Биосферный ярус географической оболочки и его эволюция

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО ВГУ)

Факультет географии, геоэкологии и туризма

Курсовая работа

на тему: Биосферный ярус географической оболочки и его эволюция

«0212000 - География»

Автор курсовой работы М.А. Русаков

Кафедра: физической географии и оптимизации ландшафта

Руководитель работы Быковская О. П., КГН, доцент

Воронеж 2013

Содержание

Введение

1. Географическая оболочка

1.1 Понятие и состав географической оболочки

1.2 Этапы формирования географической оболочки

2. Биосферный ярус географической оболочки и его эволюция

2.1 Понятие о биосфере

2.2 Круговорот углекислого газа, азота, кислорода и водорода

2.3 Эволюция биосферы в ноосферу

3. Развитие концепции ноосферы как дальнейшей эволюции биосферы

3.1 Этапы преобразования биосферы в техносферу

3.2 Концепция становления ноогенеза и техногенеза

Заключение

Список литературы

Введение

Данная исследовательская работа в области землеведения была очень актуальна во все времена. Эта тема не утратила свое значение и сейчас. Биосферный ярус является внешней оболочкой твердой части Земли, а его изучение необходимо для понимания всех географических процессов, происходящих на Земле.

Решение данной проблемы имеет как теоретическое, так и практическое значение. Изучая биосферный ярус географической оболочки, мы можем узнать, как происходила эволюция биосферного яруса, и как на ее протяжении сложилось стойкое динамическое равновесие, которое определялось потребительско-восстановительной функцией, т.е потребленные природные ресурсы постоянно и своевременно воссоздавались. С каждым этапом значительного роста численности населения ощутимым становились нарушение равновесия в биосфере. Это объясняется ростом природных ресурсов, на что впервые в 1798 г. указал Т. Мальтус. Сверхмощная техногенная деятельность человечества существенным образом изменяет биосферу Земли, которая, по определению В. И. Вернадского превратилась в ноосферу, т.е. сферу умной жизни. В.И. Вернадский сделал особенно значительный взнос в учение о ноосфере. По современным представлениям, ноосфера - это сфера сознательной деятельности человека в глобальном масштабе, взаимодействия общества и природы, в пределах которой умная деятельность человека становится главным, решающим фактором развития. Практическое значение данной проблемы заключается в том, что эти знания можно использовать в хозяйственной деятельности человека, а также в охране его труда и здоровья.

Объектом исследования является географическая оболочка. Предметом нашего исследования является биосферный ярус. Целью изучения этого вопроса является изучения биосферного яруса географической оболочки и его эволюция. Метод изучения этой работы является теоретический, а именно изучение различных литературных источников географической информации. Изучением данной темой занимались В.И. Вернадский, Э. Зюсс, Ф.Н. Мильков, и другие ученые. В своей работе я задал несколько вопросов: Что такое географическая оболочка? Какую роль играет в ней биосферный ярус? Какова была его эволюция? И какие нарушения может внести деятельность человека в биосферу Земли? С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

1. Географическая оболочка

1.1 Понятие и состав географической оболочки

биосфера ноосфера техногенез

Наиболее общим объектом изучения географической науки является географическая оболочка. Термин «географическая оболочка» был предложен известным географом А.А. Григорьевым в 1932 г.

Географическая оболочка - самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга, обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. В пределах оболочки как бы лежащей на границе планеты и космоса действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки - наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твердом и газообразном состоянии. Они могут иметь свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.

Процессы, протекающие в географической оболочке, многообразны, тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они еще недостаточно изучены и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человека. Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии: часть - земного, часть - космического. Обилие энергии порождает различные процессы - геологические, биологические, физические и химические. Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причем одни из них стремятся установить равновесие. Например: сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды с его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержение вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля как общий магнит образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических зарядов в атмосфере. Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечная. Ее поступает очень много. Значительная часть солнечной энергии отражается обратно в космос. В солнечной энергии связаны два важнейших процесса, которые и создают на Земле уникальную оболочку. Это - круговорот воды и развитие жизни. Границы географической оболочки не выражены четко и проводятся различными учеными по - разному, так как основы для ее деления отличаются. Но чаще все проводят следующие границы.

