Факторы, определяющие устойчивость и развитие биосферы. Явления гомеостаза и сукцессии
Факторы, определяющие устойчивость и развитие биосферы. Явления гомеостаза и сукцессии.
Факторы устойчивости:
1. Многообразие компонентов. Многообразие видов, факторов.
2. Асимметричность строения. В биосфере несимметрично располагаются материки, океаны, моря.
3. Мозаичность строения. Ярусность по вертикали, пояса по горизонтали.
4. Гомеостаз – способность экосистемы поддерживать равновесие и противостоять внешним факторам в определенном пределе.
Явление сукцессии
Сукцессия – это последовательная смена биоценозов, протекающая под воздействием смены экологических факторов, а также человеческой деятельности.
Сукцессия первичная – протекающая на оголённом субстрате.
Сукцессия вторичная – следствия деятельности человека. Протекает на вырубке лесов и пожара.
Чистый пруд => болото => участок суши => разнотравье => кустарники => лиственные породы => хвойная дубрава.
Учение В. И. Вернадского о ноосфере. Признаки ноосферы. Модели биосферы. Состоятельность и мировоззренческая роль этого учения.
Ноосфе́ра — сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития.
Признаки ноосферы по Вернадскому:
· Заселение человеком всей планеты. ( Тогда не останется территорий для биосферы).
· Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. (Реализовалось).
· Усиление политических связей между всеми государствами Земли. (Почти реализовалось).
· Преобладание геологической роли человека над другими геологическими процессами в биосфере. (Еще не достигнуто).
· Расширение границ биосферы и выход человека в космос. (Биосфера останется на земле, а часть её, в том числе и человек, уйдет в космос. Но нет смысла сохранять на Земле биосферу без человека, следовательно, только часть человечества выйдет в космос, а другая часть останется на Земле. Какая часть должна уйти?).
· Освоение новых, мощных источников энергии. ( Если на Земле в тепло будет превращаться большая часть солнечной энергии, то это приведет к тепловой смерти биосферы ).
· Равенство людей всех рас и религий. ( Равенство в потреблении, в правах или в возможности покинуть Землю и уйти в космос? Абсолютного равенства не может быть, т.к. не бывает равных возможностей).
· Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. (Важнее, чтобы решения принимались компетентными учеными, руководителями).
· Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений. ( Безусловно).
· Подъем благосостояния трудящихся. (До какого предела при резком росте численности населения Земли?)
· Разумное преобразование первичной природы Земли для удовлетворения материальных, эстетических и духовных потребностей численно растущего человечества. (Если численность будет расти постоянно, то это преобразование обернётся крахом биосферы)
· Исключение войн из жизни общества.
Зачастую хозяйственная деятельность человека носит негативный характер и нарушает биосферное равновесие и можно сделать вывод, что стадия ноосферы это лишь гипотеза для сохранения цивилизации.
Факторы устойчивости биосферы как глобальной экосистемы.
См. вопрос 1
Понятие об окружающей среде. Виды и элементы окружающей среды.
Окружающая среда – это совокупность живых и неживых объектов, взаимосвязанных условий и влияний, присутствующих в некотором окружении и воздействующих на особь.
ОС делится:
· Природная. Представляет собой природные факторы включающие животный и растительный мир (вода, солнце, воздух и т.д.).
· Искусственная. Созданная человеком.
· Социальная. Это всё то с чем связан человек от 60 до 90 % своего времени.
Природные ресурсы Земли – как лимитирующий фактор выживания человека.
Смотреть вопрос №12.
Природные ресурсы — это естественные объекты и явления (тела и силы природы), которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание его существования, но и постепенное повышение качества жизни.
Организмы, кроме человека и в значительной степени домашних животных, черпают живые ресурсы непосредственно из окружающей природной среды, являясь частью биогеохимических циклов.
Эти ресурсы по своему действию являются как экологическими, так и лимитирующими факторами.
Человек вследствие своих возрастающих материальных потребностей не может довольствоваться дарами природы только в той мере, при которой не должен нарушать ее равновесие, т. е.
около 1% от ресурсов природной экосистемы.
Поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли: металлы, неметаллическое сырье, лесную продукцию и многое другое.
По источникам происхождения ресурсы подразделяются:
– биологические,
– минеральные,
– энергетические.
Биологические ресурсы — это все живые средообразующие компоненты биосферы — продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. К ним относятся растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др.
Минеральные ресурсы — это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии.
Минеральное сырье может быть рудным, ест из него извлекаются металлы, и нерудным, если из него извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и др.).
Если же минеральное сырье используется как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то его называют топливно-энергетическим ресурсом.
Энергетическими ресурсами называется совокупность энергии Солнца и Космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.
По своему назначению природные ресурсы разделяются на следующие виды:
земельный фонд, включающий все земли, входящие в категории сельскохозяйственного и несельскохозяйственного назначения, а также населенных пунктов;
лесной фонд, на землях которого произрастает или может произрастать лес;
водные ресурсы, включающие подземные и поверхностные воды, которые могут быть использованы для различных целей;
гидроэнергетическиересурсы, включающие потенциальную и динамическую энергию рек, приливно-отливную деятельность океана и т. п.;
ресурсы фауны—обитатели вод, лесов, отмелей, которые могут быть использованы человеком без нарушения экологического равновесия;
полезные ископаемые — природные скопления минералов в земной коре, которые могут быть использованы.
По степени истощаемости природные ресурсы разделяются на
– неисчерпаемые
– исчерпаемые.
