Суть учения Вернадского и основные законы развития биосферы.
Экосистемой высшего ранга на Земле является биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом.
Понятие биосферы появилось в биологии в ХУIII веке, однако первоначально оно имело совсем иной смысл, чем теперь. Биосферой именовали небольшие гипотетические глобулы (ядра органического вещества), которые якобы составляют основу всех организмов. К середине ХIХ ст. в биологии уточняются позиции научных представлений о реальных органических клетках, и термин «биосфера» утрачивает свой прежний смысл. К идее биосферы в ее современной трактовке пришел Ж.–Б.Ламарк (1744–1829 гг.), основатель первой целостной концепции эволюции живой природы, однако данный термин он не использовал. Впервые в близком к современному смыслу понятие «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс, который в книге «Происхождение Альп» (1873 г.) определил ее как особую, образуемую организмами оболочку Земли. В настоящее время для обозначения этой оболочки используются понятия «биота», «биос», «живое вещество», а понятие «биосфера» трактуется так, как его толковал академик В.И.Вернадский (1863–1945 гг.).
Целостное учение о биосфере представлено в его ставшей классической работе «Биосфера» (1926 г.). В.И.Вернадский определил биосферу как особую охваченную жизнью оболочку Земли. В физико-химическом составе биосферы Вернадский выделяет следующие компоненты:
живое вещество – совокупность всех живых организмов;
косное вещество – неживые тела или явления (газы атмосферы, горные породы магматического, неорганического происхождения и т.п.);
биокосное вещество – разнородные природные тела (почвы, поверхностные воды и т.п.);
биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (гумус почвы, каменный уголь, торф, нефть, сланцы и т.п.);
Согласно воззрениям Вернадского весь облик Земли, все ее ландшафты, атмосфера, химический состав вод, толща осадочных пород обязаны своим происхождением живому веществу. Жизнь – это связующее звено между Космосом и Землей, которое используя энергию, приходящую из космоса, трансформирует косное вещество, создает новые формы материального мира. Так, живые организмы создали почву, наполнили атмосферу кислородом, оставили после себя километровые толщи осадочных пород и топливные богатства недр, многократно пропустили через себя весь объем Мирового океана. Вернадский не занимался проблемой возникновения жизни, он понимал ее как естественный этап самоорганизации материи в любой части космоса, приводящий к возникновению все новых форм ее существования.
Учение Вернадского нацеливало на изучение живых, косных и биокосных тел в их неразрывном единстве, что сыграло значительную роль в подготовке естествоиспытателей к целостному восприятию природных систем.
С учетом современных представлений, биосфера включает оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с этими организмами. Иными словами, биосфера – это область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.
Структура биосферы представляет собой совокупность газообразной, водной и твердой оболочек планеты и живого вещества, их населяющего. Масса биосферы составляет приблизительно 0,05% массы Земли, а ее объем – 0,4% объема планеты. Границы биосферы определяет распространение в ней живых организмов. Несмотря на различную концентрацию и разнообразие живого вещества в разных районах земного шара, считается, что горизонтальных границ биосфера не имеет. Верхняя же вертикальная граница существования жизни обусловлена не столько низкими температурами, сколько губительным действием ультрафиолетовой радиации и космического излучения солнечного и галактического происхождения, от которого живое вещество планеты защищено озоновым экраном. Максимальная концентрация молекул озона (трехатомарного кислорода) приходится на высоту 20–25 км, где толщина озонового слоя составляет
2,5–3 мм. Озон интенсивно поглощает радиацию на участке солнечного спектра с длиной волны менее 0,29 микрон.
Поскольку граница биосферы обусловлена полем существования жизни, где возможно размножение, то она совпадает с границей тропосферы (нижнего слоя атмосферы), высота которой от 8 км над полюсами до 18 км над экватором Земли. Однако в тропосфере происходит лишь перемещение живых организмов, а весь цикл своего развития, включая размножение, они осуществляют в литосфере, гидросфере и на границе этих сред с атмосферой.
В состав биосферы полностью входит вся гидросфера (океаны, моря, озера, реки, подземные воды), мощность которой составляет
11 км. Наибольшая концентрация жизни сосредоточена до глубины 200 м, в так называемой эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет и возможен фотосинтез. Именно здесь сконцентрированы все фотосинтезирующие растения и продуцируется первичная биологическая продукция. Глубже начинается дисфотическая зона, где царит темнота и отсутствуют фотосинтезирующие растения, но активно перемещаются представители животного мира, непрерывным потоком опускаются на дно отмершие растения и останки животных.
