5. Экологические функции живых организмов. Биосферная функция человека
Принято различать семь основных функций живого вещества. 1. Энергетическая функция заключается в осуществлении связи биосферно-планетарных явлении с космическим излучением, главным образом с солнечной радиацией. В основе этой функции лежит фотосинтетическая деятельность зеленых растений, в результате которой происходят аккумуляция солнечной энергии и ее перераспределение между отдельными компонентами биосферы. За счет накопленной солнечной энергии происходит вся жизнедеятельность на Земле.
2. Газовая функция. В процессе функционирования живого вещества продуцируются азот, кислород, диоксид углерода, сероводород, метан и др. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. За год растения в процессе фотосинтеза выделяют в атмосферу примерно 123 млрд т кислорода и поглощают около 170 млрд т диоксида углерода. Они строго контролируют концентрации СО 2 и О 2, оптимальные для всей современной биоты.
3. Концентрационная функция связана с извлечением и накоплением живыми организмами из окружающей среды химических элементов. Живые организмы предпочитают накапливать атомы легких элементов, поэтому концентрация их в теле организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Именно с проявлением концентрационной функции в значительной мере связана неоднородность химического состава биосферы. Живым организмам свойственно избирательное накопление химических элементов.
4. Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении веществ, содержащих атомы с переменной валентностью (соединения железа, марганца и др. ). Известно, что окислительно-восстановительные реакции могут происходить и в отсутствии живых организмов, тем не менее на поверхности Земли явно преобладают биогенные процессы окисления и восстановления. Объясняется это практически всюдностью живого вещества, клетки которого располагают настолько эффективными катализаторами – ферментами, что способны осуществлять многие окислительно-восстановительные реакции в миллионы раз быстрее, чем это может происходить в абиогенной среде.
5. Деструктивная функция связана с разложением вещества органической и неорганической природы и его вовлечением в биологический круговорот. Разложением отмершей органики занимается целая армия организмов – деструкторов (сапрофитов).
Земля – это тело ограниченного объема, в котором запасы доступных минеральных элементов, необходимых для жизнедеятельности, не могут быть бесконечными. Если бы элементы минерального питания только потреблялись, жизнь рано или поздно должна была бы прекратиться. Поэтому единственный способ придать ограниченному количеству свойство бесконечного – это заставить его вращаться по замкнутой кривой. И жизнь использовала именно этот способ. В результате зеленые растения в процессе фотосинтеза создают органическое вещество, незеленые – его разрушают. Минеральные соединения, полученные от распада органического вещества, вновь вовлекаются в биологический круговорот. И так без конца… Другой аспект проявления деструктивной функции – разложение неорганического вещества живым.
6. Транспортная функция. Неживое вещество согласно закону всемирного тяготения само по себе перемещается исключительно сверху вниз. Живое вещество – единственный фактор, обусловливающий обратное перемещение вещества: снизу – вверх, из океана на континенты.
7. Информационная функция заключается в накоплении, сохранении и передаче молекулярной (генетический код, веществарегуляторы) и сигнальной (в том числе нервной и интеллектуальной) информации, необходимой для существования видов и поддержания равновесия в экосистемах.
Углеродная функция лесов. Большие надежды по выводу излишка углерода из атмосферы и решению проблемы парникового эффекта связывают с лесными экосистемами. . Концентрация больших масс углерода в лесах связана с большой биомассой древостоев. Из всей массы углерода, сконцентрированного в растениях земного шара, 92% содержится в лесных экосистемах.
Климатическая и метеорологическая функции лесов. Леса воздействуют на атмосферные явления и таким образом создают свою специфическую среду, микроклимат. Это свойство используется для защиты почв, дорог, посевов, населенных пунктов и т. п. Лесу свойственна большая влажность воздуха и верхних слоев почв. В глубине леса обычно почти полностью отсутствует ветер. Ночью же можно наблюдать токи воздуха противоположного направления. Эти перемещения воздуха имеют большое экологическое значение. Благодаря им выравнивается концентрация углекислого газа.
