Абиотические составляющие и живое вещество биосферы.

Более кратко природопользование можно представить как совокупность воздействий человечества на геосферы (атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу) Земли.

 

Историю природопользования можно разделить на несколько этапов.

Первый этап. Использование мускульной энергии человека и его животных. Он был,

естественно, наиболее длительным в истории человечества, охватывая время от глубины веков в10 млн лет до V-VII вв. н. э. На этом этапе произошло овладение огнем: в начале поддержания костра, а затем добывание самого огня, его использование в металлургии и в военном деле.

 

Второй этап (VII-XVII вв.) знаменовался использованием движущейся воды и ветра. Возникли водяные и ветряные мельницы. Происходит широкое развитие парусного флота, что способствовало открытию и освоению дальних стран со стороны европейской цивилизации. До XVIII в. в мире главным энергоносителем была древесина. Постепенное ослабление роли ветроэнергетики произошло в конце XVIII – середине ХIХ вв.

Третий этап (с начала XIХ до середины XX вв.), характеризующийся широким использованием «движущей силы огня», –век пара. Источником энергии становится сжигание ископаемого твердого топлива, накопленного в биосфере (каменного угля,

торфа, горючих сланцев, нефти).

Четвертый этап (конец XIX в. до настоящего времени) отличается значительным использованием двигателей внутреннего сгорания и электричества – наиболее «удобного» вида энергии. Благодаря электричеству стало возможным освоение всех районов нашей планеты, существенное улучшение быта. Но главным источником энергии продолжают оставаться горючие ископаемые. Например, в настоящее время ископаемое топливо обеспечивает около 75% потребностей в энергии (в том числе нефть –33%, уголь –27%, остальное –природный газ). Однако эти источники энергии постепенно заменяются ядерными источниками, основанными на расщеплении тяжелых ядер. В 1991 г. Все АЭС мира (около 430 реакторов) выработали 2024 млрд КВт-ч электроэнергии (или около 17% мирового производства электроэнергии).

Первые обнаруженные исторические документы, касающиеся охраны природы на территории нашей страны, относятся еще к временам Киевской Руси. Охрана некоторых природных объектов нередко поддерживалась определенными традициями и религиозными верованиями. Развитие земледелия на Руси сопровождалось интенсивной вырубкой лесов с выкорчевыванием пней, что приводило к усилению эрозии почв, нарушению климатических условий и исчезновению отдельных животных.

В 1485 г. Великий князь Иван III (1440-1505 гг.) запретилрубку леса в дачах монастырей в Переяславле и определил своего пристава для ловли всех, кто осмелится без позволения игумена рубить оный лес. На рубеже ХIV-ХV вв. Ягайло-Литовский князь ограничил охоту на территории, где ныне расположена Беловежская пуща. В 1529 г. был составлен «Статус Великого княжества Литовского» со специальными разделами о пущах, борном дереве, озерах, бобровых гонах, хмельниках и соколиных гнездах, в которых обстоятельно рассматривался порядок использования разных угодий и отдельных природных объектах. Нарушители этих положений были обязаны не только возмещать причиненные владельцам убытки, но и нередко платить штраф.

Во времена первого русского царя Михаила Федоровича (1596-1645 гг.), из династии Романовых, вместо которого правили бояре, в Пермь была отправлена царская грамота: «… проклинать не по один день, чтоб всякие люди впредь капканами не ловили и не пробивали бобров и выдр, –за это кнут нещадный, пеня и тюрьма».

В начале ХVIII в. процесс промышленной революции затронул Россию. В связи с ростом потребности в железе увеличилось и потребление древесного топлива. Это повлекло за со-

бой усиленную вырубку лесных массивов, в результате чего обеднялись водные источники, росла эрозия почв, уменьшилась численность животных. При Петре I быстрыми темпами начали строиться железоделательные заводы на Урале, в Москве и Петербурге. Вырубка лесов затрудняла выполнение программы Петра по строительству морского флота, и в 1703 г. он издал указ об охране лесов по берегам рек. Одновременно был издан ряд чисто природоохранительных указов, касающихся охраны заповедных мест, борьбы с браконьерством, необходимости разведения лесов в степи, укрепление берегов рек от разливов, запрещения сброса нечистот в реку.

