Биосфера и человек

Термин биосфера, впервые предложенный австрийским геологом Зюссом, обозначает одну из оболочек Земли (наряду с гидросферой, атмосферой и литосферой), состоящую из неорганической части воды, воздуха, почвы и из населяющих эту часть живых организмов. Необходимо отметить, что наибольшие заслуги в разработке учения о биосфере принадлежат русскому натуралисту академику В.И. Вернадскому (1863-1945). Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов.

Природа и природные ресурсы - база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей. Без природной среды общество существовать не может. Человек часть природы и как живое существо своей элементарной жизнедеятельностью оказывает ощутимое влияние на природную среду.

Преобразующее влияние человека на природу неизбежно. Вносимые его хозяйственной деятельностью изменения в природу усиливаются по мере развития производительных сил и увеличения массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот. Научно-технический прогресс и техническая революция существенно обогнали наши знания о биосфере её структуре и функционировании отдельных её звеньев, так называемых биогеоценозов, или экологических систем. В силу этого, а также исторических причин в биосфере возникли своеобразные критические очаги, где коренным образом был нарушен механизм биогеохимического и энергетического равновесия. Сформировавшиеся на протяжении миллионов лет эволюции важные комплексы природы лесные массивы, биологически чистая вода, биологически чистый воздух, пригодные для возделывания почвы, многочисленные виды животных в местах наибольшей плотности населения оказались поврежденными или частично разрушенными. В биосферу вторглись вредные отходы промышленности, пестициды, избыток удобрений, радиоактивные вещества, перегретые воды электростанций и другие отбросы хозяйственной деятельности человеческого общества. По своему составу (многие синтетические материалы) и общему объему эти отбросы не могут быть естественным путем переработаны и войти в дальнейший круговорот веществ. Они становятся источником загрязнения биосферы, препятствуя самовосстановлению потребленной человеком природы. В целом вносимые человеком изменения в природу приобрели настолько крупные масштабы, что они превратились в серьезную угрозу нарушения существующего в природе относительного равновесия и в препятствие для дальнейшего развития производительных сил. Долгое время человек смотрел на природу как на неисчерпаемый источник необходимых для него материальных благ. Но, сталкиваясь с отрицательными результатами своего воздействия на природу, он постепенно приходил к убеждению в необходимости более разумного её использования и охраны.

Элементарной структурной единицей биосферного уровня организации жизни на Земле является биогеоценоз. Биогеоценоз это участок земной поверхности (вместе с почвой, водными компонентами среды и прилежащей атмосферой), занимаемый биоценозом, - совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, связанных между собой и образующих «жизненное сообщество». Комплекс живых, косных и биокосных компонентов, образующих биогеоценоз, связан воедино обменом веществ и энергии и отделен от соседних таких же комплексов какой-либо существенной границей: биоценотической, микроклиматической, гидрологической, почвенной, геоморфологической или геохимической. Биогенезы элементарные составные части биосферы Земли. Биогеоценоз является энергетически незамкнутой системой. Обмен веществ между соседними биогеоценозами осуществляется в газообразной, твердой и жидкой фазах, а также в форме переноса «живого вещества» (например, миграции животных). Биогеоценозы формируют среду эволюции составляющих их популяций живых организмов , которые воздействуют друг на друга (в том числе посредством изменения живыми организмами абиотических условий, например, выделения веществ экологических хемомедиаторов). Нарушение видового разнообразия является, по-видимому, одним из наиболее универсальных немедленных ответов биогеоценоза на всякие существенные повреждающие воздействия. Есть множество примеров резкого сокращения видового многообразия ценозов после химического загрязнения водной среды; есть данные о влиянии загрязнения воздуха на качественный состав бактериальной и грибной микрофлоры поверхности листьев деревьев. Под влиянием тепловых загрязнений исчезают некоторые виды рыб и беспозвоночных. По данным одной из работ, обработка соснового леса гербицидом 2,4-Д привела к сокращению как общего числа птиц на 50%, так и числа видов птиц на данном участке (120 га) также на 50%. Вокруг сельскохозяйственных угодий, где применяются пестициды, исчезают многие виды насекомых, растений, позвоночных. Даже незначительное нефтяное загрязнение приводит к изреживанию мангровых зарослей. Известно из многих наблюдений, что видовой состав фитопланктона изменяется уже при ничтожной концентрации полихлорбифенилов (ПХБ) всего одна часть на 10 млрд. частей воды. Не только загрязнение, но и механические воздействия оказываются причиной изменения структуры животных и растительных сообществ. В результате вспашки, например, возрастает численность одних видов почвенных клещей (простигматит и астигматид) и резко сокращается численность клещей криптостигматит. Влияние перевыпаса и рекреации (вытаптывания) выражается обычно в деградации наземной растительности и обеднении фауны почвенных беспозвоночных. Существуют типы биогеоценозов, которые подвергались особенно сильному воздействию. Уничтожению подвергаются и тропические леса. Эти леса отличаются исключительно высоким видовым разнообразием, они содержат до 40-50 % всего числа видов в биосфере. С исчезновением тропических лесов связана серьезная угроза мировому видовому разнообразию : к 2000г. биосфера может потерять около 20% всех видов. Кроме потери генофонда, реальна и возможность появления, по меньшей мере, локальных климатических изменений (вследствие сдвигов атмосферного теплового баланса, изменения выпадения осадков, общей модификации гидрологии крупнейших рек) ; возможен также дополнительный выброс в атмосферу СО2. Растительный и животный мир, постоянно самовозобновляясь, обеспечивает активное движение кругооборот веществ и поток энергии в биосфере Земли. Растения в воде и на суше активно участвуют в фотосинтезе сложнейшем биохимическом процессе образования органических соединений, которые служат пищей для гетеротрофных живых существ. Велика роль растений и в формированиии некоторых полезных ископаемых и почв. Животные, потребляя органическое вещество, в свою очередь являются основными регуляторами продуктивности биогеоценозов, образующих на определенной территории взаимосвязанное и взаимообусловленное единство компонентов живой и неживой природы. Биогеоценозы не случайное сочетание различных организмов и окружающей их неживой природы, а вполне для данных условий среды закономерно сложившаяся в результате длительной эволюции единая согласно функционирующая система, все части которой настолько взаимоприспособлены друг к другу, что система обладает максимальной устойчивостью, делающей её относительно независимой от внешних влияний. В такой системе нет лишних звеньев, и исчезновение любого вида организмов влечет за собой перестройку всего биогеоценоза. Поэтому люди должны заботиться о сохранении не только используемых в хозяйственной практике животных, но и видов, ставших редкими, малочисленными.

