Геохімічні кругообіги біосфери

Ерозія ґрунтів, змивання добрив, органічних відходів, скидання каналізаційних вод спричиняють значне забруднення рік та озер сполуками фосфору.

Розділ 3. Ноосфера й управління біосферою

Сучасний стан біосфери В.І. Вернадський назвав ноосферою, перейнявши цей термін у французьких вчених Е. Леруа і П. Тайяра де Шардена. Перейняв фактично у слухачів свого сорбоннського курсу з геохімії, які, розвиваючи його ідеї, розробили ідеалістичну теорію ноосфери, а також "теосфери" (грецьк. "тео" -- бог).

В.І. Вернадський, як вчений-матеріаліст, визначив місце людини у біосфері трьома положеннями [15, 453]:

1. Людина, як вона спостерігається в природі, як і всі живі організми, як і вся жива речовина, є певна функція біосфери, в певному її просторі - часі.

2. Людина у всіх її проявах становить певну закономірну частину будови біосфери.

3. "Вибух" наукової думки в XX ст. підготовлений усім минулим біосфери і має глибинні корені. Цивілізація "культурного людства" - оскільки воно є формою організації нової геологічної сили, створеної у біосфері, - не може перериватися і знищитися, оскільки це велике природне явище, яке відповідає історично, точніше, геологічно, встановленій організованості біосфери".

Ці ідеї покладені в основу закону ноосфери В.І. Вернадського: біосфера неминуче перетвориться в ноосферу, тобто сферу, де людський розум буде відігравати домінуючу роль в розвитку системи людина-природа. Розглядаючи людину і біосферу як єдине органічне ціле, В.І. Вернадський пов'язував злети в історії цивілізації із народженням біосферою можливостей, здатних робити прориви в її території: через століття повторюються періоди, коли згромаджуються в одному або небагатьох поколіннях, в одній або багатьох країнах багато обдарованих особистостей, уми яких створюють силу, що змінює біосферу.

Дійсно, розквіт стародавніх цивілізацій Китаю та Індії, Еллади та Риму, італійське Відродження, промислова революція середини XIX і науково-технічна революція середини XX ст. є підтвердженням думок вченого. Наведемо й такий приклад: в один рік (1799) народжуються в трьох різних країнах особистості, які залишили помітний слід у світовій культурі: Оноре де Бальзак, Адам Міцкевич і Олександр Пушкін [15, 454].

Слід відзначити, що ноосферні ідеї стали швидко захоплювати екологічне мислення. В 1948 р. американський біогеохімік Г.Е. Хатчінсон в одній із своїх статей наголошував: еколог має довести, що догляд за біосферою і підтримка її в доброму стані є такою ж цікавою і важливою справою, як ремонт власного радіоприймача чи автомобіля.

Повне домінування людини над природою неможливе; воно не було б ні міцним, ні стабільним, оскільки людина -- дуже залежний хижак, який займає надто "високе" місце у кормовому ланцюзі. Було б куди краще, якби людина зрозуміла, що існує деяка екологічна залежність (згадаймо: свобода -- усвідомлена необхідність!), в умовах якої вона має розуміти світ із багатьма іншими організмами, замість того, щоб дивитися на кожний квадратний сантиметр як на можливе джерело їжі і благополуччя або як на місце, на якому можна спорудити щось штучне (Ю. Одум). Якщо поведінка людини насправді "розумна", то ясно, що людина має: 1) вивчити і зрозуміти форму власного популяційного росту; 2) визначити кількісно оптимальні розміри і конфігурації населення в зв'язку із ємністю даної області, що дає змогу їй 3) бути готовою до прийняття "культурної регуляції" там, де природна регуляція не дієва.

