Антропогенное воздействие на биосферу и его последствия. Границы и структура биосферы. Радиоактивное загрязнение биосферы
МИНИСТЕРСТВООБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КУЗБАССКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра химическойтехнологии твердого топлива и экологии
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине
«Экология»
Выполнил: студент группы
ОПз-08 Васильев С. С.
Проверил:
Кемерово, 2009
Введение
2.1 Загрязнение атмосферы
2.2 Загрязнение почв
2.3 Загрязнение природных вод
Заключение
Используемая литература
Введение
Человек всегда использовал окружающую среду в основномкак источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени егодеятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлогостолетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили насебя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарасталии в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь кулучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материальногопроизводства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая частьвзятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых илинепригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, исамого человека. Целью реферата является осветить: современное состояниеприродной среды; охарактеризовать основные источники загрязнений биосферы; выявитьпути охраны окружающей среды от загрязнений.
1. Современное состояниеприродной среды
Рассмотрим некоторые черты современного состояниябиосферы и процессы, происходящие в ней.
Глобальные процессы образования и движения живоговещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом огромных массвещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимическиециклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность,скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.
С появлением и развитием человечества процесс эволюциизаметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесовдля земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войныопустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ,истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурногопосле промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало всебольшей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать дляудовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - какорганического, живого, так и минерального, косного.
Рост населения и расширяющееся развитие сельскогохозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовоеуничтожение лесов в Европе, Северной Америке. Выпас скота в больших масштабахприводил к гибели лесов и травяного покрова, к эрозии (разрушению) почвенногослоя (Средняя Азия, Северная Африка, юг Европы и США). Истреблены десятки видовживотных в Европе, Америке, Африке.
Ученые предполагают, что истощение почв на территориидревнего центральноамериканского государства майя в результатеподсечно-огневого земледелия явилось одной из причин гибели этой высокоразвитойцивилизации. Аналогично в Древней Греции исчезли обширные леса в результатевырубки и неумеренного выпаса скота. Это усилило эрозию почвы и привело к уничтожениюпочвенного покрова на многих горных склонах, повысило засушливость климата иухудшило условия ведения сельского хозяйства.
Строительство и эксплуатация промышленных предприятий,добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов,загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.
Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в.в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики,машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельностьстала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальнымипроцессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечествомэнергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и дажеопережает его прирост.
Предупреждая о возможных последствиях расширяющегосявторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадскийписал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли».Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной(производимой человеком) деятельности проявляются в истощении природныхресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природныхэкосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата.Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природныхбиогеохимических циклов.
В результате сжигания различного топлива в атмосферуежегодно выбрасывается около 20 млрд. т углекислого газа ипоглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд. т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, отвулканической активности. Однако антропогенные выбросыуглекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большуюдолю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа ватмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли,сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести кзаметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся втечение миллионов лет равновесных связей в биосфере.
Итогом нарушения прозрачности атмосферы, а,следовательно, и теплового баланса может явиться возникновение «парникового эффекта», то есть увеличения среднейтемпературы атмосферы на несколько градусов. Это способно вызвать таяниеледников полярных областей, повышение уровня Мирового океана, изменение егосолености, температуры, глобальные нарушения климата, затопление прибрежныхнизменностей и многие другие неблагоприятные последствия.
Выброс в атмосферу промышленных газов, включающих такиесоединения, как окись углерода СО (угарный газ), окислы азота, серы, аммиака и другихзагрязнителей, приводит к угнетению жизнедеятельностирастений и животных, нарушениям обменных процессов, котравлению и гибели живых организмов.
Неуправляемое влияние на климат в совокупности снерациональным ведением сельского хозяйства способны привести к значительномуснижению плодородия почв, большим колебаниям урожайности культур. По даннымэкспертов ООН, в последние годы колебания продукции сельского хозяйствапревышали 1%. А ведь уменьшение производства продовольствия даже на 1% можетпривести к гибели от голода десятков миллионов человек.
Катастрофически сокращаются леса на нашей планете, нерациональныевырубки лесов и пожары привели к тому, что во многих местах, некогда сплошьпокрытых лесами, к настоящему времени они сохранились лишь на 10-30%территории. Площадь тропических лесов Африки уменьшилась на 70%, Южной Америки- на 60%, в Китае лишь 8% территории покрыто лесом.
