Биосфера как область жизни

Как известно, планета Земля характеризуется наличием трех поверхностных геосфер -литосферы, гидросферы и атмосферы.

Литосфера, или земная кора, представляет внешнюю твердую оболочку земного шара, толщиной в несколько десятков километров. Она сложена на континентах из верхнего гранитного (10-40 км) и подстилающего его базальтового слоев.

Гидросфера, или водная оболочка Земли, представлена океанами, морями, озерами, реками и искусственными водоемами. Водная оболочка покрывает около 71% поверхности земного шара. Глубина океана в среднем равна 3,8 км, в западной части Тихого океана она доходит до 11 км.

Атмосфера, или воздушная оболочка, в свою очередь, состоит из нескольких слоев: топосферы, с водяными парами, до 15 км высотой над поверхностью Земли; стратосферы, с озоновым экраном, простирающееся до высоты 100 км; ионосферы, представляющей слой разреженного газа из ионизированных атомов, доходящей вверх примерно до 500 км. Состав атмосферы у поверхности Земли: 78,1% азота, 21% кислорода, 0,9% аргоаа, в незначительных долях процента углекислый газ, водород, гелий и другие газы. Выше 100 км растет доля легких газов, причем на очень больших высотах преобладают гелий и водород.

Биосфера или область жизни (от греч. "биос" - жизнь и "сфера" - шар), т.е. глобальный биотоп, населенный живыми организмами и охватывающий верхнюю часть литосферы (до 15 км глубиной), всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы (всю тропосферу) и нижние слои стратосферы (до 25 км высотой). Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов. Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижний - высокой температурой земных недр (свыше 100°С). Крайних пределов ее достигают только низшие организмы - бактерии. Споры бактерий и грибов залетают на высоту 20 км, а анаэробных бактерий находят в земной коре на глубине свыше 3 км, в водах месторождений нефти. Таким образом, в целом биосфера представляет слой жизни мощностью по вертикали около 40 км, хотя потоками воздуха микроорганизмы могут заноситься на значительно, большие высоты. Нижняя ее граница опускается в среднем на 2-3 км на суше и 1 -2 км ниже дна океана.

По мере ускорение темпов технического прогресса, воздействие хозяйственной деятельности человека на природу становится все более разрушительным. В настоящее время оно уже соизмеримо с действием, природных факторов, что приводит к качественному изменению соотношения сил между обществом и природой. Человечество поставлено перед фактом, возникновения в природе необратимых процессов, новых путей перемещения и превращения энергии и вещества. В природу попадает все больше и больше чуждых ей веществ, порой сильно токсичных для живых организмов. Часть из них не включается в естественный круговорот и накапливается в биосфере, вызывая опасность для всего живого, населяющего планету Земля.

Таким образом, нарушая законы природы, человек ухудшает обеспечение своей жизнедеятельности, несмотря ни на какие общественные и технические усовершенствования. Он стал задумываться о путях и возможностях сохранения качества среды обитании на уровне, необходимом для сохранения его здоровья и устойчивого существования и развития популяций животных, насекомых, микроорганизмов, растений. Постепенно развилось научное направление, регулирующее общественные экологические отношения в сфере взаимодействия общества и природы в интересах сохранения жизни в настоящем и будущем.

Экология определяется как учение о взаимодействии живых организмов с окружающей природной средой обитания. Из общей экологии следует выделять важнейшую ее часть — социальную экологию, которая является учением о взаимодействии общества с окружающей его природной средой обитания.

Какие же формы взаимодействия общества и природы сложились на современном этапе исторического развития? Принято выделять две:

• экономическая форма — потребление ресурсов природы, т. е. использование ее для удовлетворения человеком своих материальных и духовных потребностей;

• экологическая форма — охрана окружающей природной среды с целью сохранения человека как, биологического и социального организма, и его естественной среды обитания.

Человек, потребляя ресурсы среды обитания для решения хозяйственных задач, еще и изменяет природную среду, которая начинает воздействовать негативно на самого человека. За всю историю цивилизации было вырублено 2/3 лесов уничтожено более 200 видов животных и растений, запасы кислорода в атмосфере снизились на 10 млрд. т, в результате неправильного ведения сельского хозяйства деградировало около 200 млн. га сельхозугодий.

