Человек в биосферных процессах Лектор: Тарасова Ольга Сергеевна, к. г. н.
ПЛАН ТЕМЫ: 1. Техногенез и техносфера 2. Анализ системы «общество – природа» 3. Природные ресурсы – основа существования человечества 4. Систематика антропогенных воздействий 5. Системность экосферы
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Жизнь человека, общества, эволюция цивилизации неразрывно связаны с природными ресурсами. Успехи научно-технической революции лишь на короткое время были восприняты с оптимизмом как свидетельство торжества человеческого разума, как предпосылка к будущему благоденствию на основе покорения природы. Саяно-Шушенская ГЭС
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Бурное развитие науки и промышленного производства в XX в. не только способствовало росту благосостояния человека, но и отрицательно сказалось на состоянии окружающей среды в пределах всей планеты
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Эту ситуацию можно оценивать с различных точек зрения. Первая оценка (экологическая) – биосистемы оказались в подавленном, угнетенном состоянии; значительную часть своей энергии они вынуждены использовать на нейтрализацию негативных воздействий человечества, на обезвреживание вредных веществ и энергий. Как следствие этого, в природных системах биомассы образуется меньше и худшего качества.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Вторая оценка (социальная) – потребление загрязненных природных ресурсов приводит к патологическим изменениям и заболеваниям людей, к дополнительным затратам на свое существование.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Третья оценка (экономическая) – из-за уменьшения количества и ухудшения качества природных ресурсов увеличиваются затраты в сфере практического производства и, соответственно, стоимость конечной продукции. Отсюда очевидный вывод – экологически неориентированные взаимодействия человека с природой подрывают основы существования природных биосистем и человеческого общества.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА В последние годы в экологической литературе все чаще стали употребляться термины «техногенез» и «техносфера» . Техногенез – это процесс непрерывного развития техники, все более совершенных технологий, орудий производства, создаваемых человеком с целью создания и потребления благ.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Начало техногенезу положил первый костер, зажженный человеком. Применение огня расширило ареал человека, дополнило собирательство и охоту новыми приемами добывания, приготовления и запасания пищи, зародило возможность будущих термотехнологий
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Появление земледелия и скотоводства еще более усилило разделение труда. Наступила эпоха мускульной энергетики, когда в распоряжении человека были только собственные силы, а затем сила одомашненных животных и простые механизмы – преобразователи мускульной силы (соха, мотыга и т. д. ). В этот период (с неолита до XVIII в. ) потребление природных ресурсов было незначительным, а отходы имели преимущественно органический состав и легко разлагались природными ценозами.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА В XVIII–XIX вв. появляются изобретения и открытия по использованию силы воды и ветра. Наступила эпоха механоэнергетики на основе возобновляемых ресурсов. Последствия этой эпохи проявились в виде резкого освоения новых земель (географические открытия и завоевания), роста населения, торговли, в развитии новых ремесел, судостроения и военного дела. Наибольшее ускорение и экологическое значение техногенез приобрел с момента появления тепловых машин и первых опытов использования ископаемого топлива. Появились машины на механическом приводе.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА В конце XVIII в. одноступенчатые механические преобразователи природных сил перестали удовлетворять человека. Он постоянно нуждался в концентрации энергии, в повышении ее качества, в увеличении силы и мощности. Появились первые преобразователи тепловой энергии (паро-механические машины) и наступила эпоха теплоэнергетики на невозобновляемых энергоресурсах (уголь, нефть).
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА С середины ХХ в. наступила эпоха ядерной теплоэнергетики с более опасным загрязнением окружающей среды.