М.Ф. Реймерс (1994), розмірковуючи над утопічністю ідей В.І. Вернадського, Е. Леруа і П. Тайяра де Шардена, і певною мірою російського релігійного філософа П.О. Флоренського (1882-1943), пише: "Мрія і віра, врешті-решт світлі, але надто далекі від реальності і недостатні ні як науковий прогноз, ні як визначення закону ноосфери, хоча сам закон ноосфери справедливий. Він точний у тому розумінні, що якщо людство не почне розумно регулювати свою чисельність і тиск на природу, узгоджуючись з її законами, біосфера у зміненому вигляді може зберегтися, але цивілізація, а не виключено і вид Homo sapiens, загинуть..." Лише гранична гуманізація суспільства (процес теж суперечливий), відносно безконфліктне його включення в систему біосфери, що ґрунтується на використанні лише приросту ресурсів, може врятувати людство. Управляти люди будуть не природою, а передусім собою. І в цьому суть закону ноосфери".

Практично цих висновків дійшов у свій час і Ю. Одум (1971), аналізуючи Т. Мальтуса, який не міг у 1718 р. (рік видання його знаменитого "Досвіду про принципи народонаселення") навіть подумати, що факторами, обмежуючими зростання кількості людей на Землі, будуть не лише війни й епідемії, а надвиробництво енергії і пов'язане з ним забруднення середовища. Сюди додається ще й щільність населення (а вона значною мірою пов'язана із міським способом життя), яка позитивно корелює із ростом народонаселення.

Рис. 2.12. Модель зимових кормових ланцюгів у Салікорнійських маршах (район затоки Сан-Франциско).

Сьогодні називати біосферу ноосферою, здається, завчасно, оскільки в цілому в ній робиться більше "нерозумного", ніж "розумного". Але й чекати на щось краще не дає той же людський розум. Появляються різноманітні моделі біосферних явищ, процесів, систем (рис.2.12, 2.13, 2.14) [15, 455].

Рис. 2.13. Модель, яка демонструє потік енергії і кругообіг поживних речовин, взятих окремо і разом.

Рис. 2.14. Узагальнена схема системи з механізмами накопичення енергії.

Рис. 2.15. Модель керованої міської екосистеми.

Варто зупинитися хоча б на моделях майбутнього росту народонаселення, описаних Ю. Одумом, які він об'єднує у два основних "варіанти вибору". На рис. 2.15 зображено модель ноосферного управління міською екосистемою, яка складається з декількох блоків, передусім еталонного (якісне міське середовище, параметри якого нам відомі), реально існуючого (зафіксовані існуючими засобами кількісні показники), регулюючого, який тісно пов'язаний з управляючим, і які "підганяють" показники реального середовища до еталонного. За цією схемою, по суті, побудовані всі моделі регульованих екосистем (агрофітоценозів, садів, зрошуваних земель, культурних пасовищ тощо) [15, 456].

Діалектична взаємодія суспільства і біосфери в ході історичного прогресу людства поступово перетворюється на управління спочатку окремими елементами біосфери, потім її частинами і, нарешті, всією біосферою у планетарному масштабі. До практичного розв'язання останнього завдання людству ще далеко, але в теоретичному плані воно актуальне вже тепер. Однак без знання законів функціонування і розвитку екосистем неможливий перехід від стихійного впливу людини на біосферу до свідомого управління нею.

Ж.Б. Ламарк (1741-1829), немовби прослідковуючи перші наслідки промислової революції, яка тоді лише набирала розгону, писав у 1820 p.: "Можна, напевно, сказати, що призначення людини немовби полягає в тому, щоб знищити свій рід, попередньо зробивши земну кулю непридатною до життя". М.Ф. Реймерс вважає час написання цієї праці початком промислової революції, яка, на його думку, тривала приблизно 140 років (1820-1960 рр). Як наслідок, звертає увагу автор, в Ламарка виникло загальне уявлення про біосферу, чіткіше сформульоване Е. Зюссом і кінцево оформлене в працях В.І. Вернадського в першій половині XX ст. Теоретична думка, як бачимо, націлена не на руйнування, а на збереження середовища життя людини, яка, як розумна істота, як вид Homo sapiens -- навряд чи погодиться піти на самознищення [15, 456].

