Биосфера и человек.. Биосфера и ноосфера Биосфера состоит из двух компонентов
 Скачать 340.56 Kb.
|
|
часть биосферы. В отношении прогноза превращения биосферы в техносферу в научной среде сложились два подхода. Одни считают, что современная биосфера, с точки зрения потребностей человека, несовершенна и требует значительного улучшения на основе коренного преобразования природы (именно такому направлению соответствует понятие техносферы). Другие ученые отрицают возможность замены систем природы любыми техническими приспособлениями и призывают осторожно использовать законы и силы природы на благо человечества, так как нельзя заменить силы природы человеческим трудом. В качестве основных доказательств приводятся следующие аргументы: Природа слишком сложна, чтобы ею легко могло управлять человечество, а тем более заменять техническими устройствами. Если биосфера резко качественно изменится, то она не будет соответствовать биологическим потребностям людей. Упрощение природы до возможностей технического управления ею со стороны человека привело бы к пагубным необратимым последствиям. Биосфера как саморегулирующаяся система с мощными обратными связями теоретически должна сопротивляться антропогенным изменениям. Любые технические устройства быстро стареют. Эксплуатационные расходы по их содержанию растут прямо пропорционально износу техники. Следовательно, техносфера в традиционном понимании термина стала бы огромной экономической обузой для общества. Относительно пути дальнейшего развития человека и биосферы в целом Вернадский придерживался иного мнения: новый этап эволюции жизни он видел не в форме биогенеза, а как этап развития разума, т. е. ноогенеза. Соответствующее на базе биосферы развитие ноосферы, сферы разума – вполне закономерный и неизбежный этап разумного регулирования взаимоотношений человека и природы. Взаимосвязь и взаимодействие человека и природы проиллюстрируем на примерах. Человек до появления интенсивных систем хозяйственного освоения природных территорий тоже гармонично вписывался в общий круговорот веществ в биосфере. С освоением все более совершенных методов хозяйствования начали появляться и проблемы: развитие охотничьего промысла привело к исчезновению крупных травоядных животных: мамонтов, зубров, бизонов, стеллеровой коровы на Камчатке и т. п.; развитие скотоводства повлекло за собой опустынивание больших территорий в аридных зонах планеты; современное развитие сельского хозяйства привело, во-первых, к значительному сокращению территорий естественных биогеоценозов и, соответственно, сокращению биоразнообразия, которое обеспечивает экологическую устойчивость окружающей среды; во-вторых, человек в виде сельскохозяйственной продукции вывозит с полей большую часть необходимых растениям минеральных элементов, которые ранее оставались на этих территориях, то есть нарушается круговорот веществ в локальных биогеоценозах, что ведет к заметному повсеместному истощению почв и необходимости применения большого количества минеральных удобрений. Вывезенная продукция, вместо того, чтобы вернуться с помощью редуцентов в землю вместе с другими продуктами жизнедеятельности человека, попадает в реки, водохранилища, моря, вызывая вторичный комплекс экологических проблем (загрязнение водной среды, цветение водохранилищ, гибель наиболее чувствительных видов водных организмов, рыбы и т. п.); развитие промышленного производства, помимо пространственного воздействия на биоту (вытеснение, сокращение жизненного пространства зачастую до критических размеров), создало предпосылки для ряда техногенных кризисов: парникового эффекта, озоновых дыр, загрязнения окружающей среды, заполнения поверхности земли не усваиваемыми биосферой и иногда катастрофически вредными для нее промышленными отходами. Приведем некоторые цифры. Человек сейчас потребляет от 15% (Радкевич, 1997) до 40% первичной биологической продукции суши (Горшков, 1980), или 25% глобальной первичной продукции. При существующих темпах роста населения через 35 лет человек будет потреблять уже до 80% первичной продукции суши, или 50% глобальной. Но уже сейчас в результате изъятия первичной продукции, разрушения экологических ниш и загрязнения среды ежегодно исчезает от 5000 (оптимистические оценки) до 150.000 (пессимистические оценки) видов из примерно 5-30 млн. видов, существующих на Земле, – в 105-106 раз быстрее, чем в доисторическую эпоху. Такие темпы значительно превышают любую катастрофическую перестройку биоты в прошлом. Происходит это потому, что человек в буквальном смысле лишает множество организмов пищи, разрушает экологические ниши, при этом сужает ареалы организмов, что