Таким образом, техногенез эволюционировал по экспоненте, с резким увеличением информации в каждый последующий период времени. Характерные черты этого явления наиболее четко проявились в ХХ в.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Техносфера – «техническая оболочка» , искусственно преобразованное пространство планеты, находящееся под воздействием продуктов производственной деятельности человека. Техногенез – процесс нарождения и развития, техносфера – система, в которой человек является главным функциональным компонентом.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Техносфера зародилась и развивалась в пределах биосферы, где популяция людей постепенно расширяла свою жизненную нишу, как правило, захватывая, вытесняя ниши практически всех других биологических популяций. Развитие техносферы происходило за счет экологической емкости (запаса ресурсов) занимаемых экологических ниш. На этой основе возникли неизбежные конкурентные отношения между активными элементами техносферы и биосферы, между общественным производством и планетарной биотой.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА По своей сущности эти конкурентные отношения направлены на вытеснение биосферы, истощение природных ресурсов, угнетение экосистем различного масштаба. Аральское море
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Техносфера: совокупный результат хозяйственной деятельности человека; глобальная совокупность орудий, объектов, материальных процессов и продуктов общественной деятельности; особая материально-энергетическая оболочка планеты, пространство производственной деятельности человека и занятое ее продуктами; глобальная технико-экономическая и экологогеографическая система.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА В настоящее время по различным оценкам общая масса техносферы составляет от 10 до 20 тыс. Гт – это в 2– 4 раза больше массы живого вещества всей биосферы. В состав массы техносферы входят скопления горной массы, отработанных руд, перемещенных грунтов, производственных отходов, брошенные сооружения, развалины и т. п. «Действующая» масса техносферы (основные производственные фонды, сооружения, орудия производства, предметы потребления) составляет малую часть общей массы – всего лишь 150– 200 Гт, а наиболее активная часть техносферы (машины, механизмы, агрегаты, коммуникации и т. п. ) имеет массу порядка 10– 15 Гт и обновляется в среднем через 10 лет.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА Отличительной особенностью техногенного массообмена от биотического круговорота является то, что техногенный круговорот вещества и энергии существенно разомкнут и в количественном и качественном отношении. Эта особенность нарушает высокую степень замкнутости биосферных процессов, которая выработана в процессе длительной эволюции (система «продуценты – консументы – редуценты» ) и является важнейшим условием стационарного состояния биосферы.
ТЕХНОГЕНЕЗ И ТЕХНОСФЕРА В планетарном масштабе техносфера имеет общую среду с биосферой и множеством взаимодействующих процессов. Эта общая среда (современная биосфера и современная техносфера) названа (Т. А. Акимова) экосферой, т. е. Экосфера = Современная биосфера + Техносфера Таким образом, современная техносфера не только вытесняет и замещает биосферу, но и нарушает средорегулирующую функцию биосферы, что наиболее опасно.
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ «ОБЩЕСТВО-ПРИРОДА» Рассматривая систему «общество – природа» и направление экологического взаимодействия, следует учитывать неизбежную деградацию окружающей среды: природа «отдавая» человеку свои ресурсы и предоставляя другие условия существования, снижает свои возможности в обеспечении развития общества.
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ «ОБЩЕСТВО-ПРИРОДА» Возникшая современная критическая ситуация является следствием двух негативных последствий: потребление ресурсов Земли настолько превысило темпы их естественного воспроизводства, что истощение природных богатств стало оказывать заметное влияние на эффективность производства, на национальную и мировую политику и привело к необратимому обеднению литосферы и биосферы. отходы, побочные продукты производства и быта загрязняют биосферу, вызывают деформации экологических систем, нарушают глобальный круговорот веществ и создают угрозу для здоровья человека.
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ «ОБЩЕСТВО-ПРИРОДА» Иными словами, человечество изымает такие объемы природных ресурсов, которые биосфера не успевает компенсировать в процессе своего существования; человечество провоцирует глобальные изменения структур биосферы, заставляя ее переходить в качественно новое состояние.
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ «ОБЩЕСТВО-ПРИРОДА» Основные принципы взаимодействия общества и природы: сохранение целостности биосферы, естественного равновесия биосферных процессов. соответствие темпов и характера развития общества оптимальному состоянию окружающей среды – совокупная антропогенная нагрузка не должна превышать сомовосстановительного потенциала природных систем.
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ «ОБЩЕСТВО-ПРИРОДА» компенсационные затраты для восстановления нарушенных природных систем должны быть своевременными, регулярными и адекватными экологическому ущербу.
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ Природные ресурсы – это любые источники и предпосылки получения необходимых для людей материальных и духовных благ, которые можно реализовать при существующих технологиях и социальноэкономических отношениях.
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ Природные ресурсы – это тела и силы природы, которые используются человечеством в качестве средств труда (земля, водные пространства), источников энергии (гидроэнергия, атомное топливо, запасы горючих ископаемых), сырья и материалов (минералы и горные породы, леса, промысловые животные), предметов потребления (вода, растения, рыба, грибы), рекреации (зоны отдыха), банка генетического фонда и источников информации об окружающем мире (палеонтологические формы, заповедники).
