
-
Термин «экология», впервые употребленный немецким биологом Геккелем в 1886 г., обозначает науку о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой. Сейчас экология - наука, изучающую проблемы человеческого общества и окружающей среды. Первая конференция ООН по проблемам окружающей среды состоялся в 1972 г. и с тех пор термин «экология» прочно вошел в нашу жизнь. Главная задача экологии - исследование закономер-ностей, связанных и воспроизводством, гибелью и миграцией живых организмов, и выработка методов управления этими процессами в условиях возраста-ющего влияния человека на окружающую среду. Экология стала теоретической базой охраны природы.
-
Глобальные экологические проблемы
Уничтожены и продолжают уничтожаться тысячи видов растений и животных; В значительной мере истреблен лесной покров; Мировой океан загрязняется и перестает быть регулятором природных процессов; Атмосфера во многих местах загрязнена до предельно допустимых норм, чистый воздух становится дефицитом; На Земле практически не осталось места, где бы не находилось искусственно созданных человеком элементов. Неутилизированные отходы накапливаются в космосе.
-
-
Истребление биологических видов
Катастрофические результаты влияния человека на природу впервые были восприняты через список истребленных человеком видов растений и животных- только за исторически обозримое время более 100 видов крупных млекопитающих и примерно столько же видов птиц. Среди них – дронт (о.Маврикий в Индийском океане), Стеллерова корова (побережье тихого океана) и др. Уже в палеолите древний человек начал оказывать влияние на численность животных. Не без его участия исчезли лесные слоны и носороги, позднее та же участь постигла мамонта, шерстистого носорога, гигантского оленя.
-
С давних пор во всех странах мира шла неумеренная вырубка лесов, сначала для развития сельского хозяйства, а потом – ради древесины. За последние 100 лет флора Франции потеряла по крайней мере 20 видов растений. На острове св. Елены поселившиеся в XVI веке европейцы уничтожили покрывающий остров густой лес, и к концу XIX века из местной флоры сохранилось лишь 79 видов, а занесено было культурных и сорных растений – 97 видов. Антропогенные изменения ведут к обеднению видового состава и упрощению биоценотических связей, что всегда снижает устойчивость систем к внешним воздействиям.
-
Загрязнение окружающей среды
Промышленностью и транспортом выводится в атмосферу и гидросферу много вредных веществ. По прогнозам ученых в 2070 году концентрация атмосферного углекислого газа может повыситься в 2 раза, что приведет к повышению средней температуры нижнего слоя воздуха на 2.5 градуса и глобальному потеплению климата. Большой вред биосфере приносят разного рода отходы, городской и бытовой мусор. Если его распределить по земной поверхности, то мусор покроет ее в течение 15 лет слоем 5 метров. Осуществляется также и сознательное загрязнение среды ядохимикатами специально для уничтожения хозяйственно вредных насекомых и сорняков, что явно нарушает равновесие биоценозов.
-
Антропогенное загрязнение окружающей среды можно сгруппировать по следующим категориям: инградиентное – внесение химических веществ, которые количественно или качественно чужды естественным биоценозам; параметрическое – связанное с изменением физических параметров окружающей среды; биоценотическое – заключается в воздействии на состав и структуру популяции живых организмов, составляющих биоценоз; стациально-деструктивное – изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования.
-
Возрастание численности населения
Человек нарушил важный принцип равновесия «пищевой пирамиды» - в природных системах на высоких звеньях пищевых цепочек не бывает большой биомассы и численности организмов. Это нарушение стало возможным за счет развития сельского хозяйства (и соответствующего увеличения численности отдельных сортов и пород), а также вложению дополнительной энергии (например, при внесении удобрений). Нарушение принципа равновесия неизбежно вызывает изменение в круговороте веществ, накопление отходов и загрязнение окружающей среды.
