Концепции современного естествознания (стр. 20 )

Экосистема представляет собой необходимую форму существования жизни. Любой организм способен развиваться только в экосистеме, а не изолированно. В свою очередь каждый биогеоценоз (экосистема) соподчинен и взаимосвязан с другими. Более мелкие и простые экосистемы входят в более крупные и сложные и все вместе составляют общую систему жизни – биосферу, которая сама является глобальным биогеоценозом.

Человек, воздействуя на какой-либо один компонент природы, например, вырубая деревья, тем самым влияет на весь биогеоценоз леса, нарушая происходящие в нем круговорот вещества, без которого количество питательных веществ и энергии быстро иссякнет.

Описанный процесс отражает действие закона внутреннего динамического равновесия, согласно которому вещество, энергия, информация и качество отдельных природных систем и биосферы в целом взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает изменение всех других показателей. Причем в соответствии с принципом Ле Шателье-Брауна эти изменения происходят в направлении, обеспечивающем сохранение общей суммы вещественно-энергетических и динамических качеств систем, то есть ее устойчивости. Таким образом, экосистемы сопротивляются воздействиям, нарушающим их стабильность. Динамическое равновесное состояние экосистемы называется гомеостазом.

Однако, если антропогенная нагрузка превысит способности природы к самоочищению и самовосстановлению и принцип Ле Шателье-Брауна перестанет действовать, то это может привести к полной гибели соответствующей экосистемы или биосферы в целом.

1.5.5. Учение о биосфере и ноосфере

Учение о биосфере относится к одному из направлений современной всеобщей или большой экологии.

Термин «биосфера» вошел в науку в конце прошлого столетия. Основоположником современных представлений о « сфере жизни » был выдающийся естествоиспытатель, академик (1863-1945), вложивший в старое узкое понятие биосферы новое содержание. Согласно воззрениям с момента возникновения жизни на нашей планете (ориентировочно 3,5 миллиарда лет назад) происходил процесс длительного формирования определенного единства живой и косной материи.

Поверхность Земли Вернадский рассматривал как качественно своеобразную оболочку, развитие которой в значительной мере определяются деятельностью живых организмов. Эти организмы, существующие, стареющие и умирающие в течение сотен миллионов лет формируют химическое состояние наружной коры нашей планеты, порождают всеобщий планетарный процесс - миграцию химических элементов, движение земных атомов. Таким образом сущность учения Вернадского заключается в том, что высшая форма развития материи на Земле - жизнь - опосредует другие планетарные процессы.

Итак, биосфера - это наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующей среду обитания живых. Границы биосферы охватывают всю гидросферу, то есть водную оболочку (до глубины 12 километров) и нижний слой атмосферы (высотой до 15 километров). Нижняя граница биосферы в литосфере проходит, как считают, на глубине до 5 километров.

Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и превращение энергии. Хорошо известны глобальные процессы круговорота воды на Земле: круговорот кислорода, углерода, азота, минеральных веществ. До появления жизни на Земле действовали одни абиотические факторы среды (совокупность условий неорганической среды, влияющих на организм). С момента появления жизни на Земле к абиотическим факторам прибавились биотические факторы среды (совокупность влияний, оказываемых на организм жизнедеятельностью других организмов), а с появлением человека - антропогенные факторы, связанные с вмешательством человека в природные процессы, протекающие в биосфере.

Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле автотрофных растений, способных синтезировать органическое вещество из минерального (питающиеся неорганическим веществом). Хлорофиллсодержащие растения улавливают энергию солнечных лучей и используют ее на осуществление реакций фотосинтеза. При этом они используют для построения органического вещества углекислоту воздуха, воду, минеральные вещества. (Хлорофилл – это зеленый пигмент растений, который поглощает энергию солнечного света и трансформирует ее в химическую энергию органических веществ.)

Суммарно реакция фотосинтеза выражается следующим уравнением:

Вернадский сделал философское обобщение. Он показал, что благодаря фотосинтезу меняется весь облик Земли. В результате фотосинтеза на суше ежегодно создается 1,5×1010 – 5,5×1010 тонн растительной биомассы. А в морях и океанах в 5-6 раз больше, чем на суше.

Именно благодаря растениям на Земле началось бурное развитие различных форм жизни и активный обмен веществом и энергией между живой и неживой природой.

