Границы и структура биосферы

Свойства биосферы.

Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам, более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.

· Биосфера - централизованная система. Центральным зве­ном ее выступают живые организмы (живое вещество). Это свой­ство всесторонне раскрыто В.И. Вернадским, но, к сожалению, часто недооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или ее звеньев ставится только один вид - человек (ан­тропоцентризм).

· Биосфера - открытая система. Ее существование немыс­лимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности. Впервые представления о влиянии солнечной активности на живые организ­мы (гелиобиология) разработаны А. Л. Чижевским (1897-1964), ко­торый показал, что многие явления на Земле и в биосфере тесно связаны с активностью солнца.

· Биосфера - саморегулирующаяся система, для которой, как отмечал В.И. Вернадский, характерна организованность. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями, рассмотренными выше.

· Биосфера - система, характеризующаяся большим разнооб­разием. Разнообразие - важнейшее свойство всех экосистем. Биосфе­ра как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими при­чинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, раз­личающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биоти­ческим и другим свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

Важное свойство биосферы - наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним не­исчерпаемость отдельных химических элементов и их соеди­нений. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого - углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные (углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений. Только благодаря круговоро­там и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обес­печивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциаль­ное бессмертие.

Границы и структура биосферы.

Границы нео- и палеобиосферы различны.

Верхняя граница. В большинстве случаев в качестве верхней теоретической границы биосферы указывают озоновый слой без уточнения его границ, что вполне приемлемо, если не обсуждать разницу между нео- и палеобиосферой. Иначе следует учитывать, что озоновый экран образовался всего лишь около 600млн. лет назад, после чего организмы смогли выйти на сушу. Практически же максимальная высота над уровнем моря, на которой может существовать живой организм, ограничена уровнем, до которого сохраняются положительные температуры и могут жить хлорофиллосодержащие растения – продуценты (6200м в Гималаях). Выше, до «линии снегов», обитают лишь пауки, ногохвостки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и другими органическими частицами, заносимыми ветром. Еще выше живые организмы могут попадаться лишь случайно.

Нижняя граница. Нижняя граница существования активной жизни традиционно определяется дном океана 11 022 м (максимальная глубина Марианской впадины) и глубиной литосферы, характеризующейся температурой 100°С (около 6000 м, по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове). В основном жизнь в литосфере распространена лишь на несколько метров вглубь, ограничиваясь почвенным слоем. Однако по отдельным трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров, достигая глубин 3000—4000 м. Возможно, пределы биосферы намного шире, так как в гидротермах дна океана на глубинах около 3000 м при температуре 250°С обнаружены организмы. Теоретически на глубинах 25 000 м относительно уровня моря должна иметь место критическая температура 460°С, при которой при любом давлении вода существует только в виде пара, а следовательно, жизнь невозможна. Осадочные породы, практически все претерпевшие переработку живыми организмами, определяют нижнюю границу былых биосфер, которая, тем не менее, не опускается на материках ниже самых больших глубин океана.

Структура биосферы.

Биосфера включает в себя:

ü аэробиосферу — нижнюю часть атмосферы;

ü гидробиосферу — всю гидросферу;

ü литобиосферу — верхние горизонты литосферы (твердой земной оболочки). Рассмотрим немного подробнее каждую из составляющих.

ü 1. Воздействие на биосферу.

ü

ü Человек, как и любой другой организм, с момента возникновения на Земле влиял на биосферу. Выделяют следующие основные этапы воздействия человека на окружающую среду:

ü • влияние на биосферу как биологического вида;

ü • сверхинтенсивная охота без изменения экологических систем в целом (в период становления человечества);

ü • изменение экосистем через естественно идущие процессы: пастьбу, усиление роста трав путем их выжигания и т. п.;

ü • усиление влияния путем распашки земель и вырубки лесов;

ü • глобальное изменение структурных компонентов наиболее крупных экосистем, биомов и биосферы в целом.

ü Последний этап начался примерно 250 лет назад. Источниками антропогенного воздействия на биосферу, а, следовательно, и загрязнения являются промышленные предприятия, транспорт, сельское хозяйство, сфера потребления и быта — любая деятельность современного человека.

ü Воздействие на биосферу современного человека происходит по следующим основным направлениям:

ü • изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т.п.);

ü • изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах);

ü • изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах, как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне;

ü • изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция).

ü По состоянию на конец XX в. среди существующих источников воздействия выделяют:

ü • главные источники антропогенного загрязнения воздуха: энергетику, транспорт, черную и цветную металлургию, химию и нефтехимию;

ü • основные загрязнители гидросферы: предприятия целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и легкой промышленности. В последнее время значительно увеличилась доля загрязнений, поступающих в водоемы от индустриального сельского хозяйства;

ü • основная масса промышленных твердых и жидких отходов образуется на предприятиях горнодобычи и горнопереработки, энергетики, металлургической и химической отраслей промышленности.

ü

ü 2. Воздействие на атмосферу.

ü

ü Проблема чистоты атмосферы не нова. Она возникла вместе с появлением промышленности и транспорта, работающих на угле, а затем на нефти. Загрязнение атмосферы имеет естественное и искусственное происхождение.

ü Среди естественных факторов выделяются:

ü а) внеземное загрязнение воздуха космической пылью и космическим излучением;

ü б) земное загрязнение атмосферы при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, возникающих от ударов молний, выносе морских солей.

ü Условно разделяют естественное загрязнение атмосферы на континентальное и морское, а также неорганическое и органическое. К источникам органического загрязнения относят аэропланктон бактерии, в том числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую пыльцу амброзии) и т. д.

ü На долю естественных факторов в конце XX в. приходилось 75% общего загрязнения атмосферы, остальные 25% возникали в результате деятельности человека.

ü Искусственное загрязнение атмосферы разделяют на радиоактивное, электромагнитное, шумовое, дисперсное и газообразное, а также по отраслям промышленности и видам технологических процессов.

ü Главными и наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные транспортные и бытовые выбросы. По особенностям строения и характеру влияния на атмосферу загрязнители, как правило, подразделяют на механические и химические.

ü Воздух как природный ресурс представляет собой общечеловеческое достояние. Постоянство его состава (чистота) — важнейшее условие существования человечества. Поэтому любые изменения состава рассматриваются как загрязнение атмосферы. Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода (С), азота (N) и серы (S), углеводороды и взвешенные частицы (пыль).

ü Загрязняющие вещества, выброшенные в воздушный бассейн в виде газов или аэрозолей, могут:

ü • оседать под действием силы тяжести (крупнодисперсные аэрозоли);

ü • физически захватываться оседающими частицами (осадками) и поступать в лито- и гидросферу;

ü • включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота и пр.);

ü • изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться и т. п.) или химически взаимодействовать с другими компонентами воздуха, после чего пойти одним из вышеуказанных путей;

ü • находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь циркуляционными потоками в различные слои тропо- и стратосферы и в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).

ü В результате антропогенного воздействия на атмосферу возникают:

ü • локальная или региональная загазованность приземного слоя;

ü • трансграничный перенос загрязнений на значительные расстояния;

ü • различные глобальные (общепланетарные) эффекты, такие, как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя;

ü • загрязнение лито- и гидросферы как результат процессов естественного самоочищения атмосферы.

Поиск по сайту: