1. Введение.
2. Живое вещество-компонент биосферы.
3. Абиотические (неживые) компоненты биосферы.
4. Почва- уникальный компонент биосферы.
5. Биосфера и космос.
6. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается.
7. Биогенная миграция атомов- экосистемное свойство биосферы.
8. Как развивалась биосфера: пять экологических катастроф.
9. Устойчивость биосферы.
10. Биосфера и человек: экологическая опасность.
11. Человек должен сохранить разнообразие биосферы.
12. Заключение.
1. Введение
Сегодня во весь рост поднимается перед людьми одна из сложнейших проблем, независимо от того, живут ли они в Африке или в Европе, в больших городах или в джунглях. Она касается каждого из нас, и избежать её никому не дано.Это- проблема сохранения жизни на планете, выживания человека, как одного из уникальных видов живых существ.
Решение этой проблемы зависит от того, насколько каждый из нас и все человечество вместе осознают «запретную черту», переступить через которую человечество не должно ни при каких обстоятельствах. Такой «запретной чертой» являются законы жизни на планете.
Человек- обитатель биосферы. Именно биосфера- та оболочка Земли, в пределах которой протекает жизнь человечества в целом и каждого из нас.
Термин « биосфера» ввел австралийский геолог Эдуард Зюсс (1881-1914). Современная концепция биосферы связана с именем академикаВ.И. Вернадского.
Биосфера- область обитания живых организмов; оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Верхняя граница простирается до высоты озонового экрана ( 20-25 км), нижняя опускается на 1-2км ниже дна океана и в среднем 2-3 км на суше. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, педосферу (почву), и верхнюю часть литосферы ( горные породы). 2. Живое вещество- компонент биосферы
Биосфера включает в себя все части планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых её формах. Главный компонент биосферы- это её живое вещество.
«…На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» ( В.И. Вернадский).
В какой форме представлено живое вещество в биосфере? Живое вещество в биосфере представлено в виде отдельных тел- индивидуальных организмов.
Живое вещество представлено организмами различных размеров. Самые крупные из них- киты. Длина тела современных китов от 1,1 до 33 м, масса от 30 кг до 150 т. К высочайшим деревьям относится секвойя вечнозеленая, которая достигает высоты 110-112 м и имеет диаметр 6-10 м.
По приблизительной оценке, за время существования жизни на Земле в биосфере существовало более миллиарда видов..
Среди живых существ преобладают насекомые (их около миллиона видов). Позвоночные составляют всего 2%.. Известный нам мир жизни более чем на 70% состоит из животных, 225 – это растения и грибы, 5%- одноклеточные организмы.
Живое вещество распределено в биосфере неравномерно, оно образует сгущения на границах раздела литосфера- гидросфера — атмосфера: в водоемах близ поверхности, на дне морей и океанов, на поверхности суши. На материках наблюдаются береговые, пойменные, озерные, тропические, субтропические сгущения жизни. На суше преобладают растения, а в океане — животные.
Масса живого вещества называется биомассой. Она выражается в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесенной к единицам площади или объема места обитания.Известно, что продолжительность жизни каждого отдельного организма имеет пределы, он смертен. Как же поддерживается непрерывность жизни в биосфере? Непрерывно размножаясь, живые организмы образуют поток чередующихся поколений: на смену погибающим появляются новые существа. Тем самым современное живое существо по происхождению связано с живым веществом прошлых геологических эпох.
Мириады живых существ населяют биосферу, составляют живое вещество биосферы. Химический состав живого вещества сходен с составом звезд и Солнца, что подтверждает единство природы. У живого вещества современными методами могут быть измерены масса, количество заключенной в нем энергии, характер отвечающего его пространства. Современному живому веществу присуще большое химическое разнообразие.
3. Абиотические (неживые) компоненты биосферы
Вода, воздух, почвы, их химический состав, физические свойства, в первую очередь температура, космическое излучение, гравитация, магнетизм- таковы абиотические компоненты биосферы.
К биосфере относят прежде всего те участки планеты, где есть условия не только для выживания, но и для размножения живых существ- это поле существования жизни. К нему прилегают территории, в которых живые существа страдают и лишь выживают, но не могут размножаться- поле устойчивости жизни.
Земные абиотические условия, которые определяют поле существования жизни:
— достаточное количество кислорода и углекислого газа,
— достаточное количество жидкой воды, а не льда или пара,
— благоприятные температуры: не слишком высокие, чтобы не свертывался белок, и не слишком низкие, чтобы нормально работали ферменты- ускорители биохимических реакций,
— живому существу необходим прожиточный минимум минеральных веществ.
Биосфера- глобальная экосистема, особая оболочка Земли, сфера распространения жизни, границы которой определяются наличием пригодных для организмов абиотических условий: температуры, жидкой воды, состава газов, элементов минерального питания.
4. Почва- уникальный компонент биосферы
В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что почвы представляют собой природные тела и по своим внешнимособенностям и свойствам сильно отличаются от горных пород, на которых они образовались. Их распределение на поверхности Земли подчинено строгим географическим закономерностям.
Разнообразие почв огромно. Это связано с многообразием сочетания факторов почвообразования: горных пород, возраста поверхности, растительного и животного населения, рельефа.
Почва-это особое природное тело и среда жизни, возникающая в результате преобразования горных пород поверхности суши совместной деятельностью живых организмов, воды и воздуха.
Почвообразовательные процессы на Земле -это грандиозные по своим планетарным масштабам и продолжительности процессы создания органического вещества почв, их биологического накопления и возникновения плодородия.
5. Биосфера и космос
Земля- уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при которой вода может находиться в жидком состоянии.
Земля получает от солнца огромное количество энергии и сохраняет приэтом примерно постоянную температуру. Значит наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космос: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.
Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ. 6. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается
Планета Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения- хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.
В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода ( которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам- организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной используемый автотрофами источник энергии-Солнце.Гетеротрофы-это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального- минерального- состояния.
Деструктивная (разрушающая) функция совершается представителями каждого из царств живого вещества. Распад, разложение- неотъемлемое свойство обмена веществ каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле; но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.
В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза.Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания.Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.
В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания. 7. Биогенная миграция атомов- экосистемное свойство биосферы
Конечное количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ.
Образ круговорота вещества в биосфере создает колесо водяной мельницы. Однако, чтобы колесо вертелось, нужен постоянный приток воды. Подобно этому, поток солнечной энергии, поступающей из космоса, крутит « колесо жизни» на нашей планете. Насколько быстро вертится колесо? В ходе биогеохимических циклов атомы большинства химических элементов проходили бесчисленное количество раз через живое существо. Например, весь кислород атмосферы «оборачивается» через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ- за 200-300лет, а вся вода биосферы- за 2 млн лет.
Живое вещество является совершенным приемником солнечной энергии.
Энергия, поглощенная и использованная в реакции фотосинтеза, а затем запасенная в виде химической энергии углеводов, очень велика, есть сведения что она сопоставима с энергией, которую потребляют 100 тысяч больших городов в течение 100 лет. Гетеротрофы используют органическое вещество растений, как пищу: органика окисляется кислородом, который доставляют в организм органы дыхания, с образованием углекислого газа- реакция идет в обратном направлении. Таким образом, «вечной» делает жизнь одновременное существование автотрофов и гетеротрофов.
Факты и рассуждения о «колесе жизни» в биосфере дают право говорить о законе биогенной миграции атомов, который сформулировал В.И. Вернадский: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое сейчас населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.
Живое вещество разных царств и разного рода обеспечивает непрерывный круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.
8. Как развивалась биосфера:пять экологических катастроф
С тех пор, как основатели современной палеонтологии открыли, что окаменелые осадки позволяют прочесть путь развития жизни, мы узнали, что органический мир на Земле не один раз переживал трагические события, приводившие почти к полному уничтожению жизни на планете. За последние 500 млн лет Земля несколько раз неожиданно оказывалась тяжело больной, а однажды- это было 250 млн лет назад- жизнь на Земле почти прекратилась.
Специалисты выделяют пять крупнейших катастроф, которые пережила биосфера: каменно- угольный период, пермский период, триас, юрский период, меловой период. Каждая из катастроф приводила к развитию живого вещества: более полному приспособлению к окружающей среде; появлению большего числа видов; проникновению их в новые условия обитания.
При каждой катастрофе, происходившей в биосфере, наряду с массой поверженных видов мы видим и победителей. Вначале их очень мало, н они умели « пожинать» плоды своей победы, заполняя себе подобными освободившееся пространство. Однако ни один новый вид нельзя упрекнуть в том, что он причастен к самой катастрофе ради процветания своего вида или семейства. Катаклизмы происходили по космическим или чисто земным причинам вследствие особенностей развития живой материи, когда одни её части угнетали или вовсе стирали с лица планеты другие, не сумевшие приспособиться к изменившимся природным условиям.
Развитие живого вещества биосферы- повышение уровня его организации и степени приспособленности к окружающей среде происходило через катастрофы- резкие изменения абиотической среды. Противоречия между сложившимися абиотическими и биотическими компонентами биосферы при резких для геологического времени изменениях среды разрешалось всякий раз за счет разнообразия и изменчивости живого вещества биосферы. Живое вещество всякий раз сохраняло жизнь в биосфере за счет выживания более приспособленных видов. 9.Устойчивость биосферы
Богатство живого мира издревле увлекало и восхищало человека. Мореплаватели и купцы миссионеры и авантюристы, путешественники и лекари, а затем и ученые привозили домой образцы удивительных растений и животных из всех стран мира. Немалым был объем естественнонаучных знаний уже в древнейших цивилизациях Нила, Двуречья, Индии и Китая.
Разнообразие видов не исчерпывает всего биологического разнообразия. В рамках каждого вида его популяции и особи, в том числе и люди, различаются генетически в гораздо большей степени, чем думали раньше. Два случайно выбранных человека будут различаться по сотням, а возможно, и тысячам различий в хромосомах. Подобные различия очень важны, многие из них связаны с чувствительностью к изменению параметров среды, определяют приспособляемость или даже возможность выживания отдельных организмов, напоминая, что естественный отбор продолжается.
Каким образом биологическое разнообразие обеспечивает устойчивость биосферы? Ответ прост: через множество взаимосвязей и взаимодействий, как между собой, так и с косвенным веществом. В биосфере имеется большой набор процессов регулирования с обратной связью и, как следствие, набор циклических процессов, позволяющих ей компенсировать изменяющиеся условия. Поэтому биосфера сравнительно легко справляется с задачами автоматического регулирования необходимых ей условий жизни.
Стабильность глобальной экосистемы обеспечивается избыточностью её функциональных компонентов. Если в экосистеме имеется несколько видов автотрофов, каждый из которых имеет свои оптимальные температурные условия фотосинтеза, то суммарная скорость фотосинтеза может остаться неизменной при колебаниях температуры.
Приспособляемость биосферы к изменению внешних условий- упорядоченный процесс, в котором один вид может замещаться другим, и вто же время это поток сдвигающихся динамических равновесий. Биологическое разнообразие биосферы обеспечивает непрерывный биохимический круговорот вещества и потоки энергии, поддерживая связи всех геосфер: атмосферы, литосферы, гидросферы, создавая целостность природной среды.
10. Биосфера и человек: экологическая опасность
Мир уже знает о грозящей ему опасности. И на сей раз известно живое существо, повинное в приближающейся катастрофе, — африканский примат, который за 5 млн лет сильно размножился и теперь нарушает равновесие в биосфере. Этот нарушитель- человек . Его появлению предшествовал длительный период, в котором возникали, эволюционировали, уступали место одни другим предки Homosapiens- гоминиды. Они развивались и жили в общем потоке жизни, были его участниками и обладали целым рядом потребностей и инстинктов, абсолютно необходимых для жизни и эволюции. Всё это делало поток жизни, с одной стороны, целостным, легко ранимым в отдельных звеньях, а с другой – хорошо самозащищенным и защищаемым системой.
Прошли тысячелетия, возникали и гибли великие цивилизации, созданные человеком. Все великолепие современной цивилизации- обилие и разнообразие товаров, транспорт, космические полеты, возможность огромному количеству людей заниматься наукой, искусством, наконец, обеспеченная старость – все это следствие того огромного количества искусственной энергии, которое стало теперь производить человечество. Мы живем не энергией Солнца, как растения и животные, а расходуем запасы углеродов- нефти, угля, газа, сланцев, которые накоплены прошлыми биосферами за сотни миллионов лет.
Но что при этом происходит с тепловым балансом планеты? Искусственная энергия рассеивается и идет на нагревание Земли, её тверди, океана, атмосферы. Наступит время, когда искусственная энергия начнет сказываться на структуре теплового баланса планеты.
Таким образом, распространенное представление о том, что увеличение количества производимой людьми энергии всегда благо, также требует пересмотра: увеличение средних температур планеты на 4-5 градусов грозит человечеству экологической катастрофой. И здесь есть черта, переступать которую нельзя.
Предсказать заранее даже в самых общих чертах результаты такого потепления совсем не просто. При повышении средней температуры уменьшается перепад температур между экватором и полюсом. А это- главный двигатель, благодаря которому происходит движение атмосферы, переносящее тепло от экваториальных зон к полярным. Если увеличивается перепад температур, то и интенсивность атмосферной циркуляции увеличивается. Если уменьшается- циркуляция атмосферы делается более вялой, уменьшается влагоперенос. Значит, засушливые зоны становятся еще более засушливыми, продуктивность биоты падает.
Еще в прошлом веке известный географ, климатолог, геофизик профессор А. И.Войков, основатель первой геофизической обсерватории в России, сформулировал известный закон: тепло на Севере- сухо на Юге. Этот закон, который носит теперь название закона Воейкова, подытоживает многолетние наблюдения. Всякий раз, когда в ходе циклического изменения средних температур на Севере начинает теплеть, в Заволжье, Казахстане и других районах юго — востока Евразии увеличивается количество засушливых лет. Особенно чутко откликается на изменение количества осадков растительность пустынь и полупыстынь.
Человек ищет способы ограничить свое пагубное воздействие на природу, потому что осознал свою зависимость от состояния биосферы. Люди поняли, что их деятельность должна коренным образом измениться и соответствовать природным законам биосферы, в границах которых только и может протекать всякая жизнедеятельность.
Мы проследили лишь одно явление, которое подтверждает, что человек теперь способен очень легко переступить ту «роковую черту», ту грань, за которой начнутся необратимые процессы изменения условий его существования. Биосфера начнет переходить в новое состояние, и места для человека в её новом состоянии может не оказаться. Вот почему человечество должно быть способным предвидеть результаты своих действий и знать, где проходит «запретная черта», отделяющая возможность дальнейшего развития цивилизации от её более или менее быстрого угасания.
11. Человек должен сохранить разнообразие биосферы
Каждый биологический вид (и человек тут не исключение)может жить в довольно узких рамках той среды, к которой он генетически приспособлен. Если среда жизни изменяется быстрее, чем может наступить адаптация или переформирование вида в новое образование, организм неизбежно вымирает.
Покров живого вещества на планете резко меняется. Он сжимается подобно бальзаковской шагреневой коже. Да и сама кожа истончается, даже в чисто механическом смысле- исчезают леса, идет деградация черноземов и т. п. Из под ног человечества уходит фундамент как непосредственной среды его жизни, так и экономического развития.
В настоящее время процесс обеднения живого вещества, исчезновения видов живого идет в десять, а в некоторых случаях и в сто раз интенсивнее, чем шло 65 миллионов лет назад вымирание динозавров. Виды не просто исчезают, меняется вся структура живого вещества. Крупные животные и растения сменяются более мелкими: копытные- грызунами, грызуны- растительноядными насекомыми.
Потери в составе живого вещества могут привести к авральному разрушению биогеохимической системы планеты Глобальное искажение биогеохимических циклов грозит тем, что природа станет иной, не той, к которой приспособлено современное хозяйство. Понадобится грандиозная перестройка. Потомкам в результате нынешних воздействий человека грозит природно- ресурсная нищета, истощение естественных ресурсов.
Человечество должно сохранить биологическое разнообразие биосферы, так как его сокращение ведет к нарушению биосферных процессов, к катастро-
фическим изменениям условий жизни на планете.
12. Заключение
Человечество осознало, как мала наша Земля, поняло, что вмешиваться в процессы, протекающие в природе, нужно крайне осторожно.
Наша планета уникальна, потому что на ней есть жизнь. Жизнь пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и земную твердь. Жизнь а Земле представлена живым веществом, которое образовано миллионами видов и миллиардами особей. Живое вещество, все биологическое разнообразие Земли защищено от космических лучей геомагнитным полем и озоновым экраном. Все формы и проявления жизни не существуют сами по себе, они связаны сложными взаимоотношениями в единый комплекс жизни- глобальную экосистему (биосферу). Эти взаимоотношения и связи в живой природе удивительны! Каждая группа родственных видов, образующих царство, выполняет определенную роль в круговороте веществ: создание, преобразование, разрушение органических веществ.
Основным источником энергии в биосфере является Солнце. Биогенный круговорот веществ не дает прерваться жизни на планете Земля. Живые существа биосферы преобразовали химический состав воздуха, воды, почвы, определили и их современный состав, повлияли на формирование минералов и горных пород, на рельеф Земли. Биосфера- среда жизни и результат жизнедеятельности.
Одна из главных задач ХХ1 века, в решение которой существенный вклад должна внести экология, — это достижение гармонии между человеком и природой.
Литература
1. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб.пособие.-СПб., 2001.
2. Владимиров В.А., Измалков В.И. Катастрофы и экология.- М.,2000.
3. Данилов- Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. – М., 2000.
4. Мамедов Н.М. Основы общей экологии: Учебник.-М.,1998.
5. Общая экология: Учебник для вузов/ автор-составитель А.С.Сте-
пановских /.- М., 2001.
Содержание
Введение
Роль человеческого фактора в развитии биосферы
В.И. Вернадский «О биосфере и живом веществе»
Биогенная миграция
В.И. Вернадский «О ноосфере» Введение
Долгое время человек находился в непосредственной зависимости от окружающей природы. По мере становления человеческого общества влияние его на природу непрерывно возрастало, и в настоящее время оно представляет собой один из важнейших экологических факторов. Человек сознательно (искусственный отбор, интродукция) или бессознательно (уничтожение животных и растений, случайный перенос сорняков) изменяет флору и фауну; частично (осушение, орошение, вырубка лесов) или полностью (распашка, застройка, регулирование стока рек плотинами, открытые разработки полезных ископаемых) меняет среду обитания организмов. Коренным образом, нарушая сложившиеся в природе взаимосвязи и среду, хозяйственная деятельность человека, овладевшего различными формами энергии, оказывает влияние на биосферу в целом.
Гигантский прогресс науки и техники, усиленная эксплуатация природных ресурсов и быстрый рост населения земного шара сделали проблему отношений между человеком и природой особенно актуальной. В эпоху научно-технической революции воздействие человека достигло силы и глобальности, сравнимых с природными. Загрязнение воздуха и воды, эрозия почвы, недостаточно экономное использование земель, запасов нефти, газа и угля, непоправимый ущерб, приносимый растительному и животному миру, стали реальным фактом.
Испытания атомных бомб и неправильное захоронение радиоактивных отходов приводят к повышенной радиоактивности воздуха, вод, почв. По цепям питания, в которых участвуют планктон, рыбы, рыбоядные звери и птицы, гнилостные бактерии, растения, животные, человек, радиоактивность передается как в океане, так и на суше. Накопление радиоактивных веществ ведет к раковым и генетическим заболеваниям.
Увеличение концентрации СО2 в атмосфере (за последние 100 лет на 10%) вызывает «парниковый эффект» — повышение температуры воздуха, что может привести к таянию полярных льдов, повышению уровня Мирового океана и затоплению прибрежных земель. Промышленные выбросы повышают концентрацию в атмосфере сернистого газа, что приводит к выпадению осадков с высокой концентрацией серной кислоты («кислотные дожди»), от которых гибнет растительность.
В результате эрозии при неправильной агротехнике уменьшается плодородный слой почв, 1 см которого природа создает за 100 и более лет. Растет площадь пустынь, стремительно уничтожаются леса (за последние 30 лет на земном шаре вырублена почти половина их!). Становится реальностью нехватка пресной воды в ряде стран. Нарушаются сложившиеся экологические связи. Несут невосполнимые потери фауна и флора. Загрязнение атмосферы, природных вод, истощение недр, потеря почвенного плодородия, обеднение генетического фонда делают нашу планету менее пригодной для жизни, ставят человечество на грань экологической катастрофы.
Для преодоления экологического кризиса необходима оценка окружающей среды, человека и общества как единой системы. Эти положения были развиты с материалистических позиций в 30-40-х годах нашего столетия В. И. Вернадским в учении о ноосфере (сфере разума). Ноосфера — новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором ее развития. Превращение биосферы в ноосферу — естественный этап развития нашей планеты и необходимое условие для развития цивилизации. Роль человеческого фактора в развитии биосферы
В результате сложнейшего эволюционного процесса на Земле сформировалась биосфера — оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.
Термин биосфера (от греч. «биос» — жизнь, «сфера» — шар) введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Целостное учение о биосфере и протекающих в ней процессах было создано и развито в 30-х годах акад. В. И. Вернадским (1863 — 1945). В. И. Вернадский рассматривал совокупность живых организмов Земли — «живое вещество» — как единый всеобщий фактор, который вовлекает в круговорот косную материю планеты, аккумулирует энергию Космоса и преобразует ее в энергию земных процессов.
Биосфера — совокупность биогеоценозов Земли — представляет собой огромную экологическую систему. Биологический компонент биосферы — живое вещество, абиотические компоненты — часть земной коры и атмосферы; они связаны сложными биогеохимическими процессами перераспределения энергии и вещества с живым веществом. Границы жизни, следовательно, являются и границами биосферы.
Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу (океаны, моря, реки, озера) и верхнюю часть литосферы (твердая оболочка Земли). В литосфере жизнь обнаружена от 7500 м глубины (нефтяные бактерии) и до 6200 м высоты над уровнем моря (хлорофиллоносные растения). Проникновение организмов вглубь ограничено высокой температурой, давлением, а вверх — холодом. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат излучения, недостаток воды и кислорода, низкие температуры. Жизнь здесь возможна до 25 км над Землей (в тропосфере), в основном для временно переместившихся сюда форм (летающие организмы, бактерии, споры). До 2 км обнаружены насекомые, до 4 км — паучки, не менее чем до 22 км — споры бактерий. В гидросфере некоторые формы жизни проникают на глубину до 10 км. Здесь ограничивающими факторами являются давление толщи воды и отсутствие света. Наиболее благоприятные условия жизни и максимальная концентрация живого вещества наблюдается у поверхности суши и океана.
Масса живого вещества по сравнению с массой Земли ничтожна и тем не менее многие изменения земной коры обусловлены его жизнедеятельностью. Живое вещество играет ведущую роль в биосферных процессах и осуществляет важнейшие биогеохимические функции: газовую (поглощение и выделение газов), окислительно-восстановительную (восстановление СО2 до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до СО2 при дыхании), концентрационную (накопление азота, фосфора, кальция, кремния, магния в организмах). За миллиарды лет растения обогатили атмосферу кислородом, сделав возможным аэробное дыхание, очистили ее от СО2, использовав его для синтеза органического вещества. Концентрационной функцией обусловлено образование многих осадочных пород, например залежей мела или известняка. Деятельность живого вещества сформировала и поддерживает газовый состав атмосферы, влияет на процессы выветривания горных пород.
В биомассе Земли масса зеленых растений суши составляет в среднем около 97%, животных и микроорганизмов — 3 %. Биомасса на суше увеличивается от полюсов к экватору, в том же направлении растет и число видов. Тундры насчитывают около 500 видов растений, леса и степи — до 2000, влажные тропические леса — более 8000. Основную биомассу суши составляют леса. Влажные тропические леса обладают максимальной биологической продуктивностью, тундры и пустыни — минимальной. Энергия, аккумулируемая ими, соответственно составляет 7 —14,5 тыс. Дж/см2 • год и 20 — 250 Дж/см2 -год.
Огромная биомасса сосредоточена в почве. Ее составляют корни растений, почвенные животные (насекомые и их личинки, черви и др.), а также грибы, бактерии и водоросли. В некоторых почвах биомасса дождевых червей достигает более 1 т/га.