Сохранение всего многообразия растений и животных главное условие сохранения целостности и устойчивости окружающей нас среды, к которой мы наиболее приспособлены. Вместе взятые, биогеоценозы образуют биосферу Земли. В ней (биосфере) люди одно из звеньев всей системы, поэтому её целостность и устойчивое функционирование необходимое условие для существования человечества. Не может быть переоценена и непосредственная польза, которую приносят человеку животные и растения.

Кроме того, они занимают значительное место в духовной жизни человека искусстве, науке, общении человека с природой. Поэтому животный и растительный мир должен быть сохранен при всех изменениях облика Земли, в условиях постоянного роста промышленности и увеличения численности населения. Добывая и перерабатывая руды металлов, сжигая горючие ископаемые для получения энергии, выращивая домашних животных и сельскохозяйственные растения для получения продуктов питания, человек существенно изменяет качественные и количественные характеристики планетарного круговорота веществ. Объем веществ и энергии, вовлекаемых в антропогенный или технологический обмен, непрерывно увеличивается, следовательно растет влияние общества на природу. Перерабатываемые в ходе антропогеного обмена природные ресурсы дают продукцию, используемую человеком, и отходы в большинстве своем чуждые природе соединения, которые не включаются в естественные циклы, то есть не разлагаются, как, например, изделия из полимерных материалов. Ещё 30….40 лет назад объемы и токсичность техногенных выбросов в целом не превышали способности биосферы к их поглощению и нейтрализации. Сегодня же они достигают предела возможностей биогеоценозов к самоочищению. Например, объем нефти, попадающей в океаны и моря при утечке во время добычи, транспортировке, переработки и использования, во много раз превышает её естественную утечку в гидросферу; почти половина газообразных соединений серы приносится в атмосферу промышленностью. Невелико пока абсолютное количество попадающих в биосферу с отходами производства радиоактивных элементов, ртути, свинца, пестицидов, синтетических моющих средств, фреонов и т.п., но они очень ядовиты, способны аккумулироваться в живых организмах и постепенно накапливаться в окружающей среде. Истребление многих видов животных и растений, дефляция и эрозия почв, загрязнение воды и воздуха все это изменения, которые сопровождают вызванные производственной деятельностью людей нарушения сбалансированного круговорота веществ и потока энергии в природе. Поэтому насущными стали конкретные преобразования, направленные на приведение технологического обмена в определенное состояние с естественными биохимическими циклами миграции веществ. Иначе говоря, необходимо научиться применять во всех отраслях материального производства технологию, которая обеспечит оптимальные взаимоотношения природы и общества. В результате хозяйственной деятельности человек преобразовал огромные территории.

Поселки и города, территориально-производственные комплексы, водохранилища и каналы, карьеры горнодобывающих предприятий и земельные площади, занятые отвалами пустой породы, обработанные поля и сады все это антропогенные ландшафты. Главное в охране природы на таких «рукотворных» территориях состоит в создании благоприятных условий для жизни людей. Антропогенный ландшафт может быть рационален (если это территориально-производственный комплекс, то размещение разработок полезных ископаемых, перерабатывающих предприятий, населенных пунктов и т.д. здесь должно быть оптимальным; если агробиогеоценоз то наиболее продуктивный для данной климатической зоны). Как это не печально загрязнение окружающей среды является неизбежным побочным продуктом научно-технического прогресса.