Нижняя граница биосферы в пределах литосферы лежит в среднем на глубине 3 км от поверхности суши и 0,5 км ниже дна океана. О более глубоком проникновении жизни в толщи литосферы сведений нет.
На границе атмо-, гидро - и литосферы сконцентрирована наибольшая масса живого вещества планеты, и эта земная оболочка названа биогеосферой, или пленкой жизни. Только в ее пределах возможна жизнедеятельность и существование человека.
Суммарная биомасса живого вещества биосферы составляет
2–3 трлн т, причем 98% ее – это биомасса наземных растений. Биосферу населяют около 1,5 млн видов животных и 500 тыс. видов растений. Однако, если мысленно равномерно распределить все живое вещество по поверхности планеты, то получится слой толщиной всего около 2 см. Вместе с тем в процессах самоорганизации биосферы живое вещество играет сегодня ведущую роль и выполняет следующие функции:
Живое вещество находится в постоянном энергетическом обмене с внешним миром. Оно является основным организующим элементом в поддержании круговорота веществ, обеспечении динамического равновесия экологических систем.
Процесс создания органического вещества в биосфере происходит одновременно с противоположными процессами потребления и разложения его гетеротрофными организмами на исходные минеральные соединения (вода, углекислый газ и др.). Так осуществляется круговорот органического вещества в биосфере при участии всех населяющих ее организмов, получивший название малого, или биологического, (биотического) круговорота веществ в отличие от вызываемого солнечной энергией большого, или геологического, круговорота, наиболее ярко проявляющегося в круговороте воды и циркуляции атмосферы. Большой круговорот происходит на протяжении всего геологического развития Земли и проявляется в переносе воздушных масс, продуктов выветривания, воды, растворенных минеральных соединений, загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных.
Малый (биологический) круговорот начинается с возникновения органического вещества в результате фотосинтеза зеленых растений, то есть образования живого вещества из углекислого газа, воды и простых минеральных соединений с использованием лучистой энергии Солнца. Растения (продуценты) извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, медь, цинк и другие элементы. Растительноядные животные (консументы I порядка) поглощают соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения. Хищники (консументы II порядка) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и т.д. Останки животных и отмершие растения перерабатываются насекомыми, грибами, бактериями (редуцентами), превращаясь в минеральные и простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями. Так начинается новый виток биологического круговорота.
В отличие от большого круговорота малый имеет разную продолжительность: различают сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты.
Биосфера является чрезвычайно сложной экосистемой, работающей в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов. Как свидетельствуют данные исследований, по крайней мере последние 600 млн. лет характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся, изменялись лишь скорости геохимических процессов. Стабильное состояние биосферы обусловлено в первую очередь деятельностью живого вещества, обеспечивающей определенную скорость трансформации солнечной энергии и биогенной миграции атомов.
Вместе с тем вмешательство человека в природные круговороты приводит к серьезным изменениям в состоянии биосферы. Возвращаясь к учению В.И.Вернадского, необходимо отметить, что он оценил появление человека на Земле, как огромный шаг в эволюции планеты. Ученый считал, что с возникновением человека и развитием его производственной деятельности человечество становится основным геологическим фактором всех происходящих в биосфере планеты изменений, приобретающих глобальный характер («Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой»). Дальнейшее неконтролируемое развитие деятельности людей таит в себе большую опасность и потому, считал В.И.Вернадский, биосфера должна постепенно превращаться в ноосферу, или сферу разума (от греческих noos – разум, sphaira – шар).
Основателями концепции ноосферы можно считать трех уче-
ных – видного французского математика, антрополога и паленонтолога Э. Леруа (1870–1954), французского геолога и антрополога П.Тейяра де Шардена (1881–1955) и выдающегося российского ученого-естествоиспытателя В.И.Вернадского. Все они одинаково подходили к оценке человеческой истории, органично продолжающей естественную историю. В концепции ноосферы разум человека предстает природным, космическим явлением.
Но наибольший вклад в развитие идей ноосферы как закономерного этапа не только в истории общества, но и биосферы в целом внес В.И.Вернадский, поэтому учение о ноосфере ассоциируется именно с его именем. Под понятием «ноосфера» ученый подразумевал высшую форму развития биосферы, определяемую гармонично сосуществующими процессами развития общества и природы. Учение В.И. Вернадского о ноосфере утверждает принцип совместной эволюции человечества и природной среды (сейчас этот процесс называют коэволюцией), нацеливает на поиск практических путей обеспечения общественно-природного равновесия.
