Тема: Строение и свойства биосферы.

1.1. Общая характеристика биосферы, ее свойств и границ.

1.2. Взгляды В.И. Вернадского на сущность биосферы и ноосферу.

1.3. Типы вещества биосферы.

1.4. Функции живого вещества.

1.5. Гипотезы происхождения биосферы.

1.6. Воздействие человека на природу и важнейшие экологические проблемы

современности (деградация биоты; кислотные дожди; разрушение

«озонового слоя»; парниковый эффект; радиоактивное загрязнение

среды).

1.7. Некоторые проблемы региональной экологии (на примере Урала и

Свердловской области).

В 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс для обозначения оболочки Земли,

образованной совокупностью живых организмов, предложил использовать

термин «биосфера». Несколько позже известный русский ученый В.В.

Докучаев сформулировал представление о влиянии живых существ на

протекающие в природе процессы; он также показал зависимость процесса

почвообразования от совокупного взаимодействия элементов неживой

природы и живых существ. Основы учения о биосфере были изложены в

книге «Биосфера» еще одним русским ученым академиком В.И. Вернадским

в 1926 году; он же в 1944 году дал представление о переходе биосферы в

такое ее состояние, когда развитие последней будет управляться разумом

человека. Сам термин «сфера разума» - «ноосфера» - был предложен Э.

Леруа (1927) и П. Тейяром де Шарденом (1930). Содержание термина

«ноосфера» сегодня означает сферу разума, как высшую стадию развития

биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным,

определяющим фактором ее развития. В.И. Вернадский считал, что на

стадии ноосферы человек выступает как мощная геохимическая сила,

преобразующая лик Земли. В то же время Вернадский видел

противоречивость отдельных положений концепции о ноосфере (например,

то что касается наиболее острых проблем человечества и невозможности их

решить не только в текущий момент, но и в недалеком будущем). Ю. Одум

считал, что несмотря на огромные возможности и способности человеческого

разума к управлению природными процессами, тем не менее еще рано

говорить о ноосфере, так как человек не может предугадать все последствия

своих действий. Ряд ученых, например, Куражковский (1992) полагают, что

правильнее говорить в настоящее время о существовании начальных стадий

развития ноосферы (протоноосферы). Сегодня считают, что для изучения

ноосферной стадии эволюции биосферы надо применять математическое__моделирование, которое поможет нам предугадать результаты последствий

антропогенного воздействия на биосферу. В этой связи любопытен 2-х

летний проект американцев «Биосфера-2», осуществленный в Аризоне. На

площади 200 тыс. м3 под прозрачным покрытием около 16 м2 были

размещены различные биомы: влажные тропические леса, саванна, пустыня,

болото, океан, агроценозы, люди (8 тыс. человек). Так, в системе влажного

тропического леса было задействовано 300 видов; в саванне помимо акаций

было размещено 35 видов злаковых и бобовых; была воспроизведена

экосистема кораллового рифа с моллюсками и креветками. В комплекс были

введены хищники, обезьяны, земноводные. В агроценозах имелись рисовые

чеки и посадки зерновых. Этот эксперимент позволил смоделировать

особенности биогеохимических циклов биофильных элементов (азота,

фосфора, серы); изучить круговорот диоксида углерода (всего 4 дня). Но в то

же время он выявил существенные нарушения «биосферного» равновесия в

комплексе: повышенное содержание СО2; уменьшение содержания

кислорода с 21 до 16%; гибель некоторых видов растений и животных;

недостаточную продуктивность в агроценозах. Подобный, но в меньших

масштабах, эксперимент был осуществлен в институте биофизики в СО РАН.

В аппарате «Биос-3» (объемом 300 м3) ученые выращивали с/х урожай,

убирали и перерабатывали его. В результате экспериментов было

установлено, что в целом система жизнеобеспечения, основанная на

биологическом круговороте возможна, но нуждается в дальнейших

разработках. Такие малые искусственные ноосферные модели смогут

послужить для разработки принципов природопользования (приведено по

В.А Вронскому, 1996).

Основные признаки превращения биосферы в ноосферу:

1. Возрастает количество механически извлекаемого материала земной

коры. Геохимическая деятельность человека становится сравнимой по

масштабам с биологическими и геологическими процессами. Резко

возрастает в геологическом круговороте денудация;

2. Наблюдается массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых

геологических эпох (нефти, газа, каменного угля);

3. Происходит рассеивание энергии, в отличие от ее накопления в

биосфере до появления человека. Как следствие – энергетическое

загрязнение биосферы;

4. Образуются в больших количествах вещества, ранее в биосфере

отсутствующие (чистые металлы, пластмассы и др.). В результате

наблюдается химическое загрязнение биосферы, ее металлизация,

загрязнение промышленными и бытовыми отходами;

5. Создаются трансурановые элементы (плутоний и др.). Возникает

угроза загрязнения биосферы отходами ядерной энергетики;

6. Расширяются границы ноосферы за пределы Земли в связи с

существованием космических кораблей и спутников.

Биосфера – оболочка Земли, которая населена и активно преобразуется

живыми организмами. Согласно В.И. Вернадскому состав, структура и__свойства биосферы определяются не только настоящей, но и прошлой

деятельностью живых организмов.

Границы биосферы проходят по нижней части атмосферы (до высоты

озонового экрана 15-25 км), включают верхние слои литосферы (100 м – 2-6

км) и доходят в гидросфере до океанического дна (до дна Марианской

впадины, приблизительно до глубины 11 км). Границы биосферы достаточно

условны.