Неисчерпаемые ресурсы включают непосредственно солнечную энергию и вызванные ею природные силы, например ветер и приливы, которые существуют вечно и в неограниченных количествах.
Исчерпаемые ресурсы имеют количественные ограничения, но одни из них могут возобновляться (искусственная очистка воды, воздуха, повышение плодородия почв, восстановление поголовья диких животных и т. п.
), а другие не возобновляются (руда, уголь, нефть и др.), чаще всего из-за ограниченных их запасов в литосфере.
Таким образом, одним из важнейших лимитирующих факторов выживания человека как биологического вида является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него природных ресурсов.
Но человек еще и социальное существо, поэтому для развития и выживания человеческого общества очень важен характер использования ресурсов.
Ресурсообеспеченность — это соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Она выражается либо в количестве лет, на которое должно хватить данного ресурса, либо его запасами из расчета на душу населения. О ресурсообеспеченности нельзя судить только по размерам запасов, а надо учитывать интенсивность извлечения или потребления их обществом.
Потребление природных ресурсов обусловлено прежде всего тем, что человек, стремясь «снять» влияние лимитирующих природных факторов, для того чтобы выжить и победить в конкурентной борьбе, создает свои антропогенные экосистемы.
31)
32)
33)
34)
35)
36)
37)
38)
39)
40)
42)
43)
44)
45)
Процедура
Требования к разработчику
§ определение характеристик состояния окружающей среды в районе расположения объекта;
§ анализ видов, основных источников и интенсивности существующего техногенного воздействия в рассматриваемом районе;
§ выявление характера, объёма и интенсивности предполагаемого воздействия проектируемого объекта на компоненты окружающей среды в процессе строительства и эксплуатации;
§ описание целей реализации намечаемой деятельности, возможных альтернатив;
Принципы ОВОС
§ применение ОВОС в качестве инструмента формирования решений на самых ранних этапах проектирования и доступность на этих же этапах информации по проектным решениям для общественности;
§ рассмотрение во взаимосвязи технологических, технических, социальных, природоохранных и экономических показателей проектных предложений;
§ альтернативность проектных решений, формирование новых вариантов;
§ ответственность заказчика (инициатора) деятельности за последствия реализации проектных решений.
Заказчик обеспечивает финансирование всех процедур ОВОС.
ОВОС включает:
§ определение ресурсного потенциала территорий и фонового состояния окружающей среды;
§ разработку программы ОВОС;
§ оценку альтернативных вариантов строительства или хозяйственной деятельности;
§ оценку величины и продолжительности потенциального воздействия проекта на окружающую среду;
§ мониторинг воздействия реализации проекта на окружающую среду;
§ разработку мер и мероприятий по снижению уровня воздействия на окружающую среду;
§ общественные слушания и экологическую экспертизу;
§ подготовку отчетов по анализу воздействия проекта на окружающую среду.
В окончательный вариант материалов по ОВОС должны включаться протоколы общественных слушаний.
Этапы проведения ОВОС
В соответствии с методологией Международной организации по оценке влияния, процесс ОВОС представляет собой последовательный переход по следующим стадиям:
Скрининг (screеning), в рамках которого определяется, необходимо ли оценивать проект с точки зрения воздействия на окружающую среду и насколько детально.
Скоппинг (scopping) — выявление проблем и сфер влияния, которые представляются важными, а также установление источников информации для ОВОС
Оценка альтернативных проектов, в результате которой выявляется наиболее предпочтительный, благоприятный для окружающей среды способ достижения заявленных в проекте целей
Оценка воздействия — определение и прогнозирование степени экологического, биологического и социального влияния проекта
На этапе оценки воздействия анализируются количественные показатели воздействия, а именно:
§ интенсивность воздействия (поступление загрязняющих веществ в единицу времени)
§ удельная мощность воздействия (поступление загрязняющих веществ на единицу площади)
§ периодичность воздействия во времени (дискретное, непрерывное, разовое воздействие)
§ длительность воздействия (год, месяц и т. д.)
§ пространственные границы воздействия (глубина, размеры и форма зоны воздействия)
Управление экологическим воздействием — установление мероприятий, необходимых для устранения, минимизации, или компенсации неблагоприятных последствий от введения программ, реализации проекта и т. д.
Оценка значимости — определение относительной важности и приемлемости прочих компонентов воздействия на окружающую среду (например, тех, которые нельзя элиминировать).
Целью данного этапа является сокращение первоначального списка влияний путём выбора только тех, которые характеризуются наибольшей интенсивностью и продолжительностью.
При этом используются следующие критерии значимости:
§ значительная по площади зона воздействия
§ влияние на особо охраняемые территории
§ особо опасное производство
Составление отчета о проведении ОВОС
Принятие решения — принятие проекта или отказ от его реализации, а также установление условий его осуществления
Надзор за соблюдением предписанных условий осуществления проекта, контроль степени влияния проекта на окружающую среду, а также эффективности мер по снижению негативных последствий.
Факторы, определяющие устойчивость и развитие биосферы. Явления гомеостаза и сукцессии.
Факторы устойчивости:
1. Многообразие компонентов. Многообразие видов, факторов.
2. Асимметричность строения. В биосфере несимметрично располагаются материки, океаны, моря.
3. Мозаичность строения. Ярусность по вертикали, пояса по горизонтали.
4. Гомеостаз – способность экосистемы поддерживать равновесие и противостоять внешним факторам в определенном пределе.
