11085 (Космос и биосфера Земли), страница 2

Отличительная и определяющая особенность биосферы со­стоит в ее целостности и населенности жизнью. Живое вещество Земли представляет собой самую мощную силу в биосфере, мате­риально и энергетически определяющую ее функции. В результа­те непрерывного взаимодействия (обмена) между компонентами биосферы под влиянием живого вещества изменяются как насе­ляющие биосферу организмы, так и среда, в которой они живут. Благодаря живому веществу поддерживаются взаимосвязь и взаимообусловленность всех компонентов в биосфере. Эта мно­госторонняя и разнообразная связь определяет биосферу как гигантскую экологическую систему, в которой человек является, с одной стороны, биологической частицей всей системы, а с другой -активным ее преобразователем.

Неуправляемо возрастающая техническая и энергетическая вооруженность человека отрицательно влияет на сбалансирован­ность процессов в биосфере. Поэтому сегодня глобальной задачей человечества является определение и осуществление допустимых пределов воздействия на биосферу в целях предотвращения эко­логической катастрофы.

Представление о жизни как о сплошной «пленке» живого ве­щества, покрывающего Землю, сформировал в XVIII в. Ламарк, а в 1920-х годах советский биохимик В.И. Вернадский предложил научное обоснование биосферы. Он доказал, что все три оболоч­ки Земли связаны с живым веществом, которое непрерывно воз­действует на неживую природу.

Биосфера - гигантская экологическая система, в которой че­ловек выступает и как ее частица и как ее преобразователь. Ко­нечная цель человека - управление всеми процессами в биосфе­ре, преобразование ее в ноосферу - сферу разума.

Основной особенностью живого существа является, кроме клеточной деятельности и передачи информации, способ исполь­зования энергии. Живые существа улавливают энергию космоса в виде солнечного света, удерживают ее в виде энергии сложных органических соединений (биомасса), передают ее друг другу и трансформируют в другие виды энергии (механическую, электри­ческую, тепловую). Неживые вещества преимущественно рассеи­вают энергию.

Живое вещество, биосфера, преобразует энергию Солнца в свободную энергию, способную совершать работу. Работа, производимая жизнью, состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере.

Все почвы и минералы поверхности (чернозем, глина, извест­няк, руда, месторождение углей и нефти) образовались под воз­действием жизни.

Преобразование энергии в организмах основано на разнице температуры и других принципах. Живые существа следует рас­сматривать как химические машины, где химическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Другая особенность живых организмов - это их способность к самовоспроизведению. Итак, к особенностям функционирования живых существ относятся:

• способность к самовоспроизведению;

• способность образования полимерных оболочек, ограж­дающих живое вещество от косной среды;

• способность аккумулировать и передавать химическую энергию, а также осуществлять химические реакции в нормаль­ных условиях температуры и давления без образования побочных продуктов. Жизнь на Земле идеально экологична.

В заключение остановимся на эволюции биосферы - самой большой экосистемы Земли. На первом этапе (примерно 3 млрд лет тому назад) происходило образование органического вещест­ва в результате синтеза в абиотических процессах. Атмосфера Земли состояла из водорода, азота, окиси углерода, метана; со­держала вредный для жизни хлор и пр., не содержала кислорода. Ультрафиолетовое излучение (озона тогда не было) вызвало хи­мическую реакцию, в результате которой появились аминокисло­ты - сложные молекулы органических веществ. Сформировались анаэробные организмы, которые находились под водой.

За счет их деятельности через миллиард лет появился кисло­род, который частично превратился в озон и защитил Землю от ультрафиолетового излучения. Вероятно, жизнь, меняя только форму, сама создала для себя необходимые условия (в частности, наличие кислорода). Биосфе­ра представляет собой единый организм. В жизни природы, в Космосе не человек является главной целью мироздания. В мире нет человека и природы, нет человека и Космоса, человека и Все­ленной. Есть природа, Космос, Вселенная, а человек - только их маленькая частица, единственная возможность для человека вы­жить - это подчиняться законам Вселенной. Как писал знамени­тый английский философ XVII в. Фрэнсис Бэкон, «Мы не можем управлять природой иначе, как подчиняясь ей». В этом предна­значение человека XXI в.

1.6. Причины и характер загрязнения биосферы

Загрязнение биосферы - одна из древнейших проблем чело­веческой цивилизации.

Опасность для биосферы состоит в следующем:

• использование человеком преимущественно внутренних по отношению к биосфере источников энергии (органическое топ­ливо);

• использование нерациональных хозяйственных циклов, приводящих к появлению отходов;

• использование вредных для природы синтетических ве­ществ;

• уничтожение человеком структурного многообразия био­сферы, что разрушает экосистемы.