В Мировом океане биомасса в 1000 раз меньше, чем на суше, хотя он и занимает 2 /3 поверхности планеты. Здесь биомасса сосредоточена главным образом в поверхностном слое до 100 м глубиной. Это область развития планктона (микроскопических водорослей и беспозвоночных – основы большей части пищевых цепей). На дне растут прикрепленные водоросли, здесь же обитают и различные морские животные. Организмы, живущие на грунте и в грунте водоемов, образуют бентос.
На Земле ежегодно производится и разрушается 1012 т живого вещества из общего запаса 1013 т. Такой интенсивный круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью всей биомассы планеты. В отличие от мертвой материи живое вещество способно к аккумулированию энергии, к размножению и обладает огромной скоростью реакций. Как писал В. И. Вернадский, на земле нет силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной па своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.
Жизнь на Земле невозможна без круговорота веществ. Аккумуляция и минерализация происходит в биогеоценозах. Основной круговорот углерода состоит в превращении СО2 в живое вещество (фотосинтез, хемосинтез), из которого при разложении бактериями и дыхании вновь образуется СО2. Неполное разложение живого вещества приводит к образованию гумуса (сложная смесь органических веществ, обеспечивающая плодородие почвы), торфа, угля, нефти.
Круговорот азота связан с превращением в нитраты молекулярного азота атмосферы за счет деятельности азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий и энергии грозовых разрядов. Нитраты усваиваются растениями. В составе их белков азот попадает к животным, а после отмирания растений и смерти животных — в почву. Здесь гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака, который затем окисляется хемо-синтезирующими бактериями в азотную кислоту. Аналогично могут быть прослежены круговороты фосфора, серы и других биогенных элементов. Накопление химических элементов в живых организмах и освобождение их в результате разложения мертвых — характерная особенность биогенной миграции.
Источник энергии, от которого зависит жизнь на Земле, — Солнце. В процессе фотосинтеза солнечная энергия трансформируется в химическую.
В живом веществе Земли запасено 4,19-1018 Дж энергии, при этом ежегодно создается и тратится 4,19-10 Дж. В конечном счете солнечная энергия обеспечивает все процессы круговорота веществ и частично консервируется в нефти, каменном угле, торфе. Так как биосфера получает энергию извне — от Солнца, ее называют открытой системой.
Все живое на Земле, включая человека, приспособлено к условиям биосферы и не может существовать вне ее. В.И. Вернадский «О биосфере и живом веществе»
В трудах В. И. Вернадского можно встретить различные определения понятия «биосфера», и, как считает академик Б. С. Соколов, ученый не дал (не ставил своей целью) какого-либо энциклопедически точного определения. Он как бы раскрывал содержание понятия биосфера с разных сторон, соотносил с другими, — уже утвердившимися в науке понятиями. Но смысл несколько отличающихся определений сохраняется близким, практически одним и тем же.
Биосфера, по В. И. Вернадскому, это «организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью». «Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни. Из этих на первый взгляд общих определений вытекают несколько совершенно конкретных понятий, раскрывающих сущность биосферы.
Первое. Биосфера — не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере. В. И. Вернадский предельно лаконично указывает ее основное отличие — это организованная оболочка. И чтобы понять суть биосферы, нужно понять, как и кем, она организована, в чем состоит организованность биосферы.
Второе. Биосфера имеет определенные пределы, то есть некоторые конечные размеры, в рамках которых она может быть выделена и научно изучена. Следовательно, выявив главную движущую силу развития биосферы — живое
вещество,— необходимо установить те пространственные и временные ограничения (пределы), которые накладываются на деятельность живого вещества.
Третье. Пределы биосферы связываются с полем существования живого. Но любое поле может сохраняться и поддерживаться лишь при условии сохранения определенных физических или химических параметров, показателей его состояния. Значит, должны быть установлены некоторые необходимые и достаточные параметры для физического сохранения „полей жизни“ в биосфере и самой биосферы.
На все эти вопросы даются ясные ответы в учении о биосфере. Конечно, жизнь идет вперед, развивается и наше научное представление о мире, но вот что мы должны отметить: далее развивать плодотворно научную мысль вне концепции биосферы становится невозможным. Это с одной стороны, а с другой — развитие научных исследований, особенно комплексных, в наши дни прямо или косвенно связано с идеями В. И. Вернадского о биосфере и переходе ее в ноосферу. В этом, по-видимому, и состоит смысл тех немногих фундаментальных открытий науки, которые меняют систему сложившихся ранее взглядов и становятся новым научным мировоззрением.
Перелистаем страницы „Биосферы“. Попытаемся отыскать те „ключевые слова“ — основные понятия, которые лежат в фундаменте стройного здания учения о биосфере.
Одно из главнейших ключевых слов нам уже знакомо: живое вещество, движущая сила биосферы. Другое, а может быть, для самой биосферы и основополагающее — ее организованность. Быть живым — значит быть организованным, отмечал В. И. Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как организованной оболочки Земли. На протяжении миллиарда лет существования биосферы организованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества — совокупности всех живых организмов. Форма же деятельности живого, его биогеохимическая работа в биосфере (новое понятие, введенное В. И. Вернадским), заключается в осуществлении необратимых и незамкнутых круговоротов вещества и потоков энергии между структурными основными компонентами биосферной целостности: горными породами, природными водами, газами, почвами, растительностью, животными, микроорганизмами. Этот непрекращающийся процесс круговоротного движения составляет один из краеугольных камней учения о биосфере и носит название биогеохимической цикличности.
В свою очередь, изучение биогеохимических циклов как незамкнутых круговоротов помогает более глубоко проникнуть в суть процессов организованности биосферной оболочки. В силу постоянного выхода части биосферного вещества из круговорота за пределы современной биосферы в глубокие слои земной коры, организованность представляет собой, по словам В. И. Вернадского и Бауэра, создателя „Теоретической биологии“, „устойчивое неравновесие“. Каждое последующее состояние биосферы не повторяет предшествующее; вовлечение в миграционные циклы одних вещественно-энергетических потоков и выход из биогеохимических циклов других приводит к непрерывному обновлению биосферы, способствует ее прогрессивному эволюционному развитию, ее пульсации, усложнению живого вещества, возрастанию многообразия живых организмов.
Концентрируя солнечную космическую энергию и трансформируя ее в активную (свободную) энергию земных процессов, живые организмы стремятся к максимальному проявлению этой действенной энергии в процессах обмена, в круговоротах и биогеохимических циклах. Прямые и обратные связи такой цикличности и составляют механизм функционирования биосферы, сущность ее организованности, основу ее развития. „Всюдность“, „растекание“, „давление жизни“ — строго научные, но вместе с тем, и яркие художественные образы, введенные В. И. Вернадским для обозначения важнейшего эмпирического обобщения (закона биосферы) о биогеохимическом принципе максимального проявления жизни в биосфере. Живое вещество с мгновенной скоростью захватывает все „незанятые“, „оголенные“, временно вышедшие из-под „давления жизни“ участки биосферы.
Вернемся, однако, к круговоротам вещества. Казалось бы, ничтожно мала доля углерода, главнейшего химического элемента жизни, выходящего из современного, длительностью 3000—5000 лет цикла биосферы — всего около стомиллионной доли процента (100—150 тонн) от общего количества находящегося в обращении углерода. Но за всю геологическую историю биосферы таких циклов „выхода“ углерода за пределы биосферы, по нашим оценкам, произошло около ста тысяч, и это привело к накоплению в геологическом прошлом триллионов тонн ископаемого органического вещества, аккумулированного в углях, нефти, органогенных известняках, битумах, каустобиолитах и других хорошо известных месторождениях полезных ископаемых. То же самое можно сказать о кремнеземе (диатомиты, трепелы, опоки), железе и марганце (железисто-марганцевые руды), азоте, калии, сере, фосфоре и многих других химических элементах, захватываемых живыми организмами биосферы и после их отмирания образующих месторождения ценного минерального и органического сырья. Изучение фундаментальных проблем организованности биосферы и процессов биогеохимической цикличности тем самым переходит в ранг важнейших научно-прикладных проблем. Их успешное решение имеет большое практическое значение для развития народного хозяйства. » Нет ничего практичнее хорошей теории”,— в этих крылатых словах физика Людвига Больцмана содержится глубокий смысл.
Вопрос о пределах биосферы В.И. Вернадским связывается с сохранением пределов жизни. Представления о них претерпевают коренные изменения буквально с каждым новым днем развития науки. Еще вчера мы были убеждены, что температура кипения в 100°С невозможна для жизни какого-либо живого существа. Сегодня же нас впечатляют все новые открытия мира термофильных организмов, обнаруженных в вулканических жерлах, гейзерах и подводных излияниях; для некоторых из них стоградусная температура «холодновата» для нормального деления клеток (размножения), они живут и при + 200°С и даже до +250°С. Есть сведения о возможности перенесения бактериями температуры абсолютного нуля (—273°С). В работе на ледниках Кавказа в 1960—1964 годах мы наблюдали кроваво-красные и багряно-фиолетовые снежники, в которых происходила в то время бурная вегетация мельчайших микроводорослей, окрашивающих снег в столь необычные для «белого безмолвия» краски.
Велика пластичность жизни, но все же пределы ее объективно существуют, и они определяют пределы развития биосферы, ее структуру и функции. Верхняя граница биосферы охватывает всю тропосферу и ограничивается озоновым слоем (23 — 25 км), который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации. Нижняя граница очень изрезана; биосфера включает всю гидросферу суши и Мировой океан, на материках проникает в среднем в земную кору до глубин 16 километров. Здесь она сопрягается с областью «былых биосфер»,— так В. И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосферы прошлых геологических периодов. Это накопление известняков, углей, горючих сланцев, осадочных горных пород с включениями рассеянного органического вещества.
Былые биосферы — документированное доказательство геологически вечного развития биосферы. В большом геологическом цикле движения вещества ископаемые остатки биосфер прошлого выходят на дневную поверхность, разрушаются, захватываются живыми организмами в новые биогенные циклы круговорота, затем снова выходят из него и опускаются в глубокие горизонты земной коры, где подвергаются метаморфизации, переплавке, и где отдают запасенную в них солнечную энергию. Так длится миллиарды лет, сколько существует биосфера.
А сколько существует? Где ее временные пределы?
Мы этого еще не знаем. Последние добытые наукой факты говорят о том, что в древнейших горных породах возрастом около 4 миллиардов лет, то есть почти одновозрастных с самой планетой Земля, встречаются уже сообщества микроорганизмов различных видов и форм м. Они и представляли древнюю биосферу Земли. Следовательно, возраст биосферы приближается к геологическому возрасту Земли как планеты Солнечной системы. Биогенная миграция
Сущность своего учения о биосфере и живом веществе Вернадский представил в предельно ясной и краткой форме.
Можно без преувеличения утверждать, — говорил он, — что химическое состояние наружной коры нашей планеты, биосферы, всецело находится под влиянием жизни, определяется живыми организмами.
Несомненно, что энергия, придающая биосфере ее обычный облик, имеет космическое происхождение. Она исходит из Солнца в форме лучистой энергии.
Но именно живые организмы, совокупность жизни, превращают эту лучистую космическую энергию в земную, химическую и создают бесконечное разнообразие нашего мира.
Это живые организмы, которые своим дыханием, своим питанием, своею смертью и своим разложением, постоянным использованием своего вещества, а главное длящейся сотни миллионов лет непрерывной сменой поколений, своим рождением и размножением порождают одно изграндиознейших планетных явлении, не существующих нигде, кроме биосферы. Этот великий планетный процесс есть миграция химических элементов в биосфере, движение земных атомов, непрерывно длящееся больше двух миллиардов лет согласно определенным законам.
В докладе Вернадского для нас интересен один момент: появление нового биогеохимического термина миграция элементов взамен употреблявшихся ранее описательных выражений.
Значит, в это время Вернадский был вполне близок к самому важному и самому сказочному своему обобщению.
Выступая перед Ленинградским обществом естествоиспытателей в феврале 1928 года с докладом «Эволюция видов и живое вещество», Вернадский миграцией химических элементов называет всякое перемещение химических элементов, чем бы оно ни было вызвано. Миграцию в биосфере производят химические процессы, например вулканические извержения, движение жидких, твердых, газообразных масс при испарении осадков, движение рек, морских течений, ветров и т. п.
Биогенная миграция производится силами жизни и, взятая в целом, является одним из самых грандиозных и самых характерных процессов биосферы, основной чертой ее организованности. Огромные количества атомов, исчисляемых не квинтильонами, а еще большими числами, находятся в непрерывной биогенной миграции.
Эффект всей биогенной миграции определяется не одной массой живого вещества. Он зависит не меньше, чем от количества атомов, и от интенсивности их движения, неразрывно связанного с жизнью. Чем больше раз будут оборачиваться атомы в единицу времени, тем биогенная миграция будет значительнее; она может быть резко различна при одном и том же количестве атомов, захваченных живым веществом.
Миграция атомов, производимая организмами, но генетически и непосредственно не связанная с вхождением или прохождением атомов через их тело. Эта биогенная миграция производится техникой их жизни. Ее, например, производит работа роющих животных, следы которой известны с древнейших геологических эпох; таковы же отражения социальной жизни животных постройки термитов, муравьев или бобров. Но исключительного развития достигла эта форма биогенной миграции химических элементов во время возникновения цивилизованного человечества за последний десяток тысяч лет. Мы видим, как этим путем создаются новые, небывалые на нашей планете тела, например свободный металл, как меняется лик Земли, исчезает девственная природа.
Впоследствии на этой биогенной миграции, производимой техникой цивилизованного человечества, Вернадский построил свое учение о геологическойдеятельности человека. Пока же он, в сущности, лишь рассказывает о том, каким путем он сам пришел к своему поразительному заключению.
Анализ окружающей нас живой природы позволяет легко убедиться в том, что всюдность и давление жизни коренным образом изменены и усилены в течение геологического времени. Это совершенно эволюционным процессом, приспособлением организмов, увеличившим и всюдность жизни и ее давление. Так, из анализа пещерной фауны ясно, что она составлена из организмов, раньше живших на свету. Они приспособились эволюционным путем к новым условиям и увеличили область жизни. То же самое верно для глубоководных организмов. Они приспособились к условиям большого давления, холода и мрака, развились из организмов живших в иных условиях. Это явление новое, расширяющее область жизни биосферы населением глубин.
На каждом шагу и повсюду наблюдаются такие процессы. Флора и фауна горячих ключей, флора и фауна высокогорных областей или пустынь, флора и фауна ледниковых и снежных полей созданы эволюционным путем.
Жизнь, медленно приспособляясь, завоевывала новые области для своего бытия, увеличивала эволюционным процессом биогенную миграцию атомов биосферы.
Эволюционный процесс не только расширял область жизни, он усиливал и менял темп биогенной миграции: создание скелета позвоночных изменило и усилило миграцию атомов фосфора и, вероятно, фтора; создание скелетных форм водных беспозвоночных коренным образом изменило и усилило миграцию атомов кальция.
Еще большее по сравнению с другими позвоночными изменение в биогенной миграции произвело цивилизованное человечество. Здесь впервые в истории Земли биогенная миграция, вызванная техникой жизни, стала преобладать по своему значению над биогенной миграцией, производимой массой живого вещества. При этом изменились биогенные миграции для всех элементов. Этот процесс совершился чрезвычайно быстро, в геологически ничтожное время. Лик Земли изменился до неузнаваемости, и совершенно ясно, что процесс изменения только что начался.
Два явления здесь особенно отмечены Вернадским: во-первых, то, что человек едва ли кто сейчас сможет в этом сомневаться создан эволюционным процессом, и, во-вторых, наблюдая производимое им изменение в биогенной миграции, видно, что это изменение нового типа идет, все увеличиваясь, с чрезвычайной резкостью. Вполне допустимо поэтому, что и в другие периоды палеонтологической летописи изменения в биогенной миграции происходили при создании новых животных и растительных видов не менее резко. Этот эмпирический анализ Вернадского ясно и непреклонно устанавливает, что всюдность и давление жизни утверждаются в биосфере эволюционным путем. Другими словами, наблюдаемая на нашей планете эволюция живых форм увеличивает проявление биогенной миграции химических элементов в биосфере.
Очевидно, то механическое условие, которое определяет неизбежность такого характера биогенной миграции атомов, действовало непрерывно в течение всего геологического времени, и с ним должна была считаться происходившая в это время эволюция живых форм. Механическое условие вызвано тем, что жизнь является неразрывной частью механизма биосферы, является, в сущности, той силой, которая определяет ее существование.
Очевидно, и наблюдаемая эволюция видов связана со строением биосферы. Ни жизнь, ни эволюция ее форм не могут быть независимы от биосферы, не могут быть ей противопоставляемы как независимо от нее существующие природные сущности.
Исходя из этого основного положения и доказанного научным наблюдением участия эволюционного процесса в создании всюдности и давления жизни, проявляющихся в современной биосфере, Вернадский сформулировал новый биохимический принцип, касающийся эволюции живых форм: эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере.
Вернадский принимает эволюционный процесс как эмпирический факт, или, вернее, как эмпирическое обобщение, и связывает его с другим эмпирическим обобщением со строением биосферы.
Но эти обобщения не безразличны для теорий эволюции. Они логически неизбежно указывают на существование определенного направления, в котором должен идти эволюционный процесс. Это направление, вытекающее из данных наблюдения, совпадает в научно точном обозначении с принципами механики, со всем нашим знанием земных физико-химических законов, одним из которых является биогенная миграция атомов. Существование такого определенного направления эволюционного процесса, который при дальнейшем развитии науки, несомненно, можно будет определить количественно, должна иметь в виду каждая теория эволюции. В.И. Вернадский «О ноосфере»
Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Перед ним открываются все более и более широкие творческие возможности. Ноосфера — последнее из многих состояний эволюции биосферы в геологической истории — состояние наших дней. Ход этого процесса только начинает нам выясняться из изучения ее геологического прошлого в некоторых своих аспектах.
Примеры. Пятьсот миллионов лет тому назад, в кембрийской геологической эре, впервые в биосфере появились богатые кальцием скелетные образования животных, а растений больше двух миллиардов лет тому назад. Это — кальциевая функция живого вещества, ныне мощно развитая,— была одна из важнейших эволюционных стадий геологического изменения биосферы.
Не менее важное изменение биосферы произошло 70—110 миллионов лет тому назад, во время меловой системы и, особенно, третичной. В эту эпоху впервые создались в биосфере наши зеленые леса, всем нам родные и близкие. Это — другая большая эволюционная стадия аналогичная ноосфере. Вероятно, в этих лесах эволюционным путем появился человек около 15—20 миллионов лет тому назад.
Сейчас мы переживаем новое геологическое эволюционное изменение биосферы. Мы входим в ноосферу.
Мы вступаем в нее — в новый стихийный геологический процесс — в грозное время, в эпоху разрушительной мировой войны.
Но важен для нас факт, что идеалы нашей демократии идут в унисон со стихийным геологическим процессом, с законами природы, отвечают ноосфере.
Можно смотреть, поэтому на наше будущее уверенно. Оно в наших руках. Мы его не выпустим.
Каково место труда и разума в естественноисторическом процессе?
По существу, одним из первых, кто дал естественнонаучный ответ на этот вопрос, был ученик К.Маркса украинский ученый С.А.Подолинский, который в своих исследованиях «Труд человека и его отношение к распределению энергии на нашей планете» и «Социализм и единство сил природы» показал, что
человек является известной единственной в науке силой природы, который определенными волевыми актами способен увеличивать долю энергии Солнца, аккумулируемой на поверхности Земли, и уменьшать количество энергии, рассеиваемой в мировое пространство. Подолинский определил «труд как такую затрату мускульной силы человека или используемых им животных и машин, результатом которой является увеличение энергии Солнца, аккумулированной на Земле». Но если труд — это затрата прежде всего мускульной силы человека, то как же тогда квалифицировать труд умственный? Ведь все изобретения человечества, начиная от примитивного каменного топора и кончая компьютером и космической ракетой,— плоды, прежде всего умственного труда, мышления, научной мысли. Именно они и обеспечили гигантский рост возможностей человека, сделали его, по выражению Вернадского, «мощной геологической силой». Безусловно, это так. Однако это произошло потому, что результаты умственного труда в форме научной мысли, материализованной в различных машинах, механизмах, технологических процессах, в собственных узких пределах, более совершенных, чем порой их физиологические аналоги — органы человека, оказывают влияние на рост производительности труда работающего. По этой причине Подолинский и приходит к выводу, «что любой интеллектуальный труд, будь это хоть труд гения, не может увеличить аккумулируемую энергию на Земле, не оказывая влияния на рост производительности труда рабочего, который и прилагает свои силы к новым изобретениям. Без затрат физического труда любое изобретение останется бесплодным. Поэтому для всех видов умственного труда единственный путь к увеличению количества энергии Солнца, удерживаемой на Земле, — это путь, который делает физический труд более производительным». Список используемой литературы:
1. Вернадский В.И. «Биосфера и ноосфера»
2. Лев Гумилевский «Вернадский»
3. Вернадский В.И. «Научная мысль как планетное явление»
4. Вернадский В.И. «Начало и вечность жизни»
5. Историко-биографический альманах серии «Жизнь замечательных людей»
Термин “биосфера” был введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) – сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы – сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней.Так в науке формировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс назвал это пространство «биосферой». Впоследствии понятие биосферы разрабатывалось разными исследователями. Считается, что наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского (1863-1945). В 1926 г. вышла его работа «Биосфера», в котором ученый изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях. Суть его учения заключается в следующем:
биосфера – это целостная организованная система живого вещества;
все явления в ней – часть единого механизма биосферы;
живое вещество – это то звено, которое соединяет историю химических элементов с с эволюцией организмов и человека и с эволюцией всей биосферы.
Биосфера сыграла определяющую роль в возникновении атмосферы, гидросферы и литосчферы. Биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Биосфера в своем естественном состоянии – это монолит жизни.
Органическая жизнь сосредоточена в литосфере (верхняя часть твердой поверхности земной коры), в гидросфере (моря, реки, озера и Мировой океан), а также в тропосфере (нижние слои атмосферы).
Нижняя граница биосферы опускается на 2-3 км на суше и на 1-2 км ниже дна океана, а верхней служит так называемый озоновый экран на высоте 20-25 км, выше которого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца убивает все живое. Человеческое общество с его производством и созданной им искусственной средой – техносферой также является частью биосферы. Суммарная биомасса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4?1012 т, причем основная ее часть (более 99%) образована наземными животными, растениями и организмами. Биомасса организмов океана ничтожно мала по сравнению с биомассой наземных организмов.
Жизнь распространена по земной поверхности крайне неравномерно и в различных природных условиях принимает вид относительно независимых комплексов – биогеоценозов или экосистем. Живая часть биогеоценоза носит название биоценоза.
Разнообразные процессы и явления, протекающие в биосфере, являются объектом исследований различных наук. Особое место при этом отводится экологии. Э.Геккель, впервые применивший этот термин (<греч. ойкос - дом, жилище, логос - наука) определил экологию как «..познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно антагонистические и неантагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование».
Источником энергии в биосфере является, прежде всего, Солнце. Мощность излучения Солнца достаточно стабильна. Однако, в истории Земли известны глобальные ритмические изменения климата. Так, за последний миллион лет было несколько оледенений. Одной из основных причин изменений климата считают небольшие вариации земной орбиты и наклона земной оси. Они меняют количество солнечной энергии, поступающей на Землю, и ее распределение по сезонам и широтам. Этого оказывается достаточно для заметных последствий в нелинейной системе атмосфера-океан. Малые астрономические факторы являются источником значительных периодических перестроек в климате планеты, а вместе с этим - и в биосфере. Эти глобальные циклические процессы имеют периоды сотни и десятки тысяч лет. Механизмы их влияния на эволюцию биосферы изучены пока слабо. Есть и другие механизмы космического влияния, связанные с потоком частиц (электронов, протонов, ионов и др.), поступающих к Земле от Солнца. Этот поток называют солнечным ветром. Его интенсивность многократно возрастает при периодических выбросах вещества и излучения с поверхности Солнца - вспышках на Солнце.
Особенностью биосферы является то, что между биосферой и окружающими ее земными оболочками нет резкой границы. И, прежде всего, нет той границы в атмосфере, которая сделала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энергии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Живое вещество поглощает и перерабатывает эту энергию в биогеохимическую энергию живого вещества биосферы. Биогеохимическая энергия может быть выражена скоростью заселения биосферы данным видом организмов. Для некоторых бактерий эта скорость ограничивается лишь скоростью деления цепочки клеток и приближается к скорости звука. Это означает, что при благоприятных условиях данный вид может засе-лить Землю практически мгновенно. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты. Для бактерий - это 1,25 суток, для инфузории туфельки - 67,3 суток, для крысы и домашней свиньи - по 8 лет, для цветковых растений - 11 лет, для водорослей - 379 лет, для слона - 1000 лет.
