ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ Биосфера и её устойчивость БОШКАЕВА Л. Т. – К. Т. Н. , АСС. ПРОФЕССОРА
План урока: 1. Формирование концепции биосферы. Эволюция биосферы. 2. Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере. 3. Концепция живого вещества. Выявление глобальной роли живого вещества. 4. Концепция антропогенного воздействия как мощного геологического и геохимического фактора. Место человека в экологической системе.
Термин «биосфера» появился в науке в 1875 г. , однако первые представления о биосфере складывались уже в начале XIX в. Эти первые представления были, в частности, отражены в работе "Гидрология» Ж. Б. Ламарка (1802). Не пользуясь понятием «биосфера» , он писал, что «все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов» . Жан Батист Пьер Антуан де Моне Ламарк Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet Lamarck (1744– 1829)
Александр Гумбольдт в 1845 г. в своем фундаментальном труде "Космос" одноразово использовал понятие «жизнесфера» . Вплотную к понятию «биосфера» подошел французский географ Элизе Реклю. Одна из основных его работ – 12 -томная "Земля. Описание жизни земного шара" (1868 -1872 гг. ); в Х томе этой работы, который называется "Жизнь на Земле", встречаем такие слова: «Вся совокупность живых существ на поверхности планеты образует как бы своего рода тонкую оболочку или покров; . . . мы должны признать, что жизнь на Земле едина. Как бы далеко растения, животные и люди не расходились друг от друга, как бы они не различались своим видом и строением, все они все-таки, прежде всего, дети Земли…» . Александр Гумбольдт Alexander Humboldt (1769– 1859) Элизе Реклю Jean Jaques Elisée Reclus (1830 -1905)
Эдуард Зюсс Владимир Иванович Вернадский (1926 г. создал учение о биосфере)
Биосфера – это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которые заселены живыми организмами и находятся под их воздействием и влиянием продуктов их жизнедеятельности (среда жизни; результат жизнедеятельности живых организмов)
Живые организмы распределены в пределах биосферы неравномерно. Жизнь сосредоточена главным образом на границе соприкосновения литосферы, гидросферы и атмосферы, т. е. на поверхности суши и океана. Совокупная биомасса Земли - примерно 2, 4 • 1012 т: Ø 97% из этого количества занимают растения Ø 3% – животные. Биомасса океана составляет примерно 0, 13% биомассы суши. Это связано с меньшей эффективностью фотосинтеза в растениях Мирового океана: использование лучистой энергии Солнца на площади Мирового океана равно 0, 04%, на суше – 0, 1%.
В. Вернадский выделил следующие компоненты биосферы: живое вещество (растения, биогенное вещество (каменный животные и микроорганизмы) уголь, нефть, торф и др. ) косное вещество (объекты неживой природы: газообразное, жидкое, твердое (горные породы и т. д. ) биокосное вещество (продукт синтеза живого и неживого: осадочные породы, почвы, илы)
В учении о биосфере выделяют следующие основные подходы: • энергетический (связь биосферных явлений с космическим излучением [прежде всего, излучением Солнца] и радиоактивными процессами в недрах Земли);
• биогеохимический (роль живого в распределении атомов в биосфере); • информационный (принципы организации и управления в живой природе); • пространственно-временной (формирование и эволюция различных структур биосферы); • ноосферный (глобальные аспекты воздействия человека на окружающую среду (взаимодействие общества и природы)).
Функции живого вещества: • газовая – поддержание постоянного газового состава атмосферы (кислород пополняется за счет фотосинтеза в растениях т. е. поглощение диоксида углерода и выделение кислорода, углекислый газ – за счет дыхания организмов); • концентрационная – способность живого вещества активно поглощать из внешней среды и накапливать определенные элементы, приводящая к образованию полезных ископаемых (уголь – концентрированный углерод, мел – кальций и др. ); • окислительно-восстановительная способность, благодаря которой осуществляется круговорот веществ в биосфере (бактерии-хемосиликаты).