В последующие годы эти нововведения не были продолжены другими правителями России, и большие лесные массивы оказались вырубленными, что отрицательно сказалось на плодородии черноземных земель. Только в 1796 г. был введен снова ряд ограничений на рубки леса, были изданы указы об установлении сроков охоты, ограничении лова рыбы. В 1883 г. в России было издано «Положение о выдаче разрешений на устройство

промышленных предприятий», а также установление категорий предприятий в зависимости от создаваемого ими загрязнения воздуха, воды и т.д. Предприятия третьей категории запрещалось размещать в городах; но на практике это не всегда осуществлялось.

Примерно в это же время в штате Западная Австралия принят Закон о парках и резерватах; начало действовать Английское национальное объединение по охране природы (1895 г.). В масштабах всей страны в США образована природоохранная

организация –Национальное общество им. Одюбона (NationalAudubon Society) –1905 г.

После Октябрьской социалистической революции в нашей стране вопросы охраны приобрели принципиально новое значение. Переход государственной власти в руки народа и отмена частной собственности на землю и другие природные богатства

явились основой проведения широких природоохранных мероприятий в масштабах всего государства. Первым декретом Советской власти был «Декрет о земле». За короткий период было подписано около 100 документов по охране и рациональному использованию природных ресурсов.

В России (1930 г.) образованы заповедники: Башкирский, Лапландский (Мурманская область) и Печерско-Илычский (Республика Коми). В 1935 г. Конгресс США принял Акт (Закон) об охране почв, одним из пунктов которого предусматривалось об-

разование Службы охраны почв. Великая Отечественная война тяжело отразилась на состоянии природных комплексов нашей страны и особенно тех, которые находились на оккупированных территориях. В тяжелые годы Великой Отечественной войны руководство Советского Союза продолжало делать все возможное, чтобы сохранить при-

родные богатства нашей страны. В послевоенные годы вопросы рационального использования и охраны природы постоянно находились в поле зрения руководства страны. В 1955 г. Академией наук СССР была создана Комиссия по охране природы, на которую возлагалась разработка научных основ сохранения и воспроизводства природных богатств.

Система экологического законодательства современной России состоит из двух подсистем: природоресурсного и приро-

Доохранного.

В природоресурсное законодательство входят нормативные акты, регулирующие охрану и использование отдельных видов природных ресурсов: Земельный кодекс РФ, Лесной кодекс РФ, Водный кодекс РФ, Закон РФ «О недрах», Федеральный закон «О животном мире».

В природоохранное законодательство входят нормативные акты, регулирующие охрану окружающей среды в целом: Федеральный закон РФ «Об охране окружающей среды»

Ф Закон РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», Федеральный

и др.

Таким образом, природопользование как практичное комплексное воздействие людей на природную среду неотделимо от самой истории становления и развития человечества.

В настоящее время человек все основательнее и масштабнее воздействует на нее по мере развития производительных сил и познания. В процессе смены общественно-экономических формаций общество от пассивного потребления природных ресурсов на ранних этапах переходит к все более активному вторжению в сложившиеся на протяжении геологических периодов комплексы и взаимосвязи.

Результаты воздействия человека на окружающую среду противоречивы (положительные и отрицательные). Например, одомашнивание и сохранение одних видов животных, истребление других видов. Отторжение берега у моря и превращение его в города-сады, с одной стороны, и опустынивание огромных пространств и гибели всего живого –с другой.

В настоящее время воздействие общества на природу вызывает всевозрастающий интерес к проблемам природопользования и вместе с тем усиливающуюся тревогу за состояние природной среды в широких кругах мировой общественности. В связи с влиянием человека на природу возникла угроза экологического кризиса –кризиса самих природных условий существования человека. В истории человечества наступил период, когда любую свою деятельность оно должно соизмерять с возможностями природы. В этих условиях особое значение приобретают разработки и внедрения принципов рационального природопользования, научно-обоснованных путей оптимизации взаимодействия общества с природой. В связи с чрезвычайной сложностью, масштабностью и социальной значимостью этих задач особенно важны мировоззренческие позиции и методологические принципы.