Появление новых болезней - реакция биосферы на вмеша­тельство человека.

По характеру возникновения загрязнения подразделяют на ес­тественные и антропогенные. Естественные загрязнения возни­кают в результате природных, как правило, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, селевой по­ток и т.п.), вне всякого влияния человека на эти процессы, ан­тропогенные - в результате хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и в пер­вую очередь с развитием крупных промышленных центров.

Антропогенные загрязнения подразделяются на промыш­ленные, сельскохозяйственные и военные. Промышленные за­грязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом. Сельскохозяйственные за­грязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваи­ваемых культурными растениями, сбросом отходов животновод­ства и другими действиями, связанными с сельскохозяйствен­ным производством. Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортиров­ки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Последст­вия войны с применением атомного оружия могут привести к апокалипсису - «ядерной зиме».

Загрязнение атмосферы - привнесение в воздух или образова­ние в нем химическими веществами или организмами физиче­ских агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образо­вание антропогенных физических полей.

Загрязнение гидросферы - поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почве но­вых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразователь­ного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызы­вают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека.

Загрязнение космического пространства - общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космиче­скими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того «космического мусора», который вносит помехи в нормаль­ное функционирование наземных радиотехнических и астроно­мических приборов. По характеру воздействия загрязнения подразделяют на пер­вичные и вторичные.

Первичное загрязнение - поступление в окружающую среду не­посредственно загрязнителей, образуемых в ходе естественных природно-антропогенных и чисто антропогенных процессов.

Вторичное загрязнение - образование (синтез) опасных загряз­нителей в ходе физико-химических процессов, идущих непосред­ственно в окружающей среде. Так, из нетоксичных составляющих в некоторых условиях образуются ядовитые газы - фосген; фреоны, химически инертные у поверхности Земли, вступают в стра­тосфере в фотохимические реакции, вырабатывая ионы хлора, служащие катализатором при разрушении озонового слоя (экра­на) планеты. Отдельные реагенты такого взаимодействия могут быть неопасными.

По механизму воздействия загрязнения подразделяются на механические, физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные), химические, радиационные, биологические.

Механические загрязнения - засорение среды агентами, оказы­вающими главным образом неблагоприятное механическое воз­действие на естественные и искусственные объекты.

Физические загрязнения связаны с изменением физических па­раметров среды: температурно-энергетические (тепловые), волно­вые (световые, акустические, электромагнитные), радиационные (радиационные, радиоактивные).

Тепловые (термальные) загрязнения обусловлены повышением температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов (продукты сгора­ния, выбрасываемые в дымовую трубу) и вод. Могут возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды (например, парниковый эффект - постоянное потепление кли­мата на планете в результате накопления в атмосфере углекислого и других газов (метана, фтор- и хлоруглеродов), которые анало­гично покрытию теплицы, пропуская солнечные лучи, препятст­вуют длинноволновому тепловому излучению уходить с поверх­ности Земли).

Световые загрязнения вызваны нарушением естественной ос­вещенности местности в результате действия искусственных ис­точников света и могут приводить к аномалиям в жизни растений и животных.

Акустические загрязнения связаны с превышением естествен­ного уровня шума и ненормальным изменением звуковых харак­теристик в населенных пунктах и других местах вследствие рабо­ты транспорта, промышленных установок, бытовых приборов, поведения людей или других причин.

Электромагнитные загрязнения возникают в результате изме­нения электромагнитных свойств среды (от линий электропере­дачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных ус­тановок и т.п.), приводят к изменениям в тонких клеточных и мо­лекулярных биологических структурах.

Радиоактивные загрязнения обусловлены превышением естест­венного уровня содержания радиоактивных веществ в среде. Их последствием является радиационное загрязнение, вызванное действием ионизирующих излучений.

Биологические загрязнения вызваны проникновением (естест­венным или благодаря деятельности человека) в эксплуатируемые экосистемы и технологические установки видов организмов, чуж­дых данным сообществам и установкам и обычно там отсутст­вующих. Выделяют биотические и микробиологические загряз­нения.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорга­низмов, связанного с массовым их размножением в средах, изме­ненных в ходе хозяйственной деятельности человека.

Литература

1) Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник./под ред. Н.И.Иванова и И.М. Фадина. М.: «Логос», 2002.

2) Кедров Б.М. « Предмет и взаимосвязь естественных наук». М.:Наука,1967.436 с..

3) Мизун Ю Г. Экология известная и неизвестная. М.: Науч.-практ. центр 1994. 240 с

4) Экология: Учебник для вузов/Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Б.П. Усанов и др.; Под ред. СИ. Цветковой. СПб.: Химиздат, 1999. 488 с