-
Изменение энергетического баланса
Созданное человеком, как правило, не способствует созданию новых запасов энергии. Бесконечное же потребление полезных ископаемых и живого вещества ставит на грань катастрофы само существование не только разумной жизни, но и жизни как таковой. Современное человечество использует не только энергетические ресурсы биосферы, но и небиосферные источники (атомные). Некоторые антропогенные процессы при этом направлены противоположно по отношению к естественному ходу их в биосфере (например, освобождение законсервированного углерода и его окисление). В конечном итоге это приводит к экологическим кризисам в биосфере.
-
Экологический кризис
Антропогенное воздействие на природу – прямое осознанное или косвенное неосознанное воздействие человека и результатов его деятельности, вызывающее изменение природной среды и естественных ландшафтов: Изменение структуры земной поверхности; Изменения, вносимые в биоту; Изменение состава биосферы, круговорота и баланса входящего в нее вещества; Изменение энергетического и теплового баланса. Биосфера потеряла способность к самовосстановлению.
-
В современных условиях антропогенное воздействие достигло таких масштабов, что привело к глобальному экологическому кризису, т.е. к такому изменению среды обитания, которое делает проблематичным дальнейшее выживание человека и других биологических видов. В настоящее время глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты токсикантами, озоновые дыры.
-
Природные катастрофы и изменение климата
Природные катастрофы, все чаще обрушивающиеся на Землю. Появляются сообщения о небывалых наводнениях, разрушительных циклонах, тайфунах и смерчах. По сравнению с 60-ми годами ХХ века число природных катастроф увеличилось вчетверо, а материальный ущерб, приносимый стихиями, по крайней мере, в десять раз. По расчетам климатологов, средняя температура планеты в конце XXI века поднимется на 3 градуса. За сто лет наблюдений уровень мирового океана поднялся на 20 см, а в последние годы поднимается на 3 см в год. Вода в верхних слоях океана прогрелась на 0.5 градуса.
-
Парниковый эффект
Ученые считают, что на 95% потепление вызвано деятельностью человека, а не природными процессами. Основные источники парникового эффекта – углекислый газ и метан, выделяющиеся в результате деятельности промышленности. Суть парникового эффекта состоит в следующем: Земля получает энергию от Солнца, в основном, в видимой части спектра, а сама излучает, главным образом, инфракрасные лучи. Однако многие газы (пары Н2О, СО2, СН4), в атмосфере прозрачны для видимого света, но активно поглощают инфракрасные, удерживая тепло в атмосфере.
-
Природные катастрофы и изменение климата
При сохранении выбросов на прежнем уровне первым пострадает от большой жары Южное полушарие, африканские пустыни захватят тысячи квадратных километров, возникнут пустыни в Испании, Греции, на Ближнем Востоке, в южных штатах США. На месте вечной мерзлоты в Сибири будет вызревать пшеница, а на берегах Балтийского и Северного морей появятся тропические растения. Жителям Севера придется встретиться с новыми для них инфекциями (тропическая малярия, желтая лихорадка). Столкновение населения северных широт с неизвестными болезнями, которые по оценкам могут поражать ежегодно до 80 млн человек – одна из серьезнейших проблем климатических перемен.
-
Потепление на 10 градусов вызовет таяние полярных льдов и подъем уровня мирового океана на 5-6 метров, что приведет к затоплению многих территорий. Бури еще неведомой силы будут атаковать не только экватор, но и средние широты. Ученые прогнозируют шторма, которые смогут сокрушить небоскребы Нью-Йорка и Токио, и в считанные секунды уничтожат созданное поколениями людей.
-
Разрушение озонового слоя
Озоновый слой является защитным слоем биосферы Земли, т.к. именно озон способен удерживать ультрафиолетовое излучение Солнца. В результате хозяйственной деятельности человека (поступление в атмосферу хлорфторуглеродов), наблюдается уменьшение озонового слоя («озоновые дыры») над Антарктидой (продвигается в сторону Африки) , а с недавнего времени и в Северном полушарии. Постепенное разрушение озонового слоя привело к уничтожению планктона в океане. С этим же связывают увеличение в последние годы числа онкологических и глазных заболеваний. Прямое попадание ультрафиолетовых лучей на Землю увеличивает темп таяния ледников.