Негативная деятельность человека по отношению к природной среде проявляется в следующих направлениях:

• загрязнение окружающей природной среды;

• истощение природных ресурсов;

• разрушение природной среды.

Под загрязнением среды обитания понимают физико-химические изменения состава природного вещества (воздуха, воды, почвы), которые угрожают состоянию здоровья и жизни человека, а также окружающей его естественной среды обитания.

Загрязнение окружающей природной среды бывает космическое — естественное, которое Земля получает из космоса или из-за извержения вулканов, и антропогенное, совершаемое в результате хозяйственной деятельности человека;

Антропогенное загрязнение окружающей среды подразделяют на пылевое, газовое, химическое (в том числе загрязнение почвы химикатами), ароматическое, тепловое (изменение температуры воды, воздуха, почвы). Источником загрязнения является хозяйственная деятельность человека: промышленность, сельское хозяйство, транспорт. Доля того или иного источника загрязнения может значительно колебаться в зависимости от региона.

Например, в городах 70—80% загрязнения приходится на транспорт. Среди промышленных предприятий наиболее «грязными» считаются металлургические предприятия. Они на 34% загрязняют окружающую среду. За ними следуют предприятия энергетики, прежде всего тепловые электростанции (2 7%). Остальная часть приходится на предприятия химической (9%), нефтяной (12%) и газовой промышленности (7%).

В последние годы на первое место по загрязнению выдвинулось сельское хозяйство. Это связано с двумя обстоятельствами. Первое — резкое увеличение числа крупных животноводческих комплексов при отсутствии эффективной технологии очистки и утилизации фекальных отходов. Второе — резкое увеличение применения минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов и ядохимикатов в растениеводстве. Зачастую из-за, неправильного или неграмотного применения указанные вещества не усваиваются полностью растениями и остаются в почве. Затем вместе со сточными и подземными водами они попадают в реки и озера, нанося непоправимый ущерб бассейнам крупных рек, их рыбным запасам и растительности.

Ежегодно на одного жителя Земли приходится свыше 20 т отходов, основными объектами загрязнения являются воздух, водоемы (включая мировой океан), почвы. Ежедневно в атмосферу выбрасываются тысячи тонн угарного газа, окислов азота, серы, солей тяжелых металлов и других веществ. И только 10% этих загрязнителей поглощают растения.

Окислы серы — основной загрязнитель, источником которого являются тепловые станции, котельные, комбинаты тяжелой промышленности. Сернистый газ и окислы азота при взаимодействии с парами воды (облаками) порождают кислотные дожди, которые уничтожают урожай, растительность, рыбные запасы.

Наряду с сернистым газом отрицательное воздействие на состояние атмосферы оказывают углекислый и угарные газы, получаемые от сжигания углеводородов (угля, н и другого органического топлива). Здесь основным источником загрязнения является транспорт. За все предшествующие годы доля углекислого газа в атмосфере увеличилась на 20% и на начало XXI в. составляет около 30%.

Такое физико-химическое изменение атмосферы приближает нас к явлению парникового эффекта. Суть его в том, что накопление углекислоты в верхних слоях атмосферы будет препятствовать нормальному, процессу теплообмена между Землей и Космосом, сдерживать тепло, накапливаемое Землей в результате хозяйственной деятельности человека, а также при извержении вулканов и от геотермальных вод.

Парниковый эффект выражается в повышении температуры, изменении погоды и климата. Уже в наше время, при современных антропогенных нагрузках, каждые 10 лет температура повышается на 0,5 градусов, что повышает уровень Мирового океана из-за таяния льдов за каждые 10 лет на 1—1,2 м. Известно, что подъем уровня Мирового океана на 6 м приведет к затоплению 1/6 суши Земли. Другим показателем от последствия парникового эффекта является рост опустынивания земель из-за интенсивного испарения влаги, содержащейся в почве. Уже сейчас 6 млн. га земель ежегодно обращаются в пустыню.

