Лекция 6. Биосфера и ноосфера

План.

1. Понятие биосфера.
2. Основные аспекты биосферного подхода.

1. Начало учения о биосфере обычно связывают с именем знаменитого натуралиста Ж.Б. Ламарка, который предложил термин «биосфера». Это понятие было использовано геологами, в частности Э.Зюссом (1875 г.), Гумбольдтом и другими. Однако наиболее полное, широкое, глубокое представление о биосфере мы встречаем у Владимира Ивановича Вернадского. Будучи весьма разносторонним человеком (геолог, ботаник, почвовед), он сформулировал учение о биосфере. В Сорбонне он читает лекции по биосфере, что вызвало широкий отклик у его слушателей.

Биосфера (по Вернадскому) – вся живая оболочка планеты, которая включает в себя жизнь хемотрофов, продуцентов, консументов, редуцентов прошлого, настоящего и бущего. Он рассматривал биосферу как область жизни, основа которой взаимодействие живого и косного вещества.

Согласно современным представлениям: биосфера- это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

2.В своем учении В.И. Вернадский выделил ряд аспектов:

1.Разработал представление об организованности биосферы, отмечая взаимосвязь живого и неживого в биосфере.

Биосфера имеет границы: -вверх (наземно-воздушная среда) до 22 км (в тропосфере встречаются еще споры растений, грибов, бактерии);

-вниз: а)почвенная среда обитания- до 4 км в нефти встречаются бактерии,

Б) в водной среде обитания –до 12 км (например Марианская впадина встречаются живые организмы).

Места наибольшей концентрации организмов в биосфере В.И. Вернадский назвал пленками жизни.

Биосфера состоит из: атмосферы (воздух), литосферы (горные породы), гидросферы (вода), педосферы (почва), живого вещества (растения, животные, человек, бактерии, грибы и т.д.)

2. Выделил живое вещество и определил его функции.

Под живым веществом В.И. Вернадский понимал всю совокупность организмов на планете (растения, животные, микроорганизмы, биогенные вещества- продукты жизнедеятельности организмов).

Различал 5 функций живого вещества:

А)энергетическая: состоит в осуществлении связи биосферно-планетарных явлений с излучением Космоса;

Б)газовая: заключается в миграции газов и их превращении с участием живого, формируется газовый состав биосферы;

В)концентрационная: проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды;

Г)окислительно-восстановительная- заключается в химическом превращении веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления;

Д)деструкционная- связанна с процессами разложения остатков мертвых организмов.

Таким образом, живое вещество трансформирует солнечную энергию и вовлекает неорганическую материю в непрерывный круговорот.

3. Вернадский В.И. обосновал представление о превращении и миграции веществ с участием живого.

4. Вернадский В.И. предложил гипотезу о возникновении и развитии биосферы. Биосфера возникла в результате эволюции и продолжает формироваться.

5. Вернадский В.И. разработал учение о ноосфере- сфере разума. Ноосфера- сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становиться главным определяющим фактором развития. Эта необходимость появилась в связи с оценкой роли человека в эволюции биосферы. Суть учения: развитие человеческой деятельности должно идти не вопреки, а в унисон с организованностью биосферы.

Результаты последних лет показывают, что строение, эволюция биосферы и ее устойчивость предопределены начальными условиями:

1. магнитным полем Земли;
2. озоновым слоем;
3. высоким биоразнообразием организмов в биосфере;
4. редуцентным звеном («невидимые хранители жизни»).

Однако человек оказывает существенное воздействие на биосферу.

Лекция 7. Экологические глобальные проблемы.

План.

1. Разрушение «озонового слоя».
2. Парниковый эффект.
3. Кислотные дожди.
4. Смог.
5. Радиоактивные, бытовые и промышленные отходы.
6. Загрязнение Мирового океана.
7. Деградация лесов, рек, почвенного покрова (эрозия почв, опустынивание).
8. Сокращение видов.

Разнообразные действия человека привели к экологическим кризисам. Экологический кризис- ситуация, возникающая в экологических экосистемах (биоценозах) в результате нарушения равновесия под воздействием стихийных природных явлений или в результате воздействия антропогенных факторов.

1. Озоновый экран располагается у полюсов на высоте 9…30 км, у экватора -18…32 км. Если его равномерно распределить, то получится 3 мм.

Причины возникновения «озоновых дыр»: уничтожение лесов, фреоны (холодильники, баллончики), оксиды азота.

Последствия: рак кожи, катаракта глаз, усиливает парниковый эффект. Отмечен факт, что уменьшение на 1 % слоя приводит к усилению рака кожи на 5…7%- это 6,5 тыс. чел. в год.

Наиболее значительные потери регистрируются над Антарктидой (за последние годы содержание его уменьшилось на 40-50%). 1 атом хлора способен уничтожить 100 тыс. атомов озона. Устойчивость фреонов 100 лет. В ряде стран (США, Франция, Великобритания) фреоны заменяются на гидрохлорфтор углероды, срок жизни которых 2-25 лет. Наиболее интенсивно он разрушается весной.

Выход: накоплению озона способствует электромагнитное излучение, лазерные лучи, электрические разряды, подача этана и пропана.

1. «Парниковый эффект»- возможное повышение глобальной температуры земли в результате изменения теплового баланса, обусловленного парниковыми газами. Причины: возникает из-за увеличения загрязнения атмосферы диоксидом углерода, метаном, оксидами азота, фреонами, озоном. Сжигание топлива, уничтожение лесов, лесные пожары, интенсивная обработка почв.