Биогеохимическая энергия используется для осуществления геохимических функций живого вещества. Это энергетическая, концентрационная, деструктивная, транспортная и средообразую-щая функции, основанные на том, что живые организмы своими дыханием, питанием, метаболизмом, непрерывной сменой поколений порождают грандиознейшее планетное явление - миграцию химических элементов в биосфере.
Термин человек в биосфере имеет широкий смысл, обозначающий, что человек выдвинут биосферой, включен в нее и осуществляет свою функцию в биосфере. Эволюционно обусловленная функция человека в биосфере - поддержание ее устойчивости. До появления человека естественные механизмы поддержания устойчивости биосферы оказались недостаточными, поскольку биосфере не удавалось избежать экологических кризисов и катастроф в ходе ее эволюции. В связи с этим биосфера выдвинула человека для включения новых (как оказалось, антропогенных) механизмов поддержания устойчивости биосферы. Это означало появление двух дополнительных потоков углерода в атмосферу. Первый поток возникает при сжигании древесины и из гумуса почв при земледелии, а второй - из биоты - при ее потреблении человеком пищи, сырья и т.д.
При сжигании древесины человек уменьшает запас устойчивости биосферы, поскольку расходуется часть биоты. Одновременно включается новый антропогенный механизм поддержания устойчивости биосферы, так как в атмосферу (источник углекислого газа) постоянно поступают новые потоки С02.
Фактически человек в биосфере является синонимом системы биосфера на таком ее историческом этапе, когда прогресс на планете Земля стал реализовываться через Человека.
Система «человек в биосфере» является открытой, она обменивается веществом и энергией с окружающей средой, относительно нее неравновесной. Если бы она была лишена обмена веществом и энергией со средой, то неизбежно прекратила бы свое существование. С течением времени эта система все больше усложняется, все более удаляется от равновесия со средой, что связано с деятельностью человека. Основная тенденция эволюции системы «человек в биосфере» имеет прогрессивный характер.
Почему происходит эволюция системы «человек в биосфере»? При рассмотрении этого вопроса нельзя не принимать во внимание роль окружающей среды, природного фактора. Действительно, система «человек в биосфере» не может существовать без обмена веществом и энергией с окружающей средой.
Особенно существенное значение имели природный фактор на начальном этапе становление антропосферы (или социосферы - сферы человеческой деятельности, часть преобразованной этой деятельностью биосферы) - при становлении гоминид и в первобытном обществе. Об этом свидетельствует приуроченность древнейших его ископаемых находок и каменных орудий к определенным областям Земли.
Как уже отмечалось, зарождение человека происходило не везде, а лишь в наиболее подходящих условиях, в определенной географической среде. Такой средой была рифтовая зона Восточной Африки, характеризующаяся, с одной стороны, достаточно благоприятными для жизни условиями, а, с другой, - периодическим возникновением критических ситуаций вследствие извержений большого числа имевшихся там вулканов. Последние уничтожали растительность, вызывали массовую миграцию животных и обостряли борьбу за существование. В этих условиях эволюция ускорялась.
Подобный процесс многократно прерывался и начинался снова, вследствие чего генеалогическое древо человека содержит много отмерших ветвей. человек природный биосфера вернадский
Термин “биосфера” был введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) – сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы – сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней.Так в науке формировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс назвал это пространство «биосферой». Впоследствии понятие биосферы разрабатывалось разными исследователями. Считается, что наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского (1863-1945). В 1926 г. вышла его работа «Биосфера», в котором ученый изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях. Суть его учения заключается в следующем:
биосфера – это целостная организованная система живого вещества;
все явления в ней – часть единого механизма биосферы;
живое вещество – это то звено, которое соединяет историю химических элементов с с эволюцией организмов и человека и с эволюцией всей биосферы.
Биосфера сыграла определяющую роль в возникновении атмосферы, гидросферы и литосчферы. Биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Биосфера в своем естественном состоянии – это монолит жизни.
Органическая жизнь сосредоточена в литосфере (верхняя часть твердой поверхности земной коры), в гидросфере (моря, реки, озера и Мировой океан), а также в тропосфере (нижние слои атмосферы).
Нижняя граница биосферы опускается на 2-3 км на суше и на 1-2 км ниже дна океана, а верхней служит так называемый озоновый экран на высоте 20-25 км, выше которого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца убивает все живое. Человеческое общество с его производством и созданной им искусственной средой – техносферой также является частью биосферы. Суммарная биомасса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4?1012 т, причем основная ее часть (более 99%) образована наземными животными, растениями и организмами. Биомасса организмов океана ничтожно мала по сравнению с биомассой наземных организмов.
Жизнь распространена по земной поверхности крайне неравномерно и в различных природных условиях принимает вид относительно независимых комплексов – биогеоценозов или экосистем. Живая часть биогеоценоза носит название биоценоза.
Разнообразные процессы и явления, протекающие в биосфере, являются объектом исследований различных наук. Особое место при этом отводится экологии. Э.Геккель, впервые применивший этот термин (<греч. ойкос - дом, жилище, логос - наука) определил экологию как «..познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно антагонистические и неантагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование».
Источником энергии в биосфере является, прежде всего, Солнце. Мощность излучения Солнца достаточно стабильна. Однако, в истории Земли известны глобальные ритмические изменения климата. Так, за последний миллион лет было несколько оледенений. Одной из основных причин изменений климата считают небольшие вариации земной орбиты и наклона земной оси. Они меняют количество солнечной энергии, поступающей на Землю, и ее распределение по сезонам и широтам. Этого оказывается достаточно для заметных последствий в нелинейной системе атмосфера-океан. Малые астрономические факторы являются источником значительных периодических перестроек в климате планеты, а вместе с этим - и в биосфере. Эти глобальные циклические процессы имеют периоды сотни и десятки тысяч лет. Механизмы их влияния на эволюцию биосферы изучены пока слабо. Есть и другие механизмы космического влияния, связанные с потоком частиц (электронов, протонов, ионов и др.), поступающих к Земле от Солнца. Этот поток называют солнечным ветром. Его интенсивность многократно возрастает при периодических выбросах вещества и излучения с поверхности Солнца - вспышках на Солнце.
Особенностью биосферы является то, что между биосферой и окружающими ее земными оболочками нет резкой границы. И, прежде всего, нет той границы в атмосфере, которая сделала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энергии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Живое вещество поглощает и перерабатывает эту энергию в биогеохимическую энергию живого вещества биосферы. Биогеохимическая энергия может быть выражена скоростью заселения биосферы данным видом организмов. Для некоторых бактерий эта скорость ограничивается лишь скоростью деления цепочки клеток и приближается к скорости звука. Это означает, что при благоприятных условиях данный вид может засе-лить Землю практически мгновенно. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты. Для бактерий - это 1,25 суток, для инфузории туфельки - 67,3 суток, для крысы и домашней свиньи - по 8 лет, для цветковых растений - 11 лет, для водорослей - 379 лет, для слона - 1000 лет.
Биогеохимическая энергия используется для осуществления геохимических функций живого вещества. Это энергетическая, концентрационная, деструктивная, транспортная и средообразую-щая функции, основанные на том, что живые организмы своими дыханием, питанием, метаболизмом, непрерывной сменой поколений порождают грандиознейшее планетное явление - миграцию химических элементов в биосфере.
Термин человек в биосфере имеет широкий смысл, обозначающий, что человек выдвинут биосферой, включен в нее и осуществляет свою функцию в биосфере. Эволюционно обусловленная функция человека в биосфере - поддержание ее устойчивости. До появления человека естественные механизмы поддержания устойчивости биосферы оказались недостаточными, поскольку биосфере не удавалось избежать экологических кризисов и катастроф в ходе ее эволюции. В связи с этим биосфера выдвинула человека для включения новых (как оказалось, антропогенных) механизмов поддержания устойчивости биосферы. Это означало появление двух дополнительных потоков углерода в атмосферу. Первый поток возникает при сжигании древесины и из гумуса почв при земледелии, а второй - из биоты - при ее потреблении человеком пищи, сырья и т.д.
При сжигании древесины человек уменьшает запас устойчивости биосферы, поскольку расходуется часть биоты. Одновременно включается новый антропогенный механизм поддержания устойчивости биосферы, так как в атмосферу (источник углекислого газа) постоянно поступают новые потоки С02.
Фактически человек в биосфере является синонимом системы биосфера на таком ее историческом этапе, когда прогресс на планете Земля стал реализовываться через Человека.
Система «человек в биосфере» является открытой, она обменивается веществом и энергией с окружающей средой, относительно нее неравновесной. Если бы она была лишена обмена веществом и энергией со средой, то неизбежно прекратила бы свое существование. С течением времени эта система все больше усложняется, все более удаляется от равновесия со средой, что связано с деятельностью человека. Основная тенденция эволюции системы «человек в биосфере» имеет прогрессивный характер.
Почему происходит эволюция системы «человек в биосфере»? При рассмотрении этого вопроса нельзя не принимать во внимание роль окружающей среды, природного фактора. Действительно, система «человек в биосфере» не может существовать без обмена веществом и энергией с окружающей средой.
Особенно существенное значение имели природный фактор на начальном этапе становление антропосферы (или социосферы - сферы человеческой деятельности, часть преобразованной этой деятельностью биосферы) - при становлении гоминид и в первобытном обществе. Об этом свидетельствует приуроченность древнейших его ископаемых находок и каменных орудий к определенным областям Земли.
Как уже отмечалось, зарождение человека происходило не везде, а лишь в наиболее подходящих условиях, в определенной географической среде. Такой средой была рифтовая зона Восточной Африки, характеризующаяся, с одной стороны, достаточно благоприятными для жизни условиями, а, с другой, - периодическим возникновением критических ситуаций вследствие извержений большого числа имевшихся там вулканов. Последние уничтожали растительность, вызывали массовую миграцию животных и обостряли борьбу за существование. В этих условиях эволюция ускорялась.
Подобный процесс многократно прерывался и начинался снова, вследствие чего генеалогическое древо человека содержит много отмерших ветвей. человек природный биосфера вернадский
В начале своей истории человек был органической частью природы, его деятельность вписывалась в биогеохимические циклы. К концу палеолита он исчерпывает свои пищевые ресурсы, истребляя крупных млекопитающих (мамонтов, шерстистых носорогов, пещерных медведей, торфяных оленей и др.), что приводит к первому экологическому кризису. Численность человечества резко сокращается. От полного исчезновения его спасает изменение экологической ниши, то есть образа жизни. В неолите от собирательства и охоты человек перешел к земледелию и животноводству. С этого момента он выделился из остальной природы и стал активно вмешиваться в биогенные круговороты в биосфере, вовлекая в него вещества, накопленные ранее.
Расширяя земледельческие угодья, наши предки выжигали леса, но вследствие примитивности земледелия такие поля быстро становились непродуктивными. Тогда сжигались новые леса. Сокращение лесных площадей приводило к снижению уровня рек и грунтовых вод. Все это влекло за собой изменения и разрушения целых экосистем: леса сменялись саваннами, саванны и степи - пустынями.
Эпоха Великих географических открытий (открытие Нового света, островов Тихого океана, проникновение европейцев в Африку, Индию, Китай, Центральную Азию) неузнаваемо изменила мир и привела к новому наступлению человечества на дикую природу.
В настоящее время природные экосистемы в связи с увеличением народонаселения, темпов и масштабов производственной деятельности не справляются с антропогенными воздействиями. Сложилась ситуация, при которой дальнейшее развитие производства становится невозможным из-за истощения невосполнимых природных ресурсов (запасов руд, горючих ископаемых). Экологический кризис приобрел планетарный масштаб. Перед человечеством возник целый ряд глобальных экологических проблем: резкие изменения природной среды, разрушение мест обитания привели к угрозе вымирания 2/3 существующих видов; стремительно сокращается площадь уникальных влажных тропических лесов и сибирской тайги, которые образно называют "легкими планеты"; из-за засоления и эрозии теряется плодородие почв; в атмосферу и гидросферу поступает огромное количество отходов производства, накопление которых угрожает жизни большинства видов, в том числе и человека. Стремительно растущая численность человечества становится причиной сокращения биологического разнообразия планеты. Если же иметь в виду проблему выживания человека как вида, то надо понимать специфику и мощь биосферы. История эволюции биосферы насчитывает около 4,1 млрд. лет. Род человеческий не насчитывает и 3 млн. лет. Человек же разумный (Homo sapiens) отмечен пределом не выше 40 тыс. лет. Следовательно, инерционность биосферы выше человеческой как минимум в 100 тысяч раз. Отсюда можно сделать вывод о том, что все прогнозы о якобы существующей возможности вырождения жизни на планете "с помощью" бесхозяйственной деятельности человека или применения им средств массового поражения - несостоятельна. Человек может уничтожить сам себя, но уничтожить жизнь в биосфере - это ему не по силам.
Современное общество пришло к пониманию ограниченных возможностей биосферы. Стало очевидным, что экологически грамотное и рациональное природопользование - единственно возможный путь выживания человечества.
Биосфера включает в себя населенную живыми организмами верхнюю часть земной коры, гидросферу до ее максимальной глубины и тропосферу - нижнюю часть воздушной оболочки нашей планеты. По словам создателя учения о биосфере В. И. Вернадского, с появлением человека начинается новая - «психозойская» - эра, так как он оказывает все возрастающее воздействие на геохимические процессы, создавая во многом новые экологические условия. Эти условия нередко отличаются от тех, по отношению к которым выработался комплекс защитно-компенсаторных реакций, без чего было бы невозможно существование растительного и животного мира в привычных для нас формах.
Научный прогресс и техническая революция ускоряют и усиливают влияние человека на биосферу, иногда вызывая в ней трудно обратимые изменения. В результате комплексы живой природы в виде атмосферного воздуха, водоемов, плодородных почв, лесных массивов, различных классов животных подвергаются разрушительному воздействию многих вредных факторов, особенно 8 местах наибольшей плотности населения в индустриальных районах. При этом натуральные экологические системы замещаются искусственными, упрощенными экосистемами цивилизации, т. е. городами, промышленными предприятиями, сельскохозяйственными угодьями, водохранилищами и т. д.
Вместе с тем могут оказаться как бы выбитыми важные звенья из той цепи, которая обеспечивает поддержание в биосфере уравновешенного динамического состояния.
Чем больше увеличиваются производственно-технические возможности человечества, тем опаснее становятся возникающие одновременно изменения биосферы.
В первой половине семидесятых годов XX века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование, в рассказах “Царь-рыба”. Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”. Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее.
Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать… не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”. Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью.
Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора.
В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие.
Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике. Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа.
Одна из главных задач “Царь-рыбы” — обличение браконьерства в наиболее широком толковании этого слова. Ведь браконьер — это не только человек, ворующий рыбу или зверя у государства. Браконьер — это и тот, кто строит над чистым озером атомную электростанцию, и тот, кто дает разрешение на вырубку девственных лесов.
“Царь-рыба” — это не сборник тематически связанных между собой рассказов, а именно повествование. Всепоглощающая идея автора о нераздельности Человека и Природы плавно перетекает из главы в главу, раскрываясь все с новых и новых сторон, вбирая в себя новые смыслы, расширяя объем философской, экономической, социальной задачи, стоящей перед всеми людьми. Большое идейно-художественное значение имеет и место действия “Царь-рыбы” — Сибирь. Эти огромные неосвоенные пространства одновременно являются и сокровищем, и болью России. Богатства Сибири основываются экстенсивно, без мысли о завтрашнем дне. “Так что же я ищу? Отчего мучаюсь? Почему? Зачем? Нет мне ответа”. Виктор Астафьев не дает готовых ответов на поставленные в повествовании ответы. От читателя требуется мужество, доброта, мудрость, чтобы понять: царь-рыбу сможет спасти только человек. Это задача настоящего и будущего.
В первой половине семидесятых годов 20 века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование, в рассказах “Царь-рыба”. Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”. Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее. Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать.. . не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”. Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью. Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора. В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие. Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике. Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа. Одна из главных задач “Царь-рыбы” — обличение браконьерства в наиболее широком толковании этого слова. Ведь браконьер — это не только человек, ворующий рыбу или зверя у государства. Браконьер — это и тот, кто строит над чистым озером атомную электростанцию, и тот, кто дает разрешение на вырубку девственных лесов. “Царь-рыба” — это не сборник тематически связанных между собой рассказов, а именно повествование. Всепоглощающая идея автора о нераздельности Человека и Природы плавно перетекает из главы в главу, раскрываясь все с новых и новых сторон, вбирая в себя новые смыслы, расширяя объем философской, экономической, социальной задачи, стоящей перед всеми людьми. Большое идейно-художественное значение имеет и место действия “Царь-рыбы” — Сибирь. Эти огромные неосвоенные пространства одновременно являются и сокровищем, и болью России. Богатства Сибири основываются экстенсивно, без мысли о завтрашнем дне. “Так что же я ищу? Отчего мучаюсь? Почему? Зачем? Нет мне ответа”. Виктор Астафьев не дает готовых ответов на поставленные в повествовании ответы. От читателя требуется мужество, доброта, мудрость, чтобы понять: царь-рыбу сможет спасти только человек. Это задача настоящего и будущего.
Министерство образования и науки Украины
НМетАУ Рефератпо курсу: “Основы экологии”
кафедра: “Инженерная экология и охрана труда”
на тему: “Биосфера-2” Выполнила:
студентка группы
ИСД-04
Грицан Ольга
Проверил:
ассистент Турищев В.В.
г. Днепропетровск
2004. План.
Вступление 3
1. Необычный эксперимент американцев – “Биосфера-2” 4
2. Новая жизнь “Биосферы-2” 8
3. “Вечные аквариумы” 10
Заключение 11
Список использованных источников 13 Вступление
С каждым годом воздействие цивилизации на окружающую среду становится все большим и последствия этого — все менее прогнозируемыми. Мы все чаше ощущаем это на себе, и не только в виде загрязненного воздуха, отравленных рек и почвы, сейчас ученые говорят о глобальных последствиях для всей нашей Земли.
Все чаще мы слышим о повышении уровня углекислого газа в атмосфере Земли и связанном с этим парниковом эффекте, который может вызвать глобальное потепление и таяние арктических и антарктических льдов, повышение уровня воды в океане и затопление многих земель. Речь идет о том, как прогнозировать воздействие факторов, связанных с деятельностью человека на нашу биосферу Земли.
Следует отметить, что сам термин “биосфера” предложил российский ученый — академик Владимир Вернадский. «Поверхность нашей планеты, ее биосфера отделяет нашу Землю от ее космического окружения… Биосфера это единственное место на Земле, где может быть найдена жизнь» писал в 1926 великий ученый, создатель учения о биосфере. Вернадский рассматривал науку в качестве средства развития человечества. Поэтому очень важно, чтобы наука не принимала форму абстрактной, имеющей свое независимое существование сущности. Мы наблюдаем, как наука все сильнее и глубже начинает изменять биосферу Земли, она меняет условия жизни, геологические процессы, энергетику планеты. Значит, и сама научная мысль является природным явлением. В переживаемый нами момент создания новой геологической силы, научной мысли, резко возрастает влияние живого вещества в эволюции биосферы. Биосфера, перерабатываясь научной мыслью Homo Sapiens, переходит в свое новое состояние – в ноосферу.
Очень сложно прогнозировать «поведение» нашей биосферы. Ведь на ее состояние влияют очень много факторов. Из-за этого сложно проводить теоретические расчеты и строить математические модели поведения биосферы Земли, а поставить эксперимент на «натурной» модели по понятным причинам невозможно. Ведь невозможно же экспериментировать над целой планетой. Это может привести к непредсказуемым последствиям, да и технические возможности цивилизации неспособны действовать так глобально, в рамках целой планеты. 1. Необычный эксперимент американцев – “Биосфера-2”
По мнению ученых, очень важно было создать модель нашей биосферы: построить такую систему, которая была бы абсолютно изолирована от остального мира, в которой была бы своя атмосфера, своя почва, был бы свой океан, свои джунгли, свои животные, свои растения — такая своеобразная мини-модель Земли. Система, в которую поступает только солнечная энергия, точно так же как это происходит с нашей Планетой. Ведь в нашу биосферу практически ничего не поступает извне, кроме солнечного света и тепла. Построив такой мир можно было бы начать эксперименты, например, увеличив содержания углекислого газа или иного вещества, посмотреть на последствия.
Кроме того, интересно посмотреть, как будет развиваться эта другая биосфера в будущем, если ее предоставить самой себе.
В начале девяностых годов такая биологическая система была создана. Эту уникальную систему построили в американском штате Аризона, рядом с городом Оракл и назвали ее «BIOSPHERE-2» — Биосфера-2. Имеется в виду, что Биосфера 1 — это наша Земля. Биосфера 2 — это грандиозная и величественная конструкция из стекла и армированной стали, занимает площадь 1.27 гектара, объем атмосферы, заключенной в ней 203 760 кубических метра. Биосфера 2 включает в себя свыше 3.000 разновидностей растений и животных, семь биомов — дождевой лес, саванну, пустыню, болото, даже маленький океан с коралловым рифом, интенсивное сельское хозяйство и апартаменты для людей. Биомы разделены между собой пластмассовыми щитами. Гигантские «легкие» регулируют внутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному — это сводит к минимуму утечки воздуха. В результате за год происходит замена всего лишь 10 процентов атмосферы «Биосферы-2» и по этому показателю она не имеет себе равных: ее герметичность в 50 раз выше, чем у комплекса «Спейс Шаттл» НАСА.
Разработка конструкций и систем заняла около 10 лет, в течение этого времени специальные группы ученых собирали по всей Земле виды животных и растений для заселения Биосферы 2, подбирали образцы почвы, тщательно следя за тем, чтобы все там было биологически сбалансировано. Биосфера 2 достаточна велика, чтобы поддерживать всю экосистему в равновесии и в то же время достаточна мала, чтобы все процессы, происходящие в ней было легко исследовать.
А что самое интересное, Биосфера 2 была разработана специально для того, чтобы в ней могли жить люди, причем абсолютно изолированно от остального мира: ни пища, ни воздух, ни вода, ни какое-либо другое вещество не проникает внутрь и ничто не уходит наружу, кроме солнечного света, электричества и информации по проводам. Даже «дно» изолировано от земли на которой она стоит специальными герметично сваренными железными листами, а для поддержания постоянного давления воздуха внутри Биосферы 2, колебания которого происходят из-за изменения температуры (днем и ночью) предусмотрены гигантские мембраны-легкие. Утечка воздуха из всей конструкции составляла не более 10% за год.
Сложные технические устройства создают: течения в «океане», тропические дожди, морской прибой и эмитируют другие природные явления, а множество специальных датчиков постоянно определяет температуру, содержание тех или иных элементов в почве, воде и воздухе внутри Биосферы 2, записывая эти параметры для дальнейших исследований. На специальном участке интенсивного сельского хозяйства при помощи особых методов возделывались культуры, которые служили пищей для людей — ведь другой еды им взять было неоткуда.
Раскинувшись на площади в полтора гектара эта огромная сверкающая конструкция в начале девяносто первого года была впервые заселена людьми — восемь человек (четыре женщины и четверо мужчин) пробыли в ней около двух лет, поддерживая связь с внешним миром только через компьютер. 26 сентября 1991 года добровольцы вошли в Биосферу 2 с целью провести в изоляции два года. 26 сентября 1993 года научный эксперимент был успешно завершен. Только одна из членов команды покидала комплекс на 5 часов — для проведения операции на пораненной руке, после того как она повредила палец.
Сначала все шло хорошо — козье молоко, яйца, курятина, рыба, креветки, козлятина, свинина, куры, а также сорок шесть видов растительной пищи позволяли с оптимизмом смотреть в будущее.
Предполагалось, что комплекс сможет функционировать автономно, так как налицо все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, по расчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза; черви и микроорганизмы призваны обеспечить переработку отходов, насекомые — оплодотворять растения и т.д.
