Свойства биосферы

Понятие и границы биосферы

Тема 4. Биосфера: ее строение, свойства и компоненты

Биосфера – образование, границы и эволюция. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Ноосфера. Свойства биосферы. Круговорот веществ и энергии. Научно-технический прогресс и изменения в биосфере. Понятие и классификация природных ресурсов.

Самой большой экологической системой нашей планеты, занимающей всю ее поверхность, является биосфера. Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая часть представлена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физи­ческой средой перового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.

Биотическая часть состоит из сочетания всех живых организмов планеты: растений, животных, грибов, микроорганизмов. Они осуществляют важнейшую функцию биосферы ‑ благодаря своему дыханию, питанию и размножению обеспечивают обмен веществ и энергии между всеми частями биосферы.

Биосфера как целостная система имеет определенные границы. В состав биосферы входят вся суша планеты Земля, поверхность и глубины морей, океанов и пресных наземных водоемов, полярные и высокогорные ледники. В состав биосферы также входит часть атмосферы – тропосфера и нижняя часть стратосферы до озонового слоя (20–25 км от поверхности Земли), поскольку только до озонового слоя могут существовать живые организмы. В более высоких слоях все живое уничтожается кратковолновой ультрафиолетовой радиацией, которая рассеивается озоновым слоем. Нижняя граница биосферы распространяется до глубины 4,5‑6 км под поверхность земли, где располагаются нефтеносные залежи. На такой глубине в нефтяных водах были выявлены микроорганизмы.

При общем рассмотрении биосферы как планетарной экосистемы особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о некой общей живой массе планеты.

Под живым веществом В. И. Вернадский (автор учения о биосфере) понимает все количество живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы – он состоит из тех же элементов, что неживая природа, только соотношение этих элементов различное и строение молекул иное. Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли. По подсчетам ученых, его масса составляет 2420 млрд т, что более чем в 2000 раз меньше массы самой легкой оболочки Земли – атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду – в настоящее время живые существа отсутствуют лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов. Однако, несмотря на относительно незначительное количество, живое вещество, в соответствии с учением Вернадского, в биосфере выполняет важнейшие функции:

1) газовая:основные газы атмосферы Земли (азот и кислород) биогенного происхождения, как и все подземные газы – продукт разложения отмершей органики;

2) концентрационная:организмы накапливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первом месте стоит углерод, среди металлов – первый кальций, концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, йода – водоросли (ламинария), фосфора – скелеты позвоночных животных;

3) окислительно-восстановительная: организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Mn, Fe) и неметаллов (S) с переменной валентностью;

4) биохимическая:размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого вещества;

5) биогеохимическая деятельность человека:охватывает все разрастающееся количество веществ земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др., для хозяйственных и бытовых нужд человека.

На Земле имеется лишь один-единственный процесс, который не тратит, а наоборот, связывает солнечную энергию и даже накапливает ее – это создание органического вещества в результате фотосинтеза. Поэтому всвязывании и запасании солнечной энергии и заключается основная планетарная функция живого вещества на Земле.

Человек тоже является компонентом биосферы. Однако человечество достигло такого развития, что может уже оказывать существенное воздействие на биосферу, нарушая при этом и круговорот веществ, и стабильность биосферы. К такому воздействию относится активная добыча человеком природных ресурсов, их эксплуатация и переработка и насыщение биосферы веществами, которые не участвуют в круговороте веществ, а линейно накапливаются в биосфере, приводя к ее загрязнению. Сейчас проблема рационализации воздействия человека на окружающую среду находится в центре внимания комплекса дисциплин, занимающихся охраной природы.

Природные ресурсы: понятие и их классификация

Человек с момента своего появления на Земле для поддержания своей жизни начал потреблять различные компоненты окружающей природы в виде продуктов питания, материалов для одежды, строительных материалов, топлива, материалов для изготовления инструментов. С развитием человеческого общества в область использования стало вовлекаться все больше и больше материалов и веществ, которые получили название природных ресурсов.

Природные ресурсы – это компоненты окружающей среды, которые могут быть использованы человеком для удовлетворения своих потребностей при имеющемся уровне развития производительных сил. Природные ресурсы составляют энергетическую и сырьевую базу человека.

Ресурсы, с помощью которых человек воздействует на природу или которые приспосабливает для собственного потребления, называются средствами труда (например, земля как место, на котором происходит процесс труда, как кладовая природы и носительница естественных свойств и энергии). К средствам труда относят также такие свойства природы, как сила ветра, сила падающей воды, сила приливов и отливов.

Предметы труда – природные материалы, которые в процессе производства подвергаются обработке и изменяют свою форму и идут на непосредственное использование (минеральные ресурсы, леса, дары моря и т. п.).

Критерием включения тех или иных элементов в состав ресурсов является техническая возможность и экономическая целесообразность их использования, а также уровень изученности.

На сегодняшний день человек в качестве природных ресурсов использует практически все компоненты окружающего мира – воздуха, воды, почв, растительного и животного мира, а также недр земли.