Явление сукцессии
Сукцессия – это последовательная смена биоценозов, протекающая под воздействием смены экологических факторов, а также человеческой деятельности.
Сукцессия первичная – протекающая на оголённом субстрате.
Сукцессия вторичная – следствия деятельности человека. Протекает на вырубке лесов и пожара.
Чистый пруд => болото => участок суши => разнотравье => кустарники => лиственные породы => хвойная дубрава.
Источник: https://infopedia.su/13xab48.html
Устойчивость биосферы в условиях интенсивного антропогенного освоения природных систем
С.Н. Глазачев, В.И. Косоножкин
Устойчивость биосферы в условиях интенсивного антропогенного освоения природных систем
Рассмотрены сравнительные характеристики природных экологических систем и антропоэкосистем с позиций устойчивости биосферы.
Ключевые слова: устойчивость биосферы, природная экосистема, антропоэкосистема, антропогенное воздействие, антропоэкологические взаимодействия.
95
технологии
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
В современной экологии как междисцплинарной области знаний объективно наиболее сложными остаются проблемы, связанные с человеком (социумом), которые требуют совмещения систем координат (методологии, аксиоматики, понятийного аппарата) естественных и общественных наук.
Подразделения экологии, специально занимающиеся такими проблемами (экология человека, социальная экология), все еще находятся в стадии поиска и становления. Например, Б.Б.
Прохоров считает, что центральным объектом изучения экологии человека (антропоэкологии) является антропоэкосистема (ап№гороесо&у&1ет) – пространственное подразделение среды обитания человека, во всех своих частях обладающее сходством природных, социально-экономических, производственных, эколого-гигиенических, культурно-бытовых условий жизнедеятельности населения, в которой формируются основные свойства населяющих ее людей (общности людей) [3, с. 52].
По сравнению с другими, термин «антропоэкосистема» имеет одно неоспоримое преимущество – он заставляет провести объективное сравнение естественных (природных) экологических систем, с системами, созданными человеком.
Для моделей «антропоэкосистем», «социоприродных систем» и других подобных систем характерны некоторые общие черты:
– типичная модель такой системы включает триаду «природа – хозяйство – население»;
– подобные модели, как правило, не только антропоцентричны (в центре модели находится «общность людей»), что вполне объяснимо, но и асимметричны с абсолютным господством социальной подсистемы;
– часто роль природной подсистемы сводится исключительно к обеспечению хозяйства и населения ресурсами, а все виды экологических взаимодействий – к загрязнению окружающей среды (рис. 1).
Формальное сходство понятия «антропоэкосистема» с понятием «экосистема» (А. Тенсли, 1935) или аналогичное сходство понятий «биогеоценоз» (В.Н. Сукачев, 1942) и «антропобиогеоценоз» (В.П.
Казначеев, 1973), «глобальная экосистема» и «глобальная антропоэкосистема», «экосфера» и «антропоэкосфера», а также использование терминов «урбоэкосистема» и/или «агроэкосистема» и т.д. никого не должно вводить в заблуждение.
Соответствующие этим словам реальные системы по существу являются антиподами.
Природная (естественная) экологическая система – это выполняющая функцию поддержания жизни биокосная система, для которой характерны:
– функциональная целостность и иерархическая организация вплоть до глобальной экосистемы Земли;
– наличие гомеостатических механизмов и способность к адаптации;
– устойчивость и способность к самовозобновлению и восстановлению;
– конкурентные взаимодействия и способность к саморазвитию;
– реакция на изменение окружающей среды в соответствии с обобщен- |
ным принципом Ле-Шателье. и
Эти определяющие функциональные особенности природной экосистемы в полном объеме не присущи никаким «антропоэкосистемам».
С другой стороны, главные элементы «антропоэкосистем», такие как «общность людей» или «социум», «культура», «наука», «образование», «здравоохранение», «религия» и т.д. попросту отсутствуют в природных экосистемах.
Рис 1. Модель антропоэкосистемы [3]
Определенное сомнение вызывают так называемые сельскохозяйственные антропоэкосистемы (агроэкосистемы), которые внешне очень похожи на природные экологические системы.
Типично изображение агроэкосистемы в виде вызывающего умиление идиллического сельскохозяйственного ландшафта.
В этом случае положительные эмоции, как утверждают некоторые этологи, вызывает генетическая память о нашей африканской прародине – саванновому редколесью. Тем не менее,
97
технологии
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
именно сельскохозяйственные антропоэкосистемы ответственны за унич-именно сельскохозяйственные антропоэкосистемы ответственны за уничтожение миллионов и миллионов гектаров плодородных земель в результате процессов эрозии, вторичного засоления, дегумификации, переуплотнения, слитизации и т.д.
Современное индустриальное сельское хозяйство – это еще и загрязнение окружающей среды пестицидами и удобрениями, выбросы парниковых газов и разрушителей озона, эвтрофизация водоемов, запыле-ние атмосферы, нарушение гидрологического режима, распространение трансгенных организмов и многое другое, но главное – тотальное уничтожение естественных (природных) экосистем и сокращение биологического разнообразия на огромной территории, превышающей треть площади суши.
Более детальный сравнительный анализ основных структурно-функциональных особенностей показывает, как мало общего (и как много противоположного) у природных экосистем и любых «антропоэкосистем», включая сельскохозяйственные (таблица 1).