Природопользователь –любое юридическое или физическое лицо, т.е. каждое предприятие и человек, которые пользуются природными ресурсами и условиями жизни, и существовать вне природы не могут.

В экономике различают три вида природопользователей:

предприятие, учреждение, ведомство, деятельность которых непосредственно базируется на природных ресурсах и целиком ависит от их изъятия. Это деление необходимо при определении путей формирования платности (возмездности) природопользования.

 

При изучении проблем природопользования необходимо различать нерациональное природопользование от рационального.

Нерациональное природопользование –это система деятельности, которая не обеспечивает сохранение природно-ресурсного потенциала.

Рациональному природопользованию соответствует система деятельности, призванная обеспечить экономическую эксплуатацию природных ресурсов и условий, обеспечивающая наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья человека. Рациональное природопользование –высокоэффективное хозяйствование, не приводящее к резким изменениям природно-ресурсного потенциала, к которым социально-экономически не готово человечество, и не ведущее к глубоким переменам в окружающей человека природной среде, не наносящее урона его здоровью и не угрожающее самой его жизни.

Любое природопользование сталкивается с необходимостью некоторого изменения свойств компонентов природы для более эффективного их использования, т.е. необходимо согласование действий человека и свойств природы. Такое согласование предполагает эффективное использование компонентов природы, долговременное их сохранение, защиту и восстановление после воздействия человека. Чтобы добиться согласования интересов природопользователей и свойств природы перед природопользованием осуществляется инженерное обустройство территории, которое включает создание транспортных коммуникаций, системы энергоснабжения, связи, образования и т.п., а также обустройство природы, т.е. придания ее компонентам новых свойств, повышающих их потребительскую стоимость или полезность.

Природопользование как наука связана с естественными, общественными и техническими науками, в том числе с охраной природы, охраной окружающей человека природной среды, ресурсоведением, экономикой природопользования и др. Природопользование следует относить к естественным наукам в целом, так как истоком природопользования были география и экология, продолжающие оставаться ведущим теоретическим

базисом (фундаментом) природопользования.

Под природообустройством территории, на которой осуществляется (или будет осуществлено) природопользование, понимается создание инфраструктуры. Инфраструктура –это комплекс хозяйственных и культурных объектов и отраслей, обслуживающих производство, составляющих их подоснову, базу (дороги, мосты, склады, транспортные коммуникации, связь, энергоснабжение, водоснабжение, канализационное хозяйство, сфера обслуживания, образования, здравоохранения и т.п.). Инфраструктуру принято делить на собственно производственную и социальную.

При природообустройстве создается экологическая инфраструктура, т.е. комплекс сооружений, предприятий, учреждений, сетей и технологических систем, обеспечивающий условия сохранения среды жизни человека или окружающей человека природной среды. Экологическая инфраструктура включает в себя элементы традиционных производственной и социальной инфраструктуры: сооружения, предприятия, учреждения, предупреждающие и ликвидирующие неблагоприятные явления природы (землетрясения, наводнения и др.) и социального дискомфорта (система мониторинга –контроля, очистные сооружения, плотины, дамбы, дренаж, коммунальное хозяйство, сфера обслуживания и т.п.), а так же совокупность природных особо охраняемых территорий (заповедники, заказники, национальные и природные парки, зеленые зоны, памятники природы и т.п.).

Находясь внутри системы «общество-природа» человек оказывается перед необходимостью выбора различных вариантов ее развития. При этом он должен быть вооружен знаниями, позволяющими исключить варианты, ведущие к экологической катастрофе, и человек выбирает среди множества альтернатив деятельность по сформированию оптимальных отношений в процессе взаимодействия общества и природы.

