ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ.
Биосфера не является статичным, неизменным объектом; с течением времени она эволюционирует. Важным фактором этой эволюции являются сами живые организмы. С момента своего возникновения они расширяли границы биосферы, изменяли её состав. В результате их деятельности за миллиарды лет появились горные породы и полезные ископаемые органического происхождения, полностью преобразована атмосфера Земли (в то числе образован озоновый экран, защищающий всё живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей), постоянно менялся рельеф местности.
Устойчивость экосистем и их совокупности зависит от многих факторов, суть наиболее важных из них в следующем:
 
Биосфера использует внешние источники энергии - солнечную энергию и энергию разогрева земных Постоянное использование определенного количества энергии и ее рассеивание в виде тепла создало эволюционно сложившийся тепловой баланс в биосфере. В 1942 г сформулирован акон пирамиды энергии, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой более высокий ее уровень ("по лестнице" продуцент - консумент - редуцент).
Биосфера использует вещества (преимущественно легкие биогенные элементы) в основном в форме круговоротов.
В биосфере существует огромное многообразие видов и биологических сообществ. Конкурентные и хищнические отношения между видами способствуют установлению между ними равновесия. Видовое разнообразие - это фактор повышения устойчивости экосистем к воздействию внешних факторов. У многих видов есть защитные реакции от болезней
Практически все закономерности, характерные для живого вещества, имеют адаптивное значение. Биосистемы вынуждены приспосабливаться к непрерывно изменяющимся условиям жизни. Эти изменения имеют разную шкалу времени - от эволюционной до сиюминутной.
Саморегуляция, или поддержание численности популяции, зависит от совокупности абиотических и биотических факторов. Правило популяционного максимума: численность естественных популяций ограничена истощением пищевых ресурсов и условий размножения, недостаточностью этих ресурсов и слишком коротким периодом ускорения роста популяции. Пример: лемминги - группы мелких млекопитающих, живущих в лесах и тундрах Евразии и Северной Америки. В некоторые годы они размножаются в огромных количествах и предпринимают далекие миграции. В ходе этих миграций массовое самоубийство леммингов предотвращает возможность перенаселения и обеспечивает сохранение популяции в своей экологической нише. Это феноменально.
Разрушение каждого из приведенных факторов может привести к снижению устойчивости как отдельных экосистем, так и биосферы в целом.