Тому наш час планетарних потрясінь є й часом становлення екологічної самосвідомості людини. М.К. Реріх (1874-1947), який вмів відчувати природу планети усім своїм єством, писав, що, на жаль, міркування ощадливого ставлення до природи не можна ні нав'язати, ні прищепити силою; лише само по собі воно може ввійти в ужиток кожного і стати непомітним, але надмірним стимулом творчості. В цих словах закладена величезна сила творення розумної біосфери -- ноосфери. І про це мають дбати як послідовники матеріаліста В.І. Вернадського, так і послідовники ідеаліста П. Тайяра де Шардена.

Висновки

Термін "біосфера" для визначення простору існування живих організмів на Землі вперше запропонував австрійський геолог Едвард Зюсс 1873 р. У сучасній науковій практиці для позначення сукупності всього живого на Землі разом з довкіллям і ресурсами переважно використовують термін "екосфера". Екосфера є глобальною системою, що поєднує всі сучасні екосистеми Землі. Верхня межа екосфери проходить на висоті кількох (не більше 30) кілометрів над поверхнею рослинного покриву на суші або над рівнем океану. Нижня межа на землі визначається максимальною глибиною проникнення коріння рослин і нір тварин. У водному середовищі нижня межа екосфери відповідає максимальній глибині збереження біологічної активності в донних опадах.

У 20-ті роки XX ст. наука про біосферу розвинулась і вийшла на новий рівень завдяки видатному натуралісту академікові В.І. Вернадському, що вперше підкреслив виняткову роль живих організмів в творенні біосфери. За визначенням вченого "біосфера -- структурна оболонка Землі, створена самим життям, де не тільки живуть, але яка перетворена живими організмами й пов'язана з їхньою життєдіяльністю". Отже, біосфера, за В.І. Вернадським, є ділянкою існування всіх колишніх екосфер і простягається за межі сучасної екосфери.

Майже весь кисень атмосфери, разом з тим, що утворюється вираз, біогенного походження. Біогенними також є багато корисних копалин, зокрема нафта, вугілля і газ. Отже, В.І. Вернадський значно розширив межі біосфери, включивши в неї всю гідросферу, нижні шари атмосфери, в яких сконцентровано практично весь кисень, і частину літосфери до глибини залягання корисних копалин біогенного походження.

На нашій планеті існував геохімічний кругообіг речовин, але з появою життя на Землі геохімічні зв'язки стали біогеохімічними -- складнішими й різноманітнішими. В умовах розвинутої біосфери протягом останніх сотень мільйонів років кругообіг речовин у природі відбувається вже під спільним впливом біологічних, геохімічних і геофізичних чинників. Саме в цьому сенсі застосовують терміни "біогеохімічний кругообіг", "біогеохімічні цикли". Останнім часом до цих факторів відносять ще й господарську діяльність людини, внаслідок чого швидко порушується те, що формувалося мільйони років -- біогеохімічний кругообіг речовин, що може мати непоправні наслідки для майбутнього людства.

Біогеохімічний кругообіг та пов'язані з ним перетворення енергії є основою динамічної рівноваги і стійкості біосфери. Нормальні, непорушені біогеохімічні цикли мають круговий, майже замкнутий характер. Це підтримує постійність і рівновагу складу, кількості та концентрації компонентів у біосфері (наприклад, склад атмосферного повітря, концентрація солей у водах океанів, кількість опадів і обсяги річкових стоків тощо). Своєю чергою, така сталість спричиняє генетичну та фізіологічну пристосованість живих організмів до існування на Землі.

Проте неповна замкнутість циклів у геологічному масштабі часу забезпечує концентрацію або розсіювання окремих елементів. Наприклад, концентрацію азоту і кисню в атмосфері, водах океанів, утворення покладів карбонатів, фосфатів, залізних руд, копалин пального.