ведет к распаду генома популяций. Таким образом, еще совсем недавно популярный лозунг покорителей природы о том, что «нельзя ждать милостей от природы: взять их у нее – наша задача», на практике привел человечество к экологическому кризису. Для того, чтобы скорректировать поведение человека в отношении природы, Б. Коммонером были сформулированы четыре закона, которые, с точки зрения Реймерса, по сути, не столько законы, сколько афоризмы: Все связано со всем. Поскольку все живые организмы включены в круговорот веществ в природе, между особями, видами, классами живых существ и окружающей средой образовано множество переплетающихся прямых, обратных, косвенных связей. Поэтому любое изменение среды (вещества, энергии, информации, других качеств среды) неизбежно приводит к развитию природных цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формированию новых природных систем. Причем процесс может принять необратимый характер даже при небольшом сдвиге отдельного фактора. Так, очень малое в процентном отношении изменение содержания окислов азота и серы в атмосфере привело к возникновению кислотных осадков, деградации лесов в Европе, исчезновению рыбы в озерах Скандинавии. Все должно куда-то деваться. Выше был рассмотрен пример кризиса, вызванного загрязнением окружающей природной среды вследствие промышленного производства, основанного на добыче и синтезе несовместимых с биологическим круговоротом веществ и химических соединений – они в виде продуктов, материалов или вещей некоторое время находятся в хозяйственном пользовании, а потом неизбежно попадают в окружающую среду, которая не может с ними справиться, т. е. нейтрализовать или вернуть в исходное инертное состояние. Природа знает лучше. Связи и взаимоотношения в природе складывались миллионы лет, человек, возомнивший себя творцом природы, теперь начинает осознавать ограниченность своих знаний и возможностей. Становится очевидным, что неверные идейные установки «покорителя природы» привели к началу экологического кризиса. Следом может развиться экологическая катастрофа, с полной ликвидацией фактора, вызвавшего дисбаланс (т. е. самого человека). Ничто не дается даром. В экологическом смысле это правило имеет в виду то, что любой успех в развитии антропосферы, любой рывок в росте численности населения, интенсивности труда, в области техносферы осуществляется за счет биосферы, усиления экологической нагрузки на природную среду, разрушения естественных биогеоценозов. В настоящее время достигнут предел устойчивости всей мировой экосистемы в целом. Причем не столько из-за неспособности биосферы прокормить существующее население (пищи может хватить и на много большее число людей), сколько из-за техногенной насыщенности, обеспечивающей все большие культурные потребности человека: необходимость современного жилья, личного автотранспорта, коммуникаций, предметов роскоши – это самые простые причины. Дальше идут научно- технические проекты, включая самые дорогостоящие – космические, гонку вооружений и т. д. Увлечение модой на одноразовые предметы потребления еще более увеличивает удельную экологическую нагрузку на среду для каждого человека, где пища занимает достаточно скромное место. В качестве одного из примеров непроизводительного и нерационального природопользования, приводящего к неоправданной нагрузке на окружающую среду, приведем следующую ситуацию. Когда в квартирах есть и горячая, и холодная вода, для того, чтобы почистить зубы, мы включаем кран, и пока чистим зубы, воды утекает почти ведро. Когда воды в кране нет, можно принести из колонки, родника, налить из запасов один стакан воды, и его хватит на ту же операцию. Значит, каждый день почти каждый житель тратит одно-два ведра лишней согретой воды. В масштабах страны сотни заводов трудятся, тратят электроэнергию и топливо, чтобы эту лишнюю воду накачать, очистить, продезинфицировать, произвести для всего этого химические реагенты, нагреть, после использования пропустить через очистные сооружения. Указанные заводы обслуживает небольшая армия транспорта, дорожных служб, ремонтников, бюрократов и т. д. Для этих процессов требуется территория, отнятая у биоты. Все это сопровождается выбросами загрязняющих веществ и отходов производства в окружающую среду. Есть и другой пример целенаправленной политики многих фирм-производителей ширпотреба по запрограммированной недолговечности, одноразовости своих изделий – увеличение уровня потребительского спроса или искусственное ускорение процессов изменения моды на одежду и предметы роскоши, что тоже приводит к увеличению объемов производства товаров для свалки. Введение. Уже сотни людей