, разрабатывая учение о биосфере, ввел в науку понятие «живое вещество», то есть вещество, обладающее жизнью как некоторым ему присущим свойством. Одновременно - это «совокупность организмов», населявших в то или иное время нашу планету и «участвующих в геологических процессах». Живое вещество представлено биомассой растений, биомассой животных, биомассой бактерий.

Под биомассой понимают обычное количество организмов (по массе или объему) в 1 м3 или на 1 м2 площади. Количество биомассы, образовавшейся за определенное время, называется продуктивностью.

Живое вещество находится в состоянии постоянного обмена веществом и энергией с геохимической средой. Оно ежегодно поглощает и ассимилирует огромное количество химических элементов и выделяет в окружающую среду новые. Формирование наружных оболочек Земли, толщи известняков, значительной части железных рудников, нефти - все это результат деятельности живого вещества. Иными словами «живое вещество» рассматривается в качестве свободной энергии в биосфере.

Исключительно важное свойство биосферы и живого вещества - высокая степень организованности, которая проявляется как во взаимосвязи между отдельными блоками биосферы - гидросферой, атмосферой, литосферой, сферой органической жизни - так и в ее непрерывном становлении, движении всех самых мельчайших материальных и энергетических частей. Таким образом, биосфера - не хаос разрозненных составляющих, а некоторое единое и связанное целое.

В состав живого вещества, геохимически изменяющего процессы, происходящие в земной коре, Вернадский включил и человеческое общество, рассматривая систему природы и систему общества в единстве.

Можно говорить о нескольких уровнях организованности биосферы.

Термодинамический уровень организованности биосферы проявляется, например, в специфике градиентов температуры в гидросфере, атмосфере и литосфере.

Физический или агрегатный уровень организованности - в наличии разных фазовых состояний вещества ( твердого, жидкого, газообразного ), одновременно характеризующих и его разное химическое состояние.

На химическом уровне организованности гидросферы, атмосферы и литосферы эти сферы рассматриваются как сложные химические тела, имеющие свою горизонтальную, вертикальную ( пространственную ), а также временную структуру.

Эволюционно сложившееся динамическое равновесие в системе биосфера - живое вещество существовало в течении всех геологических периодов и впервые было нарушено техногенной деятельностью человека.

Эволюция биосферы зависит от биогеохимических функций живого вещества. Вернадский выделяет пять групп функций:

- газовые;

- концентрационные;

- окислительно - восстановительные;

- биогеохимические органического мира;

- биогеохимические, связанные с воздействием человека на окружающую среду.

Совокупность всех этих функций определяют основные биогеохимические проявления живого вещества в биосфере.

В результате возрастающего антропогенного воздействия на физико-географическую оболочку Земли возникло качественно новое состояние биосферы – ноосфера («noos» – разум в пер. с греч.) - «мыслящая оболочка, сфера разума, высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества, с периодом, когда разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития на Земле ».

Понятие «ноосфера» впервые введено в прошлом веке французскими ученными Ле Руа и Тейяр де Шарденом. Под этим термином они понимали особую оболочку Земли, включающую общество с индустрией, языком, хозяйственной деятельностью, религией и всеми иными атрибутами. Ноосфера рассматривалась в качестве некоего « мыслящего пласта », разворачивающегося над биосферой, вне ее. считал, что ноосфера - это новое геологическое явление на Земле. В ней человек становится мощной биологической силой. Но мыслить и действовать человек, как и все живое, может только в области распространения жизни, то есть в биосфере, с которой он неразрывно связан и из которой не может уйти.

Таким образом, биосфера является единственным местом обитания человека и других живых организмов, причем из построения и ряда других ученных следует закон незаменимости биосферы: биосфера - это единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

Из этого закона следует, что конечная задача охраны природы - это сохранение биосферы как естественного и единственного места обитания человеческого общества.

В настоящее время влияние производственной и техногенной деятельности человека на природу вызывает ряд экологически опасных и необратимых процессов в биосферы ( тепловые загрязнения, парниковый эффект, нарушение килородно-углекислотного баланса в воздушном бассейне, вымирание биологических видов, обеднение генофонда, химический мутагенез в органическом мире ). В связи с освоением космоса техногенное воздействие человека вышло за рамки биосферы и приобрело межпланетные масштабы.