Влияние биогеохимических круговоротов на стабильное существование биосферы

Наша планета — это огромный мир живых организмов, каждый их которых выполняет свою функцию. Что угрожает сегодня экосистеме нашей планеты?

Стабильное существование биосферы Земли — что обеспечивает основу

Биосферой называют живую оболочку планеты, заселенную живыми организмами. Это часть планеты, которая находится под их воздействием и состоит из продуктов их жизнедеятельности.

В биосфере живет и развивается более трех миллионов растений, животных и бактерий, в том числе человек.

Живые организмы являются главной силой, которая меняет и преображает планету. Эту роль они выполняют на протяжении всего существования на Земле.

Основы стабильности биосферы:

• многообразие живых организмов;
• каждый выполняет предназначенные ему природой функции, действует в тесной взаимосвязи с другими и способен к взаимозаменяемости;
• биохимические циклы бесконечно дублируются;
• живое вещество отличается большой жизненной активностью.

Стабильность биосферы поддерживается происходящими в ней круговоротами веществ и превращением энергии.

Устойчивость биосферы зависит от факторов:

• развитие планеты как космического тела;
• биологическая эволюция живого вещества;
• развитие человеческого общества.

Все три фактора должны действовать во взаимосвязи, чтобы не нарушать стабильность существования системы.

Неустойчивая биосфера и устойчивое развитие

За период своего существования биосфера прошла сложный путь развития: была на грани уничтожения, но снова возрождалась.

Примером катастрофы ученые называют столкновение Земли с крупным астероидом, произошедшее 65 млн лет назад. Природный баланс был нарушен. В результате погибли крупные позвоночные, в том числе динозавры. Планета почти полностью лишилась лесного покрова. Органическая жизнь на земле возродилась спустя 3 млн лет.

Вулканические извержения, сход ледников также значительно повлияли на биосферу Земли: привели к дестабилизации, нарушали биологический круговорот. Однако спустя время система приспосабливалась и восстанавливалась.

Эти факты говорят об устойчивости биосферы. Биохимические реакции синтеза и разложения работают без сбоев. Разрушение этих реакций приведет к уничтожению всей биосферы в течение нескольких десятков лет.

Однако в последнее столетие ученые все чаще стали говорить о неустойчивости биосферы. Причина тому — антропогенное воздействие. Рост населения планеты привел к тому, что люди стали потреблять больше ресурсов, чем экосистема способна воспроизвести. Вмешательство человека в законы природы стало столь значительным, что биосфера не успевает восстанавливаться после глобального воздействия на нее.

Настало время, когда человечеству необходимо совместно планировать экономическое развитие, которое должно предусматривать сохранение и восстановление природной среды планеты Земля.

В конце ХХ века учеными введен термин «устойчивое развитие». Под ним понимается процесс взаимодействия всех стран, заключающийся в согласовании вопросов развития научно-технического прогресса и эксплуатации природных ресурсов.

Организация объединенных наций считает, что это многоэтапный процесс, который требует постепенного перехода к устойчивому развитию. В настоящее время предложено отказаться от нерационального использования природных богатств. Но сделать этот шаг в условиях конкуренции, стремления к росту прибыли, а также других жизненных ценностей людей пока не представляется возможным.

Ученые мира работают над решением вопроса рационального использования имеющихся природных ресурсов, занимаются поиском оптимальных путей переработки отходов, утилизации мусора, внедрением новых экологичных технологий. Особая задача — сохранение биологического разнообразия планеты.

Устойчивое развитие невозможно без сокращения конфликтов между людьми, умения договариваться и принятия адекватных совместных решений.

Основным документом по сохранению нашей планеты на сегодня является Хартия Земли. Это международная декларация, в которой изложены основные принципы создания устойчивого общества в ХХI веке.

Влияние биогеохимических круговоротов на стабильность биосферы

Мир природы представляет собой гармоничное целое. Все виды животных и растений имеют общий химический состав: белки, жиры, углеводы, ферменты и др. Реакции, которые происходят в них, идут на основе ассимиляции и диссимиляции. Таким образом, в результате объединения видов системы, биоценоза, образуется единая структура, которая работает четко и слаженно. Это и создает ее стабильность.

Термин биогеохимические циклы предложил академик В.В. Вернадский. Под ним понимается круговорот питательных веществ, в котором участвуют живые и неживые системы.

Биогеохимический круговорот живой материи — это закономерный безостановочный процесс, в результате которого происходит перераспределение вещества, энергии, информации. Он обеспечивает воспроизводство всего живого на планете. Существует три основных типа круговоротов:

• круговорот воды;
• круговорот кислорода, азота, углерода и др.;
• круговорот твердых элементов, фосфора и др.

Поступление и расход всех элементов сбалансирован. Например, круговорот углерода начинается с фотосинтеза. В результате углерод превращается в глюкозу. Из нее образуются все дальнейшие вещества, необходимые живым организмам. Растения поедаются животными. Углерод перемещается в их тела. Они выдыхают углерод в форме углекислого газа. Таким образом, круг замыкается.

Круговорот воды совершается под воздействием солнечной энергии. Вода, испаряясь из водоемов, вновь поступает на землю в виде дождя. Над сушей количество природных осадков выпадает больше, чем над океаном. Этот дисбаланс компенсируется речными потоками, идущими к океану.