Важный вопрос, который изучали биосфериане — это межличностные отношения в замкнутом коллективе, и что интересно, они отмечают, что этот вопрос был решен гораздо грамотнее у российских космонавтов. Так, при полетах космонавтов за их психическим состоянием, взаимодействием между собой постоянно следит особый специалист и давал дельные советы. Этот человек имеет полномочия настаивать на изменении распорядка дня работы команды, если он считает это необходимым. Здесь было много сложностей. Впрочем, все обошлось, и после окончания эксперимента двое его участников сыграли свадьбу. BIOSPHERE-2 оказался перенаселенным.
Через некоторое время биосферианам стало не хватать пищи, и здесь оказалось, что проблемы внутри Биосферы-2 очень напоминают земные. При создании мини-мира многие думали, что он будет совершеннее, чем наш, обычный, будет избавлен от многих экологических и социальных проблем на многие десятилетия. Однако, даже перед тем, как группа зашла туда на два года, становилось все более понятно, что у населения Биосферы-2 будет много общих проблем, что и у жителей «Биосферы 1» — Земли. Площадь участка, где возделывались культуры была относительно небольшой, а погода в Аризоне в течение 2-х лет эксперимента была рекордно дождливой и пасмурной, растениям не хватало солнечного света и вследствие этого, плохие урожаи, нехватка еды. В Биосфере-2 нельзя использовать пестициды — из-за замкнутости биологических циклов внутри, можно отравить все живое, поэтому вредители чувствовали себя вольготно, и съедали иногда значительную часть урожая. Люди для борьбы с ними разводили их естественных врагов, например насекомых, которые питаются личинками вредителей, но зачастую просто собирали их руками, совсем как у нас собирают колорадских жуков. А для очистки воды в Биосфере-2 выращивали водные гиацинты. Эти цветы вбирают в себя загрязнения из воды.
Помимо земледелия, жители Биосферы-2 занимались скотоводством. У них были козы, курицы, и даже поросята. Причем это были особые животные, приспособленные к суровым условиям. Например, курицы были дикой породы из Индии — они были приспособлены к жизни в тропиках (высокая температура и влажность) и могли питаться отходами. Американские куры не подошли бы, так как они не могут питаться ничем, кроме комбикромов, ведь их кормят ими уже в течение многих поколений. С маслом для жарки, заметим, были проблемы, жалко было переводить на него бобы, которые можно было съесть, так что вместо жарки стали варить, печь, или готовить на пару.
Нехватка калорийной пищи привела к попыткам рационирования распределения продуктов питания, а вопрос о выращивании большего количества еды выходил на первый план. В Биосфере-2 для выращивания продуктов был отведен особый участок, а вся другая поверхность должна была оставаться «дикой». Сразу возникла идея вырубить часть дикой природы и использовать освободившиеся место для выращивания дополнительной пищи. Но другие считали, что дикая природа имеет собственную ценность и весь видовой состав должен быть оставлен без изменений.
Перед биосферианами встал вопрос об уважении к другим видам живых существ. Руководители, контролировавшие экспедицию, дали ясно понять ее участникам, что если они очень голодны, все они, либо кто-то из них могут покинуть Биосферу-2 в любое время. Им не доставят пищу извне и запретили уничтожать участки дикой природы. Нехватка калорий приводила к тому, что у ученых не хватало энергии для выращивания пищи, — а ведь это тяжелый физический труд, значит, еды становилось все меньше.
Получался замкнутый круг. Кончилось тем, что в джунглях высадили все же немного бананов и папайя. Уплотнили посадку зерновых, засадив каждый сантиметр участка, отведенного для агрокультур, а распределение еды продолжили. Вопросы перенаселенности, самоценности дикой природы, необходимость поддерживать разнообразие видов — все это передний край современных экологических исследований.
Явления в природе также были достаточно интересны и непредвиденны. К примеру, над пустыней на стеклянной крыше Биосферы-2 по утрам конденсировалась вода, и на пустыню выпадал дождь. Его невозможно было ликвидировать, и поэтому пустыня стала не такой пустынной, как планировалось сначала — на ней стали произрастать растения.
Предусмотрев течения в «океане», создатели Биосферы-2 не предусмотрели ветер, а он, как оказалось, очень важен для растений, под его действием качаются деревья, что укрепляет их ствол. Без ветра ствол и ветви акаций, растущих в Биосфере-2, стали хрупкими и начали обваливаться под собственной тяжестью. Почему-то развелось много муравьев — хотя никто не планировал первоначально привносить их в систему.
Были трудности и посерьезнее: содержание кислорода за два года уменьшилось с 21% до 14%, а это значит — головные боли, низкая трудоспособность. Конечно, нельзя сказать, что обошлось без проблем — среди них проблема уменьшения содержания кислорода в атмосфере: с начального содержания в 21%, его количество за два года уменьшилось до 14%. Такое падение содержания кислорода приводило к постоянным головным болям, потере трудоспособности у участников эксперимента.
Разумеется, первый опыт — он закончился 26 сентября 1993 года — кое в чем был несовершенным. Но, несмотря на все эти трудности и неурядицы, первый эксперимент на Биосфере-2 завершился успешно: вся команда ученых и подавляющее большинство растений и животных с успехом пережило два года в изоляции. Этот эксперимент еще раз показал, что существует опасность столкнуться в будущем и в целом на Земле с такими проблемами как перенаселенность, нехватка пищи, уменьшение содержания кислорода в атмосфере и т.д.
Но как, ни странно, жизнь в изоляции от остального мира пошла людям на пользу: они ведь два года ели экологически чистую пищу, не травились ядохимикатами, не ели много жиров. После выхода из Биосферы-2 обнаружилось, что уровень холестерина в крови заметно снизился, а сами биосфериане не могли привыкнуть к обычной пище — она им казалась какой-то искусственной, безвкусной.
“Находясь в Биосфере-2, особенно ясно чувствуешь, что зависишь от окружающей природы, ведь ты особенно четко понимаешь, что дышишь кислородом, который вырабатывают растения, что если вода загрязниться, тебе нечего будет пить”, — говорит одна из участниц эксперимента. 2. Новая жизнь “Биосферы-2”
Сегодня BIOSРHERE-2 является подразделением Колумбийского университета. Там сейчас нет постоянных жителей, но научные исследования продолжаются.
Два года внутри «Биосферы-2» находились люди. Три года ушли на восстановление огромного комплекса.
Новая команда считает, что главное преимущество проекта — возможность проследить за миграцией элементов и прочими процессами в условиях автономности. Прежде всего их интересует влияние изменения содержания СО2 в атмосфере на жизнедеятельность растений.
Поскольку наличие СО2 является основным условием для процесса фотосинтеза, ученых давно занимает вопрос, не приведет ли повышение содержания СО2 в земной атмосфере в результате парникового эффекта к усиленному росту и развитию растений. Некоторые даже предлагают искусственно повышать процент СО2, чтобы увеличить урожайность основных культур.
В середине 1996 года ученые начали новый эксперимент, уже строго научный и «безлюдный». Они должны были выяснить: действительно ли с увеличением процентного содержания СО2 урожайность повышается и до каких пор; и что происходит с излишками СО2, где они накапливаются и возможен ли при неконтролируемом росте содержания двуокиси углерода в атмосфере некий обратный катастрофический процесс.
Сначала новые распорядители проекта взяли в аренду на ближайшей угольной шахте несколько мощных вентиляторов и впервые за несколько лет начали интенсивную замену воздуха внутри сооружения. Как следствие, содержание СО2 резко снизилось, что повлекло за собой замедление роста многих растений, а это, в свою очередь, вызвало уменьшение производства двуокиси углерода почвенными микроорганизмами. Вывод: посадки деревьев — неоднозначное решение проблемы парникового эффекта, так как микроорганизмы при этом, возможно, будут вырабатывать большее количество двуокиси углерода.
При ответе на первый из вышеназванных вопросов директоры проекта руководствуются уже проведенными исследованиями. Так, Брюс Кимболл из Финикса (штат Аризона) наблюдал за воздействием атмосферы, искусственно обогащенной СО2 до предположительного уровня 21-го века, на посевы пшеницы и хлопчатника.
С хлопчатником все обстояло просто — растения восприняли повышение содержания СО2, как и предсказывали специалисты, и в конце сезона принесли добавочные 40% хлопка по сравнению с контрольными растениями. Пшеница вела себя сложнее. В середине вегетационного периода опытные растения получали на 20% больше СО2, чем контрольные, и росли быстрее. Но созревание также ускорилось, что уменьшило продолжительность вегетационного периода, и полученный урожай лишь на 10% превосходил величину контрольного урожая.
Кимболл полагает, что в этом, видимо, виновато изменение температуры и уровня грунтовых вод. Как повышение СО2, так и понижение зеркала грунтовых вод способствует закрытию устьиц на поверхности листьев. Вода, которую пьют растения, испаряется через эти поры, охлаждая листья. Но при частично закрытых порах происходит перегрев листьев. Кимболл предполагает, что тепло ускоряет все физиологические процессы внутри растений, приводя к их раннему вызреванию. Если это так, то глобальное потепление, в сочетании с увеличением процентного содержания СО2, вызовет еще большее сокращение вегетационного периода растений.
Что касается второго вопроса, то так до конца и не ясно, что же происходит — повышение процентного содержания СО2 в атмосфере отстает от суммарных общемировых выбросов более чем на миллиард тонн углерода; ученые считают, что аккумулировать СО2 могут деревья, корни растений, почва…
В общем, «Биосфере-2» предстоит решить немало задач. Сейчас идет реконструкция комплекса с разделением его на мелкие участки, которым предстоит стать ареной серьезных экспериментов, и прежде всего — по изменению процентного содержания СО2, с тщательным прослеживанием путей миграции элементов. Возможно, для обывателя проект потерял значительную долю былой привлекательности, но в научных — а может, и в деловых — кругах позиции «Биосферы-2» укрепились. В конце 1999 года учеными комплекс «Биосфера-2» был опять взят в аренду еще на 10 лет Колумбийским университетом. 3. “Вечные аквариумы”
Наука пошла, развиваться дальше — сейчас понадобилось сконструировать миниатюрные замкнутые системы, чтобы их можно было использовать в космических аппаратах, ведь объем космического корабля сравнительно мал, а свободного пространства еще меньше. И тут на помощь пришел опыт работы в BIOSPHERE-2.
На основе уникальных результатов, полученных в ходе экспериментов в замкнутой системе, ученые, бывшие в составе первой экспедиции, уже давно разработали миниатюрные биологические аквасистемы, размером от 10 до 30 см в диаметре, в которых абсолютно безо всякого ухода могут жить разнообразные морские и пресноводные животные и растения — креветки, улитки. Их назвали BioSphere и Beach World.
Теперь такие замкнутые «вечные» аквариумы не редкость в американских домах, в офисах корпораций и банков, на столах руководителей. Ведь это очень необычно — это есть далеко не у всех и не все себе могут это позволить; и удобно: не нужно менять воду, чистить стекла, кормить, как это приходилось бы делать с обычным аквариумом.
Сейчас существует два основных вида «биосфер» — BioSphere и Веаch World — пляжный или прибрежный мир.
В BioSphere воссоздан животный и растительный мир озер Флориды, там растет большое красивое растение Hornwort, а по нему с ветки на ветку, как обезьяны в лесу «прыгают» маленькие рачки «гаммарусы». Кроме того, там еще живут улитки трех видов, дафнии, циклопы, остракоды. Принцип работы BioSphere такой же, как и у биосферы Земли: извне поступает только свет, солнечная энергия, которая и дает жизнь всем живым существам.
В BioSphere все сбалансировано, растения производят на свету в процессе фотосинтеза кислород, которым дышат животные. Животные, в свою очередь, выдыхают углекислый газ, который нужен растениям. Так замыкается цикл кислорода. Кроме этого, в BioSphere соблюдены все остальные природные циклы азота, углерода, воды. Животные в BioSphere размножаются и живут, сменяясь поколениями. Это — «вечная» биосистема, как и наша Земля.
Понятно, что BioSphere для процветания необходимо достаточно света, причем желательно естественного или наиболее близкого к естественному, и комнатная температура. А на тот случай, если в помещении недостаточно светло, рекомендуется использовать специальные светильники с соответствующими лампами. Кстати, при таком освещении BioSphere смотрятся наиболее эффектно.
Еще одно изобретение — это Beach world. В отличие от BioSphere, с ее флоридскими обитателями, в них живут красные морские креветки, «уроженцы» Гавайских островов. Размер креветок 1–2 см. Они ходят по белому песку, ракушкам и разноцветным камушкам, не прячутся в грунте и поэтому очень заметны. Забавно наблюдать, как креветки «пасутся», «пощипывают» друг друга и даже носят маленькие песчинки! Если их побепокоить, они теряют на время свой ярко-красный цвет и становятся незаметными. Как только они успокоятся, их покровы вновь становятся красными. Они едят микроводоросли и дышат кислородом, который вырабатывают растения. Креветки «подстригают» растения, поддерживая их здоровыми. Креветка ест не сами растения, она скорее пощипывает их, поедая микроводоросли и бактерии, которые растут на них. Они буквально являются садовниками тех мест, где живут.
Прибрежные животные, находящиеся в опасности.
Эти креветки — исчезающий вид, в природе они живут только на отдельных островах Тихого океана. Причина вымирания креветок в том, что аквариумисты выпускали аквариумных рыбок. Рыбки поедают креветок, разрушая всю экосистему Гавайских озер, и, в результате, озера вымирают. Разведение креветок для использования их в Beach World — один из немногих способов сохранения их как вида. Beach World выпускаются в виде 4 и 5 дюймовых шаров и в виде пирамиды высотой 7 дюймов. Заключение.
В начале 90-х годов прошлого века «Биосфера-2» мелькала на первых страницах газет в качестве эксперимента, который позволит понять работу «Биосферы-1» — то есть нашей планеты, откроет дорогу к созданию замкнутых экосистем, необходимых для полетов в космос, и поможет решить ряд других серьезных экологических проблем.
Однако, следует отметить, что первыми построили замкнутые комплексы, в которых на протяжении разного времени успешно жили люди были все же ученые СССР. Самым крупным нашим специалистом в области космической медицины и биологии, можно назвать Евгения Яковлевича Шепелева, профессора, сотрудника института медико-биологических проблем. Именно он был первым человеком на Земле, кто провел месяц в камере объемом пять кубических метров без связи с внешним миром, используя специальный биологический реактор, построенный на основе культивирования одноклеточных водорослей.
В конце пятидесятых годов, когда стало ясно, что полет в космос человека не за горами, возник вопрос — как обустроить его жизнь в среде, абсолютно неприспособленной для этого. Уже тогда было ясно, что нужно обзаводиться системами жизнеобеспечения, способными самовоспроизводиться. Тогда и возникла мысль повторить то, что делается в природе Земли. Следовательно, зашла речь о биологических регенеративных системах. Возникла идея использовать водоросли под названием хлорелла как биологический реактор, который снабжал бы герметичное помещение достаточным количеством кислорода в результате фотосинтеза и поглощения СО2. По распоряжению Сергея Павловича Королева была создана герметичная пяти кубометровая камера для того, чтобы имитировать обстановку в «Востоке». Засадили туда меня. Иллюминатор, конечно, был, телефонная связь. К исходу первых суток стало ясно, что человек, потребляет значительно больше кислорода, чем могут вырабатывать водоросли. Углекислота росла, а кислород падал. После этого эксперимента усовершенствовали технологию и спокойно держали в этой камере человека на протяжении месяца. После этого эксперимента, были проведены и другие испытания системы жизнеобеспечения человека.
На сегодня, нигде в мире не существует надежно работающих замкнутых систем, в которых человек бы полностью обеспечивался кислородом, водой и частично пищей. Однако, возможность построения такой системы доказана.
Поэтому то, американское космическое агентство NASA проявило большой интерес к этим исследованиям, проведенным в “Биосфере-2” и к аквасистемам. Научные исследования связаны, прежде всего, с определением реакции окружающей среды на те или иные изменения в составе атмосферы, изучаются пути превращения тех или иных химических элементов внутри Биосферы-2. Ведь в ней по-прежнему поддерживается замкнутость и, например, атом углерода раз попав в нее, в ней и остается, только принимает разные «формы» — он может быть атомом, из которого состоит растение, углекислый газ, или входить в состав других молекул. Некоторые части научного комплекса теперь открыты для экскурсий.
Список использованных источников
1. Архив сайта «Известия науки» за 10 сентября 2004 года, inauka.ru/10-09-04/
2. Биосферцы испытывают трудности // «Природа», 1993. №7. С.117;
3. “Биосферу-2” проветрили и почистили // «Природа», 1996. №1. С.117-118;
4. Дом под стеклянным небом // Знание—сила: Новости науки znanie-sila.ru/news/issue2print_72.html, 2000
5. Нельсон М. и др. Биосфера-2 // «Природа», 1993. №10. С.66-79;
6. Последняя разработка NASA у вас дома // «Мир климата», 2003, № 2
7. Чашечников Д., Краснобородько В. Два года под колпаком //«Аргументы и Факты», 11 июня 1998, №24
8. Эксперимент “Биосфера-2” продолжается // «Природа», 1995. №1. С.119-120;
Человек и биосфера
В первой половине семидесятых годов XX века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование в рассказах “Царь-рыба”.
Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”.
Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее. Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать… не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”.
Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью. Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора.
В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие. Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике.
Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа. Одна из главных задач
Вопрос 1. Как отражалась на окружающей среде деятельность первобытного человека?
Уже более 1 млн. лет назад питекантропы добывали пищу путем охоты. Неандертальцы использовали для охоты разнообразные каменные орудия, загоняли добычу коллективно. Кроманьонцы создали силки, остроги, копьеметалки и другие приспособления. Однако все это не вносило серьезных изменений в структуру экосистем. Воздействие человека на природу усилилось в эпоху неолита, когда все большее значение стали приобретать скотоводство и земледелие. Человек начал разрушать естественные сообщества, не оказывая, однако, пока еще глобального воздействия на биосферу в целом. Тем не менее нерегулируемый выпас скота, а также сведение лесов ради топлива и под посевы уже в то время изменяли состояние многих природных экосистем. Вопрос 2. К какому периоду развития человеческого общества относится зарождение сельскохозяйственного производства?
Сельское хозяйство появилось после окончания оледенения в эпоху неолита (нового каменного века). Обычно этот период датируют 8-3 тысячелетиями до н. э. В это время человек одомашнил несколько видов животных (сначала собаку, затем копытных – свинью, овцу, козу, корову, лошадь) и начал возделывать первые культурные растения (пшеницу, ячмень, бобовые). Вопрос 3. Назовите причины возможного возникновения недостатка воды в ряде районов мира.
Недостаток воды может возникнуть в результате различных действий человека. При возведении плотин, изменении русла рек происходит перераспределение водостока: одни территории заливаются, другие начинают страдать от засухи. Усиленное испарение с поверхности водохранилищ ведет не только к образованию дефицита воды, но и изменяет климат целых регионов. Поливное земледелие истощает запасы поверхностных и почвенных вод. Вырубка лесов на границе с пустынями способствует формированию новых территорий с недостатком воды. Наконец, причинами могут быть высокая плотность населения, чрезмерные потребности промышленности, а также загрязнение имеющихся водных запасов.
В первой половине семидесятых годов XX века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование в рассказах “Царь-рыба”.
Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”.
Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее. Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать… не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”.
Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью. Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора.
В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие. Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике.
Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа. Одна из главных задач “Царь-рыбы” — обличение браконьерства в наиболее широком толковании этого слова. Ведь браконьер — это не только человек, ворующий рыбу или зверя у государства. Браконьер — это и тот, кто строит над чистым озером атомную электростанцию, и тот, кто дает разрешение на вырубку девственных лесов. “Царь-рыба” — это не сборник тематически связанных между собой рассказов, а именно повествование.
Всепоглощающая идея автора о нераздельности Человека и Природы плавно перетекает из главы в главу, раскрываясь все с новых и новых сторон, вбирая в себя новые смыслы, расширяя объем философской, экономической, социальной задачи, стоящей перед всеми людьми. Большое идейно-художественное значение имеет и место действия “Царь-рыбы” — Сибирь. Эти огромные неосвоенные пространства одновременно являются и сокровищем, и болью России. Богатства Сибири основываются экстенсивно, без мысли о завтрашнем дне. “Так что же я ищу? Отчего мучаюсь? Почему? Зачем? Нет мне ответа”. Виктор Астафьев не дает готовых ответов на поставленные в повествовании ответы. От читателя требуется мужество, доброта, мудрость, чтобы понять: царь-рыбу сможет спасти только человек. Это задача настоящего и будущего.
Человек — элемент биосферы. Все природные ресурсы планеты предопределяют возможность жизни человека и являются основой ее материального производства. Прирост населения, развитие науки и техники, привели к тому, что деятельность человека стала важным фактором развития биосферы.
Под воздействием научной мысли и человеческого труда возникла возможность перехода биосферы в новое состояние — ноосферу. Ноосфера (за В. И. Вернадским) — это «мыслящая» оболочка, сфера ума, высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением в ней цивилизованного человека. Человечество интенсивно потребляет как живые, так и минеральные, природные ресурсы, потому возникают следующие проблемы: истощение природных ресурсов, снижения численности, и гибель живых организмов, сужения их ареалов, загрязнения и… отравления среды, промышленными отходами.
В результате производственной деятельности человека происходит загрязнение атмосферы вредными газами, увеличение концентрации CO 2 ; разрушение озонового слоя увеличением концентрации окислов азота и фреонов; изменение климата, роста «парникового эффекта» и повышения температуры воздуха; загрязнение водоемов и сокращение их площадей; уничтожение лесов, массовое заболевание растительности; засоление почв и растущее опустынивание; интенсивное использование энергоносителей, создания атомных электростанций и загрязнения среды, радиоактивными отходами.
Все эти влияния на биосферу вызывают цепные экологические реакции, которые отражаются в конечном результате на жизни человека. Рациональное природопользование — основа для сохранения многообразия биосферы и роста благосостояния человечества. Человек не господствует над природой, а является ее частью.
План
1. Введение.
2. Живое вещество-компонент биосферы.
3. Абиотические (неживые) компоненты биосферы.
4. Почва- уникальный компонент биосферы.
5. Биосфера и космос.
6. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается.
7. Биогенная миграция атомов- экосистемное свойство биосферы.
8. Как развивалась биосфера: пять экологических катастроф.
9. Устойчивость биосферы.
10. Биосфера и человек: экологическая опасность.
11. Человек должен сохранить разнообразие биосферы.
12. Заключение.
1. Введение
Сегодня во весь рост поднимается перед людьми одна из сложнейших проблем, независимо от того, живут ли они в Африке или в Европе, в больших городах или в джунглях. Она касается каждого из нас, и избежать её никому не дано.Это- проблема сохранения жизни на планете, выживания человека, как одного из уникальных видов живых существ.
Решение этой проблемы зависит от того, насколько каждый из нас и все человечество вместе осознают «запретную черту», переступить через которую человечество не должно ни при каких обстоятельствах. Такой «запретной чертой» являются законы жизни на планете.
Человек- обитатель биосферы. Именно биосфера- та оболочка Земли, в пределах которой протекает жизнь человечества в целом и каждого из нас.
Термин « биосфера» ввел австралийский геолог Эдуард Зюсс (1881-1914). Современная концепция биосферы связана с именем академикаВ.И. Вернадского.
Биосфера- область обитания живых организмов; оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Верхняя граница простирается до высоты озонового экрана ( 20-25 км), нижняя опускается на 1-2км ниже дна океана и в среднем 2-3 км на суше. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, педосферу (почву), и верхнюю часть литосферы ( горные породы).
2. Живое вещество- компонент биосферы
Биосфера включает в себя все части планеты, освоенные жизнью. Это и атмосфера, и океан, и все части земной поверхности, где утвердилась жизнь в любых её формах. Главный компонент биосферы- это её живое вещество.
«…На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» ( В.И. Вернадский).
В какой форме представлено живое вещество в биосфере? Живое вещество в биосфере представлено в виде отдельных тел- индивидуальных организмов.
Живое вещество представлено организмами различных размеров. Самые крупные из них- киты. Длина тела современных китов от 1,1 до 33 м, масса от 30 кг до 150 т. К высочайшим деревьям относится секвойя вечнозеленая, которая достигает высоты 110-112 м и имеет диаметр 6-10 м.
По приблизительной оценке, за время существования жизни на Земле в биосфере существовало более миллиарда видов..
Среди живых существ преобладают насекомые (их около миллиона видов). Позвоночные составляют всего 2%.. Известный нам мир жизни более чем на 70% состоит из животных, 225 – это растения и грибы, 5%- одноклеточные организмы.