Формирование антропоэкосистем происходит на основе внегенетиче-ской информации и без участия естественного отбора. При этом уже на самых ранних этапах человек стремится изолировать антропоэкосистемы от остальной биосферы сначала физически (огороды, города), затем химически (пестициды) и, наконец, генетически (трансгенные организмы).
Постоянное сукцессионное омоложение агроэкосистем позволяет максимизировать выход чистой первичной продукции (урожая), но делает агроэкосистемы заведомо неустойчивыми.
Нарастающая «наркотическая» зависимость антропоэкосистем от исчерпаемых источников энергии породила не только эйфорию всемогущества человека, но и очередную угрозу глобальной катастрофы.
Наблюдаемое резкое снижение биологического разнообразия при распространении антропоэкосистем – это не только «стратегия», противоположная живой природе, но и действие с необратимыми последствиями. К сожалению, приходится напомнить, что объявленная мировыми лидерами в 2002 г. цель «существенно сократить темпы утраты биоразнообразия к 2010 году» не была достигнута.
Разомкнутость биогеохимических циклов (круговорота вещества) в антропоэкосистемах приводит к качественным изменениям компонентов окружающей среды: атмосферный воздух, пресные воды, почвы переходят в категорию невозобновляемых ресурсов. В этой ситуации избежать катастрофы удается только благодаря быстрой (и все ускоряющейся) смене технологий, требующей все возрастающего вложения энергии.
Таблица 1
Сравнение природных экосистем и антропоэкосистем
Природные экосистемы Антропоэкосистемы
Эволюционное усложнение
Механизмы
Естественный отбор Разумный выбор
Информация
Генетическая Внегенетическая
Смена «технологий»
п • 106 лет п • 100 лет
Биологическое разнообразие
Увеличение (п • 106) Резкое снижение (п • 102)
Структурно-функциональная организация
Тип энергетических ресурсов
Неисчерпаемые Исчерпаемые невозобновляемые
Круговорот вещества
Практически замкнутый Разомкнутый: накопление отходов
Биотическое сообщество
Сложная многовидовая структура, скоррелированность продуцентов, консументов и редуцентов Господство монокультуры
Динамика и развитие
Климаксовые сообщества Сукцессионное омоложение
Взаимодействие с окружающей средой [1]
Информационные возможности мониторинга
Х • 1015 Х • 10°
Контроль параметров окружающей среды
Стабилизация (принцип Ле-Шателье) Направленное искажение
Биотические взаимодействия
Открытость, конкуренция в «популяции экосистем» Изоляция: физическая, химическая, биологическая (генетическая)
Распространение фотоавтотрофов
«Всюдусность» (В.И. Вернадский) Антропогенное опустынивание
Регуляция поведения в окружающей среде
Генетические программы Экологическая культура
Еще большие различия между антропоэкосистемами и природными экосистемами выявляются при анализе биосферных функций или, как теперь принято говорить, в оказании экосистемных услуг. Базовые
технологии
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
функции, определяющие возможность самого существования жизни на Земле, такие как формирование и контроль химического состава гидросферы, атмосферы, литосферы, педосферы, сохранение биологического разнообразия, контроль климатической системы и многие, многие другие, осуществляют только (исключительно) природные экосистемы. Антропоэкосистемы оказывают человеку преимущественно «обеспечивающие услуги».
Перечень различий естественных экосистем и антропоэкосистем легко можно продолжить, но это не даст ответа на вопрос о причинах и возможных последствиях сложившейся ситуации. Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть причины возникновения естественных экосистем и антропоэкосистем.
При освоении планеты первые живые организмы на Земле неизбежно должны были столкнуться с необходимостью решения целого ряда «экологических» проблем (или проблем взаимодействия с окружающей абиотической средой), среди которых на первом этапе принципиально важными являются проблемы обеспечения энергией и веществом, необходимыми для создания живых клеток, а также проблема удаления токсичных отходов жизнедеятельности (рис. 2).
Рис. 2. Проблемы взаимодействия биоты с окружающей средой
Эти проблемы были блестяще решены эволюцией и естественным отбором путем «подключения» к практически неисчерпаемому источнику энергии, доступному на всей поверхности планеты (появление фото-
автотрофных организмов), а также организацией сложных биотических ш
сообществ, состоящих из автотрофных и гетеротрофных организмов S
и переходу к замкнутому биологическому круговороту вещества (БИК). |
Накопление доступных биогенов и вовлечение отходов жизнедеятель- о
ности в единый круговорот вещества позволили решить как проблему о
загрязнения окружающей среды, так и проблему дефицита вещественных |
ресурсов. Так возникли первые экологические системы. и
На условном втором этапе возникла проблема контроля окружающей среды на локальном, а позднее и на глобальном уровне. Эту проблему удалось решить в рамках уже существовавшего механизма экосистемы путем направленного регулирования степени замкнутости круговорота вещества по сигналам обратной связи (управление БИК). Возникли основные стратегические черты природной экосистемы современного типа.
Причинами возникновения природных экосистем стали отсутствие оптимальных условий существования живых организмов и необходимость контроля над окружающей средой.
С появлением человека разумного эти причины вновь стали актуальными! Человек, двойственная биосоциальная природа которого не позволяет ему оставаться просто «одним из миллионов видов», не находит оптимальных условий для удовлетворения своих социальных потребностей в окружающей среде и уже сознательно стремится к полному контролю над планетой (и не только). Следовательно, актуальными становятся и проблемы, показанные на схеме (рис. 2), решение которых и приведет к становлению антропоэкосистем без кавычек. Глядя на схему, очень хочется пофантазировать и предсказать переход к технологической автотрофности человечества, равно как и территориальное совмещение сельских (условно автотрофный компонент) и городских антропоэкосистем в единую систему с замкнутым круговоротом вещества и многое другое.