 

 

БИОСФЕРА

Термин «биосфера» впервые предложил и ввел в науку австрийский геолог Э. Зюсс в 1835 г. (Коробкин, Передельский,2004.).Первоначально это понятие означало совокупность всех живых организмов на нашей планете. Позднее «биосферу» стали представлять как единство объектов неживой (косной) природы, вовлеченных в среду жизни. Живые организмы (растения, животные, микроорганизмы) вместе с окружающей средой образуют оболочку, которая названа «биосферой». Еще в 1926 г.В.И. Вернадский писал, что созданная в течение геологического времени, установившаяся в своих равновесиях биосфера начинает все сильнее и глубже меняться под влиянием научной мысли человечества. Биосфера находится на стыке трех геосфер Земли: литосферы, гидросферы и атмосферы и объединяет их в единое функциональное целое. Вещества, необходимые для жизни, называются биогенами, они поступают в живые организмы из литосферы, атмосферы вместе с водой. Пределы распространения жизни представлены на рисунке 1.

 

Рис. 1. Распространение живых организмов в биосфере (высоты и глубины, м):

1 – озоновый слой; 2 – граница снегов; 3 – почва; 4 – животные, обитающие в пещерах; 5– бактерии в нефтесодержащих жидкостях.

Биосфера распространяется почти на 10 км вглубь литосферы, поднимается до 23 км в атмосферу, включает всю гидросферу. Два основных компонента биосферы – живые организмы, в том числе человек как биологический вид и среда их обитания – непрерывно взаимодействуют и влияют друг на друга.

Живые организмы нельзя рассматривать отдельно от неживой природы, а только в единой совокупности со средой обитания живых организмов – гидросферой, атмосферой и верхней частью литосферы, которые обеспечивают их необходимыми компонентами жизни – водой, кислородом, минеральными веществами, энергией в виде влияния совокупности полей различной природы, обладающих энергетическими и информационными характеристиками. Между неживой и живой природой происходит постоянный обмен веществом. Большинство химических элементов проходит бесчисленное количество раз через живое вещество.

Этот круговорот веществ получил название биологического круговорота веществ в природе. Биологический круговорот играет важную роль в биосфере – он обеспечивает жизнь. Химические элементы извлекаются из окружающей среды, входят в состав живой протоплазмы и возвращаются в окружающую среду для повторного использования.

Ряд элементов покидают биологический круговорот и переходят в большой геологический круговорот, образуя через определенное время другие природные сырьевые ресурсы, например, полезные ископаемые, которые становятся объектами природопользования. Таким образом, биосфера – это своеобразная оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфере как месту современного обитания в естественнонаучной картине мира отводится особая роль, определяется биотической (живой) материей, которая находится в самодвижении и происходит из космического. С другой стороны, ее сущность определяется специфической структурно-функциональной организацией живых систем.

Биосфера охватывает значительные части атмосферы, литосферы и всю гидросферу.

Абиотические составляющие и живое вещество биосферы.

Атмосфера. Атмосфера – абиотическая газовая оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен веществ и энергии Земли с Космосом. Земля получает метеориты, космическую пыль и энергию Солнца; отдает водород, гелий и излучает тепло в мировое пространство. Температурный режим атмосферы очень интересен. Например, в тропосфере с подъемом на каждые 100 м температура понижается на 0,6º Известно, температура воздуха на Эвересте при высоте 8 тыс. м и за бортом самолета на аналогичной высоте примерно одинакова и соответствует вышеназванным закономерностям.

Большая часть массы атмосферы имеет относительно однородный азотно-кислородный состав. В тропосфере во взвешенном состоянии присутствуют также жидкие и твердые частицы, которые обычно называют аэрозолями. Выделяют постоянные и переменные компоненты в зависимости от длительности пребывания их в атмосфере (вода –переменный, азот –постоянный).

Литосфера. Литосфера –верхняя твердая оболочка Земли, постепенно переходящая в сферы с меньшей плотностью вещества, включает в себя земную кору и верхнюю мантию Земли.