Живое вещество распределено в биосфере неравномерно, оно образует сгущения на границах раздела литосфера- гидросфера — атмосфера: в водоемах близ поверхности, на дне морей и океанов, на поверхности суши. На материках наблюдаются береговые, пойменные, озерные, тропические, субтропические сгущения жизни. На суше преобладают растения, а в океане — животные.
Масса живого вещества называется биомассой. Она выражается в единицах массы сухого или сырого вещества, отнесенной к единицам площади или объема места обитания.Известно, что продолжительность жизни каждого отдельного организма имеет пределы, он смертен. Как же поддерживается непрерывность жизни в биосфере? Непрерывно размножаясь, живые организмы образуют поток чередующихся поколений: на смену погибающим появляются новые существа. Тем самым современное живое существо по происхождению связано с живым веществом прошлых геологических эпох.
Мириады живых существ населяют биосферу, составляют живое вещество биосферы. Химический состав живого вещества сходен с составом звезд и Солнца, что подтверждает единство природы. У живого вещества современными методами могут быть измерены масса, количество заключенной в нем энергии, характер отвечающего его пространства. Современному живому веществу присуще большое химическое разнообразие.
3. Абиотические (неживые) компоненты биосферы
Вода, воздух, почвы, их химический состав, физические свойства, в первую очередь температура, космическое излучение, гравитация, магнетизм- таковы абиотические компоненты биосферы.
К биосфере относят прежде всего те участки планеты, где есть условия не только для выживания, но и для размножения живых существ- это поле существования жизни. К нему прилегают территории, в которых живые существа страдают и лишь выживают, но не могут размножаться- поле устойчивости жизни.
Земные абиотические условия, которые определяют поле существования жизни:
— достаточное количество кислорода и углекислого газа,
— достаточное количество жидкой воды, а не льда или пара,
— благоприятные температуры: не слишком высокие, чтобы не свертывался белок, и не слишком низкие, чтобы нормально работали ферменты- ускорители биохимических реакций,
— живому существу необходим прожиточный минимум минеральных веществ.
Биосфера- глобальная экосистема, особая оболочка Земли, сфера распространения жизни, границы которой определяются наличием пригодных для организмов абиотических условий: температуры, жидкой воды, состава газов, элементов минерального питания.
4. Почва- уникальный компонент биосферы
В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что почвы представляют собой природные тела и по своим внешнимособенностям и свойствам сильно отличаются от горных пород, на которых они образовались. Их распределение на поверхности Земли подчинено строгим географическим закономерностям.
Разнообразие почв огромно. Это связано с многообразием сочетания факторов почвообразования: горных пород, возраста поверхности, растительного и животного населения, рельефа.
Почва-это особое природное тело и среда жизни, возникающая в результате преобразования горных пород поверхности суши совместной деятельностью живых организмов, воды и воздуха.
Почвообразовательные процессы на Земле -это грандиозные по своим планетарным масштабам и продолжительности процессы создания органического вещества почв, их биологического накопления и возникновения плодородия.
5. Биосфера и космос
Земля- уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при которой вода может находиться в жидком состоянии.
Земля получает от солнца огромное количество энергии и сохраняет приэтом примерно постоянную температуру. Значит наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космос: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.
Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.
6. Экологические взаимодействия живого вещества: кто как питается
Планета Земля отличается от других планет тем, что её биосфера содержит вещество, чувствительное к потоку солнечного излучения- хлорофилл. Именно хлорофилл обеспечивает преобразование электромагнитной энергии солнечного излучения в химическую энергию, с помощью которой идет процесс восстановления окислов углерода и азота в реакциях биосинтеза.
В зеленом растении происходит фотосинтез – процесс образования углеводов из воды и двуокиси кислорода ( которая находится в воздухе или воде). При этом в качестве побочного продукта выделяется кислород. Зеленые растения относят к автотрофам- организмам, которые берут все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной материи и не требуют для построения своего тела готовых органических соединений другого организма. Основной используемый автотрофами источник энергии-Солнце.Гетеротрофы-это организмы, которые нуждаются для своего питания в органическом веществе, образованном другими организмами. Гетеротрофы постепенно преобразуют органическое вещество, образованное автотрофами, доводя его до первоначального- минерального- состояния.
Деструктивная (разрушающая) функция совершается представителями каждого из царств живого вещества. Распад, разложение- неотъемлемое свойство обмена веществ каждого живого организма. Растения образуют органические вещества и являются крупнейшими производителями углеводов на Земле; но они же выделяют и необходимый для жизни кислород как побочный продукт фотосинтеза.
В процессе дыхания в телах всех видов живого образуется углекислый газ, который растения вновь используют для фотосинтеза.Существуют и такие виды живого, для которых разрушение отмершего органического вещества являются способом питания.Существуют организмы со смешанным типом питания, их называют миксотрофами.
В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.
7. Биогенная миграция атомов- экосистемное свойство биосферы
Конечное количество вещества, которое есть в биосфере, приобрело свойство бесконечности через круговорот веществ.
Образ круговорота вещества в биосфере создает колесо водяной мельницы. Однако, чтобы колесо вертелось, нужен постоянный приток воды. Подобно этому, поток солнечной энергии, поступающей из космоса, крутит « колесо жизни» на нашей планете. Насколько быстро вертится колесо? В ходе биогеохимических циклов атомы большинства химических элементов проходили бесчисленное количество раз через живое существо. Например, весь кислород атмосферы «оборачивается» через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ- за 200-300лет, а вся вода биосферы- за 2 млн лет.
Живое вещество является совершенным приемником солнечной энергии.
Энергия, поглощенная и использованная в реакции фотосинтеза, а затем запасенная в виде химической энергии углеводов, очень велика, есть сведения что она сопоставима с энергией, которую потребляют 100 тысяч больших городов в течение 100 лет. Гетеротрофы используют органическое вещество растений, как пищу: органика окисляется кислородом, который доставляют в организм органы дыхания, с образованием углекислого газа- реакция идет в обратном направлении. Таким образом, «вечной» делает жизнь одновременное существование автотрофов и гетеротрофов.
Факты и рассуждения о «колесе жизни» в биосфере дают право говорить о законе биогенной миграции атомов, который сформулировал В.И. Вернадский: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом, как тем, которое сейчас населяет биосферу, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.
Живое вещество разных царств и разного рода обеспечивает непрерывный круговорот веществ и преобразование энергии. Тем самым обнаруживается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского: в биосфере миграция химических элементов происходит при обязательном непосредственном участии живых организмов. Биогенная миграция атомов обеспечивает непрерывность жизни в биосфере при конечном количестве вещества и постоянном притоке энергии.
8. Как развивалась биосфера: пять экологических катастроф
С тех пор, как основатели современной палеонтологии открыли, что окаменелые осадки позволяют прочесть путь развития жизни, мы узнали, что органический мир на Земле не один раз переживал трагические события, приводившие почти к полному уничтожению жизни на планете. За последние 500 млн лет Земля несколько раз неожиданно оказывалась тяжело больной, а однажды- это было 250 млн лет назад- жизнь на Земле почти прекратилась.
Специалисты выделяют пять крупнейших катастроф, которые пережила биосфера: каменно- угольный период, пермский период, триас, юрский период, меловой период. Каждая из катастроф приводила к развитию живого вещества: более полному приспособлению к окружающей среде; появлению большего числа видов; проникновению их в новые условия обитания.
При каждой катастрофе, происходившей в биосфере, наряду с массой поверженных видов мы видим и победителей. Вначале их очень мало, н они умели « пожинать» плоды своей победы, заполняя себе подобными освободившееся пространство. Однако ни один новый вид нельзя упрекнуть в том, что он причастен к самой катастрофе ради процветания своего вида или семейства. Катаклизмы происходили по космическим или чисто земным причинам вследствие особенностей развития живой материи, когда одни её части угнетали или вовсе стирали с лица планеты другие, не сумевшие приспособиться к изменившимся природным условиям.
Развитие живого вещества биосферы- повышение уровня его организации и степени приспособленности к окружающей среде происходило через катастрофы- резкие изменения абиотической среды. Противоречия между сложившимися абиотическими и биотическими компонентами биосферы при резких для геологического времени изменениях среды разрешалось всякий раз за счет разнообразия и изменчивости живого вещества биосферы. Живое вещество всякий раз сохраняло жизнь в биосфере за счет выживания более приспособленных видов.
9. Устойчивость биосферы
Богатство живого мира издревле увлекало и восхищало человека. Мореплаватели и купцы миссионеры и авантюристы, путешественники и лекари, а затем и ученые привозили домой образцы удивительных растений и животных из всех стран мира. Немалым был объем естественнонаучных знаний уже в древнейших цивилизациях Нила, Двуречья, Индии и Китая.
Разнообразие видов не исчерпывает всего биологического разнообразия. В рамках каждого вида его популяции и особи, в том числе и люди, различаются генетически в гораздо большей степени, чем думали раньше. Два случайно выбранных человека будут различаться по сотням, а возможно, и тысячам различий в хромосомах. Подобные различия очень важны, многие из них связаны с чувствительностью к изменению параметров среды, определяют приспособляемость или даже возможность выживания отдельных организмов, напоминая, что естественный отбор продолжается.
Каким образом биологическое разнообразие обеспечивает устойчивость биосферы? Ответ прост: через множество взаимосвязей и взаимодействий, как между собой, так и с косвенным веществом. В биосфере имеется большой набор процессов регулирования с обратной связью и, как следствие, набор циклических процессов, позволяющих ей компенсировать изменяющиеся условия. Поэтому биосфера сравнительно легко справляется с задачами автоматического регулирования необходимых ей условий жизни.
Стабильность глобальной экосистемы обеспечивается избыточностью её функциональных компонентов. Если в экосистеме имеется несколько видов автотрофов, каждый из которых имеет свои оптимальные температурные условия фотосинтеза, то суммарная скорость фотосинтеза может остаться неизменной при колебаниях температуры.
Приспособляемость биосферы к изменению внешних условий- упорядоченный процесс, в котором один вид может замещаться другим, и вто же время это поток сдвигающихся динамических равновесий. Биологическое разнообразие биосферы обеспечивает непрерывный биохимический круговорот вещества и потоки энергии, поддерживая связи всех геосфер: атмосферы, литосферы, гидросферы, создавая целостность природной среды.
10. Биосфера и человек: экологическая опасность
Мир уже знает о грозящей ему опасности. И на сей раз известно живое существо, повинное в приближающейся катастрофе, — африканский примат, который за 5 млн лет сильно размножился и теперь нарушает равновесие в биосфере. Этот нарушитель- человек . Его появлению предшествовал длительный период, в котором возникали, эволюционировали, уступали место одни другим предки Homosapiens- гоминиды. Они развивались и жили в общем потоке жизни, были его участниками и обладали целым рядом потребностей и инстинктов, абсолютно необходимых для жизни и эволюции. Всё это делало поток жизни, с одной стороны, целостным, легко ранимым в отдельных звеньях, а с другой – хорошо самозащищенным и защищаемым системой.
Прошли тысячелетия, возникали и гибли великие цивилизации, созданные человеком. Все великолепие современной цивилизации- обилие и разнообразие товаров, транспорт, космические полеты, возможность огромному количеству людей заниматься наукой, искусством, наконец, обеспеченная старость – все это следствие того огромного количества искусственной энергии, которое стало теперь производить человечество. Мы живем не энергией Солнца, как растения и животные, а расходуем запасы углеродов- нефти, угля, газа, сланцев, которые накоплены прошлыми биосферами за сотни миллионов лет.
Но что при этом происходит с тепловым балансом планеты? Искусственная энергия рассеивается и идет на нагревание Земли, её тверди, океана, атмосферы. Наступит время, когда искусственная энергия начнет сказываться на структуре теплового баланса планеты.
Таким образом, распространенное представление о том, что увеличение количества производимой людьми энергии всегда благо, также требует пересмотра: увеличение средних температур планеты на 4-5 градусов грозит человечеству экологической катастрофой. И здесь есть черта, переступать которую нельзя.
Предсказать заранее даже в самых общих чертах результаты такого потепления совсем не просто. При повышении средней температуры уменьшается перепад температур между экватором и полюсом. А это- главный двигатель, благодаря которому происходит движение атмосферы, переносящее тепло от экваториальных зон к полярным. Если увеличивается перепад температур, то и интенсивность атмосферной циркуляции увеличивается. Если уменьшается- циркуляция атмосферы делается более вялой, уменьшается влагоперенос. Значит, засушливые зоны становятся еще более засушливыми, продуктивность биоты падает.
Еще в прошлом веке известный географ, климатолог, геофизик профессор А. И.Войков, основатель первой геофизической обсерватории в России, сформулировал известный закон: тепло на Севере- сухо на Юге. Этот закон, который носит теперь название закона Воейкова, подытоживает многолетние наблюдения. Всякий раз, когда в ходе циклического изменения средних температур на Севере начинает теплеть, в Заволжье, Казахстане и других районах юго — востока Евразии увеличивается количество засушливых лет. Особенно чутко откликается на изменение количества осадков растительность пустынь и полупыстынь.
Человек ищет способы ограничить свое пагубное воздействие на природу, потому что осознал свою зависимость от состояния биосферы. Люди поняли, что их деятельность должна коренным образом измениться и соответствовать природным законам биосферы, в границах которых только и может протекать всякая жизнедеятельность.
Мы проследили лишь одно явление, которое подтверждает, что человек теперь способен очень легко переступить ту «роковую черту», ту грань, за которой начнутся необратимые процессы изменения условий его существования. Биосфера начнет переходить в новое состояние, и места для человека в её новом состоянии может не оказаться. Вот почему человечество должно быть способным предвидеть результаты своих действий и знать, где проходит «запретная черта», отделяющая возможность дальнейшего развития цивилизации от её более или менее быстрого угасания.
11. Человек должен сохранить разнообразие биосферы
Каждый биологический вид (и человек тут не исключение)может жить в довольно узких рамках той среды, к которой он генетически приспособлен. Если среда жизни изменяется быстрее, чем может наступить адаптация или переформирование вида в новое образование, организм неизбежно вымирает.
Покров живого вещества на планете резко меняется. Он сжимается подобно бальзаковской шагреневой коже. Да и сама кожа истончается, даже в чисто механическом смысле- исчезают леса, идет деградация черноземов и т. п. Из под ног человечества уходит фундамент как непосредственной среды его жизни, так и экономического развития.
В настоящее время процесс обеднения живого вещества, исчезновения видов живого идет в десять, а в некоторых случаях и в сто раз интенсивнее, чем шло 65 миллионов лет назад вымирание динозавров. Виды не просто исчезают, меняется вся структура живого вещества. Крупные животные и растения сменяются более мелкими: копытные- грызунами, грызуны- растительноядными насекомыми.
Потери в составе живого вещества могут привести к авральному разрушению биогеохимической системы планеты Глобальное искажение биогеохимических циклов грозит тем, что природа станет иной, не той, к которой приспособлено современное хозяйство. Понадобится грандиозная перестройка. Потомкам в результате нынешних воздействий человека грозит природно- ресурсная нищета, истощение естественных ресурсов.
Человечество должно сохранить биологическое разнообразие биосферы, так как его сокращение ведет к нарушению биосферных процессов, к катастро-
фическим изменениям условий жизни на планете.
12. Заключение
Человечество осознало, как мала наша Земля, поняло, что вмешиваться в процессы, протекающие в природе, нужно крайне осторожно.
Наша планета уникальна, потому что на ней есть жизнь. Жизнь пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и земную твердь. Жизнь а Земле представлена живым веществом, которое образовано миллионами видов и миллиардами особей. Живое вещество, все биологическое разнообразие Земли защищено от космических лучей геомагнитным полем и озоновым экраном. Все формы и проявления жизни не существуют сами по себе, они связаны сложными взаимоотношениями в единый комплекс жизни- глобальную экосистему (биосферу) . Эти взаимоотношения и связи в живой природе удивительны! Каждая группа родственных видов, образующих царство, выполняет определенную роль в круговороте веществ: создание, преобразование, разрушение органических веществ.
Основным источником энергии в биосфере является Солнце. Биогенный круговорот веществ не дает прерваться жизни на планете Земля. Живые существа биосферы преобразовали химический состав воздуха, воды, почвы, определили и их современный состав, повлияли на формирование минералов и горных пород, на рельеф Земли. Биосфера- среда жизни и результат жизнедеятельности.
Одна из главных задач ХХ1 века, в решение которой существенный вклад должна внести экология, — это достижение гармонии между человеком и природой.
Литература
1. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб.пособие.-СПб., 2001.
2. Владимиров В.А., Измалков В.И. Катастрофы и экология.- М.,2000.
3. Данилов- Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. – М., 2000.
4. Мамедов Н.М. Основы общей экологии: Учебник.-М.,1998.
5. Общая экология: Учебник для вузов/ автор-составитель А.С.Сте-
пановских /.- М., 2001.
6. Окружающая среда: энциклопедический словарь- справочник:-Т.1.-М.,1999.
7. Хван Т.А., Хван П.А. Безопасность жизнедеятельности.-
Ростов н/Д., 2001
Содержание
Введение
Роль человеческого фактора в развитии биосферы
В.И. Вернадский «О биосфере и живом веществе»
Биогенная миграция
В.И. Вернадский «О ноосфере»
Введение
Долгое время человек находился в непосредственной зависимости от окружающей природы. По мере становления человеческого общества влияние его на природу непрерывно возрастало, и в настоящее время оно представляет собой один из важнейших экологических факторов. Человек сознательно (искусственный отбор, интродукция) или бессознательно (уничтожение животных и растений, случайный перенос сорняков) изменяет флору и фауну; частично (осушение, орошение, вырубка лесов) или полностью (распашка, застройка, регулирование стока рек плотинами, открытые разработки полезных ископаемых) меняет среду обитания организмов. Коренным образом, нарушая сложившиеся в природе взаимосвязи и среду, хозяйственная деятельность человека, овладевшего различными формами энергии, оказывает влияние на биосферу в целом.
Гигантский прогресс науки и техники, усиленная эксплуатация природных ресурсов и быстрый рост населения земного шара сделали проблему отношений между человеком и природой особенно актуальной. В эпоху научно-технической революции воздействие человека достигло силы и глобальности, сравнимых с природными. Загрязнение воздуха и воды, эрозия почвы, недостаточно экономное использование земель, запасов нефти, газа и угля, непоправимый ущерб, приносимый растительному и животному миру, стали реальным фактом.
Испытания атомных бомб и неправильное захоронение радиоактивных отходов приводят к повышенной радиоактивности воздуха, вод, почв. По цепям питания, в которых участвуют планктон, рыбы, рыбоядные звери и птицы, гнилостные бактерии, растения, животные, человек, радиоактивность передается как в океане, так и на суше. Накопление радиоактивных веществ ведет к раковым и генетическим заболеваниям.
Увеличение концентрации СО2 в атмосфере (за последние 100 лет на 10%) вызывает «парниковый эффект» — повышение температуры воздуха, что может привести к таянию полярных льдов, повышению уровня Мирового океана и затоплению прибрежных земель. Промышленные выбросы повышают концентрацию в атмосфере сернистого газа, что приводит к выпадению осадков с высокой концентрацией серной кислоты («кислотные дожди»), от которых гибнет растительность.
В результате эрозии при неправильной агротехнике уменьшается плодородный слой почв, 1 см которого природа создает за 100 и более лет. Растет площадь пустынь, стремительно уничтожаются леса (за последние 30 лет на земном шаре вырублена почти половина их!). Становится реальностью нехватка пресной воды в ряде стран. Нарушаются сложившиеся экологические связи. Несут невосполнимые потери фауна и флора. Загрязнение атмосферы, природных вод, истощение недр, потеря почвенного плодородия, обеднение генетического фонда делают нашу планету менее пригодной для жизни, ставят человечество на грань экологической катастрофы.
Для преодоления экологического кризиса необходима оценка окружающей среды, человека и общества как единой системы. Эти положения были развиты с материалистических позиций в 30-40-х годах нашего столетия В. И. Вернадским в учении о ноосфере (сфере разума). Ноосфера — новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором ее развития. Превращение биосферы в ноосферу — естественный этап развития нашей планеты и необходимое условие для развития цивилизации.
Роль человеческого фактора в развитии биосферы
В результате сложнейшего эволюционного процесса на Земле сформировалась биосфера — оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.
Термин биосфера (от греч. «биос» — жизнь, «сфера» — шар) введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Целостное учение о биосфере и протекающих в ней процессах было создано и развито в 30-х годах акад. В. И. Вернадским (1863 — 1945). В. И. Вернадский рассматривал совокупность живых организмов Земли — «живое вещество» — как единый всеобщий фактор, который вовлекает в круговорот косную материю планеты, аккумулирует энергию Космоса и преобразует ее в энергию земных процессов.
Биосфера — совокупность биогеоценозов Земли — представляет собой огромную экологическую систему. Биологический компонент биосферы — живое вещество, абиотические компоненты — часть земной коры и атмосферы; они связаны сложными биогеохимическими процессами перераспределения энергии и вещества с живым веществом. Границы жизни, следовательно, являются и границами биосферы.
Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу (океаны, моря, реки, озера) и верхнюю часть литосферы (твердая оболочка Земли). В литосфере жизнь обнаружена от 7500 м глубины (нефтяные бактерии) и до 6200 м высоты над уровнем моря (хлорофиллоносные растения). Проникновение организмов вглубь ограничено высокой температурой, давлением, а вверх — холодом. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат излучения, недостаток воды и кислорода, низкие температуры. Жизнь здесь возможна до 25 км над Землей (в тропосфере), в основном для временно переместившихся сюда форм (летающие организмы, бактерии, споры). До 2 км обнаружены насекомые, до 4 км — паучки, не менее чем до 22 км — споры бактерий. В гидросфере некоторые формы жизни проникают на глубину до 10 км. Здесь ограничивающими факторами являются давление толщи воды и отсутствие света. Наиболее благоприятные условия жизни и максимальная концентрация живого вещества наблюдается у поверхности суши и океана.
Масса живого вещества по сравнению с массой Земли ничтожна и тем не менее многие изменения земной коры обусловлены его жизнедеятельностью. Живое вещество играет ведущую роль в биосферных процессах и осуществляет важнейшие биогеохимические функции: газовую (поглощение и выделение газов), окислительно-восстановительную (восстановление СО2 до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до СО2 при дыхании), концентрационную (накопление азота, фосфора, кальция, кремния, магния в организмах). За миллиарды лет растения обогатили атмосферу кислородом, сделав возможным аэробное дыхание, очистили ее от СО2, использовав его для синтеза органического вещества. Концентрационной функцией обусловлено образование многих осадочных пород, например залежей мела или известняка. Деятельность живого вещества сформировала и поддерживает газовый состав атмосферы, влияет на процессы выветривания горных пород.
В биомассе Земли масса зеленых растений суши составляет в среднем около 97%, животных и микроорганизмов — 3 %. Биомасса на суше увеличивается от полюсов к экватору, в том же направлении растет и число видов. Тундры насчитывают около 500 видов растений, леса и степи — до 2000, влажные тропические леса — более 8000. Основную биомассу суши составляют леса. Влажные тропические леса обладают максимальной биологической продуктивностью, тундры и пустыни — минимальной. Энергия, аккумулируемая ими, соответственно составляет 7 —14,5 тыс. Дж/см2 • год и 20 — 250 Дж/см2 -год.
Огромная биомасса сосредоточена в почве. Ее составляют корни растений, почвенные животные (насекомые и их личинки, черви и др.), а также грибы, бактерии и водоросли. В некоторых почвах биомасса дождевых червей достигает более 1 т/га.
В Мировом океане биомасса в 1000 раз меньше, чем на суше, хотя он и занимает 2 /3 поверхности планеты. Здесь биомасса сосредоточена главным образом в поверхностном слое до 100 м глубиной. Это область развития планктона (микроскопических водорослей и беспозвоночных – основы большей части пищевых цепей). На дне растут прикрепленные водоросли, здесь же обитают и различные морские животные. Организмы, живущие на грунте и в грунте водоемов, образуют бентос.
На Земле ежегодно производится и разрушается 1012 т живого вещества из общего запаса 1013 т. Такой интенсивный круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью всей биомассы планеты. В отличие от мертвой материи живое вещество способно к аккумулированию энергии, к размножению и обладает огромной скоростью реакций. Как писал В. И. Вернадский, на земле нет силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной па своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.
