БИОСФЕРА Владимир Иванович Вернадский ("Биосфера" 1926 г. ) Биосфера - общепланетарная Биосфера оболочка, обусловленная деятельностью живых организмов в течение геологического времени.
I. Строение биосферы. Биосфера включает: 1. Воздушную оболочку – нижнюю часть атмосферы – тропосферу. 2. Водную оболочку (всю гидросферу). 3. Твердую оболочку (верхнюю часть литосферы).
Воздушная оболочка - до высоты ≈ 22 км. Основные газы атмосферы: азот - 78%, кислород - 21%, СО 2 - 0, 03%, аргон - 0, 9%, др. газы - 0. 01%, только аргон не связан с жизнедеятельностью организмов.
Водная оболочка – Гидросфера, занимает ~70% поверхности Земли. Нижняя граница жизни достигает глубины ~11 км. Химический состав гидросферы формируется под действием организмов непосредственно или опосредовано. 96, 5% воды гидросферы сосредоточено в океанах, 96, 5 1, 7% льды, 1, 7% подземные воды и др. 1, 7 Пресной воды в гидросфере всего 2, 8% (из них Пресной воды 2, 8% 62% сосредоточено в Антарктиде в виде льда)
Твердая оболочка (верхняя часть литосферы). Максимальное количество организмов литосферы сосредоточено в почве, всего в нескольких метрах. Исходным материалом для почвообразования служат поверхностные слои горных пород, → под действием климатических факторов, микроорганизмов, растений и животных → разрушение пород (50% твёрдая среда) + → Отмирание и разложение животных приводит к аккумулированию биогенных элементов и накоплению не полностью разложившихся органических в-в (гумус). => Формирование почвенного покрова. + живые организмы.
Твердая оболочка (верхняя часть литосферы). В литосфере жизнь обнаружена до глубины 7500 м. Органогенное происхождение в литосфере имеют: Ø карбонатные породы - известняки, - доломиты, - мрамор, - мел Ø кремнистые породы - диатомит, Ø каустобиолиты - угли, горючие сланцы, нефть, газ, асфальты, торфы, сапропели, Ø др. - марганцевые руды, - железные руды, - сера, - фосфориты, - бокситы, - залежи урана, - кобальта, - меди, - цинка и т. д.
II. Компоненты биосферы: 1. Живое вещество - совокупность всех организмов в целом (биомасса планеты). неживое вещество ↓↓↓ 2. Биогенное вещество - создается и преобразуется в процессе жизнедеятельности организмов (Пр. : Газы атмосферы, каменный уголь, нефть …) 3. Биокостное вещество - результат совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов (Пр. : почва). 4. Косное вещество - образуется без участия живых организмов (Пр. : извержение горных пород, метеориты …).
Живое вещество (совокупность всех организмов в целом) составляет лишь 0, 01% массы земной коры, но преобразует все оболочки. В. И. Вернадский: "На Земле нет силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом". Распределение живых организмов на поверхности Земли неравномерно: растения животные Видов 300 тыс. видов 1, 5 млн. видов 2 млн. Масса сухопутных 99, 2% 0, 8% 99, 87% Масса водных 6, 3% 93, 7% 0, 13% биомасса 99% 1% (0, 0002% - люди)
III. Биотический круговорот (миграция элементов) - это циркуляция веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Круговорот: воды - 2000 лет, углерода - 300 лет, О 2 - 2000 лет, СО 2 – 6, 3 года I→II→IV→V
IV. Современное состояние биосферы биомасса людей - 0, 0002% Самой мощной химической силой на Земле до появления человека было живое вещество в целом. Но, начиная с неолита, ничтожная часть живого вещества (человечество) приобрела особые свойства, такие как: ü разум, ü социальную организацию, ü производственную деятельность, что позволило человечеству, практически мгновенно, приспосабливать окружающую среду к своим потребностям и приобрести такое влияние на биосферу, что геохимическая мощь человечества начала превосходить силу самого живого вещества (планета заболела человечеством).
IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. ü Живое вещество. Исчезновение видов. С 1600 с Земли исчезло: - 63 вида и 55 подвидов млекопитающих, - 103 вида и подвида птиц, - 21 вид рептилий, - 23 вида рыб.
IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. Пр. : Стеллерова корова (Hydrodamalis gigas), была Пр. : открыта в 1741 г. , малоподвижное беззубое животное 1741 длиной 6 -8 метров, питалось водорослями. Место обитания - Командорские острова. Промысловики истребили её за 27 лет (к 1768 году) 1768
IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. Пр. : 1810 г. – популяция Странствующего голубя Пр. : 1810 (Ectopistes migratorius) 2 млрд. особей. Место обитания - лиственные леса восточной части Сев. Америки и южной Канады. Промысловики истребили его к 1910 году 1910
IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. Пр. : Дронт c острова Пр. : Маврикий, Реюньон и Родригес. Остров Маврикий был открыт португальцами в начале XVI века, и первое XVI века животное с которым они столкнулись – это именно Дронт. В 1680 году была убита 1680 последняя птица.
IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. На данный момент: • Около 600 видов позвоночных на грани полного истребления. • Под угрозой исчезновения - 11 167 видов животных и 5714 растений. • Ежегодно полностью исчезает 1 -2 вида организмов. => Это приводит к упрощению сложных природных экосистем, чем нарушается их устойчивость. Охрана: заказники, заповедники, биосферные заповедники.
ü Земледелие. Сейчас 10% поверхности 10% Земли - пахотные земли. При этом обрабатываемые почвы ежегодно теряют в среднем 1 - 2% гумуса.
ü Земледелие. Пр. : Древний Египет Пр. : Сахара самая молодая пустыня, ей 2000 лет. До этого - это саванны с рощами акаций, многочисленными озерами, многоводными реками и огромными стадами крупного рогатого скота, буйволами, козами, слонами, жирафами, носорогами, львами и т. д.
ü Земледелие. Наскальные рисунки в Эннеди (плато в южной части Сахары, Республика Чад) и Тассили (часть Сахары на юговостоке Алжира).
ü Земледелие. Пр. : Всемирная Пр. : выставка в Париже в 1900. Гвоздем программы считался 7 м слой русского чернозема. Эталон чернозема из Воронежской обл. = 2, 5 м. Париж. Всемирная выставка. 1889.
ü Лес. В настоящее время лесами покрыта одна треть суши. В доисторическое время лесами было занято не менее 70% суши. Пр. : Древний Израиль. Пр. : Первый Иерусалимский храм или Храм Соломона (950 — 586 до н. э. ) По приказу царя 80 000 дровосеков рубили лес для Храма.
ü Лес. Пр. : Перед приходом весны. Водохранилище Вади Пр. : Алараби и гора с городищем Талль Зирав.
ü Лес. Пр. : Центральная Россия. Троице Сергиева Лавра. Пр. :
ü Лес. Сейчас ежегодно вырубается 100 000 км 2 леса. Пр. : В Латинской Америке вырублено 40% лесов. Пр. : В Африке 50% девственных лесов вырублено. ü Опустынивание. Вырубка леса и распахивание территорий приводит к наступлению пустынь. По оценке экспертов ВОЗ S искусственных пустынь сейчас составляет 9 млн. км 2. Т. о. за последние 300 лет биомасса Земли уменьшилась на Т. о. четверть.
Воздействие на атмосферу. ü Парниковый эффект. Для производства энергии человек сжигает топливо, в результате чего происходит выброс СО 2. За последние 100 лет концентрация СО 2 в атмосфере ↑ на 30%. СО 2 препятствует тепловому излучению земли, что приводит к техногенному парниковому эффекту. → Температура Земли ↑ на 0, 5°С
Воздействие на атмосферу. ü Парниковый эффект. => Таяние льдов. 1, 7% воды запасено в Антарктиде в виде льда, после таяния, которого существенно изменится береговая линия, вода ↑ на 1, 5 м. => Изменится уровень грунтовых вод, что приведет к затоплению многих прибрежных территорий во всем мире. Уровень озёр в Антарктиде последние 5 лет ежегодно повышается на 1 метр. Антарктида тает!