Мощность литосферы составляет 50-200 км, в том числе земной коры –50-75 км на континентах и 5-10 км на дне океана. Верхние слои литосферы (до 2-3 км, по некоторым данным –до 8,5 км) называются литобиосферой.

Суша занимает 29,2% поверхности земного шара, включает материки и острова различной площади, высоты над уровнем моря, мощности.

Петрографический состав земной коры представлен магматическими, метаморфическими и осадочными породами. Из магматических и метаморфических пород 50,34% относятся к

базальтам, габбро, амфиболитам и эклогитам; 16,91% –к гнейсам и кристаллическим сланцам; 20,86% –гранитам, диоритам, кислым эффузиям. К осадочным породам относятся: глины и глинистые сланцы –4,48%, пески и песчаники –3,56, карбонатные породы, мраморы –3,57, прочие породы –0,28%.

Из общей площади поверхности земного шара, равной 510 млн км² на долю суши приходится 149 км²(29,2%). Земельные ресурсы планеты –специфическая часть ресурсов литосферы. Земельный фонд планеты состоит из различных категорий земель (табл. 3).

Таблица 3

Земельный фонд планеты (по Н.Ф. Реймерсу, 1990)

Категории земель	Площадь, млн км²	% от площа- ди суши
Ледники	16,3	11,0
Полярные и высокогорные пус- тыни	5,0	3,3
Тундры и лесотундры	7,0	4,7
Болота вне тундр	4,0	2,7
Озера, реки, водохранилища	3,2	2,1
Неорошаемые аридные пустыни, скальные грунты и прибрежные пески	18,2	12,2
Леса	40,3	27,0
Травянисто-кустарниковые па- стбища и естественные луга	28,5	19,0
Земледельческая площадь	19,0	13,0
Земли промышленного и город- ского назначения	3,0	2,0
Земли, подверженные эрозии, засолению, заболачиванию, ла- теритные и гипсовые кары и др.	4,5	3,0
Суша в целом	149,0	100,0

 

Гидросфера. Гидросфера имеет греческие корни: «гидро» – вода, «сфера» –шар. Это слово широко применяется в науке, технике, культуре и т.д. Гидросфера –совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных) океанических и атмосферных. Как особая земная оболочка рассматриваются лишь воды, находящиеся на поверхности планеты (материковые и океанические).

Общее количество воды на планете оценивается по разным данным от 1,5 до 2,5 млрд км³ Мировые запасы воды показаны в таблице 4.

 

Таблица 4

Характеристика вод биосферы (по Н.Ф. Реймерсу, 1990)

Объекты	Площадь рас- пространения, млн км²	Объем, тыс. км³
Мировой океан	361,3
Подземные воды, в том числе пресные	134,8 -
Почвенная влага	82,0	16,5
Ледники и постоянные снега	16,2
Подземные льды	21,0
Воды озер: пресных соленых	1,24 0,82	91,0 85,4
Воды болот	2,68	11,5
Воды рек	148,2	21,0
Вода в атмосфере	510,0	12,9
Вода в организмах	-	1,1
Общие запасы воды	-	1385984,6
Общие запасы пресной воды	-	35029,2

 

Вода –химическое соединение водорода и кислорода в соотношении (по весу) 11,11% водорода и 88,89% кислорода. Простейшую формулу Н2О имеет водяной пар (гидроль). Молекула жидкой воды состоит главным образом из объединения двух простых молекул –(Н2О)2 –дигидроль. Лед –объединение трех простых молекул –(Н2О)3 –тригидроль.

Вода является составной частью биосферы, от которой зависит состояние животного и растительного мира. Из общей поверхности планеты, равной 510 млн км² вода занимает 70,8%.

Объем воды Мирового океана составляет около 1400 млн км³.Более 98% всех водных ресурсов планеты представлены водами с повышенной минерализацией, которые малопригодны для хозяйственной деятельности. На долю пресных вод планеты приходится около 28 млн км³ из которых 4,2 млн км³доступны для хозяйственного использования, что составляет 0,3% объема всей гидросферы. При этом эти ресурсы распространены неравномерно. Большая их часть находится в мало освоенных районах,

что создает дефицит пресных вод в развитых регионах. Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод, их

роль как источника водоснабжения будет возрастать. Мировой океан является практически неисчерпаемым водным резервуаром. В перспективе он может стать одним из основных источников пресной воды, но для этого необходимы производительные

и надежные опреснительные установки.