Рис.1 Географическая оболочка [6]

К географической оболочке относится слой атмосферы, в котором отмечается наличие пыли, преимущественно вулканического происхождения, паров воды и могут существовать организмы. Высота этого слоя достигает 25-30 км, т.е. в состав географической оболочки входит тропосфера и нижние слои стратосферы. В литосфере к географической оболочке относится только часть земной коры, которая простирается от поверхности Земли до глубины несколько сотен метров, иногда до 4-5 км. Именно до этой глубины прослеживается воздействие атмосферы и гидросферы на литосферу. В состав географической оболочки входит почти вся гидросфера, за исключением незначительной ее части, которая находится на большой глубине. Самая большая часть географической оболочки - биосфера - одна из оболочек Земли, состав, свойства и процессы которой обусловлены деятельностью живых организмов. То есть, в основе выделения границ биосферы находится деятельность живых организмов, а в основе географической оболочки - наличие взаимодействия основных частей (сфер). Поэтому основные параметры биосферы и геосферы могут не совпадать. Относительно соотношения биосферы и географической оболочки Земли нет единого мнения. Если брать за основу наличие или отсутствие бактерий, то сфера обитания последних выходит за границы географической оболочки, так как споры бактерий обнаружены значительно выше тропосферы, а в нефтеносных слоях литосферы бактерии обнаружены на глубинах до нескольких километров. В пределах суши географической оболочки отдельные ученые выделяют ландшафтную сферу. Это небольшой по мощности слой (от 5-10 м в тундре, до 100-150 м в тропиках), включающий верхнюю часть коры выветривания, почву, растительность, животный мир, приземный слой воздуха, поверхностные и грунтовые воды.

1.2 Этапы формирования географической оболочки

В жизни Земли непрерывно происходили и происходят изменения в развитии земной коры, климата, органического мира, а также всей географической оболочки. В процессе развития она непрерывно усложнялась. В своем развитии географическая оболочка прошла три этапа. Началом первого - неорганического - можно считать появление атмосферы. Тогда существовали только простейшие организмы, и они принимали слабое участие в формировании географической оболочки. Атмосфера отличалась бедным составом свободного кислорода и высоким содержанием углекислоты. На втором этапе географической оболочки образовалась биосфера, преобразившая все процессы, которые протекали в ней ранее. В ядре географической оболочки, в зоне активного взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы, зародилась органическая жизнь, присутствие которой - вторая уникальная особенность не только одной из оболочек, но и Земли, как планеты в целом. Органическая жизнь в ее различных проявлениях, свойственная всей гидросфере, распространяется на несколько километров в глубь литосферы, разносится потоками воздуха по тропосфере. Зона органической жизни образует одну из специфических оболочек Земли - биосферу. Тонкий горизонт её с наибольшей концентрацией живого вещества на поверхности суши, океана, океанического дна получил название биострома (живого покрова). На третьем этапе в географической оболочке появилась человеческое общество. Человек начал активно преобразовывать географическую оболочку. Его отличительная черта в том, что человек начинает активно влиять на развитие географической оболочки. От человека зависит, будет ли существовать географическая оболочка, останется она такой прекрасной.

2. Биосферный ярус географической оболочки и его эволюция

2.1 Понятие о биосфере

Впервые понятие биосфера, как «область жизни», введено в науку Ж.Б. Ламарком в начале 19 века, а в геологию Э. Зюссом в 1875 г. Он понимал под этим термином совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами. Вернадский пошел значительно дальше. Его «биосфера не есть только так называемая область жизни». Это единство живого и косного вещества планеты. Но не только. Это еще и связь с космосом, с космическими излучениями, принимаемыми нашей планетой, строящими ее биосферу. Если с понятием «биосферы» по Зюссу связывалось только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой, газообразной) живых организмов, то по В.И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимической силы. В таком случае под понятием биосферы понимается все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть, где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. Биосфера охватывает часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу. Границы биосферы земли проводятся по границам распространения живых организмов, а это значит что верхняя ее граница проходит на высоте озонового слоя на высоте 20-25 км, а нижняя граница проходит на той глубине, где перестают встречаться организмы.

Биосфера принципиально отличается от прочих земных оболочек поскольку является «комплексной». Она не только «покров» из живого вещества, но и среда обитания миллионов видов живых существ, в том числе и человека. Вернадский не только конкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, роль живых организмов в процессах планетарного масштаба.