Но это не главное. Главное заключается в том, что возможность контроля над окружающей средой появится только на втором этапе! И пока не пройден даже первый этап, необходимо сохранить уже реально существующий механизм биотической регуляции окружающей среды, и, следовательно, сохранить природные экологические системы в достаточном объеме.
Современные природные экологические системы сформировались в результате естественного отбора в течение четырех миллиардов лет биологической эволюции. Именно природные (естественные) экосистемы осуществляют поддержание пригодных для жизни условий окружающей среды, и слишком велика опасность, что с их уничтожением (выте-
технологии
102
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
снением «антропоэкосистемами») эти условия станут неприемлемыми для жизни человека.
Считается, что человек разумный успешно преодолевал в прошлом (и уж тем более в наш постиндустриальный информационный век легко преодолеет в будущем) любые экологические кризисы с помощью создания новых технологий. Это отчасти верно, с одной принципиальной поправкой: впервые человечество столкнулось с угрозой глобального антропогенного изменения самих основ существования жизни на Земле.
В этих условиях было бы правильно признать, что наши знания о структурно-функциональной организации естественных экосистем, включая глобальную экосистему Земли, крайне ограниченны: человек никогда ранее не управлял и в ближайшем обозримом будущем не сможет технически управлять естественными экосистемами и Биосферой с позиций поддержания приемлемых для жизни «материальных» условий. Не существует «экологических» или «биосферосовместимых» промышленных технологий – существуют лишь технологии, разрушающие естественные экологические системы с различной интенсивностью; естественные экосистемы – единственная реально существующая уникальная «экологическая технология», доказавшая свою эффективность на протяжении миллиардов лет, которая не нуждается в антропогенном улучшении или управлении. Слабым звеном в «глобальной антропоэкосистеме» была и остается социальная подсистема – только невероятный запас прочности и надежности, сформированный в ходе сотен миллионов лет эволюции природных экосистем, позволяет сохранять жизнь на Земле несмотря на самые смелые социальные эксперименты.
Реальной остается задача управления социальной системой, осознание экологических пределов Глобального Мира, создание гуманитарных «экологических технологий», формирование экологической компетентности и экологической культуры мира.
Библиографический список
1. Горшков В.Г. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М., 1995.
2. Мандыч А.Ф. Экосистемы мира в начале XXI столетия // Природопользование и устойчивое развитие. Мировые экосистемы и проблемы России. М., 2006.
3. Прохоров Б.Б. Экология человека. М., 2010.
Источник: https://cyberleninka.ru/article/n/ustoychivost-biosfery-v-usloviyah-intensivnogo-antropogennogo-osvoeniya-prirodnyh-sistem
Устойчивость биосферы
До сих пор представления большинства людей об окружающей среде основываются на антропоцентристском подходе – в центре внимания находятся человек, человечество.
Однако ещё Вернадский построил свою теорию с помощью более широкого подхода, рассмотрев в качестве объекта исследования биосферу Земли с человечеством как её частью. Эта теория, развитая трудами современных отечественных учёных (В.Г.Горшков, К.С.Лосев и др.
), позволяет чётко охарактеризовать наступивший с новой эпохой глобальный кризис с позиций экологии и определить возможные пути выхода из кризиса.
Глубокий научный анализ показал, что биосфера является единой совокупностью органических и неорганических структур, создавшей, поддерживающей и развивающей жизнь на Земле. Биосфера состоит из разнообразных видов живых организмов – микроорганизмов, растений и животных (с человечеством как частью животного мира), и «косной» (неживой) среды.
Компоненты биосферы взаимодействуют между собой и с внешней средой – Космосом. Живые организмы постоянно рождаются и отмирают, в них протекают процессы обмена веществ. Они аналогичны огромному химическому заводу по переработке огромных масс вещества и энергии на поверхности нашей планеты.
На этот завод поступает энергия извне, из Космоса, в основном, это солнечная энергия.
Живые организмы (биота) сформировали в процессе эволюции не только собственно поверхность планеты, но и такие условия на ней, как концентрации органических и неорганических веществ (например, кислорода в воздухе, почве и воде), всю атмосферу и климат с приемлемым для высших форм жизни температурным диапазоном, почву и т.д.
Биосфера обладает способностью компенсировать неблагоприятные «возмущения» (вулканические извержения, падения крупных метеоритов и т.п.) пригодной для жизни окружающей среды. Эта способность – устойчивость биосферы – основана на естественной биотической регуляции (т.е.
регуляции жизнедеятельностью биоты), которая осуществлялась в течение всего времени существования жизни на Земле (Рис.23). Благодаря биотической регуляции приемлемая для жизни среда восстанавливалась после любых локальных катастроф.
Но только строго определённый, сформированный в течение 4 миллиардов лет, набор видов живых организмов, образующих жёстко взаимодействующие сообщества, способен поддерживать состояние биосферы на необходимом для жизни уровне. Каждый вид сообщества выполняет строго определённую работу по стабилизации окружающей среды.
В сообществе нет видов-бездельников, не выполняющих никакой работы. Тем более, видов-разбойников, разрушающих взаимодействие сообщества.
Рис. 23 Сущность устойчивости биосферы.
Однако разум и жизнедеятельность человека, направленные на обеспечение непредусмотренных естественной биосферой условий безопасного, «комфортного» существования и беспредельного размножения, сделали человечество таким разбойником.
