Экология и защита биосферы (стр. 2 )

Функция биосферы — регулярное создание живого вещества. Количество живого вещества всех групп растительных и живых организмов — биомасса. Скорость ее продуцирования (на единицу площади) — одна из необходимых характеристик продуктивности биосферы. Обновление всего живого вещества происходит в среднем за восемь лет: наземной биомассы — за 14 лет, в океане — за 33 дня, в том числе фитомассы океана — ежедневно, но при этом годовая продукция биомассы в океане близка к таковой для пустынь — 1,7 т/га в год.

Функции живого вещества в биосфере включают:

Энергетическую (аккумуляция солнечной энергии в виде ископаемого топлива), Деструктивную (разложение и минерализация мертвого органического вещества), Концентрационную (избирательное накопление отдельных элементов, например, марганца, железа, ванадия), средообразуюшую (трансформация физико-химических параметров среды, в том числе атмосферы, океана, почв). Единственный источник энергии почти для всех природных процессов в биосфере — солнечная радиация.

Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ: большой (геологический) и малый (биологический). Благодаря круговоротам веществ (у каждого элемента и некоторых соединений, например, воды, свой цикл круговорота) достигается единство биосферы: все компоненты состоят из одних и тех же элементов и неразрывно связаны между собой.

Экологические факторы среды

Экологические факторы – это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, реагирующие на эти влияния приспособительными реакциями.
Они делятся на абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы).Абиотические факторы наземной среды – это лучистая энергия Солнца, поступающая в виде электромагнитных волн; освещенность земной поверхности, выражающаяся в продолжительности и интенсивности светового потока; влажность атмосферного воздуха, проявляющаяся в насыщенности его водяными парами; осадки как следствие конденсации водяных паров в воздухе; газовый состав атмосферы; температура на поверхности Земли, связанная с солнечным излучением и углом стояния Солнца над горизонтом; ветер как движение воздушных масс, вследствие неодинакового нагрева поверхности Земли и перепадов давления; давление атмосферы.
Абиотические факторы почвенного покрова связаны с плодородием почвы. Это – химический и физический состав почвы, водопроницаемость, плотность, влажность, аэрация, содержание минеральных веществ в виде растворенных ионов.
Абиотические факторы водной среды – плотность, вязкость, подвижность воды, температурная стратификация (изменение температуры по глубине), режим периодического изменения температуры; прозрачность и мутность воды; ее соленость; наличие кислорода и диоксида углерода; концентрация водородных ионов. Очень важными факторами являются прозрачность воды, зависящая от содержания органических и минеральных веществ, в том числе загрязнений; соленость воды; присутствие растворенного кислорода, обеспечивающего дыхание живых организмов; концентрация водородных ионов, характеризуемая отрицательным логарифмом и обозначаемая pH. По уровню pH воду делят на кислую, нейтральную и щелочную, причем, живые организмы приспособлены к определенному уровню pH и погибают или замещаются другими при изменении pH.
Биотические факторы – совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие, характеризуемая взаимоотношениями между животными, растениями, микроорганизмами.
Все животные и растения, независимо от их деления на хищников, паразитов, зоофагов, фитофагов являются необходимыми факторами среды по отношению к другим животным, с общеэкологической точки зрения они взаимно необходимы друг другу.

Человечество в экосистеме Земли

Человек – биосоциальный вид.
Человек – один из 3 млн. известных сейчас биологических видов на Земле. Определено его место в системе животного царства: класс млекопитающих, отряд приматов, семейство гоминид, род человек, в котором до нашего времени дожил только один вид - человек разумный (Homo sapiens). С экологических позиций человечество можно рассматривать как общемировую популяцию биологического вида, составную часть экосистемы Земли. Но вид этот особый, существенно отличающийся от всех других видов, живущих на нашей планете. Изучая роль человека в экосистеме Земли, экология учитывает его специфическое положение, которое вытекает из его личности как биосоциального существа.
Жизнь человека, как любого другого живого организма, невозможно без окружающей внешней среды. Как биологическому виду ему присущи обмен веществ с окружающей средой, стремление сохранить и продолжить свою жизнь во времени и пространстве, обеспечит максимум безопасности и комфорта. Постоянный приток атмосферного кислорода, питьевой воды, пищи с определенным набором биогенных элементов абсолютно необходим для биологической жизнедеятельности и существования человека. Человеческий организм, как и организм других животных, подчинен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивности солнечного излучения и т. д. В этом заключается основное экологическое сходство человечества с популяциями других биологических видов.
Экологическое отличие человечества от популяций иных видов проявляются в уровне развития многих экологических связей и в особенностях форм их реализации. Суммарно эти различия наиболее отчетливо выражены в силе и масштабах влияния человечества на окружающую среду. Как популяция любого вида, человечество оказывает определенное воздействие на среду своей жизни, в свою очередь, испытывая ответное ее сопротивление. Но давление человечества несоизмеримо по своей мощи и скорости ее нарастания с влиянием на окружающую среду других видов. По масштабам оно сейчас существенно превосходит сопротивление среды, подавляет его на значительной части планеты. В отчетливом дисбалансе сил давления человечества на среду и ответного ее сопротивления заключается одна из самых существенных экологических особенностей человека.
Таким образом, экологическое сходство человека с другими видами объясняется биологическим происхождением, принадлежностью к миру живой природы, где действуют биологические законы. А экологические его отличия определяются принадлежностью также и к человеческому обществу, где действуют законы общественные, т. е. социальные. Эта двойственность присуща только человеку, который представляет собой единственный на нашей планете биосоциальный вид.
В 20 веке социально - экологические связи человечества все более отчетливо стали приобретать характер конфликта с природой, который к концу века достиг критического уровня. Давление человечества на среду обитания, стало несоизмеримо с ее способностью к сопротивлению. Своей деятельностью человек постоянно нарушает основные принципы естественного устройства биосферы. Это обстоятельство таит в себе угрозу полного разрушения природы Земли. Угроза возникновения острого глобального экологического кризиса приобретает реальные очертания, а в отдельных регионах мира экологическая ситуация становится близкой к катастрофической.
Возникла парадоксальная ситуация. С одной стороны, человек использует биосферу, чтобы дышать и питаться, а с другой - разрушает ее своей деятельностью. Несовместимость этих процессов в конце века стала настолько очевидной, что многие эксперты уже предостерегают: над человечеством нависла угроза экологического катастрофы.