Рис.2 Границы биосферы Земли[7]

Он показал, что в природе нет более мощной геологической средообразующей силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Многообразие живых систем поражает воображение. За все время эволюции жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых организмов (всего около 500 млн.). В настоящее время насчитывается около 1,2 млн. видов животных и 0,5 млн. видов растений. Минеральных же видов неживой материи (так называемое «косное вещество») насчитывается лишь около 10 тыс. видов. Отдельные живые организмы не существуют изолированно. В процессе своей жизнедеятельности они соединяются в различные системы (сообщества), например, в популяции. В ходе эволюции образуется другой, качественно новый уровень живых систем, так называемые биоценозы -- совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде обитания. Эволюция жизни постепенно приводит к росту и углублению дифференциации внутри биосферы. В совокупности с окружающей средой обитания, обмениваясь с ней веществом и энергией, биоценозы образуют новые системы -- биогеоценозы или как их еще называют, экосистемы. Они могут быть разного масштаба: море, озеро, лес, роща и т. д. Биогеоценоз представляет собой естественную модель биосферы в миниатюре, включающую все звенья биотического круговорота: от зеленых растений, создающих органическое вещество, до их потребителей, в итоге превращающих его вновь в минеральные элементы. Иначе говоря, биогеоценоз является элементарной ячейкой биосферы. Таким образом, в совокупности все живые организмы, и экосистемы образуют суперсистему -- биосферу.

Одним из первых в науке комплексное учение о биосфере стал разрабатывать выдающийся русский ученый В.И. Вернадский. В отличие от предшествующих исследователей природы В.И. Вернадский не ограничивал понятие биосферы только "живым веществом ", под которым он понимал совокупность всех живых организмов планеты. В биосферу он включал и все продукты жизнедеятельности, выработанные за время существования жизни. Так называемый "культурный слой" особенно наглядно заметен в городах. На целые метры уходят в землю здания, построенные человеком всего каких-то 100--300 лет тому назад. Почва, богатая гумусом, другими питательными органическими веществами, дает возможность существовать и развиваться новым проявлениям жизни, как и кислород, вырабатываемый отдельными растениями и лесами, которые называют "легкими планеты". Говоря о принципах существования биосферы, В.И. Вернадский прежде всего уточняет понятие и способы функционирования живого вещества. Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом, а живое вещество -- это совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы берут из окружающей среды химические элементы, строящие их тела, и возвращают их после смерти и в процессе жизни в ту же самую среду. Тем самым и жизнь, и косное вещество находятся в непрерывном тесном взаимодействии, в круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое. Обладая значительно большей активностью, чем неорганическая природа, живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем, включая биоценозы. Последние в свою очередь неизбежно входят во взаимодействие между собой, что в конечном счете уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни -- биосферы.

2.2 Круговорот углекислого газа, азота, кислорода и водорода

Углекислый газ входит в состав всех органических веществ, а поэтому его круговорот наиболее распространен в природе. Он осуществляется при помощи трех групп организмов: продуцентов, консументов, редуцентов. Органическое вещество синтезируется зелеными растениями в процессе фотосинтеза из углекислого газа атмосферы, содержание которого равно лишь 0,03-0,04%. В гидросфере СО2 растворен в воде, и общее его содержание намного превышает атмосферное. Океан служит мощным буфером регуляции СО2 в атмосфере: при повышении в воздухе его концентрации увеличивается поглощение углекислого газа водой. Углекислый газ атмосферы и гидросферы представляет собой обменный фонд в круговороте углерода, откуда его черпают наземные растения и водоросли. Фотосинтез лежит в основе всех биологических круговоротов на Земле. Высвобождение фиксированного углерода происходит в ходе дыхательной активности самих фотосинтезирующих организмов и всех гетеротрофов - бактерий, грибов, животных, включающихся в цепи питания за счет живого или мертвого органического вещества.

Рис.3 Круговорот углерода в биосфере (по Б. Болину, 1972)