Воздействие на атмосферу. ü Парниковый эффект. => Таяние льдов. Арктика нагревается вдвое быстрее, чем вся остальная планета. Средняя температура в Арктике за последние годы повысилась с -16, 7 до -13, 8°С. Количество отложений льда сократилось на 40%.
Воздействие на атмосферу. ü Парниковый эффект. Повышение температуры земли приведёт к интенсификации гидрологического цикла и усилению погодных катаклизмов. Климат станет более резко континентальным. Повышение температуры на 3ºС – это тот уровень, при 3ºС котором произойдут необратимые климатические изменения. Это поставит 400 млн. человек перед угрозой голодной смерти из-за недостатка плодородной почвы и дефицита воды. В декабре 1997 года на встрече в Киото, делегатами из более чем 160 стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выброс СО 2. Киотский протокол призывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008– 2012 годам выбросы СО 2 на 5% от уровня 1990 года.
Воздействие на атмосферу. ü "Кислотные" дожди. Выброс в атмосферу в год: - диоксида серы (SO 2) ≈ 150 млн. т. , - закиси азота (N 2 O) ≈ 70 млн. т. Эти вещества в определенных условиях в атмосфере реагируют с водой, образуя серную (H 2 SO 4) и азотную кислоту (HNO 3), что приводит к выпадению "кислотных" дождей. Ø Подкисление почвы и водоемов, существенно изменяет ценозы, Ø гибнет рыба, уничтожаются леса, уменьшается биомасса.
Воздействие на атмосферу. ü Нарушение озонового слоя. ► Антропогенные газы (такие как хлор-фтор-углероды, закись азота и др. хлор- и бромсодержащие газы), попадая в верхние слои атмосферы, расщепляются под действием солнечных лучей, ► после чего атомы хлора и брома действуют в качестве катализатора в процессе разрушения озона, ► что приводит к истончению озонового слоя, крайним проявлением которого является появление "озоновых дыр" (↓ содержания озона на 40 %).
Воздействие на атмосферу. ü Нарушение озонового слоя. С 1980 г. по 1984 г. содержание озона ↓ 3% в мире по 1987 г. ↓ 4% по 2000 г. ↓ 8% Ежегодное глобальное уменьшение озонового слоя составляет 0, 5%. Пр. : 1995 г. ↓ озона над Европой на Пр. : 10%, ↓ над Уралом - 30%, над районами Восточной Сибири - 40%. «Озоновые дыры» над Антарктидой ►
Воздействие на атмосферу. ü Нарушение озонового слоя. =► Увеличивается УФ облучение поверхности Земли, что приводит к: ü нарушению экосистем (↓ снижается первичная продуктивность => ↓ биомасса). ü вредному влиянию на здоровье человека, возникают или усугубляются: • пигментная ксеродерма, • плоскоклеточный рак кожи, • базилиома, • меланома, • катаракта. ü усилению мутационного процесса. 1987 г. в Монреале 50 стран подписали соглашение о ↓ производства фреонов на 50%. 1990 г. в Лондоне 92 государства – прекратить в Мире производство ХФУ до 2010 г.
Воздействие на гидросферу. ü Сооружение каналов, переброска водостока рек. Приводит к: Ø истощению грунтовых вод, Ø осушению территорий, Ø засолению почв … Пр. : Проблема Аральского моря. Пр. : Из Сырдарьи и Амударьи, рек впадающих в Аральское море, воду забрали на орошение. Уровень моря снизился на 14 м. S ↓ в 4 раза (осталось 40%). Полное исчезновение Большого Арала предрекают к 2015 г.