Всі біогеохімічні цикли, що існують у біосфері, формувались тривалий час і відбуваються досить повільно. За оцінками вчених, повний обіг вуглекислого газу в атмосфері, тобто час його повного заміщення, становить 300 років, кисню -- 2000 років. Такі ж межі має і кругообіг інших елементів. Загальнопланетні кліматичні та геохімічні цикли, що охоплюють усю атмосферу й весь океан, товщі донних опадів і кори, вивітрювання відбуваються вкрай повільно, протягом сотень тисяч і мільйонів років. Тому значний вплив людини на біосферу протягом дуже короткого часу (близько десятка років) порушує сталі швидкості біогеохімічних кругообігів, що може спричинити небезпечні та незворотні наслідки.

Основу будь-якого живого організму нашої планети становлять 9 основних елементів: О, Н, С, N, Ca, S, P, K, Si, які називають "основними елементами життя". Головними складовими елементами живої речовини за масою є кисень (65--70 %) і водень (10 %). Решту (20--25 %) становить вуглець, азот, кальцій (від 1 до 10 %), сірка, фосфор, калій, кремній (від 0,1 до 1 %). Інші елементи присутні в живих організмах у мікрокількостях (менше 0,1 %), наприклад, у людському організмі їх понад 70. Така кількість елементів -- "цеглин" живих організмів -- пояснюється тим, що всі вони задовольняють дві вимоги: мають мінімальний обсяг і зберігають стабільність при втраті або набутті електронів. Ці елементи, які називають біофільними, є основними у біогеохімічному кругообігу речовин у біосфері - запорукою її динамічної рівноваги та стійкості.

Розрізняють три основні типи біогеохімічних кругообігів: води, елементів у газовій фазі, елементів у твердій і рідкій фазах.

Список використаної літератури

1. Батлук В.А. Основи екології: Підручник. - К.: Знання, 2007. - 519с.

2. Білявський Г.О., Падун ММ., Фурдуй Р.С. Основи загальної екології. - К.: Либідь, 1993.

3. Білявський Г.О., Бутченко Л.І., Навроцький В.М. Основи екології: Теорія та практикум. - К.: Лібра, 2002.

4. Бойчук Ю.Д., Солошенко Е.М., Бугай О.В. Екологія і охорона навколишнього середовища: Навч. посіб. - 2-ге вид., стер. -- Суми: ВТД «Університетська книга», 2003.

5. Будыко М.И. Эволюция биосферы. - Л., 1984. - 488 с.

6. Воронов А.Г. Биогеография с основами экологии. - М., 1987. - 206 с.

7. Григорьев А.А. Экологические уроки прошлого и современности. - Л., 1991. - 249 с.

8. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев, 1990. - 406 с.

9. Дерій C.І., Ілюха В.О. Екологія. - К.: Фітосоціоцентр, 1998.

10. Джигирей В.С, Жидецъкий В.Ц. Безпека життєдіяльності: Підручник: Вид. 4-те, доп. - Львів, 2001. - 256 с.

11. Дідух Я.Л., Шеляг-Сосонко Ю.Р. Класифікація екосистем - імператив національної екомережі (ECONET) України // Укр. ботанічн. журн. - 2000. - Т. 58. - № 4. - С. 393-403.

12. Злобін Ю.А. Основи екології: Навч. посіб. - К.: Либідь, 1998.

13. Злобін Ю.А., Кочубей Н.В. Загальна екологія: Навч. посіб. - Суми: ВТД «Університетська книга», 2003.

14. Корсак К.В., Плахотнік О.В. Основи екології. - К.: МАУП, 2002.

15. Кучерявий В.Л. Екологія. - Львів: Світ, 2000. - 500 с.

16. Лук'янова Л.Б. Основи екології. - К.: Вища школа, 2000.

17. Микитюк О.М., Злотін О.З., Грицайчук В.В., Маркіна Т.Ю. Основи екології. - Харків: «ОВС», 2003.

18. Одум Ю. Экология: В 2 т. - М., 1986.

19. Сытник К.М., Брайон А.В., Гордецкий А.В. Биосфера, экология, охрана природы. - К., 1987. - 523 с.

Размещено на Allbest.ru