В основе учения Вернадского лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества и о самоорганизованности биосферы. В. И. Вернадский писал: «. . . на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому более могущественной, чем сила живых организмов» . По своей массе живое вещество составляет очень малую часть биосферы – равномерно распределенное по всей поверхности она покроет Землю слоем всего в 2 см. Обновление всего живого вещества биосферы Земли осуществляется в среднем за ……………. 8 лет; вещество наземных растений (фитомасса суши) обновляется за …………. ……. . . 14 лет; в океане вся масса живого вещества обновляется за ……. . 33 дня; фитомасса океана ………………. . каждый день; полная смена вод в гидросфере. …………. ……… 2800 лет; в атмосфере смена кислорода …………………. несколько тысяч лет; углекислого газа за …. . ………………. . 6, 3 года.
«Биогеохимический круговорот и биогеохимические связи суши, моря, атмосферы, почвы, пресных вод и организмов весьма сложны. Каждый элемент или вещество имеет свою собственную структуру биогеохимического круговорота, отличающегося, по крайней мере в количественных деталях, от циркуляции всех других элементов. Все эти циклы, дополняемые циклами воздуха и воды, которые являются важной составной частью механизмов Роберт Уиттекер круговорота веществ, дают основание говорить Robert H. Whittaker о том, что локальные экосистемы земного шара (1920 -1980) образуют вместе единую мировую экосистему – биосферу. . Человек является частью мировой экосистемы, и ее среда – это среда человека» (Уиттекер, 1980, с. 312).
Эволюция жизни на Земле: молекулярный, клеточный, организменный, популяционный, биогеоценозный, экосистемный, биосферный
ПОСТУЛАТ МАКСИМУМА БИОГЕННОЙ ЭНЕРГИИ Вернадского – Бауэра Любая экосистема, находясь в состоянии «устойчивого неравновесия» (т. е. динамического подвижного равновесия с окружающей средой) и эволюционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Эрвин Симонович Бауэр (1890 -1937)
ДЕМОГРАФИЧЕСКИЙ ВЗРЫВ Виктóр Гюго писал: «Величие народа вовсе не исчисляется его численностью, как величие человека не измеряется его ростом» . Виктóр Гюго / Victor Hugo (1802 -1885) Статистический прогноз (по критерию метода наименьших квадратов по данным 1000 -1985 гг. ) 6, 5 -7 млрд. на 2000 г.
Владимир Соколов (1928 -1998) Михаил Ильич Шатуновский (г. р. 1938) Как отмечают В. Е. Соколов и М. И. Шатуновский (1996), сейчас происходит самое значительное за последние 65 млн. лет исчезновение видов растений и животных, наблюдается деградация и гибель многих ценных ресурсных сообществ: Ø в первую очередь – тропических лесов, в которых на площади в 1 га можно встретить до 200 видов только древесных растений, не считая тысяч видов беспозвоночных, нескольких десятков птиц и других многочисленных животных; Ø прибрежных коралловых рифов с огромным многообразием водных беспозвоночных и сотнями видов рыб; Ø в умеренной зоне распахиваются степи; Ø повсеместно загрязняются реки и воды мирового океана).
Теоретическая скорость исчезновения видов должна составлять 4 вида в год (Рейвен, 1994), сегодня скорость исчезновения видов превышает естественный ход эволюции в среднем в 5000 раз (Соколов, Шатуновский, 1996). Средняя продолжительность существования вида – около 4 млн. лет, на Земле существует по разным оценкам до 10 млн. видов. С такой скоростью исчезновения видов весьма вероятно, что половина видов наземных организмов может исчезнуть в ближайшие 50 лет… Питер Рейвен Peter H. Raven (г. р. 1936)
ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В БИОСФЕРЕ Модели для описания изменений компонент экосистем (биогеохимических циклов) под воздействием антропогенных факторов в масштабе биосферы. Владимир Александрович Одной из первых глобальных моделей Костицын (1883 -1963) изменения биосферы, атмосферы и климата была модель В. А. Костицына (Kostitzin, 1935).