Жизнь на Земле невозможна без круговорота веществ. Аккумуляция и минерализация происходит в биогеоценозах. Основной круговорот углерода состоит в превращении СО2 в живое вещество (фотосинтез, хемосинтез), из которого при разложении бактериями и дыхании вновь образуется СО2. Неполное разложение живого вещества приводит к образованию гумуса (сложная смесь органических веществ, обеспечивающая плодородие почвы), торфа, угля, нефти.
Круговорот азота связан с превращением в нитраты молекулярного азота атмосферы за счет деятельности азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий и энергии грозовых разрядов. Нитраты усваиваются растениями. В составе их белков азот попадает к животным, а после отмирания растений и смерти животных — в почву. Здесь гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака, который затем окисляется хемо-синтезирующими бактериями в азотную кислоту. Аналогично могут быть прослежены круговороты фосфора, серы и других биогенных элементов. Накопление химических элементов в живых организмах и освобождение их в результате разложения мертвых — характерная особенность биогенной миграции.
Источник энергии, от которого зависит жизнь на Земле, — Солнце. В процессе фотосинтеза солнечная энергия трансформируется в химическую.
В живом веществе Земли запасено 4,19-1018 Дж энергии, при этом ежегодно создается и тратится 4,19-10 Дж. В конечном счете солнечная энергия обеспечивает все процессы круговорота веществ и частично консервируется в нефти, каменном угле, торфе. Так как биосфера получает энергию извне — от Солнца, ее называют открытой системой.
Все живое на Земле, включая человека, приспособлено к условиям биосферы и не может существовать вне ее.
В.И. Вернадский «О биосфере и живом веществе»
В трудах В. И. Вернадского можно встретить различные определения понятия «биосфера», и, как считает академик Б. С. Соколов, ученый не дал (не ставил своей целью) какого-либо энциклопедически точного определения. Он как бы раскрывал содержание понятия биосфера с разных сторон, соотносил с другими, — уже утвердившимися в науке понятиями. Но смысл несколько отличающихся определений сохраняется близким, практически одним и тем же.
Биосфера, по В. И. Вернадскому, это «организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью». «Пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования жизни. Из этих на первый взгляд общих определений вытекают несколько совершенно конкретных понятий, раскрывающих сущность биосферы.
Первое. Биосфера — не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере. В. И. Вернадский предельно лаконично указывает ее основное отличие — это организованная оболочка. И чтобы понять суть биосферы, нужно понять, как и кем, она организована, в чем состоит организованность биосферы.
Второе. Биосфера имеет определенные пределы, то есть некоторые конечные размеры, в рамках которых она может быть выделена и научно изучена. Следовательно, выявив главную движущую силу развития биосферы — живое
вещество,— необходимо установить те пространственные и временные ограничения (пределы), которые накладываются на деятельность живого вещества.
Третье. Пределы биосферы связываются с полем существования живого. Но любое поле может сохраняться и поддерживаться лишь при условии сохранения определенных физических или химических параметров, показателей его состояния. Значит, должны быть установлены некоторые необходимые и достаточные параметры для физического сохранения „полей жизни“ в биосфере и самой биосферы.
На все эти вопросы даются ясные ответы в учении о биосфере. Конечно, жизнь идет вперед, развивается и наше научное представление о мире, но вот что мы должны отметить: далее развивать плодотворно научную мысль вне концепции биосферы становится невозможным. Это с одной стороны, а с другой — развитие научных исследований, особенно комплексных, в наши дни прямо или косвенно связано с идеями В. И. Вернадского о биосфере и переходе ее в ноосферу. В этом, по-видимому, и состоит смысл тех немногих фундаментальных открытий науки, которые меняют систему сложившихся ранее взглядов и становятся новым научным мировоззрением.
Перелистаем страницы „Биосферы“. Попытаемся отыскать те „ключевые слова“ — основные понятия, которые лежат в фундаменте стройного здания учения о биосфере.
Одно из главнейших ключевых слов нам уже знакомо: живое вещество, движущая сила биосферы. Другое, а может быть, для самой биосферы и основополагающее — ее организованность. Быть живым — значит быть организованным, отмечал В. И. Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как организованной оболочки Земли. На протяжении миллиарда лет существования биосферы организованность создается и сохраняется деятельностью живого вещества — совокупности всех живых организмов. Форма же деятельности живого, его биогеохимическая работа в биосфере (новое понятие, введенное В. И. Вернадским), заключается в осуществлении необратимых и незамкнутых круговоротов вещества и потоков энергии между структурными основными компонентами биосферной целостности: горными породами, природными водами, газами, почвами, растительностью, животными, микроорганизмами. Этот непрекращающийся процесс круговоротного движения составляет один из краеугольных камней учения о биосфере и носит название биогеохимической цикличности.
В свою очередь, изучение биогеохимических циклов как незамкнутых круговоротов помогает более глубоко проникнуть в суть процессов организованности биосферной оболочки. В силу постоянного выхода части биосферного вещества из круговорота за пределы современной биосферы в глубокие слои земной коры, организованность представляет собой, по словам В. И. Вернадского и Бауэра, создателя „Теоретической биологии“, „устойчивое неравновесие“. Каждое последующее состояние биосферы не повторяет предшествующее; вовлечение в миграционные циклы одних вещественно-энергетических потоков и выход из биогеохимических циклов других приводит к непрерывному обновлению биосферы, способствует ее прогрессивному эволюционному развитию, ее пульсации, усложнению живого вещества, возрастанию многообразия живых организмов.
Концентрируя солнечную космическую энергию и трансформируя ее в активную (свободную) энергию земных процессов, живые организмы стремятся к максимальному проявлению этой действенной энергии в процессах обмена, в круговоротах и биогеохимических циклах. Прямые и обратные связи такой цикличности и составляют механизм функционирования биосферы, сущность ее организованности, основу ее развития. „Всюдность“, „растекание“, „давление жизни“ — строго научные, но вместе с тем, и яркие художественные образы, введенные В. И. Вернадским для обозначения важнейшего эмпирического обобщения (закона биосферы) о биогеохимическом принципе максимального проявления жизни в биосфере. Живое вещество с мгновенной скоростью захватывает все „незанятые“, „оголенные“, временно вышедшие из-под „давления жизни“ участки биосферы.
Вернемся, однако, к круговоротам вещества. Казалось бы, ничтожно мала доля углерода, главнейшего химического элемента жизни, выходящего из современного, длительностью 3000—5000 лет цикла биосферы — всего около стомиллионной доли процента (100—150 тонн) от общего количества находящегося в обращении углерода. Но за всю геологическую историю биосферы таких циклов „выхода“ углерода за пределы биосферы, по нашим оценкам, произошло около ста тысяч, и это привело к накоплению в геологическом прошлом триллионов тонн ископаемого органического вещества, аккумулированного в углях, нефти, органогенных известняках, битумах, каустобиолитах и других хорошо известных месторождениях полезных ископаемых. То же самое можно сказать о кремнеземе (диатомиты, трепелы, опоки), железе и марганце (железисто-марганцевые руды), азоте, калии, сере, фосфоре и многих других химических элементах, захватываемых живыми организмами биосферы и после их отмирания образующих месторождения ценного минерального и органического сырья. Изучение фундаментальных проблем организованности биосферы и процессов биогеохимической цикличности тем самым переходит в ранг важнейших научно-прикладных проблем. Их успешное решение имеет большое практическое значение для развития народного хозяйства. » Нет ничего практичнее хорошей теории”,— в этих крылатых словах физика Людвига Больцмана содержится глубокий смысл.
Вопрос о пределах биосферы В.И. Вернадским связывается с сохранением пределов жизни. Представления о них претерпевают коренные изменения буквально с каждым новым днем развития науки. Еще вчера мы были убеждены, что температура кипения в 100°С невозможна для жизни какого-либо живого существа. Сегодня же нас впечатляют все новые открытия мира термофильных организмов, обнаруженных в вулканических жерлах, гейзерах и подводных излияниях; для некоторых из них стоградусная температура «холодновата» для нормального деления клеток (размножения), они живут и при + 200°С и даже до +250°С. Есть сведения о возможности перенесения бактериями температуры абсолютного нуля (—273°С). В работе на ледниках Кавказа в 1960—1964 годах мы наблюдали кроваво-красные и багряно-фиолетовые снежники, в которых происходила в то время бурная вегетация мельчайших микроводорослей, окрашивающих снег в столь необычные для «белого безмолвия» краски.
Велика пластичность жизни, но все же пределы ее объективно существуют, и они определяют пределы развития биосферы, ее структуру и функции. Верхняя граница биосферы охватывает всю тропосферу и ограничивается озоновым слоем (23 — 25 км), который своеобразным экраном защищает все живое от губительного воздействия ультрафиолетовой радиации. Нижняя граница очень изрезана; биосфера включает всю гидросферу суши и Мировой океан, на материках проникает в среднем в земную кору до глубин 16 километров. Здесь она сопрягается с областью «былых биосфер»,— так В. И. Вернадский назвал сохранившиеся остатки биосферы прошлых геологических периодов. Это накопление известняков, углей, горючих сланцев, осадочных горных пород с включениями рассеянного органического вещества.
Былые биосферы — документированное доказательство геологически вечного развития биосферы. В большом геологическом цикле движения вещества ископаемые остатки биосфер прошлого выходят на дневную поверхность, разрушаются, захватываются живыми организмами в новые биогенные циклы круговорота, затем снова выходят из него и опускаются в глубокие горизонты земной коры, где подвергаются метаморфизации, переплавке, и где отдают запасенную в них солнечную энергию. Так длится миллиарды лет, сколько существует биосфера.
А сколько существует? Где ее временные пределы?
Мы этого еще не знаем. Последние добытые наукой факты говорят о том, что в древнейших горных породах возрастом около 4 миллиардов лет, то есть почти одновозрастных с самой планетой Земля, встречаются уже сообщества микроорганизмов различных видов и форм м. Они и представляли древнюю биосферу Земли. Следовательно, возраст биосферы приближается к геологическому возрасту Земли как планеты Солнечной системы.
Биогенная миграция
Сущность своего учения о биосфере и живом веществе Вернадский представил в предельно ясной и краткой форме.
Можно без преувеличения утверждать, — говорил он, — что химическое состояние наружной коры нашей планеты, биосферы, всецело находится под влиянием жизни, определяется живыми организмами.
Несомненно, что энергия, придающая биосфере ее обычный облик, имеет космическое происхождение. Она исходит из Солнца в форме лучистой энергии.
Но именно живые организмы, совокупность жизни, превращают эту лучистую космическую энергию в земную, химическую и создают бесконечное разнообразие нашего мира.
Это живые организмы, которые своим дыханием, своим питанием, своею смертью и своим разложением, постоянным использованием своего вещества, а главное длящейся сотни миллионов лет непрерывной сменой поколений, своим рождением и размножением порождают одно изграндиознейших планетных явлении, не существующих нигде, кроме биосферы. Этот великий планетный процесс есть миграция химических элементов в биосфере, движение земных атомов, непрерывно длящееся больше двух миллиардов лет согласно определенным законам.
В докладе Вернадского для нас интересен один момент: появление нового биогеохимического термина миграция элементов взамен употреблявшихся ранее описательных выражений.
Значит, в это время Вернадский был вполне близок к самому важному и самому сказочному своему обобщению.
Выступая перед Ленинградским обществом естествоиспытателей в феврале 1928 года с докладом «Эволюция видов и живое вещество», Вернадский миграцией химических элементов называет всякое перемещение химических элементов, чем бы оно ни было вызвано. Миграцию в биосфере производят химические процессы, например вулканические извержения, движение жидких, твердых, газообразных масс при испарении осадков, движение рек, морских течений, ветров и т. п.
Биогенная миграция производится силами жизни и, взятая в целом, является одним из самых грандиозных и самых характерных процессов биосферы, основной чертой ее организованности. Огромные количества атомов, исчисляемых не квинтильонами, а еще большими числами, находятся в непрерывной биогенной миграции.
Эффект всей биогенной миграции определяется не одной массой живого вещества. Он зависит не меньше, чем от количества атомов, и от интенсивности их движения, неразрывно связанного с жизнью. Чем больше раз будут оборачиваться атомы в единицу времени, тем биогенная миграция будет значительнее; она может быть резко различна при одном и том же количестве атомов, захваченных живым веществом.
Миграция атомов, производимая организмами, но генетически и непосредственно не связанная с вхождением или прохождением атомов через их тело. Эта биогенная миграция производится техникой их жизни. Ее, например, производит работа роющих животных, следы которой известны с древнейших геологических эпох; таковы же отражения социальной жизни животных постройки термитов, муравьев или бобров. Но исключительного развития достигла эта форма биогенной миграции химических элементов во время возникновения цивилизованного человечества за последний десяток тысяч лет. Мы видим, как этим путем создаются новые, небывалые на нашей планете тела, например свободный металл, как меняется лик Земли, исчезает девственная природа.
Впоследствии на этой биогенной миграции, производимой техникой цивилизованного человечества, Вернадский построил свое учение о геологическойдеятельности человека. Пока же он, в сущности, лишь рассказывает о том, каким путем он сам пришел к своему поразительному заключению.
Анализ окружающей нас живой природы позволяет легко убедиться в том, что всюдность и давление жизни коренным образом изменены и усилены в течение геологического времени. Это совершенно эволюционным процессом, приспособлением организмов, увеличившим и всюдность жизни и ее давление. Так, из анализа пещерной фауны ясно, что она составлена из организмов, раньше живших на свету. Они приспособились эволюционным путем к новым условиям и увеличили область жизни. То же самое верно для глубоководных организмов. Они приспособились к условиям большого давления, холода и мрака, развились из организмов живших в иных условиях. Это явление новое, расширяющее область жизни биосферы населением глубин.
На каждом шагу и повсюду наблюдаются такие процессы. Флора и фауна горячих ключей, флора и фауна высокогорных областей или пустынь, флора и фауна ледниковых и снежных полей созданы эволюционным путем.
Жизнь, медленно приспособляясь, завоевывала новые области для своего бытия, увеличивала эволюционным процессом биогенную миграцию атомов биосферы.
Эволюционный процесс не только расширял область жизни, он усиливал и менял темп биогенной миграции: создание скелета позвоночных изменило и усилило миграцию атомов фосфора и, вероятно, фтора; создание скелетных форм водных беспозвоночных коренным образом изменило и усилило миграцию атомов кальция.
Еще большее по сравнению с другими позвоночными изменение в биогенной миграции произвело цивилизованное человечество. Здесь впервые в истории Земли биогенная миграция, вызванная техникой жизни, стала преобладать по своему значению над биогенной миграцией, производимой массой живого вещества. При этом изменились биогенные миграции для всех элементов. Этот процесс совершился чрезвычайно быстро, в геологически ничтожное время. Лик Земли изменился до неузнаваемости, и совершенно ясно, что процесс изменения только что начался.
Два явления здесь особенно отмечены Вернадским: во-первых, то, что человек едва ли кто сейчас сможет в этом сомневаться создан эволюционным процессом, и, во-вторых, наблюдая производимое им изменение в биогенной миграции, видно, что это изменение нового типа идет, все увеличиваясь, с чрезвычайной резкостью. Вполне допустимо поэтому, что и в другие периоды палеонтологической летописи изменения в биогенной миграции происходили при создании новых животных и растительных видов не менее резко. Этот эмпирический анализ Вернадского ясно и непреклонно устанавливает, что всюдность и давление жизни утверждаются в биосфере эволюционным путем. Другими словами, наблюдаемая на нашей планете эволюция живых форм увеличивает проявление биогенной миграции химических элементов в биосфере.
Очевидно, то механическое условие, которое определяет неизбежность такого характера биогенной миграции атомов, действовало непрерывно в течение всего геологического времени, и с ним должна была считаться происходившая в это время эволюция живых форм. Механическое условие вызвано тем, что жизнь является неразрывной частью механизма биосферы, является, в сущности, той силой, которая определяет ее существование.
Очевидно, и наблюдаемая эволюция видов связана со строением биосферы. Ни жизнь, ни эволюция ее форм не могут быть независимы от биосферы, не могут быть ей противопоставляемы как независимо от нее существующие природные сущности.
Исходя из этого основного положения и доказанного научным наблюдением участия эволюционного процесса в создании всюдности и давления жизни, проявляющихся в современной биосфере, Вернадский сформулировал новый биохимический принцип, касающийся эволюции живых форм: эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере.
Вернадский принимает эволюционный процесс как эмпирический факт, или, вернее, как эмпирическое обобщение, и связывает его с другим эмпирическим обобщением со строением биосферы.
Но эти обобщения не безразличны для теорий эволюции. Они логически неизбежно указывают на существование определенного направления, в котором должен идти эволюционный процесс. Это направление, вытекающее из данных наблюдения, совпадает в научно точном обозначении с принципами механики, со всем нашим знанием земных физико-химических законов, одним из которых является биогенная миграция атомов. Существование такого определенного направления эволюционного процесса, который при дальнейшем развитии науки, несомненно, можно будет определить количественно, должна иметь в виду каждая теория эволюции.
В.И. Вернадский «О ноосфере»
Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Перед ним открываются все более и более широкие творческие возможности.
Ноосфера — последнее из многих состояний эволюции биосферы в геологической истории — состояние наших дней. Ход этого процесса только начинает нам выясняться из изучения ее геологического прошлого в некоторых своих аспектах.
Примеры. Пятьсот миллионов лет тому назад, в кембрийской геологической эре, впервые в биосфере появились богатые кальцием скелетные образования животных, а растений больше двух миллиардов лет тому назад. Это — кальциевая функция живого вещества, ныне мощно развитая,— была одна из важнейших эволюционных стадий геологического изменения биосферы.
Не менее важное изменение биосферы произошло 70—110 миллионов лет тому назад, во время меловой системы и, особенно, третичной. В эту эпоху впервые создались в биосфере наши зеленые леса, всем нам родные и близкие. Это — другая большая эволюционная стадия аналогичная ноосфере. Вероятно, в этих лесах эволюционным путем появился человек около 15—20 миллионов лет тому назад.
Сейчас мы переживаем новое геологическое эволюционное изменение биосферы. Мы входим в ноосферу.
Мы вступаем в нее — в новый стихийный геологический процесс — в грозное время, в эпоху разрушительной мировой войны.
Но важен для нас факт, что идеалы нашей демократии идут в унисон со стихийным геологическим процессом, с законами природы, отвечают ноосфере.
Можно смотреть, поэтому на наше будущее уверенно. Оно в наших руках. Мы его не выпустим.
Каково место труда и разума в естественноисторическом процессе?
По существу, одним из первых, кто дал естественнонаучный ответ на этот вопрос, был ученик К.Маркса украинский ученый С.А.Подолинский, который в своих исследованиях «Труд человека и его отношение к распределению энергии на нашей планете» и «Социализм и единство сил природы» показал, что
человек является известной единственной в науке силой природы, который определенными волевыми актами способен увеличивать долю энергии Солнца, аккумулируемой на поверхности Земли, и уменьшать количество энергии, рассеиваемой в мировое пространство. Подолинский определил «труд как такую затрату мускульной силы человека или используемых им животных и машин, результатом которой является увеличение энергии Солнца, аккумулированной на Земле». Но если труд — это затрата прежде всего мускульной силы человека, то как же тогда квалифицировать труд умственный? Ведь все изобретения человечества, начиная от примитивного каменного топора и кончая компьютером и космической ракетой,— плоды, прежде всего умственного труда, мышления, научной мысли. Именно они и обеспечили гигантский рост возможностей человека, сделали его, по выражению Вернадского, «мощной геологической силой». Безусловно, это так. Однако это произошло потому, что результаты умственного труда в форме научной мысли, материализованной в различных машинах, механизмах, технологических процессах, в собственных узких пределах, более совершенных, чем порой их физиологические аналоги — органы человека, оказывают влияние на рост производительности труда работающего. По этой причине Подолинский и приходит к выводу, «что любой интеллектуальный труд, будь это хоть труд гения, не может увеличить аккумулируемую энергию на Земле, не оказывая влияния на рост производительности труда рабочего, который и прилагает свои силы к новым изобретениям. Без затрат физического труда любое изобретение останется бесплодным. Поэтому для всех видов умственного труда единственный путь к увеличению количества энергии Солнца, удерживаемой на Земле, — это путь, который делает физический труд более производительным».
Список используемой литературы:
1. Вернадский В.И. «Биосфера и ноосфера»
2. Лев Гумилевский «Вернадский»
3. Вернадский В.И. «Научная мысль как планетное явление»
4. Вернадский В.И. «Начало и вечность жизни»
5. Историко-биографический альманах серии «Жизнь замечательных людей»
Термин “биосфера” был введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) – сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы – сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней.Так в науке формировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс назвал это пространство «биосферой». Впоследствии понятие биосферы разрабатывалось разными исследователями. Считается, что наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского (1863-1945). В 1926 г. вышла его работа «Биосфера», в котором ученый изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях. Суть его учения заключается в следующем:
биосфера – это целостная организованная система живого вещества;
все явления в ней – часть единого механизма биосферы;
живое вещество – это то звено, которое соединяет историю химических элементов с с эволюцией организмов и человека и с эволюцией всей биосферы.
Биосфера сыграла определяющую роль в возникновении атмосферы, гидросферы и литосчферы. Биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Биосфера в своем естественном состоянии – это монолит жизни.
Органическая жизнь сосредоточена в литосфере (верхняя часть твердой поверхности земной коры), в гидросфере (моря, реки, озера и Мировой океан), а также в тропосфере (нижние слои атмосферы).
Нижняя граница биосферы опускается на 2-3 км на суше и на 1-2 км ниже дна океана, а верхней служит так называемый озоновый экран на высоте 20-25 км, выше которого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца убивает все живое. Человеческое общество с его производством и созданной им искусственной средой – техносферой также является частью биосферы. Суммарная биомасса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4?1012 т, причем основная ее часть (более 99%) образована наземными животными, растениями и организмами. Биомасса организмов океана ничтожно мала по сравнению с биомассой наземных организмов.
Жизнь распространена по земной поверхности крайне неравномерно и в различных природных условиях принимает вид относительно независимых комплексов – биогеоценозов или экосистем. Живая часть биогеоценоза носит название биоценоза.