Антропогенные воздействия на биосферу

К ним относятся все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком. Все техногенные воздействия делятся на: загрязнения (внесение в среду нехарактерных для нее новых физических, химических или биологических агентов или превышение имеющегося естественного уровня этих агентов);технические преобразования и разрушения природных систем и ландшафтов (в процессе добычи природных ресурсов, строительства и т. д.); исчерпание природных ресурсов (полезные ископаемые, вода, воздух и др.); глобальные климатические воздействия (изменение климата в связи с деятельность человека); эстетическое воздействие (изменение природных форм, неблагоприятные для визуального и другого восприятия).

Атмосфера

Атмосфера является средой обитания наземных живых организмов (человека, животных и растений), поэтому ее физическое состояние и происходящие процессы и явления оказывают огромное влияние на земную жизнь и формирование условий среды. Атмосферные явления также оказывают большое воздействие на процессы, протекающие в других средах – воде, почве, и существенно влияют на физические условия в них.

Атмосфера не имеет резко выраженной верхней границы. С высотой плотность воздуха плавно уменьшается, и атмосфера постепенно переходит в межпланетное пространство. В связи с этим высоту атмосферы устанавливают весьма условно. Наблюдениями с использованием космической техники обнаружено наличие атмосферных газов (в основном водорода) на высоте более 20 тыс. км. Хотя плотность газа на этих высотах ничтожно мала, все же она во много раз больше, чем плотность вещества (преимущественно протонов и электронов) в межпланетном пространстве. У земной поверхности плотность воздуха составляет примерно 2,7*1019 молекул/см3.
Масса всей атмосферы оценивается приближенно от 5,15 до 5,9*1015 т, что примерно в миллион раз меньше массы Земли. Почти вся атмосфера сосредоточена в сравнительно тонком слое, прилегающем к земной поверхности: примерно половины массы – в слое до 5 км, 75 % – в слое до высоты 10 км и около 99 % – в слое до высоты 30 км. Воздух представляет собой механическую смесь множества газов, в которой во взвешенном состоянии находятся разнообразные жидкие и твердые частицы (атмосферные аэрозоли). В нижних слоях атмосферы в переменных количествах обязательно содержится водяной пар. Содержание газов в воздухе принято выражать в процентах к объему чистого и сухого воздуха. В составе воздуха у земной поверхности основными газами являются молекулярный азот (N2) – 78,08 %, кислород (O2) – 20,95 % и аргон (Ar) – 0,93 %. В сравнительно небольшом количестве содержатся в воздухе углекислый газ (CO2) – 0,033 %. Многие другие газы входят в состав воздуха в очень малых количествах (от тысячных до миллионных и менее долей процента). Это, например, гелий (He), неон (Ne), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn), водород (H2), озон (O3), метан (CH4), аммиак(NH3), перекись водорода (H2O2), оксиды азота (NXOX), оксиды серы (SO2 и SO3), и др. Процентное содержание основных газов в сухом воздухе у земной поверхности практически одинаково повсюду на земном шаре и примерно до высоты 100 км почти не изменяется (в связи с чем слои атмосферы до этой высоты называют гомосферой, хотя плотность массы всех атмосферных газов быстро убывает с высотой. Такое постоянство состава атмосферного воздуха, как по горизонтали, так и по вертикали обеспечивается интенсивным его перемешиванием.

По своим физическим свойствам атмосфера очень неоднородна в горизонтальном и, особенно, в вертикальном направлении. В частности, изменяются такие физические свойства, как температура, влажность, плотность, давление и состав воздуха, содержание в нем аэрозолей и др.

По вертикали атмосферу разделяют на ряд слоев, существенно различающихся по тому или иному признаку: характеру изменения температуры воздуха с высотой, степени ионизации воздуха, его составу, взаимодействию атмосферы с земной поверхностью и др. Существует несколько классификаций вертикального строения атмосферы. Разные классификации используются в зависимости от конкретной цели. Наиболее часто используют классификацию атмосферных слоев по характеру изменения температуры с высотой. По этому признаку атмосферу делят на пять основных слоев (сфер): тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.