Дальнейшее рассмотрения достижений науки о жизни на Земле

Биосфера, ноосфера и техносфера

О плане изложения этой темы

• В силу сложности вопросов тематики этого занятия и в силу слабой обобщённости уже имеющихся в науке результатов по этой проблеме наше изложение будет кратким и конспективным.

• Это ни в коей мере не означает, что рассматриваемые вопросы не важны для современной науки.

• Просто уровень накопленных знаний таков, что в этой области знаний имеется ещё очень много нерешенных и спорных вопросов.

• Именно по этой причине мы будем говорить только о наиболее общих, но чётко установленных понятиях и хорошо изученных фактах.

О понятии биосферы

• Из самых общих соображений легко понять, что различные биоценозы на Земле взаимодействуют между собой.

• Это особенно проявляется в сезонных перелётах птиц, миграции животных, распространении семян растений в новые ареалы.

• Таким образом можно говорить о том, что все очаги жизни на Земле связаны между собой в единую систему.

• Эта система работает, как единое целое. В в ней непрерывно происходит перемещение вещества (в основе минерального), а также энергии.

• Соответствующие процессы подчиняются определённым биогеохимическим циклам.

• Та часть оболочки Земли, которая охвачена жизнью называется биосферой.

Область биосферы

• Понятие биосферы ввёл в употребление австрийский геолог Э. Зюсс. Это было в 1875 году.

• Учение о биосфере было развито в работах российских учёных В.В. Докучаева и В.И. Вернад-ского.

• Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Особенности понятия биосфера

• Здесь приведены два уже известных вам рисунка.• Хорошо видно, что атмосфера, гидросфера и литосфера

(твёрдая оболочка) характеризуются чётким местополо- жением, заданным их геологической сущностью.

• Биосфера же как бы внедрена в эти оболочки (сферы) и существует внутри них.

Ещё немного об особенностях понятия биосфера

• В этой лекции нам придётся столкнуться с понятиями, которые так или иначе связаны с биологией – это био- сфера, ноосфера, антропосфера и т.д.

• Все эти понятия определяют ту часть оболочки Земли,

где происходят биологические и другие, связанные с биологией процессы и явления.

• В отличие от сфер, заданных геологией, действие этих процессов происходит в разных геологических слоях (сферах) нашей планеты.

• Особенностью биологических в своей основе сфер является то, что со временем они могут расширяться вглубь Земли, в верхние слои атмосферы и даже в космос.

За счёт чего существует биосфера

• В конечном итоге все питание живых организмов

на планете происходит за счёт минералов, которые усваиваются на нижних этажах биологической пирамиды.

• Минералы со временем возвращаются в Землю в результате разложения органики после смерти.

• Все эти циклические процессы происходят за счёт использования энергии Солнца.

Области распространения и температурные интервалы жизни

• Биологическая жизнь существует в некоторой области у поверхности Земли.

• Она сосредоточена в нижней части атмосферы (15 – 20) км, всей гидросфере и в верхней части литосферы.

• Нижняя граница биосферы опускается вглубь суши на 2 – 3 км и в океане на глубину 1- 2 км от его поверхности.• В общем в состав биосферы входят около 60 элементов

таблицы Менделеева. • Споры низших растений могут выдерживать температуры

до – 200 градусов Цельсия.• Бактерии в гидротермальных источниках существуют до

температур +100 градусов Цельсия, а в океанских впадинах (глубина больше указанной выше) они выдерживают температуры даже до 200-250 градусов Цельсия.

Числа, которые характеризуют биосферу

• По оценкам живая масса биосферы в пересчёте на сухое вещество составляет около 1015 т.

• Основная живая масса биосферы в целом растительная. На её долю приходится 99% всей биомассы. Только 1% биомассы - это животные и микроорганизмы.

• Земля получает от Солнца в течение года в среднем около1,3 на 10 в 24 степени калорий в год.

• 40% этой энергии возвращается в космос, 15% поглощается атмосферой, почвой и водой. Остальная энергия – это свет, который является источником энергии для жизни на Земле.