С загрязнением атмосферы также связано ухудшение состояния озонового слоя, основная функция которого состоит в охране человека и природной среды Земли от губительного воздействия ультрафиолетового излучения из Космоса. Под воздействием озоноразрушающих веществ — фреона, хлора, углерода, выделяемого холодильными установками, автомобилями, аэрозольными выбросами, идет постепенное разрушение этого слоя. Известно, что в северных регионах европейского континента над плотно населенными территориями его толщина уменьшилась на 3%. Сокращение же озонового слоя на 1%, ведет к росту онкологических заболеваний на 6%.

Другими, не менее важными объектами загрязнения являются водоёмы, реки, озёра, Мировой океан. В Мировой океан ежегодно, сливаются миллиарды тонн жидких и твердых отходов. Среди них первенствует нефть, которая попадает в океан с судов, в результате добычи нефти в морской среде, а также вследствие многочисленных аварий танкеров и разрывов нефтепроводов и резервуаров. Разлив нефти ведет к образованию на поверхности открытых водоемов тонкой пленки, препятствующей естественному газообмену между водами Мирового океана и атмосферой. Это ведет к гибели живых ресурсов моря, в том числе водорослей, планктона, вырабатывающих кислород.

Кислород в атмосфере пополняется за счет двух источников растительности (40%) и Мирового океана (60%). По мнению известного исследователя Мирового океана Жака Ива Кусто, именно моря и океаны являются основными легкими планеты Земля.

В результате нефтяного и другого загрязнения Мирового океана наблюдаются и такие негативные явления, как размножение одноклеточной, золотистой водоросли, которая в процессе развития поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Она очень плодовита и развивается молниеносными темпами. Обычно ее пояс достигает ширины в 10 км и толщины в 35 м; скорость движения такого пояса—25 км в день. В процессе движения эта масса водорослей уничтожает все живое в океане. Такие явления наблюдаются в Северном море и на юге Скандинавии.

Загрязнение Мирового океана ведет не только к сокращению продовольственных запасов и продуктов моря, но и заражению их вредными для человека веществами. Обнаружено, что балтийская треска имеет на 1 кг массы до 800 мг ртути, т.е. больше, чем в медицинском термометре.

Массовым источником загрязнения окружающей среды стали химикаты, применяемые в сельском хозяйстве, строительстве и в быту: минеральные удобрения, ядохимикаты, растворители, аэрозоли, лаки и краски. На планете выпускается или используется 5 млн. различного рода химических веществ и соединений. Токсичность действия изучена только у 40 тыс. веществ.

Эти и другие последствия загрязнения окружающей природной среды отрицательно сказываются на физическом здоровье человека, его нервном, психическом состоянии, на здоровье будущих поколений. Некоторые данные: 20% населения постоянно болеет аллергией, а 35% населения промышленных городов — болезнями в результате вредного воздействия загрязненной окружающей среды; каждый день на планете умирает 25 тыс. человек из-за некачественной воды (содержащей высокую концентрацию вредных веществ).

Это подтверждается и данными о нервных заболеваниях, возрастании процента рождаемости дефективных детей (с 4 до 11%).

Из-за интенсивной хозяйственной деятельности происходит постепенное истощение и разрушение природной среды т. е. потеря тех природных невосполнимых ресурсов, которые служат для человека источником его экономической деятельности. При нынешних темпах потребления разведанных запасов угля, нефти, природного газа и других полезных ископаемых, по мнению ученых, хватит для промышленного использования на 50—500 лет. Причем, меньший показатель касается жидких углеводородов т.е. нефти.

Правда, общество располагает перспективой использования иных видов энергии, в частности атомной, энергии ветра, Солнца, морских приливов, геотермальных вод, энергии водорода, запасы которых пока считаются неистощимыми. Однако использование атомной энергий в крупномасштабном производстве тормозится нерешенностью проблемы захоронения отходов атомной промышленности. Освоение водорода как источника энергии, пока возможно лишь теоретически, так как технологически эта задача еще не решена.

Одна из острых современных проблем — нехватка чистой пресной воды. В развивающихся странах, от загрязнения воды, ежегодно умирает до 9 млн. человек. По подсчетам ученых, уже в 2000 г. более 1 млрд. человек испытывали недостаток в питьевой воде. Вообще воды на Земле много. Гидросфера содержит, примерно 1,6 млрд. км³ свободной воды; 1,37 млрд. км³ ее приходится на Мировой океан.

На континентах — 90 млн. км³, из них 60 млн. км³ воды находится под землей — почти вся эта вода соленая, 27 млн. км³ воды запасено в ледниках Антарктиды, Арктики, высокогорья.

Полезный запас доступных пресных вод, сосредоточенных в реках, озерах и под землей до глубины 1 км, исчисляется 3 млн. км³. Вся пресная вода при современных темпах использования ее в промышленности и сельском хозяйстве давно была бы истрачена, если бы не существовал ее круговорот в природе. Благодаря энергии Солнца вода с поверхности океана испаряется и в виде осадков разносится по всей планете, Насыщая почву влагой и питая все живое на Земле, вода снова стекает в океан. И циклы повторяются бесконечно, связывая воедино все водные ресурсы планеты.

Имеющейся пресной воды вполне хватило бы человечеству и сейчас, и в будущем. В среднем в мире для бытового водоснабжения в год расходуется 30 м³ воды на человека, из которых около 1 м³ предназначено для питья. Несмотря на громадное потребление воды для нужд промышленности и сельского хозяйства, мировых запасов чистой воды хватило бы для 20—25 млрд. людей. Однако в ближайшем будущем нам угрожает водный кризис. И не потому, что воды не хватает, а потому, что человек загрязняет ее, делает непригодной не только для питья, но и вообще для жизни всех обитателей водоемов и рек. Сберечь и оградить воду от вредных воздействий — значит сохранить жизнь на Земле.

Истощение и загрязнение природной среды, ведут к разрушению экологических связей, образованию районов и регионов с полностью или частично деградированной природной средой, не способной, осуществлять обмен веществ и энергии. Ярким примером такой деградации является Арал, который медленно умирает из-за отсутствия необходимого стока вод от двух мощных среднеазиатских рек. Деградированы степи Калмыкии в результате нерационального использования земли, перевыпаса скота, что полностью лишило почвы растительности, удерживавшей почвенный покров.

На загрязнение природной среды и истощение природных ресурсов существенно влияет увеличение населения Земли. XX в. пережил демографическую революцию, когда благодаря достижениям медицинской науки, росту общего благосостояния резко увеличился рост народонаселения в результате сокращения смертности и повышения рождаемости.

Например, если в XIX в. за 100 лет население Земли прибавилось на 1 млрд., то в начале XX в. этот миллиард был достигнут за 30 лет, а во второй половине XX в. население увеличилось на 1 млрд. за 15 лет. В наше время темпы роста населения составляют 150 человек в минуту. В 1994г. на земном шаре проживало 5,5 млрд. человек, к 2005г. ожидается численность в 6 млрд. Причем 50% населения будет проживать в Азии, 22% —в Африке, 10% — в Латинской Америке, 8% — в Европе и 3% —в Северной Америке.

Развитые страны Европы и Северной Америки постепенно по количеству населения уступают место развивающимся странам Азии, Африки и Южной Америки. Такое перераспределение населения усилит экологические противоречия. В развивающихся странах будут ощущаться большие трудности с обеспечением экологической безопасности — в смысле затрат на внедрение безотходных технологий и создание систем очистных сооружений.

Поэтому так велика роль развитых стран в оказании помощи для создания системы экологической безопасности. Иначе говоря, назрела необходимость перераспределения экологической защиты между богатыми и бедными странами в решении всемирных проблем охраны окружающей среды.