Особенно активно происходит возврат в атмосферу СО2 из почвы, где сосредоточена деятельность многочисленных групп деструкторов и редуцентов и осуществляется дыхание корневых систем растений. Этот интегральный процесс обозначается как «почвенное дыхание» и вносит существенный вклад в пополнение обменного фонда СО2 в воздухе. Параллельно с процессами минерализации органического вещества в почвах образуется гумус - богатый углеродом сложный и устойчивый молекулярный комплекс. Гумус является носителем почвенного плодородия, поскольку разрушается определенными группами микроорганизмов медленно и постепенно, обеспечивая равномерное питание растений. Гумус почв является одним из важных резервуаров углерода на суше. В тех условиях, где деятельность деструкторов тормозится факторами внешней среды (например, при возникновении анаэробного режима в почвах и на дне водоемов), органическое вещество, накопленное растительностью, не разлагается, превращаясь со временем в такие породы, как каменный или бурый уголь, торф, сапропели, горючие сланцы и другие, богатые накопленной солнечной энергией. Они пополняют собой резервный фонд углерода. В биологическом круговороте участвуют лишь доли процента углерода от общего его количества на Земле. Углерод атмосферы и гидросферы многократно проходит через живые организмы. Растения суши способны исчерпать его запасы в воздухе за 4-5 лет, запасы в почвенном гумусе - за 300-400 лет. Основной возврат углерода в обменный фонд происходит за счет деятельности живых организмов, и лишь небольшая часть его (тысячные доли процента) компенсируется выделением из недр Земли в составе вулканических газов. В настоящее время мощным фактором перевода углерода из резервного в обменный фонд биосферы становится добыча и сжигание огромных запасов горючих ископаемых. Благодаря увеличению сгорания горючих веществ содержание углекислого газа в атмосфере удвоится. Такие быстрые изменения содержания углекислого газа в атмосфере, вследствие которого происходит так называемый парниковый эффект (нагревание атмосферы инфракрасными лучами, благодаря содержанию в ней СО2), может привести к перегреву географической оболочки. Последствия чего для судьбы человеческого общества усиленно обсуждаются и требуют научно обоснованного прогнозирования.

Азот, который является олицетворением белковой жизни в биосфере в основном сосредоточенный в атмосфере, где его часть составляет около 78%. То есть на 1 га поверхности Земли приходится толща воздуха с приблизительно 80 тыс. т азота. Однако в таком виде он недоступен растениям. В круговороте соединений азота очень большое значение отводится микроорганизмам и азотофиксаторам. Только благодаря им элементарный азот с воздуха поступает в почву. Наибольшую роль в этих процессах играют пузырчатые бактерии, которые тесно сотрудничают с бобовыми растениями. При высоком урожае этих растений можно обогатить почву около 400 кг азота на 1 га. Если даже урожай этих растений будет вывезен с поля, значительная часть азота останется с корнями в почве. Количество азота, связанного биологическим круговоротом, является неодинаковым в разных экосистемах. Например, на пропаханной земле - 7-28 кг/га за год, на сенокосах с участием злаковых трав и бобовых - 73-865, а в лесах - 58-594 кг/га за год. Подобным образом некоторые лишайники фиксируют азот при помощи симбиотических сине-зеленых водорослей.

Рис.4 Круговорот азота в биосфере (по К. Делвичу, 1972)

Известно, что Ю. Либих (1843) сформулировал утверждение, согласно которому растения могут полностью обеспечить свои потребности азотом, который поступает в землю вместе с атмосферными осадками (27 кг/га). Однако уже через несколько лет В.И. Лавес и И.Г. Гильберт, изучив баланс азота в плодоношении, доказали, что дополнительный внос азота в почву является необходимым, что признал и сам Ю. Либих. Возникновение в атмосфере окисей азота связано с газовыми электрическими разрядами. Эти кислоты вместе с атмосферными осадками попадают в почву. Количество азота, которое она получает, является очень разным и зависит, прежде всего, от климатических условий, особенно от количества и частоты осадков, времен года, температуры и др. В умеренном климате это количество составляет несколько килограммов за год, а в тропическом, где наблюдается частые бури, его значительно больше, но в среднем не более 10 кг. В атмосферу азот в определенных количествах поступает с почв. Это происходит с участием микроорганизмов во время минерализации органической материи, когда в процессе аммонификации выделяется аммиак. Биологическая фиксация молекулярного азота микроорганизмами, как теми, что свободно передвигаются, так и симбионтами (пузырчатыми), происходит в автотрофном и гетеротрофном блоках биогеоценозов. Для круговорота азота необходимыми является молибден, который в отдельных случаях выступает как лимитирующий фактор. Несмотря на огромные запасы этого элемента в атмосфере и в осадочной оболочке литосферы, в круговороте принимает участие только фиксированный микроорганизмами азот. В большой круговорот все время поступает часть азота в виде разных соединений, которые реками выносятся в моря. Азотосодержащие соединения используются водорослями для синтеза органических веществ и поступает в круговорот океана, часть постепенно оседает на дно. То есть вынос азота на суше не увеличивает его концентрации в морской воде. В биомассе Мирового океана этих элементов в 1000 раз меньше. Если рассматривать круговорот азота в масштабах биосферы, то благодаря саморегулирующим механизмам и обратной связи он считается достаточно идеальным. Часть азота, который производится в густонаселенных районах, в пресной воде и мелководных морях, выносится в глубоководные океанические отложения и остается там, исключаясь на миллионы лет с круговорота. Эти потери компенсируются поступлением азота в воздух с вулканическими газами.