Расход энергии в биосфере

• Энергия света, накопленная при фотосинтезе частично уходит обратно в окружающую среду в процессе дыхания.

• Остальная часть энергии, накопленной продуцентами накапливается в их организмах и становится доступной для питания консументов.

• Разница между энергией, полученной продуцентами при фотосинтезе, и энергией, которая расходуется ими при дыхании называется чистой первичной продукцией.

• В чистую первичную продукцию переходит всего 0,1% энергии, которая достигает поверхности Земли.

• На самом деле это большие цифры. За год это составляет 6 на 10 в 20 степени калорий, что соответствует 165 млрд тонн органического вещества.

• В это вес входит огромное количество воды.

Геохимические циклы. Проект Биосфера-2

• Геобиохимические циклы, характеризующие биосферу в целом, замкнуты по веществу (закон сохранения) и открыты по энергии.

• В связи с освоением космоса учёные сделали попытку изучить возможность замкнутого жизненного цикла в изолированной зоне (см. рисунок).

• Этот проект назван Биосфера-2. Подразумевается, что Биосфера-1 –это Земля.

Влияние биосферы на планету

• В биосфере, как мы уже не раз отмечали, идёт непрерывная эволюция.

• Эволюция биосферы влияет на Землю в целом.• Наглядными примерами такого влияния является

появление кислородной атмосферы, а также залежей мела, каменного углы и нефти. Эти залежи - минерализованные остатки жизни.

• Появление человека усилило воздействие биосферы на нашу планету.

• Особенностью воздействия человека является его интенсивность и быстрота, к которой очень трудно приспособиться другим организмам.

Понятие ноосферы

• С появлением на Земле человека возникла разумная жизнь.

• Область планеты, где концентрируется разумная жизнь и проявляются её последствия называется ноосферой.

• Ноосфера имеет тенденцию к расширению.

• Влияние ноосферы на глобальные процессы на Земле огромно.

Воздействие ноосферы на жизнь нашей планеты

• Особенность разумной жизни является то, что она очень быстро переходит к социальной эволюции.

• Поэтому воздействие разумной жизни на процессы, которые происходят на нашей планете, идёт не только традиционными биологическими путями, но и социальными.

• Это оказывает очень сильное и часто опасное воздействие на всю биосферу.

• В то же время надо понимать, что возникновение социальной жизни в ноосфере – это естественный результат эволюции.

• Об особенностях воздействия ноосферы на планету Земля мы уже говорили чуть ранее.

Как появился термин ноосфера

• Термин ноосфера был впервые предложен Эдуардом Леруа.

• Леруа, а затем и его последователи опирались на идеи античного учёного Плотина, жившего в начале III века нашей эры, об эманации жизненного духа.

• Идеи Леру были превращены в чётко сформулированную теорию через несколько десятилетий после их возникновения.

Создатели теории ноосферы

• Современную теорию ноосферы почти одновременно и независимо друг от друга создали француз Тейяр де Шарден и президент АН УССР В.И. Вернадский.

• Оба они опирались на работы Леруа.

Что принято выделять в ноосфере

• Ноосферу можно определить, как высшую стадию развития биосферы, которая связана с появлением на ней цивилизованного человечества.

• Разумная жизнь человечества становится одним из основных факторов воздействия на всю биосферу, а таже на относительно глубокие слои литосферы и верхние слои атмосферы.

• Принято считать, что ноосфера включает в себя:

1. Антропосферу – сферу обитания человека;

2. Техносферу;

3. Социосферу и, наконец,

4. Изменённую человеком живую и неживую природу.

Глобальные процессы, происходящие в ноосфере

• В теории ноосферы важны, прежде всего, исследования глобальные процессов.

• К таким процессам относятся использование полезных ископаемых, загрязнение среды обитания, транспортировка энергоносителей, выведение и расселе- ние на Земле различных видов растений и животных.