-
Кислотные дожди
Загрязнение атмосферы большим количеством оксидов серы и азота, образующихся в результате сжигания топлива, может увеличить кислотность осадком до предела, не переносимого живыми организмами. Соединения серы, вступая в реакцию с парами воды, образуют разбавленную серную кислоту, а оксиды азота - разбавленную азотную кислоту. В результате выпадения «кислотных» осадков» из почв выводятся биогенные вещества, повреждаются или даже уничтожаются леса, может нарушиться химический баланс экосистемы. Кислотные дожди считают основной причиной сильного закисления прудов и озер (до концентраций, сравнимых с уксусом), приводящего к гибели рыб и многих водных растений.
-
Загрязнение гидросферы
По данным Всемирной организации здравоохранения 80% всех инфекционных заболеваний в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды. По данным ООН в мире выпускается до 15 тыс химических соединений, являющихся потенциальными токсикантами. По экспертным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду рано или поздно попадают в водоисточники. Наука пока не в состоянии дать полную картину ущерба, нанесенного воде. Если не будут предприняты экстренные меры и установлена устойчивая мировая практика управления водными ресурсами, кризис с пресной водой неизбежен.
-
Экология человека
Экология человека – исследование адаптивных способностей человека в изменяющейся среде обитания. Несмотря на огромные возможности адаптации человека, они не соответствуют темпам неблагоприятных изменений в среде обитания. Появляются новые болезни: аллергические, лучевые, токсические, происходят генетические изменения в организме. В связи с крайне неблагоприятной экологической ситуацией в крупных промышленных городах во много раз возросло количество заболеваний верхних дыхательных путей. Сверхвысокий ритм жизни и информационные перегрузки приводят к резкому увеличению сердечно-сосудистых, нервно-психических, онкологических заболеваний.
-
Ноосфера
Современная человеческая цивилизация характеризуется двумя противоположными тенденциями. С одной стороны, непрерывно усиливается техногенное давление на биосферу. С другой стороны, возрастает осознание мировым сообществом ответственности за эволюцию биосферы. Проблема выживания человечества объективно приводит к поиску путей гармонического существования цивилизации и биосферы – коэволюции человека и биосферы. Огромное влияние человека на природу и масштабные последствия его деятельности послужили основой для создания учения о ноосфере.
-
Французскоий палеонтолог и философ Тейяр де Шарден предположил возможность появления в будущем коллективного человеческого сознания, способного контролировать направление эволюции. В новом состоянии биосфера переходит в сферу разумного взаимодействия человека со средой – ноосферу (термин другого французского ученого Э.Леруа, предложенный в 1927 г. и означающий «сфера разума»). Де Шарден рассматривал ноосферу как некое идеальное образование, внебиосферную оболочку мысли, окружающую Землю.
-
Один из создателей учения о ноосфере - В.И.Вернадский. В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. Гармоническая связь всех ее структурных составляющих (человеческого общества, совокупности научных знаний, техники и технологий, биосферы) есть основа устойчивого существования и развития ноосферы. Значение концепции ноосферы заключается в естественно-научном и философском обосновании модели вероятного и целесообразного направления коэволюции человеческого общества и биосферы.
-
Условия, необходимые для становления и существования ноосферы: Заселение человеком всей планеты. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере. Расширение границ биосферы и выход в космос. Открытие новых источников энергии. Равенство людей всех рас и религий.
-
Увеличение роли народных масс в решении вопросов внутренней и внешней политики. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли. Продуманная система народного образования и подъем благосостояния трудящихся – не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью удовлетворения всех материальных, эстетических и духовных потребностей численно возрастающего населения. Исключение войн из жизни общества.
-
В настоящее время реализованы многие признаки, позволяющие говорить о постепенном переходе биосферы в ноосферу. В.И. Вернадский, замечая нежелательные, даже разрушительные последствия хозяйственной деятельности человека на Земле, считал их издержками. Он верил в человеческий разум, гуманизм научной деятельности, торжество добра и красоты. Ноосфера – символ веры, идеал разумного вмешательства в биосферные процессы под влиянием научных достижений. В неё надо верить и предпринимать усилия для ее становления.
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.