Современная промышленность удобрений фиксирует азот атмосферы в размерах, превышающих природную азотфиксацию в целях увеличения продукции сельскохозяйственных растений. Высокие дозы азотных удобрений приводят, однако, к вымыванию нитратов в грунтовые воды, водоемы и в конечном счете - питьевую воду, а также к избытку их в продуктах питания, что является опасным для человека. Таким же источником загрязнений служат сточные воды с высоким содержанием аммония. На его окисление до нитратов тратится растворенный в воде кислород, что часто бывает губительно для гидробионтов. Таким образом, деятельность человека все сильнее влияет на круговорот азота, в основном в сторону превышения перевода его в связанные формы над процессами возврата в молекулярное состояние.

Кислород и водород входят в состав всех органических соединений. Они поглощаются продуцентами в составе воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза, всеми другими организмами, с органическим веществом, созданным продуцентами, во время дыхания (из атмосферы или водного раствора) и потребления питьевой воды. как конечные продукты биологического круговорота, водород и часть кислорода возвращается в неживую среду так же в виде воды, а кислород, кроме того, выделяется в молекулярной форме в атмосферу растениями-продуцентами как один из конечных продуктов фотосинтеза. Накопление кислорода в атмосфере и гидросфере происходит в геологической истории в результате неполной замкнутости цикла углерода. На полное разложение органического вещества, создаваемого растениями, требуется точно такое же количество кислорода, которое выделилось при фотосинтезе. Захоронение органики в осадочных породах, углях, торфах послужило основой поддержания обменного фонда кислорода в атмосфере. Весь имеющийся в ней кислород проходит полный цикл через живые организмы примерно за 2000 лет.

В настоящее время значительная часть кислорода атмосферы связывается в результате работы транспорта, промышленности и других форм антропогенной деятельности. По расчетам, человечество тратит уже более 10 млрд. т свободного кислорода из общего количества в 430-470 млрд. т поставляемых процессами фотосинтеза. Если учесть, что в обменный фонд поступает лишь небольшая часть фотосинтетического кислорода, деятельность людей в этом отношении начинает приобретать угрожающие масштабы.

2.3 Эволюция биосферы в ноосферу

Потенциал растительных и живых организмов огромен. Но он может быть использован в полном объеме лишь при глубоком знании всех процессов регуляции в живой клетке и организме, при детальном изучении влияния на организмы внешних факторов. В 20 веке впервые в истории Земли человек узнал и охватил всю биосферу, закончил географическую карту планеты Земля, расселился по всей ее поверхности. Исторический процесс меняется на наших глазах коренным образом. Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним встал вопрос об эффективном использовании биосферы в интересах человечества. Это новое состояние биосферы В. И. Вернадский назвал ноосферой, такой этап развития биосферы, при котором “проявляется как мощная, все растущая геологическая сила роль человеческого разума (сознание) и направленного им человеческого труда”. Подобно тому как в зрелом и здоровом человеческом организме все функции, касающиеся взаимоотношения организма с внешней средой, координируются головным мозгом, так и функционирование современного глобального сверхорганизма - ноосферы - должно управляться ее совокупным разумом.

“Ноосфера, - писал В. И. Вернадский, - это царство человеческого разума. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого приближаемся... Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Лик планеты - биосфера - химически резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно… Человек должен теперь принимать все большие и большие меры к тому, чтобы сохранить для будущих поколений никому не принадлежащие морские богатства. Сверх того, человеком создаются новые виды и расы животных и растений. В будущем нам рисуются как возможные сказочные мечтания: человек стремится выйти за пределы своей планеты… в космическое пространство… И вероятно, выйдет. Ноосфера - последнее из многих состояний эволюции биосферы в геологической истории - состояние наших дней”. Следует также отметить, что учение о ноосфере не носит пока законченного канонического характера, которое можно было бы принимать как некое безусловное руководство к действию.