побывали в космосе и через иллюминаторы космических летательных аппаратов видели внешний облик нашей планеты. Но еще в начале века В. И. Вернадский сумел взглянуть на Землю с еще более далекого расстояния и силой могучего воображения увидел главное, что отличает Землю от других планет, - наличие на ней “проникнутой жизнью оболочки”! Она охватывает расположенные вверх и вниз от поверхности планеты многокилометровые толщи воздуха, воды, горных пород, насыщенные организмами. Освоение людьми космоса повысило верхнюю границу этой оболочки и поставило новые задачи по ее исследованию. Наличие на нашей планете водной оболочки - гидросферы - и воздушной - атмосферы действительно является одним из ее самых заметных отличий от других планет Солнечной системы. Но главное отличие все же состоит в том, что на Земле есть живое существо - растительный и животный мир. В связи с этим еще в 19 веке французский биолог Ж. Б. Ламарк и австрийский геолог Э. Зюсс ввели понятие биосферы. Это искусственно созданное из греческих корней слово буквально означает “шар, наполненный жизнью, область жизни”. Особую ценность представляет результат большой работы В.И. Вернадского по соотношению форм движения материи. В учении о биосфере и ноосфере нашли отражение его мысли о воздействии высшей формы движения материи на низшие, о подчинении низших форм более развитым. Формы движения материи, по В.И. Вернадскому, неразрывно связаны с пространством, временем и налагают свой отпечаток на эти коренные условия бытия. Изучая биосферу, механизмы ее эволюции, Вернадский делает следующие обобщения: Человек, как он наблюдается в природе, как и все живые организмы, как и всякое живое вещество, есть определенная функция биосферы, в определенном ее пространстве-времени. 2. Человек во всех его проявлениях составляет определенную часть строения биосферы. 3. “Взрыв” научной мысли в XX столетии подготовлен всем прошлым биосферы и имеет глубочайшие корни в ее строении. Он не может остановиться и пойти назад. Он может только замедлиться в своем темпе. Ноосфера – биосфера, переработанная научной мыслью, подготовлявшаяся шедшим сотнями миллионов, может быть, миллиарды лет процессом, создавшим Homo sapiens faber, не есть кратковременное и преходящее геологическое явление. Процессы, подготовлявшиеся многие миллиарды лет, не могут быть преходящими, не могут остановиться. Отсюда следует, что биосфера неизбежно перейдет, так или иначе, рано или поздно, в ноосферу. Цивилизация “культурного человечества”, поскольку она является формой организации новой геологической силы, создавшейся в биосфере, не может прерваться и уничтожиться, так как это большое природное явление, отвечающее исторически, вернее, геологические сложившейся организованности биосферы. Образуя ноосферу, она всеми корнями связывается с этой земной оболочкой, чего раньше в истории человечества в сколько-нибудь сравнимой мере не было. Глава 1: Понятие Биосфера. Биосферой называется та часть литосферы, гидросферы и атмосферы Земли, в которой существует живое существо. В ее состав входят не только растительный покров, животный мир и человечество, обитающие на планете, но и все реки, озера, водная масса океанов, почвенный слой, верхний слой земной коры, значительная часть тропосферы. На поверхности Земли практически нет участков, на которых отсутствует жизнь. Даже в жарких и безводных тропических пустынях, на поверхности высокогорных ледников и полярных льдов обнаружены микроорганизмы. В современном содержании понятие биосферы было всесторонне рассмотрено выдающимся русским ученым В. И. Вернадским. Он доказал, что вся совокупность живых организмов, обитавших и обитающих на Земле, играет огромную роль в ее геологической эволюции, во всех современных физических и химических процессах, которые протекают на земной поверхности и в водной толще океанов. Все живое вещество Земли сосредоточено в очень узкой части пространства, прилегающего к земной поверхности и измеряемого по вертикали всего лишь несколькими километрами. Это меньше толщины литосферы и тропосферы, взятых вместе. Что касается массы живого вещества, то доля всей совокупности живых организмов в общей массе Земли просто ничтожна и по отношению к массе биосферы составляет всего 0.25%. Высказанные В. И. Вернадским взгляды о ведущей роли живого вещества в образовании современного химического состава атмосферы, гидросферы и части литосферы подтверждаются всем ходом развития науки. Эта роль обусловлена высокой геохимической активностью живых организмов: они способны усваивать солнечную энергию и, используя ее в процессе фотосинтеза, создавать из простых веществ соединения