При изучении природных ресурсов с различных точек зрения появилось несколько классификаций. Вот три из наиболее часто используемых.

По принадлежности к тем или иным компонентам природы выделяют следующие основные группы естественных ресурсов: ископаемые (геологические и минеральные), атомные, климатические, водные, космические, почвенные, растительные, фаунистические.

Экологическая классификация характеризует природные ресурсы по их исчерпаемости и возможности восстанавливаться (рис. 5.).

Есть ресурсы, которые при имеющихся на сегодня силах и возможностях человека, уничтожить нельзя и которые поэтому получили название неисчерпаемых. К таким ресурсам относятся все воды нашей планеты Земля, или, как их называют, воды мирового океана. Действительно, поверхность нашей планеты более чем на 2/3 покрыта водой, запасы которой не только колоссальны, но и постоянно возобновляются за счет круговорота веществ. К неисчерпаемым ресурсам мы также относим такие энергетические ресурсы, как энергия солнца, ветра, воды, которые расходовать или уничтожить в настоящее время при имеющихся производственных возможностях и уровне потребления невозможно.

Есть ресурсы, количество которых при имеющемся уровне потребления уменьшается, и они могут исчезнуть совсем. Часть из них лишь однажды нам была дана природой и заново не образуется. К таким ресурсам относят полезные ископаемые. Но есть такие ресурсы, как растительный и животный мир, а также частично почвы, которые, благодаря способности живых организмов размножаться, способны восстанавливаться при рациональном обращении с ними. Такие ресурсы получили название возобновимые.

Рис. 5. Экологическая классификация природных ресурсов

Экономическая классификация

Данная классификация подразделяет ресурсы по способу их экономического использования (рис. 6).

На рисунке отражена группа ресурсов, которые в большом объеме используются в качестве сырья для производственных целей. Такие ресурсы получили название ресурсы материального производства. Кроме того, есть ресурсы сферы услуг, которые непосредственно потребляются человеком для удовлетворения своих индивидуальных потребностей. Но использовать эти ресурсы можно как непосредственно их потребляя, изымая их из окружающей среды (ресурсы прямого потребления), так и пользоваться ими, удовлетворять свои потребности, не расходуя эти ресурсы и не ухудшая их качества (ресурсы косвенного потребления).

Важным дополнительным признаком экономической классификации является возможность одноцелевого или многоцелевого использования ресурсов. К ресурсам одноцелевого использования относятся: минерально-сырьевые и топливно-энергетические ресурсы, предназначенные для получения конкретных видов сырья, топлива, энергии. Например, уголь.

Рис. 6. Экономическая классификация природных ресурсов

Ресурсы многоцелевые, такие как земельные, лесные, водные, имеют разнообразные способы применения.

В современных условиях практический интерес представляет рыночная классификация природных ресурсов:

– ресурсы стратегического значения, торговля которыми должна быть строго ограничена, поскольку может привести к подрыву безопасности государства (например, урановые руды и другие радиоактивные элементы);

– ресурсы экспортного значения, обеспечивающие основной приток валютных поступлений (нефть, природный газ, золото, а в Беларуси еще и калийные соли);

– ресурсы внутреннего рынка, имеющие, как правило, повсеместное распространение (минеральное и строительное сырье).

Таким образом, биосфера является самой большой экосистемой планеты Земля и занимает всю ее поверхность. В состав биосферы входят все живые организмы Земли (биотическая часть), поверхность материков и мирового океана, глубины всех водоемов, верхняя часть литосферы и нижняя часть атмосферы, т. е. все то пространство, где возможно проявление жизни (абиотическая часть биосферы). Центральным звеном биосферы являются живые организмы, которые обеспечивают протекание обмена веществ. Сочетание всех живых организмов, или живое вещество планеты, выполняет пять важнейших функций: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную, биохимическую. Пятая функция представлена биогеохимической деятельностью человека.

Основная планетарная функция живого вещества на Земле заключается в связывании и запасании солнечной энергии в процессе фотосинтеза и распределении ее по планете.

Наиболее важную роль в функционировании биосферы на сегодняшний день выполняет человек. Поэтому при планировании деятельности человека необходимо учитывать закономерности взаимодействия человека и биосферы.

Природными ресурсами называются компоненты окружающей среды, которые человек использует для удовлетворения своих потребностей. Наиболее распространенные классификации природных ресурсов – природная, которая основана на их происхождении, экологическая и экономическая. Экологическая классификация делит природные ресурсы по возможности их исчерпания. Экономическая классификация основана на перспективе использования ресурсов в определенной отрасли деятельности. Дополнительно используется рыночная классификация природных ресурсов.

Контрольные вопросы

1. Что такое биосфера?

2. Из каких частей состоит биосфера?

3. Назовите и объясните границы биосферы.

4. Назовите функции биосферы.

5. Понятие и классификация природных ресурсов.

Дата добавления: 2015-05-09