3. Развитие концепции ноосферы как дальнейшей эволюции биосферы

3.1 Этапы преобразования биосферы в техносферу

Основой теории ноосферы в учении В. Вернадского является особая часть организованной биосферы, которая появилась в эволюционном процессе Земли и в истории человечества, т.е. человеческая деятельность, которая явилась как новая геологическая сила. Ноосфера - закономерный этап развития системы “биосфера и человечество”, такая степень ее организованности, где человеческая деятельность, основываясь на естественных продуктивных силах биосферы, расширяет возможности развития последней. Учение о ноосфере в концентрированном виде раскрывает становление новой формы организованности планетарных процессов, созданной умной деятельностью человека. Наука, культура, мораль, свободная творческая деятельность - это “приложения” ноосферы, факторы ее становления. В ХХ столетии рядом с биосферой возникла техносфера.

Рис.5 Ноосфера. Учение В.И. Вернадского о ноосфере [9]

Техносфера - это область технической деятельности человека на Земле и в космосе, искусственная оболочка Земли, воплощающая человеческий труд, организованный научно-техническим разумом. Ее образование определилось эволюцией биосферы, т.е. живыми организмами, появлением человека разумного, осуществлением им работы физической и интеллектуальной, общественными организациями. Происходит активная целенаправленная перестройка естественных условий Земли, которая приводит к непредусмотренным следствиям. Своим происхождением, развитием техносфера принципиально отличается от других планетных оболочек. Ее название указывает на рукотворный, художественный характер сферы и логически связанно с понятием “техногенез”. Благодаря этому техносфера представляет собой качественно новый элемент биосферы. В техногенных процессах реальной геологической силой становится техника, которая требует больших объемов энергии и вещества биосферы, выжимая и сдерживая живые организмы, в частности человека. Человек, (техника) и техносфера образовывают единую систему. Ее влияние на жизнь планеты возрастает. Это нуждается в не просто разумности с точки зрения здравого смысла, осмотрительности в действиях, но и научного предвидения, серьезного научного анализа и на их основе сурового регулирования практической деятельности человечества и его отношений с природой, комплексного и глобального подхода к оценке влияния следствий нашей деятельности на природу. Определенные сдвиги в этой области уже есть. Это, например, “новые энергосберегающие технологии, и либерализация экономики, и отвесное развитие коллективного Интеллекта, базирующееся на новых средствах связи и компьютеризации, и постепенный поворот сознания ученых, политиков, да и простых смертных”. В произведениях В. Вернадского техносфера рассматривается в ее становлении и развитии. Говоря о научно-технической деятельности, В. Вернадский имел в виду не только производственно-практическую, но и социальную сферу жизни человечества. Большую роль в формировании техносферы играет научная мысль, которая перерабатывает биосферу, строит и направляет техническую работу человечества. Научная мысль как глобальный геологический фактор, считал В. Вернадский, является активным агентом в системе ноосферы. Человек научно мыслил и благодаря работе изменил биосферу, приспособил ее к себе и сам создал условия проявления присущие её биохимической энергии размножения. Основным в этом процессе действенного влияния научной мысли на смену биосферы стало точное установление факта и его проверки, которое выросло, вероятно, из технической работы, вызванной нуждами повседневной жизни. Тейяр де Шарден также считал научные исследования и их техническое внедрение важным фактором формирования ноосферы. Он указывал, что наука для человека - это “не побочное занятие, а существенная форма деятельности, фактически естественный выход, открытие для излишка сил, которые постоянно высвобождаются машиной”. В работах В. Вернадского встречается понятие “научная техника”, которое означает, на наш взгляд, способы и методы, которыми пользуется наука, приобретая знание. Речь идет о методологических аспектах науки. Ученый отмечает связь научной техники с политикой, идеологией, повседневной жизнью. “Заселение людьми всей планеты - отмечал ученый, - стало возможным только благодаря резкому изменению бытовых условий, связанных с новой идеологией, с резким изменением задач государственной жизни, с ростом научной техники, которые осуществились к тому времени”.