Водоохранная функция лесов. Положительное влияние оказывают леса на питание грунтовых вод. Это связано с переходом значительной части поверхностных вод в подземные. Грунтовые воды, питая реки, обеспечивают высокий уровень воды в них как зимой, так и летом. Главной причиной увеличения грунтового стока лесами является сохранение под ними неплохой водопроницаемости почв. Положительное воздействие лесов на качество вод связывают с процессом их фильтрации через почвенно-грунтовую толщу, а также водоочищающей способностью растений.
Воздухоочистительная функция лесов. Леса способны удалять из воздуха кроме углерода другие посторонние вещества. Очищение воздуха от загрязняющих веществ совершается как в результате их поглощения, так и через физическое осаждение. 1 кг листьев может поглощать за один сезон около 50— 70 г сернистого газа, 40— 50 г хлора и 15— 20 мг свинца. В лесу выделяется более 300 различных ароматических соединений, эфирных масел, фитонцидов, убивающих болезнетворные микробы, например, в хвойном лесу отсутствуют патогенные микробы. Радиационный фон в лесу в 2 раза ниже чем в городе. Лесные посадки значительно уменьшают шумовой эффект. Они также защищают дороги от заносов снегом, снижают сопротивление потоков воздуха движению транспорта.
Ресурсная функция. Леса являются источником получения древесины и многих других видов ценного сырья. Из древесины производят более 30 тыс. изделий и продуктов, и потребление ее не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. По расчетам специалистов, только в странах Западной Европы дефицит древесины в 2005 г. составил 220 млн м³.
Рекреационная функция лесов. Благоприятное физиологическое и психологическое влияние леса на людей, способствующее удовлетворению их потребностей в отдыхе. По официальным американским данным рекреационное использование лесов дает 46 дол. на 1 дол. затрат, что по экономической эффективности превышает любую промышленную отрасль, кроме электроники.
Перечисленные функции живого вещества в совокупности образуют мощную средообразующую функцию биоты. Деятельность живых организмов обусловила современный состав атмосферы, от которой зависят радиационный и тепловой режимы на планете. Растительный покров играет колоссальную почвозащитную роль, способствуя переводу поверхностного стока в почвенно-грунтовый и тем самым предотвращая эрозионные процессы, существенно определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности больших пространств. Живые организмы играют ведущую роль в caмоочищении воздуха, рек и озер. От них во многом зависит солевой состав природных вод и перераспределение многих химических веществ между сушей и океаном. Благодаря растениям, животным и микроорганизмам создается почва и поддерживается ее плодородие. Наконец, биота одарила человека пищей, одеждой, множеством других вещей, создав уникальное сообщество разнообразных организмов — главное богатство планеты и окружающей человека среды.
Средообразующая функция живых организмов тесно связана с их средорегулирующей функцией — биотической регуляцией окружающей среды. Дело в том, что биота в глобальном масштабе способна с большой точностью и в течение долгого времени поддерживать на постоянном уровне важные параметры окружающей среди, несмотря на то, что эта среда представляет собой исключительно сложную и динамичную систему. Таким образом, биота не только формирует, но и контролирует состояние окружающей среды, не допуская ее перехода за пределы, исключающие существование жизни.
Биосферная функция человека «Крайние пессимисты» рассматривают человека в биосфере как патологию, своего рода раковую опухоль. «Умеренные пессимисты» полагают, что у человека, вероятно, была какая-то биосферная функция на раннем этапе (иначе он не появился бы), но затем она была утрачена. «Умеренные оптимисты» , считают, что у человека есть своя эволюционно обусловленная биосферная функция — поддержание устойчивости биосферы.