В результате двух революций – промышленной (XIX век) и научно-технической (XX век) – преобразование природной среды достигло уровня «возмущений», который биосфера не способна компенсировать.
В числе этих преобразований замена естественных биотических сообществ на «культурные», не вписывающиеся в саморегулирующуюся естественную биоту, и создание объектов «техносферы», необратимо загрязняющих природную среду и использующих невосполняющиеся естественные ресурсы (типа природного топлива).
В странах Европы и Северной Америки практически не осталось ненарушенных участков биосферы. В США, например, они составляют только 4% от всей площади с учётом Аляски.
Жизнедеятельность человека существенно нарушила достигнутые за миллиарды лет скоординированность и равновесие косного вещества и живого мира биосферы, привела к потере её устойчивости, способности компенсировать антропогенные «возмущения».
Порог устойчивости, по мнению учёных, перейдён более ста лет назад, и наступивший кризис ведёт к глобальной экологической катастрофе. Пока что она не наступила вследствие большой инерционности природных процессов.
Но учёные полагают, что в природе имеются механизмы радикального ограничения (или ликвидации) тех видов организмов, которые ведут к нарушению устойчивости биосферы. Возвращение биосферы в устойчивое состояние неизбежно, но пока не наступило вследствие инерционности природных процессов.
Если человек не сумеет обеспечить безопасность своей жизнедеятельности, то это произойдёт через глобальную экологическую катастрофу.
Единственным способом сохранения приемлемой для жизни человека окружающей среды является восстановление сообществ естественной биоты не в ничтожных по площади заповедниках, а на больших территориях земной поверхности.
Это требует полного прекращения дальнейшего освоения дикой природы, рекультивации значительной части уже освоенных человеком земель, сокращения общего энергопотребления.
Решение других проблем новой эпохи – экономических, социальных, демографических, образовательных и воспитательных без выполнения этих условий бессмысленно и неоправданно.
Источник: https://megaobuchalka.ru/5/2188.html
Стабильность биосферы – Экология Библиотека русских учебников
ГлавнаяЭкологияЭкологияПредыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая
Биосфера выступает как чрезвычайно сложная экосистема, которая работает в стационарном режиме на основе саморегуляции всех составляющих ее частей и процессов
Стабильность биосферы основана на высоком уровне многообразия живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции, обеспечивающие определенную скорость фиксации солнечной энергии и биогенной миграции атоме.
В нормальном состоянии любой экосистеме и биосфере в целом присущ устойчивое состояние, что называется гомеостаз, характеризующийся динамическим равновесием между рождаемостью и смертностью, потреблением и и освобождением вещества и энергии. Отдельные экосистемы, а значит и биосфера, постоянно подвергаются внешнему воздействию, который пытается вывести их из равновесия.
Если это влияние не слишком большой, тогда в ходе е кологичного дублирования нарушенные связи заменяются другими и процесс передачи вещества и энергии продолжается.
Согласно закону внутреннего динамического равновесия – вещество, энергия и информация в ц илому взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает изменение всех других показателей, причем эти изменения происходят в направлении, что обеспечивает сохранение общей суммы материально-энергетики ичних и динамических качеств системы, т.е.то й устойчивость.
Согласно принципу. Ле-Шателье любые внешние воздействия, которые выводят систему из состояния равновесия, вызывают у. Этой системе процессы, пытаются ослабить внешнее воздействие и вернуть систему в начальный равновесный стан.
Таким образом, отдельные экосистемы и биосфера в целом сопротивляются влияниям, которые пытаются нарушить их стабильность
Стабильность биосферы – способность биосферы сохранять свое состояние, противостоять внутренним возмущением, включая любые антропогенные воздействия, путем выработки в ней саморегулирующих механизмов
Саморегуляция – способность природной системы к восстановлению внутренних свойств после кратковременного природного или антропогенного воздействия
Саморегуляция основана на принципе обратных связей отдельных составляющих природных систем, подсистем и экологических компонентов. Так, например, искусственный или естественный влияние (полив, дождь, удобрения) привел в к резкому росту пищи для некоторых животных.
Численность этой популяции быстро начала расти, они стали поедать весь корм, и вскоре корма стало недостаточно и численность данной популяции стала па дать.
В результате обратной связи поддерживается динамическое равновесие между потоками вещества и энергии в биосфере и отдельных ее частьнах.
К саморегуляции относится и процесс самоочищения окружающей среды
Самоочищение – способность среды разрушать, переделывать или переводить в индеферентний состояние загрязняющие компоненты природного, техногенного и бытового происхождения, которые к ней попадают
Очистка среды от органических загрязняющих веществ наступает в результате минерализации, а от неорганических – вследствие химических реакций, превращающих их в безвредные минеральные спол луга. Некоторые высшие растения и микроорганизмы активно очищают среду от загрязнений, расщепляя не свойственны природе веществи.
Обобщая результаты исследований в области геологии, палеонтологии, биологии и других естественных наук,. В. И. Вернадский пришел к выводу, что биосфера – это”устойчивая динамическая система, равновесие которой установилась в основных чертах и ??неизменно действует в течение 1,5-2 млрд лет”Е.
Вернадский показал, что стабильность биосферы за это время оказывается в постоянстве ее общей массы (= 1альної маси (=10 19 т), энергии, связанной с живыми веществами (= 10 19 т) и среднего химического состава всего живого. Стабильность биосферы. В. И.