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Если «экология» – это естественнонаучная дисциплина, наука о собственном доме, то «экономика» – общественная дисциплина, наука об умении вести этот дом. Экономика природопользования – раздел конкретной экономики, изучающей главным образом вопросы экономической (в ряде случаев и внеэкономической) оценки природных ресурсов и такой же оценки ущербов от загрязнения окружающей природной среды.
Т. С. Хачатуров (1987, с. 14) так определял основные задачи этого направления экономики: «Экономика природопользования освещает две группы связанных между собой проблем: во-первых, как наиболее экономически эффективно использовать необходимые в производстве и потреблении ресурсы во-вторых, каковы экономически наиболее целесообразные методы предотвращения или ликвидации загрязнения окружающей среды…» . Противоположная точка зрения отстаивается экологами (Розенберг, 1994): «Экономика природопользования окажется бесплодным научным направлением, если не будет опираться на существующие законы экологии и не будет использовать специально организованную экологическую информацию о состоянии экосистем региона… Тигран Сергеевич Хачатуров (1906 -1989) Розенберг
Таким образом, основной задачей экономической экологии должна стать задача определения оптимальных соотношений антропогенных нагрузок и экологической емкости территории… Второй не менее важной задачей должна стать разработка стратегии и тактики экономического управления природопользованием (не отягощенных идеологическими запретами, а в строгом соответствии с экологическим знанием) для достижения этих оптимальных соотношений» .
УЧЕНИЕ О НООСФЕРЕ Вернадского Основа рационального природопользования была заложена в начале ХХ века. Понятие «ноосфера» введено французскими учеными Э. Леруа и П. Тейяром де Шарденом. Учение о ноосфере создано академиком Вернадским, который понимал под ноосферой новый этап в развитии биосферы и призывал к разумному регулированию отношений человека и Пьер Тейяр де Шарден природы. Pierre Teilhard de Chardin (1881 -1955) Эдуар Леруа Edouard Le Roy (1870 -1954)
Ноосфера – новое геологическое явление на нашей планете, в ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Ноосфера – мир разумных, научнообоснованных поступков в глобальном масштабе. Человек должен следовать законам биосферы и учитывать ограничения, налагаемые этими законами на развитие цивилизации. Переход в эпоху ноосферы В. И. Вернадский рассматривал как один из актов «приспособления» человечества: все живые организмы приспосабливаются, но человек включает в этот процесс свой разум.
Конечная цель человека – управление всеми процессами в биосфере, реальный путь ее достижения – ноосфера (сфера разума). В этой ситуации первостепенное значение приобретают наши знания о функционировании биосферы как глобальной экологической системы, о пределах ее устойчивости. Присутствие живого вещества в биосфере обусловлено следующими особенностями: 1) на нее падает мощный поток солнечной энергии; 2) только в земной биосфере содержится вода в жидком состоянии; 3) в биосфере проходят поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазовых состояниях – твердом, жидком и газообразном. Таким образом, биосфера является ареной жизни живых существ, а значит, жизни и хозяйственной деятельности человека.
Глоссарий Русский язык Биосфера Вещество биогенное Вещество живое Веществ косное Ноосфера Английский язык Казахский язык Биосфера Биогенді зат Тірі зат Өлі зат Ноосфера Основная литература: 1. Бигалиев А. Б. , Халилов М. Ф. , Шарипова М. А. Основы общей экологии Алматы, «Казак; университет!» , 2007. 2. Колумбаева С. Ж. , Бильдебаева Р. М. Общая экология. Алматы, «Казак университет!» , 2006. Дополнительная литература: 1. Воробьев А. И. , Пучков Л. А. Человек и биосфера: глобальное изменение климата: учебник. Ч. I. – М. : Изд-во РУДН, 2006. – 442 с. 2. Акимова Т. А. , Хаскин В. В. Экология: учебник для вузов. – М. : ЮНИТИ, 1998. – 455 с. СРС Функции живого вещества биосферы (доклад 3 -5 стр. ) СРСП «Экологические аспекты устойчивого человеческого развития в РК» (доклад 3 -5 стр. )
Скачать презентацию ЭКОЛОГИЯ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ Биосфера и её устойчивость
РР7 - Биосфера и её устойчивость .ppt