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ В данной теме природные ресурсы рассматриваются с позиций использования их в общественном производстве, как ресурсы техносферы. Под ресурсами техносферы понимается лишь та часть природных ресурсов биосферы, которая используется человечеством в соответствии с уровнем научно- технических знаний.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ По источникам происхождения ресурсы подразделяются на: Биологические ресурсы – совокупность живых средообразующих компонентов биосферы. Они являются источниками получения различных энергий, заключенных в объектах живой природы (растительные ресурсы, ресурсы живого мира, генетические ресурсы)
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ Минеральные ресурсы (ресурсы литосферы) – комплекс природных ресурсов, залегающих в литосфере Земли (месторождения полезных ископаемых, подземные воды), используемых в хозяйстве как минеральное сырье
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ Энергетические ресурсы –совокупность энергии Солнца и космоса, атомноэнергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ Группа ресурсов по их использованию в производстве содержит: земельные ресурсы – комплекс сельскохозяйственных угодий и территориальных земель; водные ресурсы – совокупность подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве; ресурсы рекреационные – совокупность природных и культурных ресурсов для обеспечения отдыха и восстановления здоровья людей. К ним можно отнести и ресурсы туризма;
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ продовольственные ресурсы – запас объектов, употребляемых в качестве пищи, полученных через охоту и хозяйственную деятельность; культурные ресурсы – объекты и их комплексы, обеспечивающие общество информацией о происхождении и развитии человека.
Природные ресурсы подразделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые природные ресурсы - ресурсы, количество которых ограничено и абсолютно, и относительно. Исчерпаемые ресурсы могут быть невозобновимыми, т. е. абсолютно не восстанавливающимися (каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых) или восстанавливающимися значительно медленнее, чем идет их использование (торфяники, многие осадочные породы). Использование этих ресурсов неминуемо ведет к их истощению.
Среди наиболее важных проблем ресурсопотребления в мире и, в частности, в России в настоящее время можно выделить следующие: 1) низкий технологический уровень добычи и переработки сырья (всего в хвостах обогатительных фабрик, в факелах и отвалах теряется около 1/3 всех добываемых полезных ископаемых); 2) структура народного хозяйства с высоким удельным весом ресурсоемких отраслей; 3) недостаточность экономических стимулов к ресурсосбережению; 4) слабость государственной политики в области ресурсосбережения.
Возобновимые природные ресурсы по мере их использования постоянно восстанавливаются (животный мир, растительность, почва). Однако для сохранения их способности к восстановлению необходимы определенные условия, нарушение которых замедляет или вовсе прекращает процесс восстановления. Процессы восстановления протекают с разной скоростью для разных ресурсов: для восстановления животных требуется несколько лет, леса – 60 -80 лет, почвы - несколько тысячелетий.
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ В настоящее время одной из актуальных задач науки становится изучение возможных глобальных сдвигов в биосфере под воздействием техногенных факторов.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ВКЛЮЧАЕТ ТАКИЕ ОСНОВНЫЕ КАТЕГОРИИ: Материально-энергетические характеристики воздействий: механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, акустические), химические, биологические факторы и агенты и их различные сочетания. Количественные характеристики воздействия: сила и степень опасности (интенсивность факторов, массы, концентрации, токсичность); пространственные масштабы, распространённость (локальные, региональные, глобальные).
Временные параметры и различия воздействий по характеру эффектов: кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные. Категории объектов воздействия: различные живые реципиенты (т. е. способные воспринимать и реагировать) – люди, животные, растения; компоненты окружающей среды (среда поселений и помещений, ландшафты, почвы, водные объекты, атмосфера, космос); изделия и сооружения.
Экстремальные воздействия на биосферу – использование оружия массового уничтожения (атомное, бактериологическое, дефолианты и др. ), техногенные аварии.
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Наиболее негативным воздействием человечества на природные системы являются различного вида загрязнения. Загрязнение – это привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных физикохимических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредные воздействия на природные экосистемы и человека.
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Кратко: загрязнение – это все то, что не в том месте, не в том количестве и не в то время оказывается в окружающей среде.
Загрязнение может быть вызвано любым агентом, в том числе самым «чистым» (например излишняя вода становится загрязнителем, так как является агентом заболачивания).
ВЫДЕЛЯЮТ СЛЕДУЮЩИЕ ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ: Естественное – загрязнение, возникающие в результате мощных природных процессов (извержение вулканов, лесные пожары, выветривание и т. д. ) без какого-либо участия человека. Ключевская сопка 2007 г.
Антропогенное – являющееся результатом деятельности человека, иногда по масштабам превосходящее естественное.