Химические элементы, совершая круговорот, переходят из живых организмов в неживые и обратно. Этот цикл можно назвать бесконечным при условии постоянного притока энергии в виде солнечных лучей.

Например, частые дожди способствовали росту растений. Их выросло большое количество. Они стали пищей животных, приплод которых резко увеличился. Увеличилась потребность в корме. Его стало не хватать, и число популяции резко уменьшилось. Таким образом в природе идет процесс саморегуляции.

То же самое происходит при самоочищении окружающей среды. Органические загрязняющие вещества исчезают благодаря природной минерализации. Микроорганизмы активно чистят среду от загрязнений.

Каждый организм вступает во взаимодействие с окружающей средой. Живые организмы в природе образуют сообщества или виды. Объединение создает преимущества в борьбе за существование. В составе каждого биоценоза есть растения, животные, которые едят это растение, хищники и паразиты, которые поедают животных, а также микроорганизмы. Это объединение регулирует все жизненные процессы. Оно очень устойчиво.

Таким образом, природой выработаны саморегулирующие механизмы, которые обеспечивают стабильность биосферы.

Связь биосферы с другими оболочками Земли

Биосфера тесно связана с геосферами: гидросферой, атмосферой и литосферой.

Все три оболочки взаимодействуют между собой. Вместе они образуют целостную систему. Вода находится в атмосфере в виде пара и облаков. От рельефа местности зависит скорость движения рек. От ветра зависит рельеф местности.

Взаимодействие с литосферой происходит в земной коре, в ее верхней части. Здесь накапливаются остатки растений, животных. В верхних слоях почвы живут микроорганизмы: бактерии, водоросли. Благодаря им происходят биохимические процессы, в результате которых остатки перерабатываются естественным образом. Растения получают из почвы питание, затем удобряют ее своими остатками.

Взаимодействие с гидросферой очень тесное. Без воды невозможно существование живых организмов. Наглядно это видно на составе воды океанов, степени ее солености, которая поддерживается биосферой, так как соль используют организмы, обитающие в океанах.

Взаимодействие с атмосферой проявляется в процессе фотосинтеза, выделения кислорода. Растения обогащают воздух кислородом, поглощая углекислый газ.

Живые организмы создали на планете оболочку, которая связывает воедино всю систему. Они живут и взаимодействуют в этом пространстве.

Влияние человека на биосферу

В древности влияние человека на природу было минимальным. Его существование органично вписывалось в экосистему. Он получал от природы ресурсы для своего существования: воздух, пищу, воду, энергию, строительные материалы и др. Отходы своей жизнедеятельности возвращал в природу. При этом сохранялся баланс.

Постепенно человек научился влиять на природу, приспосабливая ее под свои нужды. Число отходов значительно выросло. Большая их часть не включается биологический круговорот по причине их токсичности и чужеродности.

Кроме того, человек уничтожает животных и рыб в больших количествах. Строит плотины, меняет русла рек, создает мегаполисы. Количество населения увеличивается независимо от природного регулирования.

Производя в огромных количествах электроэнергию, выплавляя металлы, производя химические удобрения, пестициды, создавая огромное количество техники, человечество способствует увеличению нагрузки на биосферу. Природа не справляется и не успевает восстанавливаться после разрушительной деятельности человека.

Например, увеличившиеся многократно отходы жизнедеятельности человека приводят к загрязнению воды, земли, воздуха. Вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных морей создают угрозу для экосистемы. Изменение климата планеты происходит под воздействием человека. Это может привести к уничтожению миллионов биологических видов.

Атмосферу загрязняют выбросы вредных газов от автомобилей, промышленных предприятий. В результате на планете нарушен режим теплоотдачи. Повышение температуры дает «парниковый эффект», т.е. происходит таяние льдов, повышается уровень Мирового океана. Разрушается озоновый слой атмосферы.

Созданные человеком нефтепродукты, ядохимикаты пагубно влияют на среду обитания животного и растительного мира. Загрязнение рек приводит к исчезновению многих видов рыб. Загрязнение морей нефтью стало причиной исчезновения многих видов морских обитателей.

Сегодня человек как разумное существо понимает степень своего губительного воздействия на экосистему планеты. Ученые говорят о надвигающемся экологическом кризисе планеты. Процессы созидания отстают от процессов разрушения. Это ведет человечество к катастрофе.

Потому сегодня ученые всего мира, объединившись, работают над проблемой предотвращения катастрофы. В 1972 году ООН на Стокгольмской конференции в своей декларации провозгласила, что забота об окружающей среде и сохранение живой природы должна стать важнейшей целью человечества.

Какие меры сегодня принимаются? На уровне правительств разрабатываются природоохранные мероприятия:

• мониторинг окружающей среды;
• создание национальных парков, заповедников;
• разведение исчезающих видов животных;
• разработка норм предельно допустимых концентраций (ПДК) и контроль за их соблюдением;
• строительство очистных сооружений;
• создание безотходных технологий;
• принятие законов, которые обеспечивает правовую основу мероприятий по сохранению биосферы.

Знания развивают человека, делают его сильным. Но где найти на все время? Если вы задаете себе этот вопрос, не забывайте, вам поможет сервис ФениксХелп.