Качество воды в природе определяется совокупностью физико-географических факторов (климат, рельеф местности, почвенный покров, характер прибрежной растительности, площадь стока, особенность его строения, лесистость), а также зависит от биологических процессов, протекающих в водоеме, и деятельности человека (регулирование речного стока, сброс сточных вод, судоходство). Под качеством воды понимают совокупность

ее свойств, обусловленных характером содержащихся в воде примесей (минеральных и органических веществ) в ионном, молекулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопным составом радионуклидов в воде.

Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно-гигиеническими показателями.

Физическими показателями являются температура, содержание взвешенных веществ, цветность, запах и привкус. Температура подземных вод относительно стабильна в течение года (8…12ºС, а температура поверхностных вод колеблется по сезонам года в интервале 0,1…30ºС. Прозрачность и мутность характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей). Цветность воды обусловлена присутствием в ней органических веществ (гумусовых, дубильных, белковых, углеводородных, жиров, органических кислот, входящих в состав зоо- и фитопланктона вод и являющихся продуктами их метаболизма или распада).

 

Живое вещество биосферы

По современным оценкам, общая масса живого вещества в наше время равна 2420 млрд т.

В.И. Вернадский подчеркивал, что живое вещество –самая активная форма материи во Вселенной. Оно проводит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав верхние оболочки Земли за время своего существования. По своей массе живое вещество составляет ничтожную долю по сравнению с любой из оболочек Земли (атмосферы, гидросферы или литосферы). Но по своему активному воздействию на окружающую среду живое вещество стоит на первом месте и качественно резко отличается от всех других оболочек.

Биосфера, с точки зрения физических процессов, –открытая энергетическая система со входом и выходом. Основу живого вещества нашей планеты составляют соединения углерода, способного создавать бесчисленное множество органических соединений. При их образовании углерод в первую очередь соединяется с водородом и кислородом. Остальные химические элементы содержатся в живых организмах в меньших количествах, играя важную роль в физиологических процессах. Основная масса живого вещества сосредоточена в зеленых растениях, улавливающих энергию солнечных лучей и строящих сложные соединения в своих тканях. Этот процесс естественного построения органичных веществ называется фотосинтезом. Он лежит в основе всей жизни, всех биологических и частично геологических круговоротов веществ.

Живое вещество имеет следующий состав: H2, С, О2, N2, Р,S. Эти элементы широко распространены в природе. Отличие их в более высоком содержании углерода в составе животных и растений по сравнению с земным, солнечным и звездным веществом. Это относится также к кислороду и соединениям серы. В процессе жизнедеятельности организмы используют наиболее доступные атомы, способные к созданию устойчивых химических связей, сложных молекулярных построек. Эти молекулярные постройки представлены углеводами, липидами, белками и нуклеиновыми кислотами.

Гений человека призван овладеть законами природы и создать новый этап всей эволюции, который В.И. Вернадский назвал ноосферой –этапом господства разума, строгих научных принципов и методов в использовании природных ресурсов, что и будет определять гармоническое сосуществование человека и природы. Ноосфера в отличии от биосферы самоуправляется разумной деятельностью человека на основе научно-технической революции. Ноосфера –это будущая практически замкнутая регионально-глобальная технологическая система утилизации и реутилизации вовлекаемых в хозяйственный оборот природных ресурсов, рассчитанная на изоляцию хозяйственно-производственных

циклов от природного круговорота вещества и энергии. В современной науке о природопользовании под ноосферой понимается планетарное и космическое пространство (природная среда), которое управляется и преобразуется человеческим разумом, гарантирующим всестороннее прогрессивное развитие природы и человечества. В ноосфере человечество преобразует природу, не приводя ее к разрушению, не нанося ущерба самому человеку.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: