Реферат: Ограниченность биосферы

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определен­ный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом. В час­тности, включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем в цепи питания обусловливало аккумуляцию его в биогенном веществе (органические остатки, известняки и т. п.) В результате этого шло постепенное уменьшение содержания углерода и его соединений, прежде всего двуокиси (СО² ) в атмосфере с десятков процентов до современных 0,03%. Это же относится к накоплению в ат­мосфере кислорода, синтезу озона и другим процессам.

С газовой функцией в настоящее время связывают два перелом­ных периода (точки) в развитии биосферы. Первая из них относит­ся ко времени, когда содержание кислорода в атмосфере достигло примерно 1% от современного уровня (первая точка Пастера). Это обусловило появление первых аэробных организмов (способных жить только в среде, содержащей кислород). С этого времени вос­становительные процессы в биосфере стали дополняться окисли­тельными. Это произошло примерно 1,2 млрд. лет назад. Второй переломный период в содержании кислорода связывают со време­нем, когда концентрация его достигла примерно 10 % от современ­ной (вторая точка Пастера). Это создало условия для синтеза озо­на и образования озонового экрана в верхних слоях атмосферы, что обусловило возможность освоения организмами суши (до этого фун­кцию защиты организмов от губительных ультрафиолетовых лучей выполняла вода, под слоем которой возможна была жизнь).

3. Окислительно-восстановительная. Связана с интенсифи­кацией под влиянием живого вещества процессов как окисления, благодаря обогащению среды кислородом, так и восстановления прежде всего в тех случаях, когда идет разложение органических веществ при дефиците кислорода. Восстановительные процессы обычно сопровождаются образованием и накоплением сероводо­рода, а также метана. Это, в частности, делает практически без­жизненными глубинные слои болот, а также значительные придон­ные толщи воды (например, в Черном море). Данный процесс в связи с деятельностью человека прогрессирует.

4. Концентрационная – способность организмов концентриро­вать в своем теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей организмы средой на не­сколько порядков (по марганцу, например, в теле отдельных орга­низмов – в миллионы раз). Результат концентрационной деятельно­сти – залежи горючих ископаемых, известняки, рудные месторож­дения и т. п.

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом от­ношении выполняют низшие формы жизни – грибы, бактерии (дес­трукторы, редуценты).

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов. Часто такой перенос осу­ществляется на колоссальные расстояния, например, при миграци­ях и кочевках животных. С транспортной функцией в значительной мере связана концентрационная роль сообществ организмов, на­пример, в местах их скопления (птичьи базары и другие колониаль­ные поселения).

7. Средообразующая. Эта функция является в значительной мере интегративной (результат совместного действия других фун­кций). С ней в конечном счете связано преобразование физико-хи­мических параметров среды. Эту функцию можно рассматривать в широком и более узком планах.

В широком понимании результатом данной функции является вся природная среда. Она создана живыми организмами, они же и под­держивают в относительно стабильном состоянии ее параметры практически во всех геосферах.

В более узком плане средообразующая функция живого веще­ства проявляется, например, в образовании почв. В. И. Вернадс­кий почву называл биокосным телом, под­черкивая тем самым большую роль живых организмов в ее созда­нии и существовании.

8. Наряду с концентрационной функцией живого вещества выде­ляется противоположная ей по результатам – рассеивающая. Она проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. Например, рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов при раз­ного рода перемещениях в пространстве, смене покровов. Железо гемоглобина крови рассеивается, например, кровососущими насе­комыми и т. п.

Важна также информационная функция живого вещества, вы­ражающаяся в том, что живые организмы и их сообщества накап­ливают определенную информацию, закрепляют ее в наследствен­ных структурах и затем передают последующим поколениям.

2.3 Основные свойства биосферы

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.

1. Биосфера – централизованная система. Центральным зве­ном ее выступают живые организмы (живое вещество). Это свой­ство всесторонне раскрыто В. И. Вернадским, но, к сожалению, часто не дооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или ее звеньев ставится только один вид - человек (ан­тропоцентризм).

2. Биосфера – открытая система. Ее существование немыс­лимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности. Впервые представления о влиянии солнечной активности на живые организ­мы (гелиобиология) разработаны А. Л. Чижевским (1897 – 1964), ко­торый показал, что многие явления на Земле и в биосфере тесно связаны с активностью солнца.

3. Биосфера – саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В. И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями, рассмотренными выше. Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, многие из которых были значительными по масштабам, и справлялась с ними (извер­жения вулканов, встречи с астероидами, землетрясения, горообра­зование и т. п.) благодаря действию гомеостатических механиз­мов и, в частности, принципа, который в настоящее время носит название Ле Шателье-Брауна: при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивого равновесия, пос­леднее смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

Опасность современной экологической ситуации связана прежде всего с тем, что нарушаются многие механизмы гомеостаза и прин­цип Ле Шателье-Брауна, если не в планетарном, то в крупных регио­нальных планах. Их следствие – региональные кризисы. В стадию глобального кризиса биосфера, к счастью, еще, по-видимому, не всту­пила. Но отдельные крупные возмущения она уже гасить не в силах. Результатом этого является либо распад экосистем (например, рас­ширяющиеся площади опустыненных земель), либо появление неус­тойчивых, практически лишенных свойств гомеостаза систем типа агроценозов или урбанизированных (городских) комплексов. Челове­честву, к сожалению, отпущен крайне малый промежуток" времени для того, чтобы не произошел глобальный кризис и следующие за ним катастрофы и коллапс (полный и необратимый распад системы).

4. Биосфера – система, характеризующаяся большим разнооб­разием. Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем. Биосфе­ра как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими при­чинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, раз­личающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биоти­ческим и другим свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

В настоящее время описано около 2 млн. видов (примерно 1,5 млн. животных и 0,5 млн. растений). Полагают, однако, что число видов на Земле в 2 – 3 раза больше, чем их описано. Не учтены многие насекомые и микроорганизмы, особенно в тропических ле­сах, глубинных частях океанов и в других малоосвоенных местообитаниях. Кроме этого, современный видовой состав - это лишь небольшая часть видового разнообразия, которое принимало учас­тие в процессах биосферы за период ее существования. Дело в том, что каждый вид имеет определенную продолжительность жизни (10 – 30 млн. лет), и поэтому с учетом постоянной смены и обновле­ния видов число видов, принимавших участие в становлении био­сферы, исчисляется сотнями миллионов. Считается, что к настоя­щему времени арену биосферы оставили более 95 % видов.

Разнообразие рассматривают как основное условие устойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это свойство настолько универсально, что сформулировано в качестве закона (автор его У. Р. Эшби).

К сожалению, практи­чески вся без исключения деятельность человека подчинена упроще­нию экосистем любого ранга. Сюда следует отнести и уничтожение отдельных видов или резкое уменьшение их численности, и создание агроценозов на месте сложных природных систем. Например, полнос­тью исчезли с лица земли степи как тип экосистем и ландшафтов, резко уменьшились площади лесов (до появления человека они зани­мали примерно 70 % суши, а сейчас – не более 20 – 23 %). Идет даль­нейшее, невиданное по масштабам уничтожение лесных экосистем в настоящее время, особенно наиболее ценных и сложных тропических, спрямление русел рек, создание промышленных районов и т. п.

Простые экосистемы с малым разнообразием удобны для эксп­луатации, они позволяют в короткое время получить значительный объем нужной продукции (например, с сельскохозяйственных по­лей), но за это приходится рассчитываться снижением устойчивос­ти экосистем, их распадом и деградацией среды.

Важное свойство биосферы – наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним не­исчерпаемость отдельных химических элементов и их соеди­нений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого – углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные (углерод-углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений. Только благодаря круговоро­там и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обес­печивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциаль­ное бессмертие. Как отмечал академик-почвовед В. Р. Вильямс, есть единственный способ сделать какой-то процесс бесконечным – пустить его по пути круговоротов. Одно из мощнейших антиэколо­гических действий человека связано с нарушением и даже разруше­нием природных круговоротов.