Понятие «ноосфера» отражает будущее состояние рационально организованной природы, новый этап развития биосферы, эпоху ноосферы, когда дальнейшая эволюция планеты будет направляться разумом в целях обеспечения необходимой гармонии в сосуществовании природы и общества.
Следующий этап в развитии концепции ноосферы должен состоять в том, чтобы понять, как достичь этой гармонии. По–видимому, процесс совместного (коэволюционного) гармоничного развития человеческого общества и биосферы может быть обеспечен только благодаря науке, позволяющей оценить экологические последствия воздействия крупномасштабных природопреобразующих проектов и найти пути экологобезопасного существования.
Нет и не может быть на нашей планете объекта интересного и сложного от биосферы, является "продуктом" существование миллиарды лет жизни. Мы очень хотим рассказать и об особенностях ее частей, и о рекордах животного и растительного мира. Однако чтобы достичь главной цели книги, мы вынуждены отдать предпочтение тяжелым для изложения и восприятия законам функционирования и развития всей Биосфери1. '
Как и в меньших экосистемах, ее живые частицы растут и размножаются благодаря потоку энергии, который она получает прежде всего от Солнца (почти 100% всех энергоресурсов), а также от тела Земли (речь идет о хемосинтез и сжигание ископаемого топлива людьми). Утверждение о необходимости прохождения потока энергии через экосистему для обеспечения ее существования тоже закон синекологии. Его важность и всеобщность несомненные и не требуют дополнительного обоснования, поскольку энергообмен является условием существования любых животных.
Рассмотрим основные законы синекологии.
1. Первый закон синекологии - сАКОН ограниченности (исчерпаемости) природных ресурсов стоит серьезного обсуждения учитывая распространенное мнение, что все ресурсы делятся на "исчерпывающие" (газ, нефть и др.) и "неисчерпаемые" (поток энергии от Солнца, воздух, вода и т.д.) .
Представление о наличии на Земле "неисчерпаемых" ресурсов ошибочное и чрезвычайно вредное для его практического использования в качестве исходного положения для планирования будущего и стратегических целей.
В Украину ресурсы пресной воды исчерпаны практически полностью, а то, что ее достаточно в Бразилии или Заире, нас-то не очень утешает. Очевидно, что загрязнение воздуха тоже рано или поздно "исчерпает" возможности его естественного самоочищения.
Ограничены также ресурсы солнечных лучей. Не потому, что Солнце перестанет светить (это произойдет через 69 млрд лет), а вследствие невозможности использования людьми всего (или значительной части) потока излучения, которое достигает поверхности Земли.
Теоретические исследования энергетического баланса биосферы и Земли показали, что без нарушения существующего равновесия в окружающей среде нельзя изымать или добавлять более 1% всей энергии, входящей в энергетический поток биосферы ("правило 1" А ", которое некоторые экологов считает отдельным законом).
Из этого утверждения и всего первого закона синекологии вытекают следующие выводы:
· также овладение энергией синтеза гелия из дейтерия или транспортировка с околоземных станций дополнительной электроэнергии не сделают энергетические ресурсы человечества безграничными;
· общеэнергетические ограничения абсолютно исключает надежду на то, что в "светлом будущем" человечеству удастся совместить увеличения собственной численности с одновременным повышением качества жизни хоть к уже существующим "лучших образцов";
· для спасения людей и стабилизации биосферы на длительное время необходимо немедленно прекратить "демографический взрыв" (а еще лучше уменьшить население во многих странах) и сознательно ограничить потребности каждого лица до разумного предела. Очевидно, что этот предел будет высокой для малого количества землян. Можно предусмотреть, что в не слишком далеком будущем землянам придется договариваться между собой об установлении "потолка индивидуального потребления", которая и станет главным тезисом международной конвенции "Об обязанностях человека". Авторы считают ее необходимым и логичным продолжением существующей конвенции "О правах человека".
2. Важным "энергетическим" законом, одинаково применимым как к природным, так и к искусственных экосистем, является закон однонаправленности и неполного использования энергии.
С одной стороны, говорится о том, что энергия используется только один и только один раз (циклический и замкнутый движение энергии невозможен ни в живом, ни в неживом мире), а с другой что это использование неизбежно сопровождается ее необратимыми потерями. Среди земных существ человек принадлежит к группе тех, для кого последствия и ограничения этого закона синекологии особенно досадные.