Значительные изменения биосфера претерпела с момента появления человека. Постепенно человек стал нарушать сложившиеся континентальные экосистемы. Бурное развитие промышленности, науки и техники за несколько столетий способствовало значительному ускорению миграции атомов. Деятельность человечества оказывает влияние на состав земных океанов и атмосферы. Сейчас уже можно сказать, что человек, овладев громадной энергией, сам является мощнейшим фактором эволюции биосферы.
Человечество не всегда разумно использовало находящиеся в его распоряжении ресурсы.
Вырубка лесов вызывает иссушение и эрозию почвы, приводит к увеличению количества наводнений и селевых потоков в горах, сказываются на местном и глобальном климате.
Деятельность человека приводит к сокращению запасов чистой воды. Промышленные предприятия сбрасывают сточные воды зачастую без должной очистки, загрязняя окружающие водоёмы токсичными химическими соединениями. Гидроэлектростанции и плотины мешают нормальной миграции речных рыб. Двигатели внутреннего сгорания в автотранспорте, заводы, тепловые электростанции выделяют в атмосферу вредные вещества. Появление новых городов и накопление промышленных отвалов уменьшает площадь лесов и лугов, поддерживающих концентрацию кислорода в атмосфере на необходимом для жизни уровне. Безответственное использование атомной энергии приводит к загрязнению окружающей среды радиоактивными веществами, вызывающими раковые заболевания.
Увеличение численности населения земного шара (в настоящее время на Земле проживает уже более шести миллиардов человек) может в ближайшее время привести к обострению продовольственной проблемы.
В настоящее время во всём мире возникла необходимость наладить разумное использование природных ресурсов. Нужна охрана атмосферы, водных ресурсов, почвы, живой природы. Во многих государствах уже приняты законы об охране природы; промышленные, строительные и сельскохозяйственные учреждения обязаны учитывать баланс природных ресурсов и возможные последствия нарушения равновесия природных явлений.
Важную роль в охране природы играют заповедники – территории (акватории), на которых в первозданном, естественном состоянии сохраняется весь их природный комплекс. На территории заповедников запрещена хозяйственная деятельность, доступ посторонних людей.
Серьёзной проблемой являются глобальные климатические изменения в биосфере. Некоторые химические вещества (например, фреон), выбрасываемые в атмосферу, приводят к разрушению озонового слоя. В настоящее время над Антарктидой и некоторыми арктическими регионами постоянно существуют зоны, в которых озоновый слой либо значительно тоньше нормы, либо отсутствует вообще.
Какая-то доля солнечной радиации достигает поверхности Земли; часть её переизлучается обратно в атмосферу уже в виде более длинноволнового инфракрасного излучения. Природный парниковый эффект обеспечивает поддержание температуры Земли примерно на 33° выше той, которая бы наблюдалась при его отсутствии. Выброс в атмосферу углекислоты и других газов, а также твёрдых частиц вызывает техногенный парниковый эффект, в результате чего повышается среднегодовая температура воздуха. Повышение температуры даже на несколько градусов может привести к таянию полярных льдов и затоплению океанических побережий
Основные этапы нарастающего антропогенного воздействия на окружающую среду:
Кризис обеднения ресурсов промысла и собирательства (35-50 тысяч лет тому назад) - связан с массовым уничтожением крупных животных. Человек переходит к производящему хозяйству, создает сеть оросительных каналов и плотин.
По мере истощения земель переходит на новые, а где их не хватает - сводит леса (примитивное земледелие).
Кризис засоления почв и деградации примитивного земледелия (около 2000 лет тому назад).
Экологический кризис, связанный с уничтожением и нехваткой растительных ресурсов (150-300 лет назад) - антропогенное воздействие на окружающую среду стало столь мощным, что происходящие в природе изменения стали опасны для самого человека (бурное развитие производительных сил, вызвавшее промышленную и научно-техническую революцию).

 

Глобальное загрязнение окружающей среды (последние 30-50 лет)- редуценты уже не успевают очищать биосферу от антропогенных продуктов или потенциально не способны сделать это в силу неприродного характера выбрасываемых синтетических веществ (нарушается термодинамическое и природное экологическое равновесие, снижается надежность экологических систем). В отдельных регионах мира экологическая ситуация становится близкой к катастрофической.
Человек нарушает основные принципы естественного устройства биосферы.
1. Тепловой баланс – переводит энергию из концентрированного в рассеянное состояние (при добыче энергетических ресурсов, человек разрушает биологические характеристики почв, происходит гибель или деградация растительного покрова, загрязняются водные объекты и атмосфера).
2. Круговорот элементов - нарушение естественного соотношения химических элементов и веществ (огромное количество отходов и синтезированных соединений).

3. Биологическое равновесие - на Земле исчезает ежедневно один биологический вид.
Человек способствовал нарушению популяционной стабильности. Растет количество сопутствующих человеку видов (крыс, тараканов и т.п.), а численность многих других популяций сокращается.
5. Адаптация - расширяя хозяйственную деятельность, человек в короткие сроки меняет параметры экологических факторов, и многие виды не успевают приспособиться.