Анализ причин загрязнения, истощения и разрушения природной среды, исходящих от хозяйственной деятельности человека, показывает, что они могут быть как объективными, так и субъективными. К объективным можно отнести следующие:

• предельную способность земной природы к самоочищению и саморегуляции. До определенного предела земная природа перерабатывает, очищает отходы производства, как бы защищая себя от их вредного воздействия. Но возможности природы ограничены. Емкость природной среды уже не позволяет перерабатывать всевозрастающие масштабы отходов и их накопление создает угрозу глобального загрязнения окружающей среды;

• физическую ограниченность земельной территории рамками одной планеты. Запасы полезных ископаемых вследствие этого постепенно расходуются человеком и перестают существовать;

• отходность человеческого производства. В природе производство осуществляется по замкнутому циклу. Конечный продукт в одном цикле становится исходным для нового производственного цикла. Производство же, в котором участвует человек, в своей массе и своей основе является отходным. Подсчитано, что для обеспечения жизнедеятельности человека в год расходуется не менее 20 т природных ресурсов. Из них лишь 5—10% идут на продукцию, а 90—95% поступают в отходы, зачастую в виде несвойственных природе веществ. Это ведет не только к преждевременному истощению природной среды, но и к разрушению экологических систем;

• необходимость познания и использование человеком законов развития природы. Особенность этой причины заключается в том, что законы развития природы, определяющие последствия человеческой деятельности, человек вынужден познавать не умозрительно или в лаборатории, а в процессе использования природы, путем накопления опыта ведения хозяйства.

Здесь следует назвать две особенности проявления результатов воздействия человека на природную среду. Первая касается времени: результаты производственно-хозяйственной деятельности, загрязнение или разрушение среды обитания могут проявиться не только в настоящем, но и в будущем, при жизни других поколений, когда виновник не сможет быть свидетелем пагубных последствий его господства над природой.

Вторая особенность относится к проявлению последствий хозяйственной деятельности в пространстве: антропогенное воздействие на природу в одном регионе, благодаря действующим законам единства и взаимосвязи природной среды, может повлиять на другие регионы. Тем неменее часто создается ложное представление о якобы безвредности той или иной деятельности человека.

Именно через печальный опыт хозяйствования в природе человечество познает пагубные последствия этой деятельности, понимает, что уничтожение лесов ведет к исчезновению почвенного покрова, уменьшению кислородного запаса планеты, исчезновению рек и озер; что массовое загрязнение окружающей среды порождает болезни, ведет к деградации человеческой личности, вредно отражается на будущих поколениях. Нынешнее молодое поколение уже ощущает на себе результаты загрязнения 70—80-х гг.

Вторую группу, составляют субъективные причины. Главные из них:

• недостатки, организационно-правовой и экономической деятельности- государства по охране окружающей среды;

• недостаточное экологическое воспитание и образование населения страны.

До настоящего времени, в России законы, и постановления правительства, носят декларативный характер. Механизм их исполнения, не отработан. Административная и уголовная ответственность за экологические преступления для физических и юридических лиц, как правило, явление редкое. А ведь в развитых странах широко используются экономические рычаги, позволяющие предприятиям и организациям защищать природу с выгодой для себя. Это, может быть, снижение налогов, поощрение предприятия в случае снижения сбросов (выбросов), а также заключение с правительством выгодных договоров на выполнение крупных проектов.

Несмотря на достижения общественного, и научно-технического прогресса, конец XX в., к сожалению, характеризовался господством потребительской психологии человека по отношению к природе. Несмотря на многочисленные дискуссии о рациональном природопользовании, которые усилились на рубеже двух веков, психология основной массы людей осталась на потребительском уровне.

Социологические опросы москвичей по важным социальным проблемам показали следующее: 50% назвали улучшение медицинского обслуживания, 44% — снабжение продуктами или улучшение жилищных условий. Проблема охраны окружающей среды не получила существенного процента, в ответах.

Исследования, связанные с проблемами охраны окружающей среды, показывают тесную связь между охраной природы и состоянием не только здоровья человека, но и его нравственностью. Между человеком и природой существует диалектическая взаимосвязь. Преобразованная человеком природа, приспособленная для решения задач системы обратной связи, воздействует на человека, формирует его личность, его нравственный и духовный облик.

