Концепції сучасного природознавства біосфера
Біосфера - сукупність частин земної оболонки (літо-, гідро- і атмосфера), яка заселена живими організмами, перебуває під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності. Це активна оболонка Землі, в якій сукупна діяльність живих організмів проявляється як геохимическая сила планетарного масштабу.
Біосфера - оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої визначаються сукупною діяльністю живих організмів. Поняття «біосфери як сфери життя» і зовнішньої оболонки Землі сходить до біологу Ламарку (1744-1829 рр.). Сам термін «біосфера» ввів Е. Зюсс (1875 г.), який розумів її як тонку плівку життя на земної поверхні, значною мірою визначає «лик Землі». Заслуга ж створення цілісного вчення про біосферу належить В.І. Вернадського (рис. 11.1
Біосфера охоплює частину атмосфери до висоти озонового екрану (20-25 км), частина літосфери, особливо кору вивітрювання, і всю гідросферу. Нижня межа опускається в середньому на 2-3 км під поверхню суші і на 1-2 км під дно океану. Вернадський розглядав біосферу як область життя, що включає поряд з організмами і середовище їх проживання. Він виділив сім різних, але геологічно взаємопов'язаних типів речовин:
1) жива речовина;
2) біогенна речовина (горючі копалини, вапняки та ін. Тобто речовина, що створюється і що переробляє живими організмами);
3) відсталу речовину (утворюється в процесах, в яких живі організми не беруть участь);
4) биокосное речовина (створюється одночасно живими організмами і в ході процесів неорганічної природи, наприклад грунт);
5) радіоактивна речовина;
6) розсіяні атоми;
7) речовина космічного походження (метеорити, космічний пил).
Біосфера складається з тропосфери - нижньої частини повітряної оболонки Землі (атмосфери), водяної оболонки (гідросфери) і верхньої частини, (на глибину 2-3 км) твердої оболонки (літосфери).
Два головні компоненти біосфери - живі організми і середовище їхнього життя - безперервно взаємодіють.
Основні типи організмів, які формують живі, або біотичні, компоненти екосистеми, прийнято поділяти по переважному способу харчування на продуцентів, консументів і редуцентов.
Продуценти - це організми, що виробляють органічні сполуки з неорганічних. Продуценти (в більшості своїй зелені рослини) створюють органічні речовини в процесі фотосинтезу або хемосинтезу. Ці органічні речовини використовуються продуцентами як джерело енергії і як будівельний матеріал для клітин і тканин організму.
Фотосинтез - це процес утворення первинних органічних речовин і кисню під впливом сонячного світла.
Хемосинтез - перетворення неорганічних сполук в поживні органічні речовини за відсутності сонячного світла, за рахунок енергії хімічних реакцій.
Тільки продуценти здатні самі виробляти для себе їжу. Більш того, вони безпосередньо чи опосередковано забезпечують поживними елементами консументов і редуцентов.
За типом харчування все продуценти є автотрофами - самі виробляють органічні речовини з неорганічних.
Гетеротрофи і редуценти за типом харчування є гетеротрофами - харчуються органічною речовиною, виробленим іншими живими організмами.
Гетеротрофи - організми, які отримують поживні речовини і необхідну енергію, харчуючись живими організмами - продуцентами або іншими консументами.
Залежно від джерел живлення консументи поділяються на три основні класи:
1) фітофаги (рослиноїдні) - це консументи 1-го порядку, які харчуються виключно живими рослинами. Наприклад, птахи їдять насіння, нирки і листя;
2) хижаки (м'ясоїдні) - консументи 2-го порядку, які харчуються виключно рослиноїдних тваринами (фитофагами), а також консументи 3-го порядку, які харчуються тільки м'ясоїдними тваринами.
3) евріфагі (всеїдні), які можуть поїдати як рослинну, так і тваринну їжу. Прикладами є свині, пацюки, лисиці, таргани, а також людина.
Редуценти - організми, які отримують поживні речовини і необхідну енергію харчуючись останками мертвих організмів (тварин, рослин).
Існує два основні класи редуцентов.
Детритофаги - безпосередньо споживають мертві організми або органічні залишки (приклад: шакали, грифи, дощові черв'яки).
Деструктори - розкладають мертву органічну матерію на прості неорганічні сполуки (процес гниття і розкладання). Прикладом можуть служити гриби і мікроскопічні одноклітинні бактерії.