Разнообразные процессы и явления, протекающие в биосфере, являются объектом исследований различных наук. Особое место при этом отводится экологии. Э.Геккель, впервые применивший этот термин (<греч. ойкос - дом, жилище, логос - наука) определил экологию как «..познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно антагонистические и неантагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Источником энергии в биосфере является, прежде всего, Солнце. Мощность излучения Солнца достаточно стабильна. Однако, в истории Земли известны глобальные ритмические изменения климата. Так, за последний миллион лет было несколько оледенений. Одной из основных причин изменений климата считают небольшие вариации земной орбиты и наклона земной оси. Они меняют количество солнечной энергии, поступающей на Землю, и ее распределение по сезонам и широтам. Этого оказывается достаточно для заметных последствий в нелинейной системе атмосфера-океан. Малые астрономические факторы являются источником значительных периодических перестроек в климате планеты, а вместе с этим - и в биосфере. Эти глобальные циклические процессы имеют периоды сотни и десятки тысяч лет. Механизмы их влияния на эволюцию биосферы изучены пока слабо. Есть и другие механизмы космического влияния, связанные с потоком частиц (электронов, протонов, ионов и др.), поступающих к Земле от Солнца. Этот поток называют солнечным ветром. Его интенсивность многократно возрастает при периодических выбросах вещества и излучения с поверхности Солнца - вспышках на Солнце. Особенностью биосферы является то, что между биосферой и окружающими ее земными оболочками нет резкой границы. И, прежде всего, нет той границы в атмосфере, которая сделала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энергии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Живое вещество поглощает и перерабатывает эту энергию в биогеохимическую энергию живого вещества биосферы. Биогеохимическая энергия может быть выражена скоростью заселения биосферы данным видом организмов. Для некоторых бактерий эта скорость ограничивается лишь скоростью деления цепочки клеток и приближается к скорости звука. Это означает, что при благоприятных условиях данный вид может засе-лить Землю практически мгновенно. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты. Для бактерий - это 1,25 суток, для инфузории туфельки - 67,3 суток, для крысы и домашней свиньи - по 8 лет, для цветковых растений - 11 лет, для водорослей - 379 лет, для слона - 1000 лет. Биогеохимическая энергия используется для осуществления геохимических функций живого вещества. Это энергетическая, концентрационная, деструктивная, транспортная и средообразую-щая функции, основанные на том, что живые организмы своими дыханием, питанием, метаболизмом, непрерывной сменой поколений порождают грандиознейшее планетное явление - миграцию химических элементов в биосфере. Термин человек в биосфере имеет широкий смысл, обозначающий, что человек выдвинут биосферой, включен в нее и осуществляет свою функцию в биосфере. Эволюционно обусловленная функция человека в биосфере - поддержание ее устойчивости. До появления человека естественные механизмы поддержания устойчивости биосферы оказались недостаточными, поскольку биосфере не удавалось избежать экологических кризисов и катастроф в ходе ее эволюции. В связи с этим биосфера выдвинула человека для включения новых (как оказалось, антропогенных) механизмов поддержания устойчивости биосферы. Это означало появление двух дополнительных потоков углерода в атмосферу. Первый поток возникает при сжигании древесины и из гумуса почв при земледелии, а второй - из биоты - при ее потреблении человеком пищи, сырья и т.д. При сжигании древесины человек уменьшает запас устойчивости биосферы, поскольку расходуется часть биоты. Одновременно включается новый антропогенный механизм поддержания устойчивости биосферы, так как в атмосферу (источник углекислого газа) постоянно поступают новые потоки С02. Фактически человек в биосфере является синонимом системы биосфера на таком ее историческом этапе, когда прогресс на планете Земля стал реализовываться через Человека. Система «человек в биосфере» является открытой, она обменивается веществом и энергией с окружающей средой, относительно нее неравновесной. Если бы она была лишена обмена веществом и энергией со средой, то неизбежно прекратила бы свое существование. С течением времени эта система все больше усложняется, все более удаляется от равновесия со средой, что связано с деятельностью человека. Основная тенденция эволюции системы «человек в биосфере» имеет прогрессивный характер. Почему происходит эволюция системы «человек в биосфере»? При рассмотрении этого вопроса нельзя не принимать во внимание роль окружающей среды, природного фактора. Действительно, система «человек в биосфере» не может существовать без обмена веществом и энергией с окружающей средой. Особенно существенное значение имели природный фактор на начальном этапе становление антропосферы (или социосферы - сферы человеческой деятельности, часть преобразованной этой деятельностью биосферы) - при становлении гоминид и в первобытном обществе. Об этом свидетельствует приуроченность древнейших его ископаемых находок и каменных орудий к определенным областям Земли. Как уже отмечалось, зарождение человека происходило не везде, а лишь в наиболее подходящих условиях, в определенной географической среде. Такой средой была рифтовая зона Восточной Африки, характеризующаяся, с одной стороны, достаточно благоприятными для жизни условиями, а, с другой, - периодическим возникновением критических ситуаций вследствие извержений большого числа имевшихся там вулканов. Последние уничтожали растительность, вызывали массовую миграцию животных и обостряли борьбу за существование. В этих условиях эволюция ускорялась. Подобный процесс многократно прерывался и начинался снова, вследствие чего генеалогическое древо человека содержит много отмерших ветвей. человек природный биосфера вернадский
Термин “биосфера” был введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) – сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы – сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней.Так в науке формировалось понятие пространства, охватываемого жизнью и ей же создаваемого. Геолог Э. Зюсс назвал это пространство «биосферой». Впоследствии понятие биосферы разрабатывалось разными исследователями. Считается, что наиболее полно концепция биосферы разработана в трудах отечественного естествоиспытатели и философа В.И. Вернадского (1863-1945). В 1926 г. вышла его работа «Биосфера», в котором ученый изложил свое учение о «живом веществе» и его геологических функциях. Суть его учения заключается в следующем:
биосфера – это целостная организованная система живого вещества;
все явления в ней – часть единого механизма биосферы;
живое вещество – это то звено, которое соединяет историю химических элементов с с эволюцией организмов и человека и с эволюцией всей биосферы.
Биосфера сыграла определяющую роль в возникновении атмосферы, гидросферы и литосчферы. Биосфера представляет собой единство живого и минеральных элементов, вовлеченных в сферу жизни. Биосфера в своем естественном состоянии – это монолит жизни.
Органическая жизнь сосредоточена в литосфере (верхняя часть твердой поверхности земной коры), в гидросфере (моря, реки, озера и Мировой океан), а также в тропосфере (нижние слои атмосферы).
Нижняя граница биосферы опускается на 2-3 км на суше и на 1-2 км ниже дна океана, а верхней служит так называемый озоновый экран на высоте 20-25 км, выше которого жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца убивает все живое. Человеческое общество с его производством и созданной им искусственной средой – техносферой также является частью биосферы. Суммарная биомасса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4?1012 т, причем основная ее часть (более 99%) образована наземными животными, растениями и организмами. Биомасса организмов океана ничтожно мала по сравнению с биомассой наземных организмов.
Жизнь распространена по земной поверхности крайне неравномерно и в различных природных условиях принимает вид относительно независимых комплексов – биогеоценозов или экосистем. Живая часть биогеоценоза носит название биоценоза.
Разнообразные процессы и явления, протекающие в биосфере, являются объектом исследований различных наук. Особое место при этом отводится экологии. Э.Геккель, впервые применивший этот термин (<греч. ойкос - дом, жилище, логос - наука) определил экологию как «..познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды, включая непременно антагонистические и неантагонистические взаимоотношения животных и растений, контактирующих друг с другом. Одним словом, экология - это наука, изучающая все сложные взаимосвязи и взаимоотношения в природе, рассматриваемые Дарвином как условия борьбы за существование». Источником энергии в биосфере является, прежде всего, Солнце. Мощность излучения Солнца достаточно стабильна. Однако, в истории Земли известны глобальные ритмические изменения климата. Так, за последний миллион лет было несколько оледенений. Одной из основных причин изменений климата считают небольшие вариации земной орбиты и наклона земной оси. Они меняют количество солнечной энергии, поступающей на Землю, и ее распределение по сезонам и широтам. Этого оказывается достаточно для заметных последствий в нелинейной системе атмосфера-океан. Малые астрономические факторы являются источником значительных периодических перестроек в климате планеты, а вместе с этим - и в биосфере. Эти глобальные циклические процессы имеют периоды сотни и десятки тысяч лет. Механизмы их влияния на эволюцию биосферы изучены пока слабо. Есть и другие механизмы космического влияния, связанные с потоком частиц (электронов, протонов, ионов и др.), поступающих к Земле от Солнца. Этот поток называют солнечным ветром. Его интенсивность многократно возрастает при периодических выбросах вещества и излучения с поверхности Солнца - вспышках на Солнце. Особенностью биосферы является то, что между биосферой и окружающими ее земными оболочками нет резкой границы. И, прежде всего, нет той границы в атмосфере, которая сделала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энергии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Живое вещество поглощает и перерабатывает эту энергию в биогеохимическую энергию живого вещества биосферы. Биогеохимическая энергия может быть выражена скоростью заселения биосферы данным видом организмов. Для некоторых бактерий эта скорость ограничивается лишь скоростью деления цепочки клеток и приближается к скорости звука. Это означает, что при благоприятных условиях данный вид может засе-лить Землю практически мгновенно. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты. Для бактерий - это 1,25 суток, для инфузории туфельки - 67,3 суток, для крысы и домашней свиньи - по 8 лет, для цветковых растений - 11 лет, для водорослей - 379 лет, для слона - 1000 лет. Биогеохимическая энергия используется для осуществления геохимических функций живого вещества. Это энергетическая, концентрационная, деструктивная, транспортная и средообразую-щая функции, основанные на том, что живые организмы своими дыханием, питанием, метаболизмом, непрерывной сменой поколений порождают грандиознейшее планетное явление - миграцию химических элементов в биосфере. Термин человек в биосфере имеет широкий смысл, обозначающий, что человек выдвинут биосферой, включен в нее и осуществляет свою функцию в биосфере. Эволюционно обусловленная функция человека в биосфере - поддержание ее устойчивости. До появления человека естественные механизмы поддержания устойчивости биосферы оказались недостаточными, поскольку биосфере не удавалось избежать экологических кризисов и катастроф в ходе ее эволюции. В связи с этим биосфера выдвинула человека для включения новых (как оказалось, антропогенных) механизмов поддержания устойчивости биосферы. Это означало появление двух дополнительных потоков углерода в атмосферу. Первый поток возникает при сжигании древесины и из гумуса почв при земледелии, а второй - из биоты - при ее потреблении человеком пищи, сырья и т.д. При сжигании древесины человек уменьшает запас устойчивости биосферы, поскольку расходуется часть биоты. Одновременно включается новый антропогенный механизм поддержания устойчивости биосферы, так как в атмосферу (источник углекислого газа) постоянно поступают новые потоки С02. Фактически человек в биосфере является синонимом системы биосфера на таком ее историческом этапе, когда прогресс на планете Земля стал реализовываться через Человека. Система «человек в биосфере» является открытой, она обменивается веществом и энергией с окружающей средой, относительно нее неравновесной. Если бы она была лишена обмена веществом и энергией со средой, то неизбежно прекратила бы свое существование. С течением времени эта система все больше усложняется, все более удаляется от равновесия со средой, что связано с деятельностью человека. Основная тенденция эволюции системы «человек в биосфере» имеет прогрессивный характер. Почему происходит эволюция системы «человек в биосфере»? При рассмотрении этого вопроса нельзя не принимать во внимание роль окружающей среды, природного фактора. Действительно, система «человек в биосфере» не может существовать без обмена веществом и энергией с окружающей средой. Особенно существенное значение имели природный фактор на начальном этапе становление антропосферы (или социосферы - сферы человеческой деятельности, часть преобразованной этой деятельностью биосферы) - при становлении гоминид и в первобытном обществе. Об этом свидетельствует приуроченность древнейших его ископаемых находок и каменных орудий к определенным областям Земли. Как уже отмечалось, зарождение человека происходило не везде, а лишь в наиболее подходящих условиях, в определенной географической среде. Такой средой была рифтовая зона Восточной Африки, характеризующаяся, с одной стороны, достаточно благоприятными для жизни условиями, а, с другой, - периодическим возникновением критических ситуаций вследствие извержений большого числа имевшихся там вулканов. Последние уничтожали растительность, вызывали массовую миграцию животных и обостряли борьбу за существование. В этих условиях эволюция ускорялась. Подобный процесс многократно прерывался и начинался снова, вследствие чего генеалогическое древо человека содержит много отмерших ветвей. человек природный биосфера вернадский В начале своей истории человек был органической частью природы, его деятельность вписывалась в биогеохимические циклы. К концу палеолита он исчерпывает свои пищевые ресурсы, истребляя крупных млекопитающих (мамонтов, шерстистых носорогов, пещерных медведей, торфяных оленей и др.), что приводит к первому экологическому кризису. Численность человечества резко сокращается. От полного исчезновения его спасает изменение экологической ниши, то есть образа жизни. В неолите от собирательства и охоты человек перешел к земледелию и животноводству. С этого момента он выделился из остальной природы и стал активно вмешиваться в биогенные круговороты в биосфере, вовлекая в него вещества, накопленные ранее. Расширяя земледельческие угодья, наши предки выжигали леса, но вследствие примитивности земледелия такие поля быстро становились непродуктивными. Тогда сжигались новые леса. Сокращение лесных площадей приводило к снижению уровня рек и грунтовых вод. Все это влекло за собой изменения и разрушения целых экосистем: леса сменялись саваннами, саванны и степи - пустынями. Эпоха Великих географических открытий (открытие Нового света, островов Тихого океана, проникновение европейцев в Африку, Индию, Китай, Центральную Азию) неузнаваемо изменила мир и привела к новому наступлению человечества на дикую природу. В настоящее время природные экосистемы в связи с увеличением народонаселения, темпов и масштабов производственной деятельности не справляются с антропогенными воздействиями. Сложилась ситуация, при которой дальнейшее развитие производства становится невозможным из-за истощения невосполнимых природных ресурсов (запасов руд, горючих ископаемых). Экологический кризис приобрел планетарный масштаб. Перед человечеством возник целый ряд глобальных экологических проблем: резкие изменения природной среды, разрушение мест обитания привели к угрозе вымирания 2/3 существующих видов; стремительно сокращается площадь уникальных влажных тропических лесов и сибирской тайги, которые образно называют "легкими планеты"; из-за засоления и эрозии теряется плодородие почв; в атмосферу и гидросферу поступает огромное количество отходов производства, накопление которых угрожает жизни большинства видов, в том числе и человека. Стремительно растущая численность человечества становится причиной сокращения биологического разнообразия планеты. Если же иметь в виду проблему выживания человека как вида, то надо понимать специфику и мощь биосферы. История эволюции биосферы насчитывает около 4,1 млрд. лет. Род человеческий не насчитывает и 3 млн. лет. Человек же разумный (Homo sapiens) отмечен пределом не выше 40 тыс. лет. Следовательно, инерционность биосферы выше человеческой как минимум в 100 тысяч раз. Отсюда можно сделать вывод о том, что все прогнозы о якобы существующей возможности вырождения жизни на планете "с помощью" бесхозяйственной деятельности человека или применения им средств массового поражения - несостоятельна. Человек может уничтожить сам себя, но уничтожить жизнь в биосфере - это ему не по силам. Современное общество пришло к пониманию ограниченных возможностей биосферы. Стало очевидным, что экологически грамотное и рациональное природопользование - единственно возможный путь выживания человечества. Биосфера включает в себя населенную живыми организмами верхнюю часть земной коры, гидросферу до ее максимальной глубины и тропосферу - нижнюю часть воздушной оболочки нашей планеты. По словам создателя учения о биосфере В. И. Вернадского, с появлением человека начинается новая - «психозойская» - эра, так как он оказывает все возрастающее воздействие на геохимические процессы, создавая во многом новые экологические условия. Эти условия нередко отличаются от тех, по отношению к которым выработался комплекс защитно-компенсаторных реакций, без чего было бы невозможно существование растительного и животного мира в привычных для нас формах. Научный прогресс и техническая революция ускоряют и усиливают влияние человека на биосферу, иногда вызывая в ней трудно обратимые изменения. В результате комплексы живой природы в виде атмосферного воздуха, водоемов, плодородных почв, лесных массивов, различных классов животных подвергаются разрушительному воздействию многих вредных факторов, особенно 8 местах наибольшей плотности населения в индустриальных районах. При этом натуральные экологические системы замещаются искусственными, упрощенными экосистемами цивилизации, т. е. городами, промышленными предприятиями, сельскохозяйственными угодьями, водохранилищами и т. д. Вместе с тем могут оказаться как бы выбитыми важные звенья из той цепи, которая обеспечивает поддержание в биосфере уравновешенного динамического состояния. Чем больше увеличиваются производственно-технические возможности человечества, тем опаснее становятся возникающие одновременно изменения биосферы.
В первой половине семидесятых годов XX века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование, в рассказах “Царь-рыба”. Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”. Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее.
Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать… не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”. Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью.
Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора.
В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие.
Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике. Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа.
Одна из главных задач “Царь-рыбы” — обличение браконьерства в наиболее широком толковании этого слова. Ведь браконьер — это не только человек, ворующий рыбу или зверя у государства. Браконьер — это и тот, кто строит над чистым озером атомную электростанцию, и тот, кто дает разрешение на вырубку девственных лесов.
“Царь-рыба” — это не сборник тематически связанных между собой рассказов, а именно повествование. Всепоглощающая идея автора о нераздельности Человека и Природы плавно перетекает из главы в главу, раскрываясь все с новых и новых сторон, вбирая в себя новые смыслы, расширяя объем философской, экономической, социальной задачи, стоящей перед всеми людьми. Большое идейно-художественное значение имеет и место действия “Царь-рыбы” — Сибирь. Эти огромные неосвоенные пространства одновременно являются и сокровищем, и болью России. Богатства Сибири основываются экстенсивно, без мысли о завтрашнем дне. “Так что же я ищу? Отчего мучаюсь? Почему? Зачем? Нет мне ответа”. Виктор Астафьев не дает готовых ответов на поставленные в повествовании ответы. От читателя требуется мужество, доброта, мудрость, чтобы понять: царь-рыбу сможет спасти только человек. Это задача настоящего и будущего.
В первой половине семидесятых годов 20 века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование, в рассказах “Царь-рыба”. Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”. Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее. Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать.. . не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”. Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью. Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора. В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие. Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике. Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа. Одна из главных задач “Царь-рыбы” — обличение браконьерства в наиболее широком толковании этого слова. Ведь браконьер — это не только человек, ворующий рыбу или зверя у государства. Браконьер — это и тот, кто строит над чистым озером атомную электростанцию, и тот, кто дает разрешение на вырубку девственных лесов. “Царь-рыба” — это не сборник тематически связанных между собой рассказов, а именно повествование. Всепоглощающая идея автора о нераздельности Человека и Природы плавно перетекает из главы в главу, раскрываясь все с новых и новых сторон, вбирая в себя новые смыслы, расширяя объем философской, экономической, социальной задачи, стоящей перед всеми людьми. Большое идейно-художественное значение имеет и место действия “Царь-рыбы” — Сибирь. Эти огромные неосвоенные пространства одновременно являются и сокровищем, и болью России. Богатства Сибири основываются экстенсивно, без мысли о завтрашнем дне. “Так что же я ищу? Отчего мучаюсь? Почему? Зачем? Нет мне ответа”. Виктор Астафьев не дает готовых ответов на поставленные в повествовании ответы. От читателя требуется мужество, доброта, мудрость, чтобы понять: царь-рыбу сможет спасти только человек. Это задача настоящего и будущего.
Министерство образования и науки Украины
НМетАУ
Реферат по курсу: “Основы экологии”
кафедра: “Инженерная экология и охрана труда”
на тему: “Биосфера-2” Выполнила:
студентка группы
ИСД-04
Грицан Ольга
Проверил:
ассистент Турищев В.В.
г. Днепропетровск
2004.
План.
Вступление 3
1. Необычный эксперимент американцев – “Биосфера-2” 4
2. Новая жизнь “Биосферы-2” 8
3. “Вечные аквариумы” 10
Заключение 11
Список использованных источников 13
Вступление
С каждым годом воздействие цивилизации на окружающую среду становится все большим и последствия этого — все менее прогнозируемыми. Мы все чаше ощущаем это на себе, и не только в виде загрязненного воздуха, отравленных рек и почвы, сейчас ученые говорят о глобальных последствиях для всей нашей Земли.
Все чаще мы слышим о повышении уровня углекислого газа в атмосфере Земли и связанном с этим парниковом эффекте, который может вызвать глобальное потепление и таяние арктических и антарктических льдов, повышение уровня воды в океане и затопление многих земель. Речь идет о том, как прогнозировать воздействие факторов, связанных с деятельностью человека на нашу биосферу Земли.
Следует отметить, что сам термин “биосфера” предложил российский ученый — академик Владимир Вернадский. «Поверхность нашей планеты, ее биосфера отделяет нашу Землю от ее космического окружения… Биосфера это единственное место на Земле, где может быть найдена жизнь» писал в 1926 великий ученый, создатель учения о биосфере. Вернадский рассматривал науку в качестве средства развития человечества. Поэтому очень важно, чтобы наука не принимала форму абстрактной, имеющей свое независимое существование сущности. Мы наблюдаем, как наука все сильнее и глубже начинает изменять биосферу Земли, она меняет условия жизни, геологические процессы, энергетику планеты. Значит, и сама научная мысль является природным явлением. В переживаемый нами момент создания новой геологической силы, научной мысли, резко возрастает влияние живого вещества в эволюции биосферы. Биосфера, перерабатываясь научной мыслью Homo Sapiens, переходит в свое новое состояние – в ноосферу.
Очень сложно прогнозировать «поведение» нашей биосферы. Ведь на ее состояние влияют очень много факторов. Из-за этого сложно проводить теоретические расчеты и строить математические модели поведения биосферы Земли, а поставить эксперимент на «натурной» модели по понятным причинам невозможно. Ведь невозможно же экспериментировать над целой планетой. Это может привести к непредсказуемым последствиям, да и технические возможности цивилизации неспособны действовать так глобально, в рамках целой планеты.
1. Необычный эксперимент американцев – “Биосфера-2”
По мнению ученых, очень важно было создать модель нашей биосферы: построить такую систему, которая была бы абсолютно изолирована от остального мира, в которой была бы своя атмосфера, своя почва, был бы свой океан, свои джунгли, свои животные, свои растения — такая своеобразная мини-модель Земли. Система, в которую поступает только солнечная энергия, точно так же как это происходит с нашей Планетой. Ведь в нашу биосферу практически ничего не поступает извне, кроме солнечного света и тепла. Построив такой мир можно было бы начать эксперименты, например, увеличив содержания углекислого газа или иного вещества, посмотреть на последствия.
Кроме того, интересно посмотреть, как будет развиваться эта другая биосфера в будущем, если ее предоставить самой себе.
В начале девяностых годов такая биологическая система была создана. Эту уникальную систему построили в американском штате Аризона, рядом с городом Оракл и назвали ее «BIOSPHERE-2» — Биосфера-2. Имеется в виду, что Биосфера 1 — это наша Земля. Биосфера 2 — это грандиозная и величественная конструкция из стекла и армированной стали, занимает площадь 1.27 гектара, объем атмосферы, заключенной в ней 203 760 кубических метра. Биосфера 2 включает в себя свыше 3.000 разновидностей растений и животных, семь биомов — дождевой лес, саванну, пустыню, болото, даже маленький океан с коралловым рифом, интенсивное сельское хозяйство и апартаменты для людей. Биомы разделены между собой пластмассовыми щитами. Гигантские «легкие» регулируют внутреннее давление таким образом, чтобы оно соответствовало наружному — это сводит к минимуму утечки воздуха. В результате за год происходит замена всего лишь 10 процентов атмосферы «Биосферы-2» и по этому показателю она не имеет себе равных: ее герметичность в 50 раз выше, чем у комплекса «Спейс Шаттл» НАСА.
Разработка конструкций и систем заняла около 10 лет, в течение этого времени специальные группы ученых собирали по всей Земле виды животных и растений для заселения Биосферы 2, подбирали образцы почвы, тщательно следя за тем, чтобы все там было биологически сбалансировано. Биосфера 2 достаточна велика, чтобы поддерживать всю экосистему в равновесии и в то же время достаточна мала, чтобы все процессы, происходящие в ней было легко исследовать.
А что самое интересное, Биосфера 2 была разработана специально для того, чтобы в ней могли жить люди, причем абсолютно изолированно от остального мира: ни пища, ни воздух, ни вода, ни какое-либо другое вещество не проникает внутрь и ничто не уходит наружу, кроме солнечного света, электричества и информации по проводам. Даже «дно» изолировано от земли на которой она стоит специальными герметично сваренными железными листами, а для поддержания постоянного давления воздуха внутри Биосферы 2, колебания которого происходят из-за изменения температуры (днем и ночью) предусмотрены гигантские мембраны-легкие. Утечка воздуха из всей конструкции составляла не более 10% за год.
Сложные технические устройства создают: течения в «океане», тропические дожди, морской прибой и эмитируют другие природные явления, а множество специальных датчиков постоянно определяет температуру, содержание тех или иных элементов в почве, воде и воздухе внутри Биосферы 2, записывая эти параметры для дальнейших исследований. На специальном участке интенсивного сельского хозяйства при помощи особых методов возделывались культуры, которые служили пищей для людей — ведь другой еды им взять было неоткуда.
Раскинувшись на площади в полтора гектара эта огромная сверкающая конструкция в начале девяносто первого года была впервые заселена людьми — восемь человек (четыре женщины и четверо мужчин) пробыли в ней около двух лет, поддерживая связь с внешним миром только через компьютер. 26 сентября 1991 года добровольцы вошли в Биосферу 2 с целью провести в изоляции два года. 26 сентября 1993 года научный эксперимент был успешно завершен. Только одна из членов команды покидала комплекс на 5 часов — для проведения операции на пораненной руке, после того как она повредила палец.
Сначала все шло хорошо — козье молоко, яйца, курятина, рыба, креветки, козлятина, свинина, куры, а также сорок шесть видов растительной пищи позволяли с оптимизмом смотреть в будущее.
Предполагалось, что комплекс сможет функционировать автономно, так как налицо все условия нормального круговорота веществ. Солнечного света, по расчетам ученых, должно было хватить для достаточного воспроизводства кислорода растениями в результате фотосинтеза; черви и микроорганизмы призваны обеспечить переработку отходов, насекомые — оплодотворять растения и т.д.