Вернадский связывал с тем, что функции жизни в биосфере – биохимические функции неизменны в течение геологического времени, и ни одна из них не появилась вновьову.
Все функции живых организмов (создание газовой среды, окислительные процессы, концентрация химических элементов и т д) не могут выполняться организмами какого-либо одного вида, а только их комплексом.
Контакты отсюда. В. И. Вернадский делает важный вывод: биосфера.
Земли сформировалась с самого начала как сложная система с огромным количеством видов, каждый из которых выполняет свою роль в общей системстемі.
Стабильность биосферы изначально была обусловлена ??ее сложностью
Е. Вернадскому принадлежит открытие основного закона биосферы – количество живого вещества является планетарной константой со времени архейской эры, то есть за весь геологический время
За это время живые организмы морфологически изменились, но количество живого вещества оставалась неизменной. Как считал. В. И. Вернадский, в сложной организации биосферы происходили, в пределах живого вещества, толь ькы перегруппировка химических элементов, а не коренное изменение состава и количествасті.
Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая
Источник: http://uchebnikirus.com/ekologia/ekologiya_-_vasyukova_gt/stabilnist_biosferi.htm
Экология СПРАВОЧНИК
Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экологическая система, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех ее составляющих частей и процессов.[ …]
Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласованности циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей й зависимостей.[ …]
Стабильность биосферы обусловлена тем, что результаты активности трех групп организмов, выполняющих разные функции в биотическом круговороте, — продуцентов (ауто-трофы), потребителей (гетеротрофы) и деструкторов (минерализирующие органические остатки) — взаимоуравновеши-ваются.[ …]
Важное значение для поддержания стабильности биосферы наряду с биологическим круговоротом имеет круговорот воды, источником энергии для которого служит солнечное излучение. В круговороте воды огромную роль играют живые организмы, в частности, транспирирующие растения, на создание единицы продукции которых требуется в сотни раз больше транспиерируемой влаги.[ …]
Солнечная энергия вызывает планетарные перемещения воздушных масс в результате их неравномерного нагревания. Возникают грандиозные процессы атмосферной циркуляции, которые носят ритмический характер.[ …]
Все эти планетарные процессы на Земле тесно переплетены, образуя общий, глобальный круговорот веществ, перераспределяющий энергию, поступающую от солнца. Он осуществляется через систему малых круговоротов.
К большим и малым круговоротам подключаются тектонические процессы, обусловленные вулканической деятельностью и движением океанических плит в земной коре.
В результате на Земле осуществляется большой геологический круговорот веществ.[ …]
Любой биологический круговорот характеризуется многократным включением атомов химических элементов в тела живых организмов и выходом их в окружающую среду, откуда они вновь захватываются растениями и вовлекаются в круговорот.
Малый биологический круговорот характеризуется емкостью – количеством химических элементов, находящихся одновременно в составе живого вещества в данной экосистеме, и скоростью — количеством живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени.[ …]
Скорость биологических круговоротов на суше составляет годы и десятки лет, в водных экосистемах — несколько дней или недель.[ …]
Биологический круговорот суши и гидросферы объединяют круговороты отдельных ландшафтов посредством водного стока и атмосферных перемещений. Особенно важна роль циркуляции воды и атмосферы в объединении всех материков и океанов в единый круговорот биосферы.[ …]
Большой геологический круговорот вовлекает осадочные породы вглубь земной коры, надолго выключая содержащиеся в них элементы из системы биологического круговорота. В ходе геологической истории преобразованные осадочные породы, вновь оказавшись на поверхности Земли, постепенно разрушаются деятельностью живых организмов, воды и воздуха и снова включаются в биосферный круговорот.[ …]
Источник: http://ru-ecology.info/post/102712102210012/
Читать реферат по биологии: “Устойчивость биосферы”
(Назад)(Cкачать работу)
Функция “чтения” служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегопрофессионального образования «Пермский государственный национальный исследовательский университет»
Географический факультет
Кафедра биогеоценологии и охраны природы Реферат
УСТОЙЧИВОСТЬ БИОСФЕРЫ Студентки 1 курса магистратуры,
очной формы обучения,
специальности «Природопользование»
Нурмухаметовой Г.В.
Научный руководитель: Соколов Р. А. Пермь, 2017 Оглавление Введение
1. Устойчивость биосферы
2. Концепция биотической регуляции и равновесия биосферы
3. Равновесие биосферы
Заключение
Список литературы
Введение
Биосфера (от греч. βιος – жизнь и σφαῖρα – сфера, шар) – оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.
Целостное учение о биосфере создал русский биогеохимик и философ В.И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом. [1]
Цель данной работы – изучить устойчивость Биосферы.
Для реализации указанной цели необходимо решить следующие задачи:
· Описать устойчивость биосферы;
· Изучить концепцию биотической регуляции и равновесия биосферы;
· Рассмотреть равновесие биосферы.
1. Устойчивость биосферы
Биосфера – сфера жизни на планете Земля, включает нижний слой атмосферы, верхний слой литосферы, гидросферу и совокупность обитающих здесь живых организмов (биоту).
Устойчивость биосферы, то есть ее способность возвращаться в исходное состояние после любых возмущающих воздействий, очень велика.
Биосфера существует уже около 3,8 миллиарда лет (Солнце и планеты – около 4,6 миллиарда), и за это время ее эволюция не прерывалась.