Оригинальные исследования о связи алкоголизма с загрязненностью окружающей среды проведены академиком А. В. Яблоковым. Им отмечено, что в нормальной экологической среде крысы предпочитают пить чистую воду, игнорируя при этом слабый раствор спирта. При загрязнении среды углекислым газом в нормах, свойственных крупным промышленным городам, крысы предпочитают пить разбавленный в воде спирт.

Результатом недостаточного внимания общества к проблемам охраны окружающей среды, стали экологическое невежество и экологический нигилизм. Общим у них является пренебрежение к знаниям и использованию экологических закономерностей в общении человека и окружающей среды. Экологическое невежество - нежелание изучать законы взаимосвязи человека и окружающей среды; экологический нигилизм — нежелание руководствоваться этими законами. К сожалению, невежество и экологический нигилизм в сочетании с потребительской психологией становятся опасными для существования всего живого на Земле.

В последнее время в обществе все более начинает проявляться иная форма взаимодействия с природной средой, которая называется охрана окружающей среды, как реакция на загрязнение природы, истощение природных ресурсов и угрозу разрушения экологических связей. В отличие от потребления это — осознанная форма, общественной и государственной деятельности, направленная на сохранение и воспроизводство, природных ресурсов.

Идея охраны природы возникла еще в XIX в. и рассматривалась как защита памятников природы и уникальных объектов от разрушения человеком. Будучи вторичной формой взаимодействия общества и природы, охрана природы возникает и совершенствуется по мере роста потребления и использования природной среды.

Поэтому наряду с консервативной охраной природной среды ещё в XIX в. стала развиваться другая форма, получившая название, рациональное использование природных ресурсов. В понятие "рациональное" вкладывается не только экономическое, но и экологическое содержание. Иначе говоря, рациональное — это экономное, бережное использование источников природного сырья, природных ресурсов с учетом требований охраны окружающей среды.

Проблема охраны окружающей природной среды, во всех ее формах (консервативной, рационального использования природных ресурсов и оздоровления окружающей природной среды), из региональной, постепенно превращается в национальную, а затем и международную, решение которой, зависит от совместных усилий всего мирового сообщества. Для глобального решения проблемы необходимо обеспечить выполнение международных обязательств и договоров, связанных с экологической безопасностью планеты.

Для современного этапа развития охраны окружающей среды характерны следующие направления:

• гуманизация охраны окружающей среды. Это значит, что в центре проблемы ставится человек, т. е. через призму здоровья и генетической цельности человечества решаются проблемы охраны всей окружающей природной среды (в отличие от охраны природы, когда здоровье человека охраняется как результат защиты всей экологической цепочки, в конце которой находится человек);

• экологизация хозяйственной деятельности. Это значит, что экологические требования должны внедряться во все виды и на всех этапах хозяйственной деятельности человека, а также в его духовной и культурно-бытовой сфере;

• экономизация охраны окружающей среды. Это направление исходит из заинтересованности любого субъекта в охране окружающей природной среды. Такая заинтересованность выгодна и полезна обществу, так как хозяйства всех стран терпят колоссальные убытки от загрязнения и нерационального использования природной среды.

• антивоенная направленность природозащитных мероприятий. Затраты всех государств, со времени окончания Второй мировой войны, на. военные нужды составили 17,5 трлн. долл. Тысячи самых талантливых ученых работают в закрытых городах и лабораториях над усовершенствованием оружия массового уничтожения человека и природной среды. Военные расходы несут угрозу развязывания новой войны, а в случае невоенного использования человеческого, финансового и промышленного потенциала позволяют высвободить огромные средства для оздоровления и улучшения окружающей среды.

На этом фоне происходящие в нашей стране и других странах процессы сокращения вооружений и армий, перевода военной промышленности на производство товаров мирного назначения способствуют не только развитию экономики в мире, но и имеют большое экологическое значение. Во-первых, снимается угроза разрушения природной среды в результате военных действий; во-вторых, снижается угроза загрязнения среды обитания, которую обеспечивают военно-промышленные комплексы; в-третьих, увеличиваются денежные и материальные расходы на социальные нужды и на благо природы.