Взгляд в геологическое прошлое биосферы показывает, что естественные механизмы поддержания ее устойчивости оказались недостаточными, ибо биосфере не удавалось избежать экологических кризисов и катастроф. И можно полагать, что биосфера выдвинула человека с тем, чтобы включить новые антропогенные механизмы поддержания устойчивости биосферы. Именно в этом состоит наибольшая эволюционная продвинутость человека, т. к. он сам осуществляет подвод энергии, используя накопленное былыми биосферами ископаемое топливо, вводя его в природный кругооборот углерода.
Но если эволюционная роль человека состоит в увеличении «запаса устойчивости» биосферы, то почему же его деятельность сопровождается негативными для биосферы последствиями? Это – вопрос, на который пока трудно ответить.
Главный же вопрос состоит в том, способна ли биосфера сама себя сохранить в форме, пригодной для человека, при возрастающих антропогенных нагрузках, или же функцию сохранения такой биосферы необходимо взять на себя человеку? Должен ли человек при этом управлять биосферой или же требуется управление самим собой?
Эволюционные изменения в живой природе происходят весьма медленно, а антропогенные воздействия совершаются очень быстро и темп их нарастает. Поэтому «эволюционное» самосохранение биосферы в форме, пригодной для человека на основе естественных механизмов саморегуляции, мало вероятно. Об этом свидетельствуют многочисленные фактические данные о негативных антропогенных изменениях в биосфере, которым ей не удается противопостоять. Вместе с тем, вопрос о гибели биосферы в целом от деятельности человека не актуален. Исторически биосфера существовала в широком диапазоне геологических условий, намного превышающем возможные антропогенные возмущения. И несмотря на это поток жизни на планете не прекращался ни на мгновение.
Поэтому эволюционно обусловленная биосферная функция человека — поддержание устойчивости биосферы — состоит именно в сохранении ее в форме, пригодной для человека. Биосферная функция человека, возникшая естественным образом, реализуется через антропогенные потоки углерода в глобальном его круговороте. Но пока эти потоки не регулируются, поэтому сегодня можно говорить лишь об антропогенном механизме поддержания устойчивости биосферы. Этот механизм заработает, став при этом качественно иным, ноосферным, когда антропогенные потоки будут необходимым образом регулироваться человеком. В данном случае речь идет о внешних механизмах регулирования состояния биосферы.
Что касается регулирования внутренних механизмов функционирования биосферы, то это не только не нужно, но на современном этапе даже опасно и невозможно. Тончайшие внутренние механизмы функционирования биосферы, обеспечивающие практически полную замкнутость углеродного цикла ( речь идет в первую очередь о биоразнообразии), выработались за миллиарды лет эволюции. Биосфера содержит гигантское число (порядка 10² ) живых организмов. На «управление» ими потребовалось бы не менее 99% всех энергетических и трудовых затрат современной цивилизации. 7
Таким образом, биосферная функция человека означает, с одной стороны, включение внешнего механизма регулирования устойчивости биосферы, а с другой, выключение негативного и плохо прогнозируемого (с неясными последствиями) антропогенного вмешательства во внутренние механизмы функционирования биосферы. Это может быть реализовано через управляемое устойчивое развитие, т. е через управление человека самим собой при переходе с экстенсивного развития на интенсивное, а затем и экологически сбалансированное развитие.
Свою биосферную функцию, состоящую в поддержании целенаправленного развития биосферы, человек может выполнить только в эпоху ноосферы. При этом он должен научиться сознательно регулировать взаимоотношения общества и природы и таким образом обеспечить их гармоничное развитие, не ограниченное во времени. Однако, анализируя трагические последствия многих деяний человечества, весьма трудно согласиться, что биосфера уже вступила в стадию разумного, а не стихийного управления. Еще рано говорить о ноосфере, так как человек не может предугадать все последствия своих действий. Об этом свидетельствует множество экологических проблем, возникших на нашей планете. Поэтому ныне правильнее говорить лишь о начальной стадии формирования ноосферы (протоноосферы),
Скачать презентацию 5 Экологические функции живых организмов Биосферная функция человека
Живые организмы +человек.ppt