3.2 Концепция становления ноогенеза и техногенеза

Развивая идеи об эволюции биосферы, появлении на Земле человечества, русский ученый делает шаг к новому обобщению -- к идее перехода биосферы в ноосферу. При этом Вернадский опирается на данные многих естественных наук, как минералогия, геология, космохимия, биогеохимия и др. Им подчеркнута неизбежность этого процесса как особого естественно-природного явления, которое коренным образом меняет строение биосферы нашей планеты. Вернадский отмечает: «Научная мысль человечества работает только в биосфере и в ходе своего появления в конце концов превращает ее в ноосферу, геологически охватывает ее разумом. В течение последних тысяч лет геохимическое воздействие человечества, захватившего посредством земледелия живое вещество, стало необыкновенно интенсивным и разнообразным. Мы видим удивительную быстроту роста геохимической работы человечества. Мы видим все более яркое влияние сознания и коллективного разума человека на геохимические процессы. Раньше организмы влияли на историю только тех атомов, которые были нужны для их роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и для создания цивилизованных форм жизни. Человек действует здесь не как Homo Sapiens (человек разумный), а как Homo Faber (человек творящий). И он распространяет свое влияние на все химические элементы. Он изменяет геохимическую историю всех металлов, он образует новые соединения, воспроизводит их в количествах того же порядка, какой создался для минералов, продуктов природных реакций. Этот факт исключительной важности в истории всех химических элементов. Мы видим в первый раз в истории нашей планеты образование новых соединений, невероятное изменение земного лика. С геохимической точки зрения все эти продукты -- массы свободных металлов, таких, как железо, медь, олово или цинк, массы угольной кислоты, произведенной обжиганием извести или сгоранием каменных углей, огромные количества серного ангидрида или сероводородов, образовавшихся во время химических и металлургических процессов, и все увеличивающееся количество других технических продуктов -- не отличаются от минералов. Они изменяют вечный бег геохимических циклов... Где остановится этот новый геологический процесс? И остановится ли он?.. Изучение геохимии доказывает важность этого процесса и его глубочайшую связь со всем химическим механизмом земной коры. Он находится еще в состоянии эволюции, конечный результат которой от нас еще скрыт...

Человек всюду увеличивает количество атомов, выходящих из старинных циклов -- геохимических «вечных циклов». Он усугубляет нарушение этих процессов, вводит туда новые, расстраивает старые. С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности нашей планеты». О ноосфере Тейяр де Шарден писал так: «Гармоничная общность сознаний эквивалентна своего рода сверхсознанию. Земля не только покрывается мириадами крупинок мысли, но окутывается единой мыслящей оболочкой, образующей... одну обширную крупинку мысли в космическом масштабе. Множество индивидуальных мышлений группируется и усиливается в акте одного единодушного мышления».

«Ноосфера стремится стать одной замкнутой системой, где каждый элемент в отдельности видит, чувствует, желает, страдает так же, как все другие, и одновременно с ними». Для Вернадского в ноосфере соединялись, взаимодействуя, мысль и работа человечества.

«...С биогеохимической точки зрения важны, конечно, не научная мысль, не научный аппарат, не орудия науки, но тот реальный результат, который сказывается в геохимических явлениях, вызванных мыслью и работой человека, в новом состоянии биосферы, которое им создается... в ноосфере». Вернадский такое важнейшее явление общества, как культура, рассматривает в планетарном масштабе, оценивая его наряду с научной мыслью как явление планетное. В своей работе «Размышления натуралиста», оценивая новую форму энергии -- жизнедеятельность человеческого общества, он пишет: «Эта новая форма биогеохимической энергии, которую можно назвать энергией человеческой культуры или культурной биогеохимической энергией, является той формой биогеохимической энергии, которая создает в настоящее время ноосферу». В.П. Казначеев пишет: «В соответствии с проведенным анализом космопланетарной среды биосферы и живого вещества, определением ноосферы как нового, социально-исторического и социально-природного по своей сути явления, возникающего в этой среде, следует характеризовать превращение биосферы в ноосферу как процесс естественно-исторический. Формирование ноосферы протекает как развертывание новой геокосмической силы, управляющей всей дальнейшей эволюцией планеты -- космического тела Солнечной системы. Это влияние социальной деятельности и знания постепенно, но неизбежно превратится в управление всеми космопланетарными силами, включая всю планетную систему и ее космическую среду. Таковы, как указывалось выше, сформулированные В.И. Вернадским основные черты превращения биосферы в ноосферу -- сферу, охваченную трудовой, социальной деятельностью человека. Здесь научная мысль становится мощнейшим инструментом управления планетой, гарантируя собственное прогрессивное развитие человечества в обозримом уже не только социальном, но и космогеологическом времени»

В те же примерно годы ученик Вернадского Ферсман тоже писал о геологической роли человека. В отличие от Тейяр де Шардена, уделявшего основное внимание разуму, и Вернадского, отдававшего приоритет соединению в ноосфере мысли и действия, Ферсман писал почти исключительно о технической деятельности человечества. В особом разделе своей четырехтомной «Геохимии» советский ученый дает характеристику геохимии техногенеза, то есть технической деятельности. Здесь Ферсман ноосферу даже не упоминает. Будучи геологом, он интересовался не причинами явлений, не побуждениями человека, не разумом самим по себе, а лишь результатами технического воздействия на биосферу. Основываясь на многочисленных фактах, он пришел к выводу: «Хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимою с процессами самой природы. Вещество и энергия не беспредельны в сравнении с растущими потребностями человека, их запасы по величине одного порядка с потребностями человечества; природные геохимические законы распределения и концентрирования элементов сравнимы с законами техно-химии, т.е. химическими преобразованиями, вносимыми промышленностью и народным хозяйством. Человек у переделывает мир». О переделываемой биосфере Ферсман говорит скорее как о техносфере -- области технической деятельности человечества.