Это следует из того, что все живые организмы, от вирусов до человека, имеют один и тот же генетический код, записанный в молекуле ДНК, а их белки построены из 20 аминокислот, одинаковых у всех организмов.
И как бы ни были велики возмущающие воздействия, а некоторые из них можно отнести к разряду глобальных катастроф. Только за последние 570 миллионов лет отмечено шесть крупных катастроф. В результате одной из них число семейств морских животных уменьшилось более чем на 40 процентов.
Совокупность среднемноголетних характеристик атмосферы, гидросферы и суши мы называем климатом.
Основная климатическая характеристика – температура у поверхности Земли – изменялась за время эволюции биоты относительно мало: при современном значении средней глобальной температуры 288 К (шкала Кельвина отсчитывает градусы от абсолютного нуля, таким образом, 288 К = 15о С) изменения, с учетом ледниковых периодов, не превышали 10-20о.
За 4 миллиарда лет концентрация СО2 в атмосфере уменьшилась в 100-1000 раз (из-за ослабления вулканизма, в результате расхода радиоактивных элементов в недрах Земли), что отрицательно повлияло на питание растений.
В то же время накопление кислорода в атмосфере резко ускорило развитие биоты, но не было на пользу тем самым анаэробным (бескислородным) организмам, в результате жизнедеятельности которых появился кислород.
Они были почти полностью вытеснены вновь возникшими аэробными организмами.
Есть предположение, что за время существования биосферы исчезло несколько миллиардов видов, тогда как сейчас существуют несколько миллионов.
Но зато организмы, которые сумели пережить изменение условий, давали начало новым видам. Именно приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды создало многочисленные и отлично приспособленные виды, то есть двигало эволюцию, как это впервые показал Дарвин.
Имеются данные о том, что становлению человека как вида способствовали тяжелые условия окружающей среды, в которых жили наши предки.
Когда он научился поддерживать благоприятные условия своего существования, его эволюция как биологического вида прекратилась, сменившись эволюцией общества.
Итак, в процессе эволюции биоты были периоды устойчивого развития и периоды катастроф. Рассмотрим, что происходит с биосферой в настоящее время.
2. Концепция биотической регуляции и равновесия биосферы
Биотическая регуляция окружающей среды – biotic regulation of environment – формирование, регулирование и стабилизация биотой окружающей среды для ее оптимизации в интересах жизни.
В рамках концепции биотической регуляции главным свойством жизни является способность видов организмов к выполнению работы по поддержанию пригодных для жизни условий окружающей среды. Жизнь основана на биохимических реакциях синтеза и разложения, преобразующих неорганические вещества в органические и обратно.
Мощность биохимических потоков синтеза и разложения в естественной биоте такова, что отсутствие связи между синтезом и разложением привело бы окружающую среду (биосферу) в состояние, не пригодное для жизни в течение десятков лет.
Для сохранения пригодной для жизни окружающей среды, казалось бы, что синтез и разложение должны быть полностью скомпенсированы. Так считают многие исследователи.
Но это было бы эквивалентно отсутствию жизни. В таком случае все изменения окружающей среды происходили бы за счет потоков из земных недр и их депонирования в осадочные породы.
Эти не связанные друг с другом потоки не могут быть замкнутыми, поэтому, учитывая их более низкую скорость по сравнению со скоростью биохимических потоков, окружающая среда могла бы стать непригодной для жизни за время порядка ста тысяч лет.
На самом деле биохимические потоки синтеза и разложения скоррелированы не в результате замкнутости их круговорота, а определяются порогом чувствительности биоты по отношению к изменениям характеристик окружающей среды.
Т. е. круговорот биогенов разомкнут, так как на него воздействует множество факторов.
И только когда разомкнутость превышает порог чувствительности биоты, последняя начинает работу по снижению разомкнутости до порога чувствительности.
Корреляция между синтезом и разложением включается только тогда, когда изменения окружающей среды превышают этот порог. Изменения окружающей среды могут вызываться как абиотическими, так и биотическими процессами.
Таким образом, существование жизни в окружающей среде возможно только при наличии управления этой самой средой. Невозможность существования жизни без биотической регуляции окружающей среды следует также из физической неустойчивости существующего климата Земли, содержащей жидкую гидросферу.
Парниковый эффект, поддерживающий среднеглобальную приземную температуру выше точки замерзания воды, определяется в основном парами воды и облачностью.
Согласно физическим законам, пары воды и облачность находятся в равновесии с жидкой гидросферой.Это равновесие зависит от приземной температуры.
С ее ростом на каждые 100С концентрация паров воды в атмосфере увеличивается вдвое, что приводит к росту парникового эффекта и повышению приземной температуры.
Поэтому существующее равновесное состояние климата колеблется между состояниями полного испарения и полного оледенения. Устойчивое поддержание среднеглобальной приземной температуры в течение последнего миллиарда лет в пределах 7-240С может быть объяснено только биологическим управлением глобального круговорота воды.
Сложное взаимодействие с окружающей средой приводит к необходимости образования сообществ видов, скоррелированно взаимодействующих между собой и окружающей их средой (элементарных ячеек биохимического круговорота), и экологических систем из определенного набора сообществ. Такая скоррелированность в рамках сообщества видов подобна скоррелированности клеток и органов внутри многоклеточного организма.
Только те виды, которые обеспечивают необходимую работу по поддержанию окружающей среды, могут образовывать сообщества и составлять земную биоту.
Виды земной биоты должны сохранять неизменной свою генетическую программу
Источник: https://referat.co/ref/755700/read
Загрузка...