• Вторая группа вопросов – это определение возможных пределов численности людей и животных на Земле.

• Иными словами, здесь затрагивается вопрос о запасах источников существования организмов, то есть об исчерпаемости невозобновимых источников энергии и вещества, а также о пределах достаточного воспроизводства возобновимых источников

Законы Мальтуса

• Ещё в XIX веке англичанин Мальтус отметил, что численность видов растёт быстрее, чем возрастают средства для их существо- вания.

• Согласно Мальтусу численность видов растёт в геометрической про- грессии, а средств к их существованию в ариф- метической прогрессии.

О критике законов Мальтуса

• Мальтус указывал на то, что многие нежелательные явления, такие как эпидемии и войны, ограничивают бурный рост человечества и тем самым компенсируют слишком медленный рост средств существования.

• Именно это обстоятельство послужило основой для резкой и зачастую крайне несправедливой критике его работ.

• В настоящее время никто не оспаривает того обстоятельства, что многие ресурсы, такие как источники энергии, включая ядерные, запасы питьевой воды и т.д. истощаются.

• Активное использование древесины уменьшает поступление в атмосферу кислорода.

• С другой стороны, промышленные отбросы засоряют окружающую среду и влияют на условия жизни на Земле.

О влиянии человека на окружающую среду.

• Человек и его деятельность влияют на окружающую среду в результате роста народонаселения и соответственно, росту потребления ресурсов, и в результате хозяйственной деятельности, вызывающей загрязнение окружающей среды.

• Эти два вида воздействия тесно взаимосвязаны.• Население Земли непрерывно возрастает. Ожидается, что к

2050 году численность населения Земли достигнет 14 млрд. человек.

• Постепенно изменяется и возрастная структура населения.• Количество людей пожилого возраста в цивилизованных

странах увеличивается, количество детей, рождающихся в семье, падает.

Оценка средней продолжительности жизни в разных регионах земного шара

Что такое четвёртый возраст

• Наука, которая занимается изучением численности населения разных стран и народов и описанием изме- нения возрастной структуры населения, называется демографией.

• В былые времена в жизни человека можно было выделить три периода или три возраста – это детство, взрослое состояние и старость.

• В период детства человек готовился к сознательной жизни, в период взрослости он работал и рожал детей, в период старости воспитывал молодое поколение.

• Глубокие старики в первобытном обществе были не нужны.

• Ныне в цивилизованных странах появился четвёртый возраст (старше 75 лет). Его иногда называют старая старость.

Изменение структуры семьи в цивилизованных странах

• В силу изменения социальных условий и увеличения продолжительности жизни в цивилизованных странах изменилась структура семьи.

• Раньше в семьях было много детей, но количество поколений было небольшим. Такие семьи иногда назы- вают горизонтальными.

• Теперь стали распространены семьи с малым коли- чеством детей, но большим числом поколений (пра-

деды и прабабушки и даже прапрадеды и прапра-

бабушки). Такие семьи называют вертикальными.• Описание этих демографических проблем выходит за

рамки нашего курса.

Загрязнение окружающей среды

• Загрязнение окружающей среды происходит в резуль-

ате естественных причин и в результате деятельности человека.

• Соответственно принято говорить о природных и об антропогенных загрязнениях.

• Особо опасными факторами, которые влияют на окружающую среду являются техногенные ката-

строфы.• Самой известной техногенной катастрофой конца XX

века была авария на Чернобыльской атомной электростанции.

Антропогенное влияние на окружающею среду.ы.

• Различают следующие виды отрицательного воздействия человеческой деятельности на окружающую среду:

1. Добыча природных ресурсов. 2. Распашка земель, вызывающая эрозию почв. Вырубка лесов. 3. Накопление промышленных отходов. 4. Загрязнение гидросферы. 5. Загрязнение атмосферы. 6. Радиоактивное загрязнение биосферы. 7. Тепловые выбросы. 8. Звуковое засорение окружающей среды. Этими вопросами занимается наука, которая

называется экологией.