Людина і біосфера
Наслідки появи людини як істоти, що володіє розумом, і його зв'язок з біосферою багатофункціональні.
Людина як особлива форма життя і істота, що володіє розумом, вносить принципово нові елементи у взаємовідносини з природою.
Однак не всі творіння людини знаходяться в гармонії з навколишньою дійсністю. Крім того, зроблене людиною, як правило, не сприяє створенню нових запасів енергії.
Зростання населення, якісний стрибок у розвитку науки і техніки за останні два століття, особливо в наші дні, привели до того, що діяльність людини стала фактором планетарного масштабу, направляє силою подальшої еволюції біосфери.
Система «природа - біосфера - людина»
Вплив природи на людину. географічне середовище
Зв'язок людини з навколишнім середовищем особливо яскраво виражена в сфері матеріального виробництва. Природні багатства служать природною основою матеріального виробництва і життя суспільства в цілому.
Природа є природною основою життєдіяльності людини і суспільства в цілому. Поза природою і використання створених на її основі предметів людина не існує.
Вплив природи у вигляді конкретної географічного середовища на історичний розвиток того чи іншого народу досить по-різному. Дана відмінність було особливо чутливим для людини на ранніх щаблях суспільства, коли перетворення предметів природи становило лише вельми незначний відсоток у порівнянні з їх використанням в готовому вигляді.
Ступінь впливу природи і залежність людини від неї настільки великі, що усвідомлення цього послужило основою для появи цілого напряму в науці - географічного детермінізму. Його прихильники вважали, що розвиток людського суспільства вирішальним чином визначається впливом на нього різних географічних (природних) чинників.
Вони вважали, що розвиток народів визначається в першу чергу природним ландшафтом, грунтом, кліматом і їжею.
Цікавою є «океанічна концепція» Л.Н. Мечникова. Суть її в тому, що розвиток людського суспільства визначається в першу чергу освоєнням водних ресурсів і шляхів сполучення. Відповідно до його концепції, послідовно змінюючи один одного, існувало кілька цивілізацій:
річкова (при освоєнні великих річок Китаю, Єгипту, Месопотамії та інших країн);
середземноморська (оволодіння морським простором);
нова океанічна (в масштабах всієї Землі).
Навколишнє середовище та її компоненти
Навколишнє середовище - більш широке поняття, ніж географічна. Воно включає, крім поверхні Землі і її надр, частина Сонячної системи, яка потрапляє або може потрапити в сферу діяльності людини, а також створений ним матеріальний світ. У структурі навколишнього середовища виділяють:
природне місце існування. що включає в себе живу і неживу частини природи - геосферу і біосферу. Вона існує без втручання людини, природним чином;
штучне середовище проживання - все те, що спеціально зроблено людиною.
З розвитком суспільства роль і значення для людини штучного середовища проживання безперервно зростають.
Вплив людини на природне середовище. Техносфера
Масштаби створеної людством матеріальної культури воістину величезні. І темпи її розвитку постійно збільшуються. В наші дні так звана техномасса вже на порядок перевищує біомасу. Це тривожний сигнал, він вимагає вдумливого ставлення до балансу складових системи «природа - біосфера - людина».
Рівень впливу людини на навколишнє середовище залежить в першу чергу від технічної озброєності суспільства. XX століття - століття науково-технічного прогресу. Пов'язаний з якісно новим стосунками науки, техніки і технології, він колосально збільшив масштаби впливу суспільства на природу.
Ноосфера. Вчення В.І. Вернадського про ноосферу
Вчення про ноосферу було сформульовано в працях одного з його засновників В.І. Вернадського. Всього роботах можна зустріти різні визначення і уявлення про ноосферу які до того ж змінювалися протягом усього життя вченого. Усвідомлюючи величезну роль і значення людини в житті і перетворенні планети, Вернадський вживає поняття «ноосфера» в різних сенсах:
як стан планети, коли людина стає найбільшою перетворюючої геологічною силою;
як область активного прояву наукової думки;
як головний чинник перебудови та зміни біосфери.
В даний час під ноосферою розуміється сфера взаємодії людини і природи, в межах якої розумна людська діяльність стає головним визначальним чинником буття.
Взаємозв'язок космосу і живої природи
Завдяки зв'язку всього існуючого космос чинить активний вплив на найрізноманітніші процеси життя на Землі.