Важный вопрос, который изучали биосфериане — это межличностные отношения в замкнутом коллективе, и что интересно, они отмечают, что этот вопрос был решен гораздо грамотнее у российских космонавтов. Так, при полетах космонавтов за их психическим состоянием, взаимодействием между собой постоянно следит особый специалист и давал дельные советы. Этот человек имеет полномочия настаивать на изменении распорядка дня работы команды, если он считает это необходимым. Здесь было много сложностей. Впрочем, все обошлось, и после окончания эксперимента двое его участников сыграли свадьбу. BIOSPHERE-2 оказался перенаселенным.
Через некоторое время биосферианам стало не хватать пищи, и здесь оказалось, что проблемы внутри Биосферы-2 очень напоминают земные. При создании мини-мира многие думали, что он будет совершеннее, чем наш, обычный, будет избавлен от многих экологических и социальных проблем на многие десятилетия. Однако, даже перед тем, как группа зашла туда на два года, становилось все более понятно, что у населения Биосферы-2 будет много общих проблем, что и у жителей «Биосферы 1» — Земли. Площадь участка, где возделывались культуры была относительно небольшой, а погода в Аризоне в течение 2-х лет эксперимента была рекордно дождливой и пасмурной, растениям не хватало солнечного света и вследствие этого, плохие урожаи, нехватка еды. В Биосфере-2 нельзя использовать пестициды — из-за замкнутости биологических циклов внутри, можно отравить все живое, поэтому вредители чувствовали себя вольготно, и съедали иногда значительную часть урожая. Люди для борьбы с ними разводили их естественных врагов, например насекомых, которые питаются личинками вредителей, но зачастую просто собирали их руками, совсем как у нас собирают колорадских жуков. А для очистки воды в Биосфере-2 выращивали водные гиацинты. Эти цветы вбирают в себя загрязнения из воды.
Помимо земледелия, жители Биосферы-2 занимались скотоводством. У них были козы, курицы, и даже поросята. Причем это были особые животные, приспособленные к суровым условиям. Например, курицы были дикой породы из Индии — они были приспособлены к жизни в тропиках (высокая температура и влажность) и могли питаться отходами. Американские куры не подошли бы, так как они не могут питаться ничем, кроме комбикромов, ведь их кормят ими уже в течение многих поколений. С маслом для жарки, заметим, были проблемы, жалко было переводить на него бобы, которые можно было съесть, так что вместо жарки стали варить, печь, или готовить на пару.
Нехватка калорийной пищи привела к попыткам рационирования распределения продуктов питания, а вопрос о выращивании большего количества еды выходил на первый план. В Биосфере-2 для выращивания продуктов был отведен особый участок, а вся другая поверхность должна была оставаться «дикой». Сразу возникла идея вырубить часть дикой природы и использовать освободившиеся место для выращивания дополнительной пищи. Но другие считали, что дикая природа имеет собственную ценность и весь видовой состав должен быть оставлен без изменений.
Перед биосферианами встал вопрос об уважении к другим видам живых существ. Руководители, контролировавшие экспедицию, дали ясно понять ее участникам, что если они очень голодны, все они, либо кто-то из них могут покинуть Биосферу-2 в любое время. Им не доставят пищу извне и запретили уничтожать участки дикой природы. Нехватка калорий приводила к тому, что у ученых не хватало энергии для выращивания пищи, — а ведь это тяжелый физический труд, значит, еды становилось все меньше.
Получался замкнутый круг. Кончилось тем, что в джунглях высадили все же немного бананов и папайя. Уплотнили посадку зерновых, засадив каждый сантиметр участка, отведенного для агрокультур, а распределение еды продолжили. Вопросы перенаселенности, самоценности дикой природы, необходимость поддерживать разнообразие видов — все это передний край современных экологических исследований.
Явления в природе также были достаточно интересны и непредвиденны. К примеру, над пустыней на стеклянной крыше Биосферы-2 по утрам конденсировалась вода, и на пустыню выпадал дождь. Его невозможно было ликвидировать, и поэтому пустыня стала не такой пустынной, как планировалось сначала — на ней стали произрастать растения.
Предусмотрев течения в «океане», создатели Биосферы-2 не предусмотрели ветер, а он, как оказалось, очень важен для растений, под его действием качаются деревья, что укрепляет их ствол. Без ветра ствол и ветви акаций, растущих в Биосфере-2, стали хрупкими и начали обваливаться под собственной тяжестью. Почему-то развелось много муравьев — хотя никто не планировал первоначально привносить их в систему.
Были трудности и посерьезнее: содержание кислорода за два года уменьшилось с 21% до 14%, а это значит — головные боли, низкая трудоспособность. Конечно, нельзя сказать, что обошлось без проблем — среди них проблема уменьшения содержания кислорода в атмосфере: с начального содержания в 21%, его количество за два года уменьшилось до 14%. Такое падение содержания кислорода приводило к постоянным головным болям, потере трудоспособности у участников эксперимента.
Разумеется, первый опыт — он закончился 26 сентября 1993 года — кое в чем был несовершенным. Но, несмотря на все эти трудности и неурядицы, первый эксперимент на Биосфере-2 завершился успешно: вся команда ученых и подавляющее большинство растений и животных с успехом пережило два года в изоляции. Этот эксперимент еще раз показал, что существует опасность столкнуться в будущем и в целом на Земле с такими проблемами как перенаселенность, нехватка пищи, уменьшение содержания кислорода в атмосфере и т.д.
Но как, ни странно, жизнь в изоляции от остального мира пошла людям на пользу: они ведь два года ели экологически чистую пищу, не травились ядохимикатами, не ели много жиров. После выхода из Биосферы-2 обнаружилось, что уровень холестерина в крови заметно снизился, а сами биосфериане не могли привыкнуть к обычной пище — она им казалась какой-то искусственной, безвкусной.
“Находясь в Биосфере-2, особенно ясно чувствуешь, что зависишь от окружающей природы, ведь ты особенно четко понимаешь, что дышишь кислородом, который вырабатывают растения, что если вода загрязниться, тебе нечего будет пить”, — говорит одна из участниц эксперимента.
2. Новая жизнь “Биосферы-2”
Сегодня BIOSРHERE-2 является подразделением Колумбийского университета. Там сейчас нет постоянных жителей, но научные исследования продолжаются.
Два года внутри «Биосферы-2» находились люди. Три года ушли на восстановление огромного комплекса.
Новая команда считает, что главное преимущество проекта — возможность проследить за миграцией элементов и прочими процессами в условиях автономности. Прежде всего их интересует влияние изменения содержания СО2 в атмосфере на жизнедеятельность растений.
Поскольку наличие СО2 является основным условием для процесса фотосинтеза, ученых давно занимает вопрос, не приведет ли повышение содержания СО2 в земной атмосфере в результате парникового эффекта к усиленному росту и развитию растений. Некоторые даже предлагают искусственно повышать процент СО2, чтобы увеличить урожайность основных культур.
В середине 1996 года ученые начали новый эксперимент, уже строго научный и «безлюдный». Они должны были выяснить: действительно ли с увеличением процентного содержания СО2 урожайность повышается и до каких пор; и что происходит с излишками СО2, где они накапливаются и возможен ли при неконтролируемом росте содержания двуокиси углерода в атмосфере некий обратный катастрофический процесс.
Сначала новые распорядители проекта взяли в аренду на ближайшей угольной шахте несколько мощных вентиляторов и впервые за несколько лет начали интенсивную замену воздуха внутри сооружения. Как следствие, содержание СО2 резко снизилось, что повлекло за собой замедление роста многих растений, а это, в свою очередь, вызвало уменьшение производства двуокиси углерода почвенными микроорганизмами. Вывод: посадки деревьев — неоднозначное решение проблемы парникового эффекта, так как микроорганизмы при этом, возможно, будут вырабатывать большее количество двуокиси углерода.
При ответе на первый из вышеназванных вопросов директоры проекта руководствуются уже проведенными исследованиями. Так, Брюс Кимболл из Финикса (штат Аризона) наблюдал за воздействием атмосферы, искусственно обогащенной СО2 до предположительного уровня 21-го века, на посевы пшеницы и хлопчатника.
С хлопчатником все обстояло просто — растения восприняли повышение содержания СО2, как и предсказывали специалисты, и в конце сезона принесли добавочные 40% хлопка по сравнению с контрольными растениями. Пшеница вела себя сложнее. В середине вегетационного периода опытные растения получали на 20% больше СО2, чем контрольные, и росли быстрее. Но созревание также ускорилось, что уменьшило продолжительность вегетационного периода, и полученный урожай лишь на 10% превосходил величину контрольного урожая.
Кимболл полагает, что в этом, видимо, виновато изменение температуры и уровня грунтовых вод. Как повышение СО2, так и понижение зеркала грунтовых вод способствует закрытию устьиц на поверхности листьев. Вода, которую пьют растения, испаряется через эти поры, охлаждая листья. Но при частично закрытых порах происходит перегрев листьев. Кимболл предполагает, что тепло ускоряет все физиологические процессы внутри растений, приводя к их раннему вызреванию. Если это так, то глобальное потепление, в сочетании с увеличением процентного содержания СО2, вызовет еще большее сокращение вегетационного периода растений.
Что касается второго вопроса, то так до конца и не ясно, что же происходит — повышение процентного содержания СО2 в атмосфере отстает от суммарных общемировых выбросов более чем на миллиард тонн углерода; ученые считают, что аккумулировать СО2 могут деревья, корни растений, почва…
В общем, «Биосфере-2» предстоит решить немало задач. Сейчас идет реконструкция комплекса с разделением его на мелкие участки, которым предстоит стать ареной серьезных экспериментов, и прежде всего — по изменению процентного содержания СО2, с тщательным прослеживанием путей миграции элементов. Возможно, для обывателя проект потерял значительную долю былой привлекательности, но в научных — а может, и в деловых — кругах позиции «Биосферы-2» укрепились. В конце 1999 года учеными комплекс «Биосфера-2» был опять взят в аренду еще на 10 лет Колумбийским университетом.
3. “ Вечные аквариумы ”
Наука пошла, развиваться дальше — сейчас понадобилось сконструировать миниатюрные замкнутые системы, чтобы их можно было использовать в космических аппаратах, ведь объем космического корабля сравнительно мал, а свободного пространства еще меньше. И тут на помощь пришел опыт работы в BIOSPHERE-2.
На основе уникальных результатов, полученных в ходе экспериментов в замкнутой системе, ученые, бывшие в составе первой экспедиции, уже давно разработали миниатюрные биологические аквасистемы, размером от 10 до 30 см в диаметре, в которых абсолютно безо всякого ухода могут жить разнообразные морские и пресноводные животные и растения — креветки, улитки. Их назвали BioSphere и Beach World.
Теперь такие замкнутые «вечные» аквариумы не редкость в американских домах, в офисах корпораций и банков, на столах руководителей. Ведь это очень необычно — это есть далеко не у всех и не все себе могут это позволить; и удобно: не нужно менять воду, чистить стекла, кормить, как это приходилось бы делать с обычным аквариумом.
Сейчас существует два основных вида «биосфер» — BioSphere и Веаch World — пляжный или прибрежный мир.
В BioSphere воссоздан животный и растительный мир озер Флориды, там растет большое красивое растение Hornwort, а по нему с ветки на ветку, как обезьяны в лесу «прыгают» маленькие рачки «гаммарусы». Кроме того, там еще живут улитки трех видов, дафнии, циклопы, остракоды. Принцип работы BioSphere такой же, как и у биосферы Земли: извне поступает только свет, солнечная энергия, которая и дает жизнь всем живым существам.
В BioSphere все сбалансировано, растения производят на свету в процессе фотосинтеза кислород, которым дышат животные. Животные, в свою очередь, выдыхают углекислый газ, который нужен растениям. Так замыкается цикл кислорода. Кроме этого, в BioSphere соблюдены все остальные природные циклы азота, углерода, воды. Животные в BioSphere размножаются и живут, сменяясь поколениями. Это — «вечная» биосистема, как и наша Земля.
Понятно, что BioSphere для процветания необходимо достаточно света, причем желательно естественного или наиболее близкого к естественному, и комнатная температура. А на тот случай, если в помещении недостаточно светло, рекомендуется использовать специальные светильники с соответствующими лампами. Кстати, при таком освещении BioSphere смотрятся наиболее эффектно.
Еще одно изобретение — это Beach world. В отличие от BioSphere, с ее флоридскими обитателями, в них живут красные морские креветки, «уроженцы» Гавайских островов. Размер креветок 1–2 см. Они ходят по белому песку, ракушкам и разноцветным камушкам, не прячутся в грунте и поэтому очень заметны. Забавно наблюдать, как креветки «пасутся», «пощипывают» друг друга и даже носят маленькие песчинки! Если их побепокоить, они теряют на время свой ярко-красный цвет и становятся незаметными. Как только они успокоятся, их покровы вновь становятся красными. Они едят микроводоросли и дышат кислородом, который вырабатывают растения. Креветки «подстригают» растения, поддерживая их здоровыми. Креветка ест не сами растения, она скорее пощипывает их, поедая микроводоросли и бактерии, которые растут на них. Они буквально являются садовниками тех мест, где живут.
Прибрежные животные, находящиеся в опасности.
Эти креветки — исчезающий вид, в природе они живут только на отдельных островах Тихого океана. Причина вымирания креветок в том, что аквариумисты выпускали аквариумных рыбок. Рыбки поедают креветок, разрушая всю экосистему Гавайских озер, и, в результате, озера вымирают. Разведение креветок для использования их в Beach World — один из немногих способов сохранения их как вида. Beach World выпускаются в виде 4 и 5 дюймовых шаров и в виде пирамиды высотой 7 дюймов.
Заключение.
В начале 90-х годов прошлого века «Биосфера-2» мелькала на первых страницах газет в качестве эксперимента, который позволит понять работу «Биосферы-1» — то есть нашей планеты, откроет дорогу к созданию замкнутых экосистем, необходимых для полетов в космос, и поможет решить ряд других серьезных экологических проблем.
Однако, следует отметить, что первыми построили замкнутые комплексы, в которых на протяжении разного времени успешно жили люди были все же ученые СССР. Самым крупным нашим специалистом в области космической медицины и биологии, можно назвать Евгения Яковлевича Шепелева, профессора, сотрудника института медико-биологических проблем. Именно он был первым человеком на Земле, кто провел месяц в камере объемом пять кубических метров без связи с внешним миром, используя специальный биологический реактор, построенный на основе культивирования одноклеточных водорослей.
В конце пятидесятых годов, когда стало ясно, что полет в космос человека не за горами, возник вопрос — как обустроить его жизнь в среде, абсолютно неприспособленной для этого. Уже тогда было ясно, что нужно обзаводиться системами жизнеобеспечения, способными самовоспроизводиться. Тогда и возникла мысль повторить то, что делается в природе Земли. Следовательно, зашла речь о биологических регенеративных системах. Возникла идея использовать водоросли под названием хлорелла как биологический реактор, который снабжал бы герметичное помещение достаточным количеством кислорода в результате фотосинтеза и поглощения СО2. По распоряжению Сергея Павловича Королева была создана герметичная пяти кубометровая камера для того, чтобы имитировать обстановку в «Востоке». Засадили туда меня. Иллюминатор, конечно, был, телефонная связь. К исходу первых суток стало ясно, что человек, потребляет значительно больше кислорода, чем могут вырабатывать водоросли. Углекислота росла, а кислород падал. После этого эксперимента усовершенствовали технологию и спокойно держали в этой камере человека на протяжении месяца. После этого эксперимента, были проведены и другие испытания системы жизнеобеспечения человека.
На сегодня, нигде в мире не существует надежно работающих замкнутых систем, в которых человек бы полностью обеспечивался кислородом, водой и частично пищей. Однако, возможность построения такой системы доказана.
Поэтому то, американское космическое агентство NASA проявило большой интерес к этим исследованиям, проведенным в “Биосфере-2” и к аквасистемам. Научные исследования связаны, прежде всего, с определением реакции окружающей среды на те или иные изменения в составе атмосферы, изучаются пути превращения тех или иных химических элементов внутри Биосферы-2. Ведь в ней по-прежнему поддерживается замкнутость и, например, атом углерода раз попав в нее, в ней и остается, только принимает разные «формы» — он может быть атомом, из которого состоит растение, углекислый газ, или входить в состав других молекул. Некоторые части научного комплекса теперь открыты для экскурсий.
Список использованных источников
1. Архив сайта «Известия науки» за 10 сентября 2004 года, inauka.ru/10-09-04/
2. Биосферцы испытывают трудности // «Природа», 1993. №7. С.117;
3. “Биосферу-2” проветрили и почистили // «Природа», 1996. №1. С.117-118;
4. Дом под стеклянным небом // Знание—сила: Новости науки znanie-sila.ru/news/issue2print_72.html, 2000
5. Нельсон М. и др. Биосфера-2 // «Природа», 1993. №10. С.66-79;
6. Последняя разработка NASA у вас дома // «Мир климата», 2003, № 2
7. Чашечников Д., Краснобородько В. Два года под колпаком //«Аргументы и Факты», 11 июня 1998, №24
8. Эксперимент “Биосфера-2” продолжается // «Природа», 1995. №1. С.119-120;
Человек и биосфера
В первой половине семидесятых годов XX века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование в рассказах “Царь-рыба”.
Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”.
Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее. Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать… не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”.
Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью. Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора.
В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие. Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике.
Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа. Одна из главных задач
Вопрос 1. Как отражалась на окружающей среде деятельность первобытного человека?
Уже более 1 млн. лет назад питекантропы добывали пищу путем охоты. Неандертальцы использовали для охоты разнообразные каменные орудия, загоняли добычу коллективно. Кроманьонцы создали силки, остроги, копьеметалки и другие приспособления. Однако все это не вносило серьезных изменений в структуру экосистем. Воздействие человека на природу усилилось в эпоху неолита, когда все большее значение стали приобретать скотоводство и земледелие. Человек начал разрушать естественные сообщества, не оказывая, однако, пока еще глобального воздействия на биосферу в целом. Тем не менее нерегулируемый выпас скота, а также сведение лесов ради топлива и под посевы уже в то время изменяли состояние многих природных экосистем.
Вопрос 2. К какому периоду развития человеческого общества относится зарождение сельскохозяйственного производства?
Сельское хозяйство появилось после окончания оледенения в эпоху неолита (нового каменного века). Обычно этот период датируют 8-3 тысячелетиями до н. э. В это время человек одомашнил несколько видов животных (сначала собаку, затем копытных – свинью, овцу, козу, корову, лошадь) и начал возделывать первые культурные растения (пшеницу, ячмень, бобовые).
Вопрос 3. Назовите причины возможного возникновения недостатка воды в ряде районов мира.
Недостаток воды может возникнуть в результате различных действий человека. При возведении плотин, изменении русла рек происходит перераспределение водостока: одни территории заливаются, другие начинают страдать от засухи. Усиленное испарение с поверхности водохранилищ ведет не только к образованию дефицита воды, но и изменяет климат целых регионов. Поливное земледелие истощает запасы поверхностных и почвенных вод. Вырубка лесов на границе с пустынями способствует формированию новых территорий с недостатком воды. Наконец, причинами могут быть высокая плотность населения, чрезмерные потребности промышленности, а также загрязнение имеющихся водных запасов.
В первой половине семидесятых годов XX века в Советском Союзе впервые были подняты проблемы экологии. В эти же годы Виктор Астафьев написал повествование в рассказах “Царь-рыба”.
Главные герои “Царь-рыбы” — это Природа и Человек. Критики назвали произведение социально-философским. Мысли и чувства автора имеют общечеловеческое значение. Название повествованию дала глава “Царь-рыба”, имеющая обобщенный символический смысл. Царь-рыба — это огромный осетр. С царь-рыбой борется человек: это символ освоения и укрощения природы. Борьба завершается драматически. Тяжело раненная царь-рыба не сдается человеку, она уходит от него, унося в своем теле крючки. Очень драматично выглядит финал борьбы — рыба уходит от человека, чтобы умереть: “Яростная, тяжело раненная, но не укрощенная, она грохнулась где-то в невидимости, плеснулась в холодной заверти, буйство охватило освободившуюся, волшебную царь-рыбу”.
Речь в повествовании идет и о трагедии Человека, который связан с Природой теснейшей связью, но забыл об этом и губит себя и ее. Мы росли в эпоху Чернобыля. Нам всегда будут памятны кошмары картины ядерной катастрофы. Если человечество не сумеет изменить свое сознание, то новые катастрофы просто неизбежны. А ведь несколько десятилетий назад А. И. Вернадский создал свое учение о ноосфере — сфере человеческого разума, где необходимо “мыслить и действовать… не только в аспекте отдельной личности, семьи или рода, государств или союзов, но и планетарном аспекте”.
Понятие “человечество” возникло несколько веков назад, однако лишь в последние годы люди начали учиться чувствовать себя человечеством — нераздельной общностью. Почему проблемы экологии приобретают такую остроту? Ответ прост: сегодня человечество оказывает на природу такое же по силе влияние, как, например, самые сильные шторма или мощные извержения вулканов. А нередко человечество и превосходит стихийные разрушительные силы природы. Возвращение к “райскому саду”, то есть к нетронутой природе, уже абсолютно невозможно. Однако вопросы взаимоотношений человека и природы должны решаться с учетом этического фактора.
В повествовании “Царь-рыба” все герои — главные. Это и Аким, и Николай Петрович, Киряга и многие другие. Виктор Астафьев сделал одним из главных героев и образ автора, стремясь к провозглашению и утверждению дорогих его сердцу нравственных принципов. Виктор Астафьев новаторски переходит от повествования к размышлению, от картин природы к публицистике.
Выбор автором формы произведения — повествование в рассказах — не случаен. Эта форма позволила Астафьеву отстраниться от строгой сюжетности повествования, чего не позволяет, например, форма романа. Одна из главных задач “Царь-рыбы” — обличение браконьерства в наиболее широком толковании этого слова. Ведь браконьер — это не только человек, ворующий рыбу или зверя у государства. Браконьер — это и тот, кто строит над чистым озером атомную электростанцию, и тот, кто дает разрешение на вырубку девственных лесов. “Царь-рыба” — это не сборник тематически связанных между собой рассказов, а именно повествование.
Всепоглощающая идея автора о нераздельности Человека и Природы плавно перетекает из главы в главу, раскрываясь все с новых и новых сторон, вбирая в себя новые смыслы, расширяя объем философской, экономической, социальной задачи, стоящей перед всеми людьми. Большое идейно-художественное значение имеет и место действия “Царь-рыбы” — Сибирь. Эти огромные неосвоенные пространства одновременно являются и сокровищем, и болью России. Богатства Сибири основываются экстенсивно, без мысли о завтрашнем дне. “Так что же я ищу? Отчего мучаюсь? Почему? Зачем? Нет мне ответа”. Виктор Астафьев не дает готовых ответов на поставленные в повествовании ответы. От читателя требуется мужество, доброта, мудрость, чтобы понять: царь-рыбу сможет спасти только человек. Это задача настоящего и будущего.
Человек — элемент биосферы. Все природные ресурсы планеты предопределяют возможность жизни человека и являются основой ее материального производства. Прирост населения, развитие науки и техники, привели к тому, что деятельность человека стала важным фактором развития биосферы.
Под воздействием научной мысли и человеческого труда возникла возможность перехода биосферы в новое состояние — ноосферу. Ноосфера (за В. И. Вернадским) — это «мыслящая» оболочка, сфера ума, высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением в ней цивилизованного человека. Человечество интенсивно потребляет как живые, так и минеральные, природные ресурсы, потому возникают следующие проблемы: истощение природных ресурсов, снижения численности, и гибель живых организмов, сужения их ареалов, загрязнения и… отравления среды, промышленными отходами.
В результате производственной деятельности человека происходит загрязнение атмосферы вредными газами, увеличение концентрации CO 2 ; разрушение озонового слоя увеличением концентрации окислов азота и фреонов; изменение климата, роста «парникового эффекта» и повышения температуры воздуха; загрязнение водоемов и сокращение их площадей; уничтожение лесов, массовое заболевание растительности; засоление почв и растущее опустынивание; интенсивное использование энергоносителей, создания атомных электростанций и загрязнения среды, радиоактивными отходами.
Все эти влияния на биосферу вызывают цепные экологические реакции, которые отражаются в конечном результате на жизни человека. Рациональное природопользование — основа для сохранения многообразия биосферы и роста благосостояния человечества. Человек не господствует над природой, а является ее частью.