Заключение

Биосфера -- оболочка Земли, где распространена жизнь, существует «живое вещество», определяющее химический состав и энергетические процессы в атмосфере, гидросфере, верхнем слое литосферы и в почвенном покрове.

Биосфера - не статическая структура оболочки жизни, выступающая как извечная данность окружающего нас мира, а, прежде всего геобиоисторический процесс. Ноосфера есть новая высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением в ней человечества. Познавая законы природы и создавая новую технику и технологии, человек взыскивает решающее влияние на процессы в земной и околоземной среде проживания, изменяя и превращая его своей деятельностью. В пределах ноосферы ныне выделяют антропосферу - совокупность людей как организмов и техносферу - совокупность искусственных объектов, измененных этой деятельностью. Кроме того, выделяют еще социосферу, под которой понимают сферу общественно-производственной деятельности, охваченной человеческой работой. Если основой существования биосферы есть питания, то для социосферы, этими показателями являются соответственно работа, социальный обмен веществ и общественное отношение. Значение учения В.И. Вернадского о ноосфере состоит в том, что он впервые осознал и попытался осуществить синтез естественных и общественных наук при изучении глобальной деятельности человека, активно перестраивающего окружающую среду. Ноосфера, по мнению ученого, есть уже качественно иная, высшая стадия биосферы, связанная с коренным преобразованием не только природы, но и самого человека. В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой.

Масштабы созданной человечеством материальной культуры поистине огромны. И темпы ее развития постоянно увеличиваются. В наши дни так называемая техномасса (все, созданное человеком за год) уже на порядок превышает биомассу (вес диких живых организмов). Это тревожный сигнал, он требует вдумчивого отношения к балансу составляющих системы природа - биосфера - человек. Человек, преобразуя биосферу, создает техносферу. Но если при формировании биосферы все биоценозы лишь поддерживают системную целостность путем обмена веществом и энергией, то человек, помимо этих функций, в первую очередь производит овеществление природы, создавая новые искусственные предметы. Однако далеко не все творения человека находятся в гармонии с окружающей действительностью. И если живые организмы, созданные человеком, в большинстве своем вписываются в общую систему природы, то этого никак нельзя сказать о других предметах, созданных им: здания, сооружения... Кроме того, сделанное человеком, как правило, не способствует созданию новых запасов энергии. Человек воздействует на биосферу локально -- в сотнях миллионов мест выбрасываются загрязняющие вещества в реки и воздух, сносится плодородный слой почвы, вырубаются леса, разрушаются местообитания растений и животных. Однако биосфера -- единая система, охваченная круговоротами веществ, и миллионы локальных воздействий, сливаясь и усиливая друг друга, вызывают глобальные изменения во всех компонентах биосферы. Бесконечное же истребление полезных ископаемых и живого вещества ставит на грань катастрофы само существование не только разумной жизни, но и жизни как таковой.

Список литературы

1. Мильков Ф.Н. Общее землеведение / Ф.Н. Мильков. - М.: Высш. шк., 1990. - 335с.

2.Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера / В.И. Вернадский. - М.: Наука, 2004. - 580с.

3. Ковда В.А. В.И. Вернадский в мировой науке / Почвоведение. - СПб., 1988. - 41с.

4. Голубец М.А. Актуальные вопросы экологии / Голубец М.А. - К.: Наук. думка, 1982. - 158c.

5. Баландин Р.К. Ноосфера или техносфера / Вопросы философии. - 2005. - 116с.

6.http://geografya.ru/images/stories/geografya/geograficheskaya_obolochka.jpg

7. http://scienceland.info/images/geography6/pic156.png

8. http://biofile.ru/geo/119.html

9. http://alexlat.ucoz.ru/_pu/10/82447555.gif

10. http://www.plam.ru/ekolog/obshaja_yekologija/p11.php

Размещено на Allbest.ru