3 Понятие об ограниченности естественных возможностей биосферы

2.1 Ограниченность биосферы и хозяйственная деятельность человека

С позиций современной науки, сохранение и нормальное функционирование нашей планеты в первую очередь определяется иерархией сложнейших информационных связей. В этом отношении биосфера земли что-то вроде гигантского суперкомпьютера, от успешного функционирования которого и зависит сбалансированность и самовосстановление экологических систем в разных уголках нашей планеты, и, наоборот, сбои в его работе, нарастание хаоса приводят к деструктивным процессам в биосфере, резкому увеличению энтропии.

В экоразвити можно выделить экстенсивные и интенсивные экопроцессы. Экстенсивное экоразвитие, представляет собой процесс, согласно которому развитие субъекта экосреды, ее центрального элемента осуществляется за счет развития окружающей среды, которая представляется неограниченной во всех отношениях. Интенсивный экопроцесс осуществляется за счет качественных факторов, находящихся как в самом компоненте, так и вокружающей его среде, которая уже не выступает неограниченной в природоресурсном и экологическом аспектах и минимизации количественных параметров, что ведёт к экологизации деятельности. Большинство социально-экологических процессов не являются ни интенсивными ни экстенсивными, однако на ранних этапах развития общества, его взаимодействия с природой преобладает экстенсивный процесс социоэкоразвития.

Процессы глобализации происходят преимущественно на основе экстенсивной формы социоэкоразвития (А.Д. Урсул), когда деятельность людей и ее основной вид – хозяйственная деятельность – сталкиваются с ограниченностью биосферы во многих отношениях. Это ставит на повестку дня вопрос о глобальном переходе к преимущественно интенсивному социоэкоразвитию за счет качественных внутренних и внешних источников, что должно обеспечить рациональное природопользование и оптимальное социоэкоразвитие. Таким образом, процессы экологизации и интенсивного развития представляют собой единый процесс ныне происходящего и будущего социоэкоразвития, которое имеет ноосферную направленность. Переход от экстенсивного к интенсивному социоэкоразвитию в перспективе должен обеспечить коэволюционное взаимодействие общества и природы, когда развитие общества не нарушают процессы развития природы (биосферы), и происходит их совместное развитие.

Современный тип социоэкоразвития характеризуется регрессивным развитием окружающей природной среды. Если эта тенденция развития компонентов социоэкосистемы будет продолжаться, то неминуема экологическая катастрофа уже в текущем столетии. Поэтому настоятельная необходимость современного состояния общества – сформировать такую форму социоприродного развития, когда общество, прогрессивно развиваясь, так воздействует на окружающую среду, что не вызывает у нее регрессивных изменений.

При взаимодействии природы и общества действует закон сохранения материи, в частности – закон сохранения энергии, второй закон термодинамики и т.д., что позволяет использовать естественнонаучные, в частности синергетические методы. Увеличение негэнтропии в обществе ведет к увеличению энтропии в окружающей его природной среде. Существование прогрессивного развития общества обеспечивается за счет регресса природы. Иногда прогресс отождествляется с повышением негэнтропии, а регресс, с ее понижением. Это неверно как для неживой природы, так и для общества. Адаптирующая стратегия взаимодействия с природой не может рассматриваться как путь коэволюции. Коэволюционный путь развития основан на том, что развитие общества и сохранение устойчивости биосферы не должно вступать в непримиримые противоречия, а направления социального и природного процессов в глобальной социоэкосистеме не должны существенно расходится. С точки зрения коэволюции совместное развитие общества и биосферы не должно быть регрессивным. Коэволюционный путь развития означает, что вместо тотального использования окружающей среды, которое следует из концепции природопокорительного техницизма, необходимо максимально использовать естественные и адаптивные механизмы, как общества, так и природы. Коэволюция означает не только соразвитие и взаимосохранение компонентов экосистемы, но и совместную адаптацию друг к другу, т.е. коадаптацию.

2.2 Меры воздействия на биосферу