Вплив космосу на що відбуваються на Землі процеси (наприклад, Місяця на морські припливи і відливи, сонячні затемнення) люди помітили ще в давнину. У XX столітті знання про вплив космосу на Землю істотно поповнилися. І в цьому є заслуга і українських вчених, в першу чергу представників українського космізму - А.Л. Чижевського. К.Е. Ціолковського. Л.Н. Гумільова. В.І. Вернадського.
Зрозуміти оцінити і виявити масштаби впливу космосу і перш за все Сонця на земне життя і її прояви, багато в чому вдалося Чижевського.
Сенс його концепції, заснованої на багатому фактичному матеріалі, полягав у доведенні існування космічних ритмів і залежності біологічної та суспільного життя на Землі від пульсу космосу.
Багато ідей А.Л. Чижевського знайшли своє застосування в області космічних і біологічних наук. Вони підтверджують нерозривну єдність людини і космосу, вказують на їх тісне взаємовплив.
Протиріччя в системі «природа - біосфера - людина»
Взаємини природи і суспільства не можна розглядати поза протиріч, неминуче виникають та існують між ними. Історія спільного існування людини і природи являє собою єдність двох тенденцій.
По перше. з розвитком суспільства і його продуктивних сил постійно і стрімко розширюється панування людини над природою.
По-друге. постійно поглиблюються суперечності, дисгармонія між людиною і природою.
Термін «екологія». вперше спожитий німецьким біологом Е. Геккелем в 1866 р позначає науку про взаємини живих організмів з навколишнім. Вчений вважав, що нова наука буде займатися тільки взаємовідносинами тварин і рослин з їх середовищем проживання
Сьогодні екологічну ситуацію в світі можна охарактеризувати як близьку до критичної. Перша Конференція ООН з навколишнього середовища в 1972 р офіційно констатувала наявність на Землі глобальної екологічної кризи всієї біосфери. Сьогодні в наявності вже не локальні (регіональні), а глобальні (всесвітні) екологічні проблеми:
знищені і продовжують знищуватися тисячі видів рослин і тварин;
значною мірою знищений лісовий покрив;
стрімко скорочується наявний запас корисних копалин;
світовий океан не тільки виснажується в результаті знищення живих організмів, але і перестає бути регулятором природних процесів;
атмосфера в багатьох місцях забруднена до гранично допустимих норм, чисте повітря стає дефіцитом;
на Землі практично немає жодного квадратного метра поверхні, де б не знаходилося штучно створених людиною елементів.
Для вирішення екологічних проблем слід, перш за все, перейти від споживчого, технократичного підходу до природи до пошуку гармонії з нею. Для цього, зокрема, необхідний ряд цілеспрямованих заходів по екологізації виробництва: застосування природозберігаючих технологій і виробництв, обов'язкова екологічна експертиза нових проектів, а в ідеалі - створення безвідходних технологій замкнутого циклу, нешкідливих як для природи, так і для здоров'я людини. Необхідний невблаганний жорсткий контроль за виробництвом продуктів харчування, що вже здійснюється в багатьох цивілізованих країнах.
Необхідно також дбати про підтримання динамічної рівноваги між природою і людиною. Людина повинна не тільки брати у природи, а й віддавати їй (посадки лісів, риборозведення, організація національних парків, заповідників тощо).
Іншим заходом, спрямованої на поліпшення взаємин людини і природи, є розумне самообмеження у витрачанні природних ресурсів, особливо енергетичних джерел, мають для життя людства найважливіше значення. Підрахунки міжнародних експертів показують, що якщо виходити з сучасного рівня споживання, то запасів вугілля вистачить на 430 років, нафти - на 35 років, природного газу - на 50 років. Термін, особливо по запасах нафти, не такий вже і великий. У зв'язку з цим необхідні розумні структурні зміни в світовому енергобалансі убік розширення застосування атомної енергії, а також пошук нових, ефективних, безпечних і максимально нешкідливих для природи джерел енергії.
Що вивчає біосфера?
Назвіть типи речовин відповідно до поглядів В.І. Вернадського?
Який вплив на біосферу впливає людини ?.
Що розуміється під поняттям географічне середовище, навколишнє середовище і техносфера?
У чому суть вчення В.І. Вернадського та ноосферу?
Який вплив космосу на що відбуваються на Землі процеси?
Назвіть основні протиріччя в системі людина-природа.
Перерахуйте глобальні екологічні проблеми.