2.2. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА КАК ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ.
Благоприятные условия для жизни человека на нашей планете весьма ограниченны, область его обитания занимает по объему лишь небольшую часть биосферы.
Наиболее уязвимыми составляющими биосферы являются воздушная, водная среда и почвы.
Воздушная среда Внутренний воздух в жилых помещениях имеет, как правило, повышенное содержание углекислого газа и другие химические вещества: формальдегид (источники -мебель, фанера, пенопласт), асбест (изоляционный материал), оксид углерода, оксид азота(продукты сгорания) и другие.
При дыхании через наши легкие ежегодно проходят тысячи кубометров воздуха, поэтому загрязнение воздушной среды оказывает негативное воздействие прежде всего на человека.
Водная среда включает и подземные воды.
Поверхностные воды сосредоточены в Мировом океане, поверхность которого составляет 361 млн. км3 (2,4 раза больше площади суши).
Подземные воды бывают: солеными, солоноватыми (меньшей солености)и пресными. Количество пресной воды составляет 2,7 % общего объема воды на Земле, причем всего 0,36 %, имеется в легкодоступных местах. Наибольшее практическое значение для человека представляют речные воды. Вода озер используется в меньшей степени, а ледниковые воды практически не используются. Значительные запасы воды сосредоточены в водоносных слоях горных пород (подземные воды).
Почва представляет собой поверхностный плодородный слой земной коры. Она выполняет две основные функции:
производство органического вещества;
минерализация отмерших органических остатков.
В наше время почва стала еще и биологическим фильтром, поглощающим и обезвреживающим промышленные и бытовые отходы.
В России были достигнуты определенные успехи в использовании земли и повышении культуры земледелия. Вместе с тем необходимо отметить ряд факторов, возникающих в процессе производственной деятельности человека и отрицательно сказывающихся на качестве почв и размерах обрабатываемых площадей.
Эрозия - это процесс разрушения почвенного покрова и сноса частиц почвы потоками воды (водная эрозия) или ветром (ветровая эрозия).
Почвы вокруг больших городов и промышленных центров на несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями фтора и т. п.
Растительный покров играет в жизни человека огромную роль. Растения участвуют в образовании гумуса почвы, в формировании газового состава атмосферного воздуха. Важнейшим растительным ресурсом земного шара служит лес, который производит более 60 % биологически активного кислорода (одно дерево за 24 ч восстанавливает такое количество кислорода, которое необходимо для нормального дыхания трех человек в течение суток). Роль древесных насаждений заключается не только в удержании пыли, поглощении углекислого газа, но и в замечательном качестве растений выделять в окружающую среду фитонциды - биологически активные вещества, подавляющие рост и развитие болезнетворных микроорганизмов. Лесные полосы - лучшее средство оптимального снегораспределения на полях. Несмотря на прирост в последние годы лесопокрытой площади, качество леса ухудшается за счет уменьшения полноты и снижения возрастного состава насаждений.
Животный мир относится к возобновимым природным ресурсам. Животный мир имеет большое значение для почвообразовательных процессов, участвует в формировании газового состава атмосферы, водного режима и растительного мира биосферы.
Науке известны две причины исчезновения животных: естественные процессы, обусловленные изменениями окружающей среды, и деятельность человека. Сейчас отмечается тенденция к обеднению фауны примерно на 10 % от мировой фауны.
Климат. Климатическая среда является важным фактором, определяющим развитие различных видов живых организмов.
Энергетическая среда как компонент среды обитания человека формируются под воздействием шума, вибрации, ультразвука, инфразвука, электромагнитных полей, ионизирующих излучений. Они могут быть естественного и искусственного происхождения.
Шум. Территории с превышением допустимых уровней шума ежегодно расширяются. Шум негативно влияет не только на человека и животных, но и на развитие растений. Шум часто является причиной глухоты, гипертонии, расстройства центральной нервной системы, язвы желудка и др. "Шумовое загрязнение" в больших городах сокращает продолжительность жизни на 10-12 лет.
Население крупных городов подвергается воздействию вибрации, которая возникает при движении рельсового транспорта, тяжелых грузовых автомобилей и при работе промышленных предприятий.
Электромагнитное излучение (ЭМИ). Наиболее мощные источники ЭМИ - теле- и радиостанции, радиолокационные установки, линии электропередачи сверх- и ультравысокого напряжения. Повышение радиофона наблюдается в районах аэропортов. Повышенные уровни электромагнитных полей при длительном воздействии могут привести к нарушениям в сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной системах.
Воздействие ионизирующих излучений на живые организмы в зонах радиоактивного загрязнения может вызвать тяжелые поражения, в том числе генетические. Проблема воздействия на природную среду и здоровье человека энергетической среды заслуживает самого пристального внимания.





ОГЛАВЛЕНИЕ