В.И.Вернадский - основатель исследования биосферы

Тема: Глобальная Экология - экология биосферы

Лекция 5

Вопросы:

1 В.И.Вернадский - основатель исследования биосферы

2 Понятия живого компонента биосферы и его биогеохимические функции.

3 Энергии и природные ресурсы

Термин "биосфера" был введен геологом Эдуардом Сюссом в 1875 г., которую он определил как: место на поверхности земли, где протекает жизнь.

Некоторые ученые биологи и геологи используют понятие биосферы в более ограниченном смысле. Например, геохимики определяют биосферу, как полную сумму живых организмов ("биомасса" или "биота", как говорят биологи и экологи). В этом смысле биосфера - всего лишь один из четырех отдельных компонентов геохимической модели, а другие три - литосфера, гидросфера и атмосфера. Узкое значение, используемое геохимиками, является одним из последствий специализации в современной науке. Некоторые могли бы предпочесть слово экосфера, предложенное в 1960-ых годах, как затрагивающее и биологические и физические компоненты планеты.

Основатель исследования биосферы – В.И.Вернадский (1868-1945). Биосфера - это область земли, где существует жизнь. Его научная работа – «Биосфера» (1926). Главная идея его исследования - понятие «живая материя».

Компоненты биосферы:

- Аэросфера (Атмосфера) – воздух

- Гидробиосфера (Гидросфера) – вода

- Литобиосфера (Литосфера) - корка земли

- Ноосфера - биосфера, преобразованная деятельностью людей и измененная научным сознанием.

Термин «ноосфера» был предложен Ле Руа (1927). С греческого языка: «noos» = «сознание».

Исследование биосферы: исследование первичной роли живых организмов (живой компонент) и их деятельность по формированию окружающей земли (Атмосферы, Литосферы, Гидросферы).

Характеристики биосферы:

- Целая земная система

- Саморегуляция

- Стабильность

- Воспроизводство

Вода, по сравнению с воздухом, является главным лимитирующим фактором для распределения жизни. Оптимум жизни находится на поверхности подразделений среды.

Анализ средних значений для больших площадей показывает, что продуктивность лежит между 200 и 20000 ккал/м² ежегодно, и полная продуктивность Земли составляет приблизительно 10¹⁸ килокалорий ежегодно.

Некоторые теоретики постулировали, что Земля плохо подходит для жизни, хотя почти каждая часть планеты, от полярных ледяных шапок до Экватора поддерживает жизнь многих видов. Действительно, недавние исследования микробиологов продемонстрировали, что микробы живут в глубинах земной поверхности, и что полная биомасса микробов в так называемых "непригодных для жилья зонах", может превысить биомассу всех животных и растений на поверхности. Фактическую толщину биосферы на Земле трудна измерить. Птицы обычно летают на высотах 650-2000 метров, и рыбы, которые живут глубоко под водой, могут быть найдены на глубине 8372 метров в Пуэрториканской впадине.

В течение прошедших 100 лет человечество увеличилось в численности в 4 раза, потребление энергии - в 10 раз, общая продуктивность - в 17,6 раз, добыча полезных ископаемых - в 29 раз. 85% всех полезных ископаемых, использованных людьми за время их существования, были извлечены в течение XX века. Общее количество используемой энергии в конце столетия - только на 3-4 порядка ниже величины солнечной энергии, входящей в верхнии слои атмосферы. В настоящее время, ¼ всей поверхности земли занято агроценозами и пастбищами, и ¾ земли, не покрытой льдом, оказывается, непосредственно используется.

Мировые уловы рыбы достигла своих теоретических пределов. Изменения в планетарном климате Земли, усиливая стихийные бедствия, увеличивают повреждения и приводят к исчезновению многих видов, что ясно видно. Люди удвоятся в численности в XXI веке. Сможет ли биосфера противостоять такому грузу?

За прошедшие 100 лет люди улучшили свои условия жизни. Научные и технические достижения улучшили условия работы во много раз и облегчили жизнь многих миллионов людей. Механизация, электрификация, достижения в химической науке и информационные прорывы стали частью жизни каждого человека в богатых странах.

Мировое сообщество начало помогать странам, пострадавшим от стихийных бедствий - засух, наводнений, землетрясений, пожаров. Но даже в обычные периоды, Мировое сообщество обеспечило существенную продовольственную и медицинскую помощь бедным странам. Такая помощь уменьшила детскую смертность и увеличила продолжительность жизни в развивающихся странах. Мощные лекарства, нацеленные против болезней (сульфамидные лекарства, антибиотики) и новые вакцины, нацеленные против инфекционных болезней, были разработаны в первой половине 20 столетия. Естественные места распространения чумы, малярии и других болезней, передаваемых животными, были уничтожены во многих областях.

2. Понятие живого компонента биосферы и его биогеохимических функции.

Живой компонент - все живые организмы, представленные как масса, энергия и вещества. Биогеохимические функции живого компонента:

- Формирование газового состава Земной атмосферы: только из-за живого компонента свободный кислород высвобождается в атмосферу и количество углекислого газа снижается.

- Концентрация: организмы могут аккумулировать некоторые химические элементы в своих телах (осадочные породы, отложения карбонатов).

- Окислительно-восстановительные реакции: окисление органических соединений до CO₂ и H₂O и их восстановление до органических соединений.

- Биогеохимическая деятельность людей: люди влияют на биосферу по-разному (антропогенный фактор, главным образом индустриальный).

Поставки продовольствия все еще зависят от производительности экосистем. В теории, полная ежегодная продуктивность биосферы (сухая масса) равна 14×10¹⁰ тонн, продуктивность всех полей и пастбищ до 2,8×10¹⁰ тонн. Все люди в настоящее время потребляют прямо и косвенно около 2×10⁹ тонн зерна ежегодно (влажная масса).

В настоящее время, все сельскохозяйственные площади человечества занимают 37% всей поверхности земли, в том числе поля и пастбища - 28%. Эта площадь составляет 4,1×10⁹ гектаров. Леса составляют не более 31% всей площади земли, и остающаяся земля (приблизительно 32%) имеет главным образом низкую продуктивность. Принимая это во внимание, предупреждения экологов относительно продолжающегося разрушения лесов становятся ясными. Однако, народонаселение должно удвоиться за последующие 50 лет. Возможно ли будет снабдить всех людей пищей? Этот вопрос не тривиален, если Вы полагаете, что в настоящее время, по крайней мере, 1 миллиард людей постоянно недоедает. Можно ожидать, что все большее количество бедных стран будет иметь возможность модернизировать их сельское хозяйство и приблизиться к продуктивности земельных площадей в развитых странах. Однако эти оптимистические ожидания не решат проблему поставок продовольствия для населения больше чем 10 миллиардов. Таким образом, разрыв в потреблении пищи между богатыми и бедными странами будет также сохранен и в будущем. Пища, полученная в изобилии в богатых странах, частично будет экспортироваться в другие регионы, - это пожертвования маленькой части в качестве гуманитарной помощи, и иногда, только уничтожаться, как это случается в Европе из-за эпидемий крупного рогатого скота. Бедные страны в состоянии накормить своих людей главным образом растительной пищей - рисом, кукурузой, картофелем.

Дата добавления: 2015-06-27