Продуцентами на суше есть наземные растения (как указано выше, в биомассе они "консервируют" в среднем 1%, а в исключительных случаях до 35% поглощенной энергии света), а в море мелкий фитопланктон и водоросли (использование света в них еще менее эффективно, чем у наземных растений).
Накопленная в зеленых клетках в форме органических соединений энергия используется рядом консументов (потребителей), которые в экологии разделяют на первых, вторых, третьих ... Первые едят травку или фитопланктон, вторые потребляют первый, третий вторых и т. д. Все они вместе формируют трофическая цепь, базой которого является продуценты, а звеньями консументы разных уровней.
На каждом из уровней происходят большие дополнительные потери энергии. Потребители высшего уровня накапливают в веществе собственного тела лишь незначительную (как правило, не более 10%) часть энергии, которую они поглотили в виде пищи.
Досадно, но закон однонаправленности и неполного использования энергии неопровержимо ограничивает надежду человека на увеличение доли энергии, которая может прийтись на нее.
3. Чтобы оценить эту долю, обратимся к следующему закону синекологии под названием "пирамида энергий". Традиционно этот закон формулируют так:
С одного трофического уровня экологической пирамиды на другой ее уровень в благоприятных обстоятельствах переходит не более 10% той энергии, которую получили живые существа первого уровня.
Употребление слова "пирамида" в формулировке закона объясняется тем, что синекологы часто пользуются пирамидальными диаграммами для воспроизведения массы и накопленной в ней энергии существ, которые формируют отдельные уровни трофической цепи. Они наглядно свидетельствуют о скудности той части энергии, которая согласно закону пирамиды энергий должно приходиться на того человека, пищевой рацион которого состоит преимущественно из колбасы и приложения с пива и витаминов.
"Правило 10%"широко используется для вычисления земельной площади, необходимой для полного обеспечения пищей наличного населения. Конечно, при условии, что мы стремимся сохранить нормальный и равновесное состояние местной экосистемы и биосферы в целом.
Для определения границ возможного для человечества ученые широко используют понятие энергии и пирамиды энергии и веществ, но их выводы мы вынесли в последний раздел книги. Здесь лишь отметим, что прогнозы и достаточно обнадеживающие, и досадные. Они неоспоримо свидетельствуют о нарушении человечеством законов синекологии, превышения им "разрешенной" квоты потребления в 69 (и даже больше) раз!
Почему такое грубое нарушение норм не наказано природой?
А потому, что наказание также требует определенного времени! Это процесс, который начался в XX в. и происходит на всей планете с разной интенсивностью, но с одинаково негативными для людей последствиями. Признаки его особенно заметны на южной границе Сахары, где сожжены почти все деревья и кустарники, а ветви давно стали товаром повышенного спроса на сельских базарах. То же самое можно сказать об уровне деградации многих других территорий как в слаборазвитых, так и в других странах.
От быстрого скатывания в пропасть человечество, как отмечалось ранее, спасается непрерывным вложением в сельском хозяйстве и в множество связанных с ним отраслей промышленности невозобновляемых топливно ресурсов (нефти, угля, газа и т.п.).
Не так много времени осталось до того момента, когда в этом своеобразном "спасательном круге" образуется большая дыра и глобальная катастрофа биосферы, нанесенный людьми, станет неизбежной.
Эта категоричность оправдана за выполнение следующих условий: 1) люди не собираются "умнеть" и продолжают строить "общество неограниченного индивидуального потребления", 2) прекращается развитие точных наук (как это фактически произошло в 1990х годах в Украину) и вся экономика продолжает развиваться на старых (чисто алхимичноиндустриальних) технологиях.
Но события последних лет свидетельствуют в пользу того, что и "демографический взрыв" начал замедляться, и менталитет все большего числа граждан развитых стран приобретает признаки "взрослости", и старые и экологически опасные технологии уступают место новым нанотехнологиям, которые способны спасти все человечество от глобальных угроз его существованию. Будем надеяться на развитие именно позитивных процессов и на то, что Украина не останется в стороне этих процессов.
4, 5.Следующими рассмотрим сразу два родственных законы:
Закон максимализации энергии экосистем, согласно которому в конкуренции экосистем, возможных в определенном жизненном среде, побеждает грандиозная за использованием как энергии, так и информации.
Закон оптимальности, который в применении к экосистем и их частей означает, что состав и размер последних не могут быть произвольными, а должны обеспечивать оптимальное функционирование всей экосистемы в определенных условиях среды.