Воздействие на гидросферу. ü Сооружение плотин и водохранилищ (более 45 000 ) Ø нарушает путь миграции рыб, что приводит к резкому уменьшению их численности. Пр. : Каспийская белорыбица. Пр. : Ø повышение уровня воды до плотины → уничтожение лесов, земельных угодий, заболачиваемость. Ø уменьшению уровня воды после плотины. Пр. : река Иордан. В самом ее начале Израиль построил Пр. : дамбу, обеспечивающую питьевой водой большую часть его территории, и тем самым, почти полностью перекрыл отток воды из Галилейского моря в реку. В настоящий момент водные ресурсы Иордана в нижнем течении составляют лишь 3% от первоначальных. 3%
Химическое загрязнение ü Пестициды (загрязнители № 1) Пр. : ДДТ (дихлор-дифенил-трихлор-метан). Пр. : - Мюллер, открывший инсектицидные свойства ДДТ, получил нобелевскую премию. - 45 -46 гг. в первые годы применения в Америке, был получен потрясающий эффект. Ø в борьбе с вредителями сельского хозяйства, Ø с комарами, как переносчиками малярии, Ø с мухой це-це. Но! Оказался токсичным и очень устойчивым во внешней среде (время его распада составляет 150 лет). В 1964 году запрет на ДДТ (1997 г. – США 26, 2 млрд. $, дихлофос)
Химическое загрязнение ü Пестициды (загрязнители № 1) ü Тяжелые металлы (свинец, ртуть …) ü Бензол, формальдегид, 1 -3 бутадиен - летучие органические вещества образуются при неполном сгорании автомобильного топлива ü Диоксины - группа хлорорганических соединений И др… Ежегодно синтезируется около 250 тысяч новых веществ, из них ~ 500 начинают использовать.
Химическое загрязнение Радиоактивное загрязнение Феномен Эль-Ниньо Загрязнение воды сточными водами Загрязнение океана нефтью Увеличение концентрации азота в атмосфере Перелов водных биоресурсов Истощение исчерпаемых ресурсов Проблема ксенобиотиков Техногенные биогеохимические провинции Электромагнитное загрязнение окружающей среды Проблема городских/промышленных отходов (мусора) Дампинг (сброс отходов в море) Перенаселение и др…
Партия «Зелёных» оценивает возможность существования человечества в сегодняшних условиях загрязнения окружающей среды по самым оптимистическим прогнозам 40 -50 лет. Дальнейшие перспективы развития биосферы. Два пути: Ø 1 путь - дальнейшее неконтролируемое воздействие на 1 путь биосферу, которое приведет к экологической катастрофе: - острой - хронической в конечном счёте гибели биосферы. Ø 2 путь - ноосфера - сфера разумного регулирования 2 путь процессов, происходящих в биосфере.
«Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель. - Разрабатывали 10 лет (создали в 1984 -91 гг. ) - S = 1, 27 га. - V = 203 760 м 3. - Полностью замкнута. - 3000 видов растений и животных. - 7 биомов: дождевой лес, саванна, пустыня, болото, океан с коралловым рифом, интенсивное сельское хозяйство, апартаменты людей. = 150 млн. $. 26. 09. 1991 г. 8 добровольцев вошли в эту сферу.
«Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель. 26. 09. 1991 г. вошли. 26. 09. 1993 г. вышли. - Через 15 месяцев уровень кислорода упал до критического и кислород пришлось экстренно нагнетать извне. - Через некоторое время стало не хватать пищи. - Вымерло 18 из 25 позвоночных, - Вымерло большинство насекомых, в частности все опылители. - Возникли серьёзные проблемы с загрязнением воды и воздуха, с контролем температуры. "Отрицательный результат – это тоже результат". Отрицательный результат – это тоже результат
«Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель. Вывод: Истинная ситуация в биосфере нам неизвестна и последствия мы просчитать не можем!!! не можем "Отрицательный результат – это тоже результат". Отрицательный результат – это тоже результат
V. Ноосфера ? ? ? Сделаны лишь первые шаги: ü Созданы международные организации при ООН - ЮНЕСКО и ЮНЕП, координирующие и направляющие усилия разных стран в этом направлении. ü Запрещены испытания ядерного оружия в атмосфере и гидросфере. ü Приняты соглашения по очистке Мирового океана от нефти. ü Приняты ограничения выброса многих химических веществ во внешнюю среду. Пр. : Монреальский протокол – фреоны. Киотский протокол - СО 2. Ограничение выбросов серы, азота и др. ü Соглашения по охране исчезающих животных. ü Созданы национальные парки, заказники, биосферные заповедники. ü Объявлен "Всемирный день охраны окружающей среды" – 5 июня. и др. …
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию БИОСФЕРА Владимир Иванович Вернадский Биосфера 1926 г
216590.ppt