Доля стран: США- 22%, Китай и РФ -11%, Германия и Япония – 5%, остальные -46%.

Последствия: а) повышение температуры. За счет парниковых газов среднегодовая температура воздуха повысилась на 0,3…0,6 Сº. Считается, что во второй половине 21 века повышение среднегодовой температуры будет на 1…3,5 Сº.

б) тание льда. Прогнозируется таяние ледника, что приведет к подъему уровня океана на 1,5 м. За последние 100 лет он повысился на 10…12 см, но может подняться на 60…70 м. В результате ряд территорий окажется под водой. Например, такая страна как Бангладеш окажется под водой. заболачивание территории.

В) смена погоды, рост числа ураганов, штормов, смещение климатических зон,

Г) появление эпидемий,

Д) вымирание животных.

По данным Будыко М.М. «парниковый эффект» - это естественный циклический процесс планеты, человеческая деятельность составляет 0,02 % влияния на этот процесс. По его мнению похожие процессы на планете уже были несколько миллионов лет назад. Например в Девоне отсутствовал климат, что привело к гибели многих организмов.

1. Кислотные дожди характерны для Англии,Канады, Польши, ФРГ, Бельгии, Дании, а в России – Красноярска, Челябинска, Норильска, Кольского полуострова. Норма кислотности осадков составляет рН=5,6. Для перечисленных выше стран, рН колеблется от 2,2…2,3, что равноценно концентрации лимонному соку, уксусу. Санкт-Петербург рН- 4,8…3,7, Казань- 4,8…3,3, Красноярск 4,9…3,8.

Последствия: гибель водных и почвенных животных и растений, разрушение памятников архитектуры, изменение кислотности почвы и воды. При изменении кислотности происходит освобождение алюминия (яд для живых организмов), который обеспечивает подвижность других металлов, в результате подавляется деятельность гормонов, ферментов, биологически-активных веществ. Наиболее чувствительными являются хвойные растения, а также бук, граб и другие.

1. Выделяют различные типы смога : аляскинский, лос-анжелеский, лондонский.
2. По агрегатному состоянию отходы делятся на: жидкие, твердые и газообразные. По происхождению на: бытовые (коммунальные), промышленные, сельскохозяйственные, строительные и др. Наиболее серьезные экологические проблемы связаны с твердыми бытовыми и радиоактивными отходами. Твердые бытовые отходы (ТБО) вывозятся за пределы городов на специально отведенные территории., где часто сжигаются. В развитых странах часть ТБО уничтожается в специальных мусоросжигательных установках. При этом в одних случаях вырабатывается электроэнергия, в других – пар, которым отапливаются близлежащие предприятия или жилые кварталы. Часть образующихся отходов является токсичными (опасными) – способными вызывать отравления или иные поражения живых организмов. Радиоактивные отходы (РАО) – неиспользуемые радиоактивные вещества, образующиеся при работе ядерных реакторов и применении радиоактивных изотопов. РАО классифицируются по различным признакам: по агрегатному состоянию (твердые, жидкие, газообразные), по периоду полураспада (короткоживущие - менее 1 года, среднего времени жизни- от 1 года до 1000 лет, долгоживущие – более 100 лет), по удельной активности (низкоактивные – менее 0,1 Ки/м² , среднеактивные 0,1-1000 Ки/м², высокоактивные – свыше 1000 Ки/м²), по составу (альфа, бета, гамма и нейтронные излучатели.
3. Загрязнение Мирового загрязнения сказывается на сокращение численности морских животных из-за а)нефтяных розливов; б)радиоактивных отходов; в)химических веществ. В результате нефтяных розливов меняется альбедо океана, в результате вода неравномерно прогревается, изменяются пути миграции животных, гибнут мальки, птицы, зоопланктон. Пестициды и химические вещества интенсивно меняют кислотность, соленость воды и другие химические характеристики водоема.
4. По данным ООН, площадь лесов планеты сокращается ежегодно на 25 млн. га (половина территории Франции). Однако вырубки в основном идут в странах «третьего мира». Площади тропического леса Южной Америки сокращаются с каждым годом со скоростью 10 млн. га в год. Вредными выбросами промышленности поражено 30% лесов Австрии, 50% лесов Германии, леса Чехии, Словакии, Польши. В Канаде пострадали большей частью кленовые леса. На Кольском полуострове леса гибнут со скоростью 1 км2 в год. Уничтожение лесов ведет к снижению порога устойчивости биосферы, увеличению силы наводнений, селей, ваодной эрозии, пыльных бурь, засух и т.д. Скорость рубки тропических лесов: 20…25 га в минуту.
5. Сокращение видов. К числу вымерших животных относятся: тур, тарпан, морская (стеллерова) корова, бескрылая гагарка, очковый баклан, зебра кваггу, нелетающий голубь дронт, голубая лошадиная антилопа и др. Причины сокращения животных: 1. прямое уничтожение, 2.нарушение среды обитания, 3. интродукция некоторых животных.

Ученые Дании подсчитали, что за 1 год под колесами автомобиля гибнет: 6 млн. лягушек, 120 тыс. ежей, до 1,5 млн. насекомых.

1. Деградация почвенного покрова – ухудшение качества почвы в результате снижения плодородия. К явлениям деградации почв относятся: дегумификация почв (потеря гумуса), промышленная эрозия (отчуждение почв городами трубопроводами, дорогами и т.д.), водная и воздушная (дефляция) эрозия почв, вторичное засоление почв, загрязнение почв промышленное, сельскохозяйственное, радиоактивное и др.