Проявления этих законов в биосфере сформулировано в литературе по этой теме в виде нескольких вторичных правил и утверждений, из которых мы выделим правило появления тех или иных основных биосферных группировок (от тундры до влажного тропического леса) в зависимости от значений влиятельных физических факторов (средней температуры и осадков )
Среди многих выводов из этих законов является такой: уничтожение тропических лесов и создание на его месте посевов зерновых будет нонсенсом, потому что такая искусственная экосистема в подобных условиях потребует огромных дополнительных затрат для поддержания его равновесия, получение урожая и защиты полей от нашествия "законных обладателей" ( деревьев, лиан и кустарников, а также связанных с ними насекомых и других рослиноидив).
6. Широко проявляется на поверхности Земли также закон биогенной миграции атомов (элементов).
Речь идет о том, что пути миграции основных биогенных элементов и распределение их концентрации во внешних сферах Земли давно уже контролируется биосферой. По достижений динамическую стабильность заплачено жизнью бесчисленных поколений живых существ. Без такого регулирующего воздействия Земля уже давно потеряла не просто несколько наименее приспособленных видов, но и всю свою биосферу!
Для объяснения этого тезиса рассмотрим пример круговорота такого распространенного и важного элемента, как углерод (цикл углерода в биосфере Земли).
Считают, что в момент возникновения жизни на Земле атмосфера была обогащена углекислым газом (CO2) и, возможно, метаном (CH4). Оба вещества не просто служили пищей первое население биосферы, но и, поглощая тепловое излучение поверхности молодой Земли, вызывали так называемый парниковый эффект. Он заключается в том, что температура в приповерхностном слое воздуха значительно выше, чем при отсутствии этих газов (их называют "парниковыми").
Если исходное содержание углеродных соединений в атмосфере "новорожденной" Земле был вызван не биосферой, а внешними факторами, которые действовали в момент формирования всей Солнечной системы, то уже в последующие эпохи именно она "заботилась" о благоприятном для себя содержание углекислого газа.
Чтобы убедиться в сложности этого процесса достаточно взглянуть на фотографии действующих вулканов, из кратеров которых столб дыма и газов иногда достигает стратосферы. Если бы не биосфера, количество углекислого газа в атмосфере Земли в результате деятельности вулканов равнялась бы примерно его содержания в газовой оболочке Венеры. Температурные условия тоже были бы подобны венерианских: не менее 300 ° С!
Чтобы лучше понять, почему этого не произошло, рассмотрим рис. 3, где изображен современный цикл углерода на поверхности Земли. Наряду с направлениями движения этого элемента показаны места его наибольшего аккумулирования: месторождения угля и нефти в литосфере, соединения с водородом и кислородом в гидросфере. Цифры означают количество миллиардов тонн углерода в потоках и зонах хранения.
В цикле углерода активное участие принимает биосфера. Десятки миллиардов тонн углерода ежегодно улавливаются растениями суши и моря с воздуха и связываются в новые органические соединения.
Аналогичные процессы происходили и в далеком прошлом, даже если жизнь существовала только в океане. Как убеждают опыты и вычисления, повышение концентрации углекислого газа каждый раз вызвало усиление биосинтеза, улавливания и выведение углекислого газа из воздуха. Именно это позволило Земле счастливо избежать печальной судьбы Венеры, ибо тысячи миллиардов тонн углерода связано в карбонатах (CaCO3, MgCO3, NaCO3), угле и нефти.
Влияние живых существ на цепь углерода прослеживается не только в наше время (концентрация углеродных соединений в океане меняется в несколько раз на пути от поверхности до дна), но и в отдаленном прошлом. Это исследуется методами ядерной физики, в частности очень точным определением соотношения изотопов одного и того же элемента. Созданная живыми существами горная порода имеет иначе соотношение изотопов кислорода, углерода, серы, железа и других элементов, чем те камни, образовавшиеся абиотической способом.
Именно этим методом удалось неопровержимо доказать, что продолжительность существования жизни и биосферы составляет не сотни миллионов лет (в сланцах и других породах такого возраста много отпечатков и окаменелых останков первобытных существ), а почти четыре миллиарда лет!
За это время биосфера подверглась многочисленным несчастьям, но успешно пережила их, хотя иногда (об этом речь пойдет дальше) по сравнительно малый интервал теряла большинство имеющихся видов. Похоже, что человечество для биосферы сейчас стало таким очередным надглобальним испытанием.
Его хозяйственная и энергетическая деятельность превысила допустимые пределы, люди уже нарушили углеродный цикл!