значительно более высокой сложности. Деятельность живых организмов на земной поверхности связана с цепочками разнообразных физико-химических превращений веществ - синтезом, трансформацией, распадом, непрерывно происходящими в биосфере. В результате этих превращений под прямым и косвенным влиянием живых организмов возникали в геологическом прошлом и возникают в настоящее время разнообразные земные образования, которые В. И. Вернадский предложил называть биокосными природными телами. Их объемы и значение для развития жизни на Земле позволяют сопоставить биосферу с другими геосферами даже количественно. Жизнь на нашей планете воплощается во множестве форм и на разных уровнях, но принципиально важно то, что она едина. Все формы и проявления жизни не существуют сами по себе, а связаны сложными взаимоотношениями в единый комплекс жизни. Эти взаимоотношения и связи удивительны. Именно они осуществляют биогенный круговорот веществ, то есть саму жизнь, и не дают ей прерваться. Взаимосвязи в биосфере очень стойки, но достаточно разорвать хотя бы одно звено или одну связь, и может погибнуть вся цепь взаимоотношений живой материи. Каждая из оболочек Земли, в которой существует биосфера, являет собой особую, неповторимую среду жизни. Эта специфика определяет своеобразие жизненных форм, развивающихся в них. Так, вода представляет собой сплошную среду, в которой возможно существование плавающих организмов. Поэтому жизнь пронизывает толщу воды - от ее поверхности до самого дна. Характер движения обусловливает форму тел, например обтекаемую, как у рыб, или расплывчатую, как у медуз. Относительно небольшое количество кислорода, растворенного в воде, сформировало сложную систему газообмена. Неоднородность химического состава морской воды выработало у организмов особые приспособления для поддержания стабильности внутренней среды, например ионного состава. Атмосфера также является сплошной средой, но она менее плотная, чем вода. Вследствие этого обитатели атмосферы не могут существовать в отрыве от поверхности Земли долгое время: нет животных, которые парили бы в воздухе постоянно. Наконец, поверхностный слой Земли представляет собой сложное структурное образование. Для существования в нем нужны развитые органы локации в темноте, способность рыть землю, обходиться малым количеством воздуха и многое другое. Все это можно рассматривать как условия существования жизни. Но это и результат ее существования: наличие живых существ определяет современный химический состав и физические свойства воздуха, воды, почвы. Таким образом, биосфера, с одной стороны, и среда жизни, с другой, - результат жизнедеятельности организмов. Специфика биосферы состоит в том, что в ней все время поддерживается связанный с деятельностью живых существ круговорот веществ и четко направленные потоки энергии. Это то, чего пока не найдено ни на каких других планетах. В течение миллиардов лет живое существо на Земле использовало и в ходе образования биокосных тел трансформировало солнечную энергию. Ее значительная часть законсервировала в угле, нефти и других полезных ископаемых органического происхождения. Ее другая часть была использована для формирования различных горных пород биокосного происхождения (от осадочных известняков до метаморфических гранитов), накопленных солей, растворенных в воде океанов, кислорода, входящего в состав земной коры. Все эти природные тела и их компоненты, по выражению В. И. Вернадского, представляют собой прямые и косвенные среды существования “былых биосфер”. Земные недра “былых биосфер” свидетельствуют о прошлом Земли, о существовавшей на ней жизни. Здесь находят остатки организмов, живших тысячи и миллионы лет назад. Эти остатки, попав в реку или море, покрывались илом, песком, глиной, пропитывались солями и окаменевали. Иногда встречаются остатки растений и животных, живших сравнительно недавно и поэтому не окаменелых. Например, в вечной мерзлоте найдено несколько трупов мамонтов, живших тысячи лет назад, но полностью сохранившихся. Гораздо чаще встречаются только скелеты древних животных, их отдельные кости, зубы, раковины. Что касается древних растений, то в земных недрах находят стволы деревьев, отпечатки листьев на камнях. По отложениям горных пород восстанавливают контуры древних морей, озер, рек, болот, пустынь. Непрерывность развития организмов на Земле составляет один из основных законов биологии, открытой Ж. Ламарком и Ч. Дарвином. Установлено, что чем древнее растения и животные, населявшие Землю, тем они были проще устроены. Наоборот, чем ближе к нашему времени, тем организмы становились более сложными и более похожими на современные. |