Биологическое – случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов, часто оказывающих негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Это – антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и т. п. , т. е. выбросы предприятий биосинтеза с наличием живых клеток, микроорганизмов. Попадая в определенные условия, они начинают проявляться совсем не так, как это было в лабораторно-пробирочных условиях, и могут вызвать непредсказуемые процессы.
Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурноэнергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Так, тепловое воздействие проявляется в изменении режима земной поверхности (проявление термокарста, наледей и др. ).
Шумовые (акустические) загрязнения – превышение естественного уровня шума и ненормальное изменение звуковых характеристик в бытовых и производственных местах. Шум выше природного уровня повышает утомляемость людей, снижает творческую активность и работоспособность. Возникают психические заболевания. При уровне шума 90 – 100 д. Б происходит потеря слуха. Физически привыкнуть к воздействиям шума человек не может, можно лишь субъективно его не замечать, но опасность его воздействия не уменьшается (как радиация).
Электромагнитное загрязнение возникает в результате изменения электромагнитных свойств среды (линии радио- и телепередач, радиотелефоны, локаторы, микроволновые печи, компьютеры и т. д. ). Их воздействие – головные боли, утомляемость, апатия и т. п. Эти воздействия иногда губительны для электронных систем, для людей с электронными стимуляторами сердца (рабочие в цеху, на подстанциях, в трамваях, троллейбусах).
Световое загрязнение возникает в результате нарушения естественной освещенности, приводит к аномалиям в жизни растений и животных. В 1915 г. из-за крупных пожаров в Западной Сибири дым распространился на площади 6 млн км 2 – созревание хлеба задержалось на 10– 15 дней.
Радиоактивное загрязнение – самое грозное и опасное для всего живого на Земле. Радиация, прежде всего, воздействует на клеточные структуры, вызывая их беспорядочное сокращение, хаотические вибрации, полное отсутствие синхронности и разлад энергетических потоков и связей в организме. Радиоактивное облучение в лучшем случае проявляется в виде злокачественных опухолей, мутагенезе, в ускорении процессов мутации у растений и животных; в худшем – распад клеток, разложение всего организма и его гибель.
Химическое загрязнение – увеличение химических компонентов определенной среды в концентрациях, превышающих норму. Наиболее опасными являются токсиканты – ядовитые вещества, губительные для живых организмов и человека. Многие из них обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Их более 200 (по данным ЮНЕСКО): бензол, асбест, бенз(а)пирен, пестициды (ДДТ, линдан, элдрин), тяжелые металлы (Hg, Pb), разнообразные красители и пищевые добавки и др.
СИСТЕМНОСТЬ ЭКОСФЕРЫ 1. Помимо первично-природных структурных компонентов экосферы (энергия космоса, рельеф планеты, климатические условия и т. д. ) в последние 3 -4 веков ускоренно развиваются вторичные техногенные компоненты (промышленные, горнодобывающие, энергетические, инфраструктурные объекты, населенные пункты морские порты и т. п. )
СИСТЕМНОСТЬ ЭКОСФЕРЫ 2. Функциональными компонентами экосферы является всё многообразие растительного и животного мира, включая людей планеты. По-видимому, сегодня к этим компонентам следует отнести и все виды энергий, которые вырабатывает человечество.
СИСТЕМНОСТЬ ЭКОСФЕРЫ 3. Экосфера – архисложная система с безграничным разнообразием постоянно трансформирующихся компонентов и неизбежно возникающих многообразных типов связей.
СИСТЕМНОСТЬ ЭКОСФЕРЫ 4. К главным процессам, происходящих в экосфере, следует отнести: ускоренное изъятие природных ресурсов, созданных за всю историю развития биосферы; загрязнение биосферы ксенобиотиками, нарушение стабильности обменных процессов в биосфере; уничтожение биологического разнообразия планеты, угнетение многих экосистем.
СИСТЕМНОСТЬ ЭКОСФЕРЫ 5. Сохранение и тем более усиление темпов изъятия природных ресурсов и загрязнения природной среды предопределяет неизбежный переход биосферы в новое динамическое состояние, где места человечеству может и не быть.
В связи со сказанным главная задача человечества – сохранение биосферы как единственного и незаменимого дома человека
ЛИТЕРАТУРА: Коробкин В. И. – Экология. Ростов-н/Д. 2000. с. 227 -416 Акимова Т. А. и др. – Экология. М. 2001. с. 95 -198 Воронков Н. А. – Экология. М. 2000. с. 159 -264
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!!!
Скачать презентацию Человек в биосферных процессах Лектор Тарасова Ольга Сергеевна
Человек и биосфера.pptx