Многолетние точные измерения содержания углекислого газа в чистом воздухе удаленных от промышленных зон точек поверхности Земли (острова в Тихом океане) убедительно свидетельствуют: ежегодно его количество увеличивается практически пропорционально тем миллиардам тонн, которые вылетают из труб теплоэлектростанций, автомобилей и самолетов.
. Поэтому не надежно спрогнозировать дальнейшую судьбу избытка С02 в воздухе. Однако даже имеющихся знаний достаточно, чтобы утверждать: повышение концентрации углекислого газа всегда происходило одновременно с повышением средней температуры поверхности Земли. А это значит, что, продолжая действовать в этом же направлении, человечество рано или поздно (дай Бог, можно позже) изменит условия у поверхности Земли так, что не только растают ледники Антарктики и Арктики, но и полностью и нежелательным образом изменится привычное для всего мирового хозяйства расположения степей, лесов и других больших и малых природных сообществ.
Может кто и мечтает о появлении тропического леса на донецких терриконах, но ученые предупреждают, что такая полная изменение распределения температур на Земле принесет несоизмеримо больше вреда, чем пользы. Ведь есть определенная вероятность того, что зона пустынь расширится так, что старенькие дождики на территории Украины будут идти раз в столетие ...
7.А то, что избежать бедствия без существенного изменения методов и масштабов хозяйственной деятельности человечеству не удастся, утверждает следующий закон синекологии:
Потоки веществ, энергии, информации и совокупность качеств отдельных природных систем в их четко построенной иерархии в биосфере взаимосвязаны так тесно, что невозможно существенно изменить хотя бы один элемент без перевода их совокупности в новое состояние.
Не один, не два, а уже тысячи раз люди убеждались, что "природа знает лучше", но их куцый ум под давлением эгоистических желаний и намерений улучшить окружающую среду ", сделать его" более продуктивным "способен предсказать всей силисиленнои последствий очередного" блестящего проекта по глубоким научным обоснованием ".
Отдельные примеры такого "усовершенствования" приводились во время нашего краткого обзора истории взаимоотношений человека и окружающей среды. Каждый образованный человек в Украине может перечислить соседские и наши несчастья: почти полное исчезновение Аральского моря в Центральной Азии, нарушение неустойчивого равновесия заливов КараБогазГол на Каспии и Сиваш в Азовском море, отравление пестицидами земли и высыхания казацких источников и колодцев, множество меньших несчастий и нарушений окружающей среды .
Продолжится этот печальный реестр?
Наверное, потому увеличение населения и желание жить "постарел и человеческому ли обычаю" (билиймерседес + яхта + многоэтажный коттедж + многомиллионный счет в банке) заставлять и дальше сжигать леса и закладывать на их месте нивы, строить новые и новые города, заводы, дороги. Раздор и разобщенность могут не позволить объединить усилия и спастись сообща.
8, 9, 10.
· Закон необходимого разнообразия утверждает, что ни эффективную и устойчивую биосистему невозможно построить из тождественных элементов. Разнообразие и взаимодополнения является ультимативным требованием!
· Закон развития и существования биосистем за счет окружения кратко формулирует тезис о том, что использование энергетических, материальных и информационных ресурсов ближнего и удаленного окружающей среды является необходимым условием прочного существования не только искусственных, но и природных биосистем всех размеров (тут стоит вспомнить афористические формулировки "екозаконив" Коммонера). Этот закон объясняет нереальность создания абсолютно безотходных производств.
· Но он отнюдь не запрещает использовать высокие технологии для преобразования природных процессов в технологические средства! Хлеб (зерно) растет на полях "естественно", а почему бы не выращивать (обычно в особых условиях) и небиологические продукты, материалы и даже изделия? Законы природы этого не запрещают.
· Закон снижения энергетической эффективности природопользования показывает, что при всей изобретательности человека (применение селекции, генной инженерии и т.п.) с течением времени на пути в "светлое будущее" и углублением интенсификации сельского хозяйства на единицу вырабатываемой пищи приходится тратить все большее количество энергии. Как отмечалось, допустимую грань уже перейдена и вредные последствия нарастают ежегодно.
Состав биосферы.
Биосфе́ра — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».
Биосфера включает в себя верхние слои литосферы, в которых ещё живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы.
Границы биосферы
§ Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
§ Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
§ Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.
Структура Биосферы:
1. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
2. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
3. Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
4. Биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
5. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
7. Вещество космического происхождения.