1.1 Загрязнение природной среды
Появление в природной среде новых компонентов, вызванноедеятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями(например, вулканической деятельностью), характеризуют термином загрязненность.В общем виде загрязненность - это наличие в окружающейсреде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды с точки зрения проживания человека или веденияим хозяйственной деятельности. Этим термином характеризуются всетела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте,но не в то время и не в том количестве, какое естественнодля природы, появляются в окружающей среде и могут выводитьее системы из состояния равновесия.
Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменномуровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.
На организменном уровне можетпроисходить нарушение отдельных физиологические функцийорганизмов, изменение их поведения, снижение темпов ростаи развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных фактороввнешней среды.
На уровне популяций загрязнение может вызывать изменениеих численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры,годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.
На биоценотическом уровне загрязнение сказывается наструктуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разномувлияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественныесоотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появлениядругих. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения(детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание - над продукцией. Вконечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементовсреды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы,обесценение в хозяйственном отношении.
Различают природное и антропогенное загрязнения.Природное загрязнение возникает в результате естественных причин - извержениявулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенноезагрязнение - результат деятельности человека.
В настоящее время общая мощность источниковантропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных.Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн. т. азота в год, аантропогенные - 35-50 млн. т; двуокиси серы, соответственно, около 30 млн. т иболее 150 млн. т. В результате деятельности человека свинца попадает в биосферупочти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.
Загрязняющие вещества, возникшие в результатехозяйственной деятельности человека, и их влияние на среду очень разнообразны.К ним относятся: соединения углерода, серы, азота, тяжелые металлы, различныеорганические вещества, искусственно созданные материалы, радиоактивные элементыи многое другое.
Так, по оценкам экспертов, в океан ежегодно попадаетоколо 10 млн. т нефти. Нефть на воде образует тонкую пленку, препятствующуюгазообмену между водой и воздухом. Оседая на дно, нефть попадает в донныеотложения, где нарушает естественные процессы жизнедеятельности донных животныхи микроорганизмов. Кроме нефти, значительно возрос выброс в океан бытовых ипромышленных сточных вод, содержащих, в частности, такие опасные загрязнители,как свинец, ртуть, мышьяк, обладающие сильным токсическим действием. Фоновыеконцентрации таких веществ во многих местах уже превышены в десятки раз.
Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательноевоздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строгоконтролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющеговещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую концентрацию(ПД К) его в природной среде.
Предельно допустимый сброс (ПДС) - это массазагрязняющего вещества, выбрасываемого отдельными источниками за единицувремени, превышение которой приводит к неблагоприятным последствиям вокружающей среде или опасно для здоровья человека. Предельно допустимаяконцентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающейсреде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека илиего потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее времяпри определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнителей наздоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы,микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.
Специальные службы мониторинга (наблюдения) окружающейсреды осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДКвредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна ихроль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций идругих промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренныезаконом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, еслинарушаются нормы охраны окружающей среды.
Кроме загрязнения среды, антропогенное воздействиевыражается в истощении природных ресурсов биосферы. Огромные масштабыиспользования природных ресурсов привели к значительному изменению ландшафтов внекоторых регионах (например, в угольных бассейнах). Если на заре цивилизациичеловек использовал для своих нужд всего около 20 химических элементов, вначале XX втекало 60, то сейчас более 100 - почти всю таблицу Менделеева.Ежегодно добывается (извлекается из геосферы) около 100 млрд. т. руды, топлива,минеральных удобрений.
Быстрый рост потребностей в топливе, металлах,минеральном сырье и их добыче привели к истощению этих ресурсов. Так, пооценкам специалистов, при сохранении современных темпов добычи и потребленияразведанные запасы нефти будут исчерпаны уже через 30 лет, газа - через 50 лет,угля - через 200. Аналогичная ситуация сложилась не только с энергетическимиресурсами, но и с металлами (истощение запасов алюминия ожидается через 500-600лет, железа - 250 лет, цинка - 25 лет, свинца - 20 лет) и минеральнымиресурсами, как, например, асбест, слюда, графит, сера.
Вот далеко не полная картина экологической ситуации нанашей планете в настоящее время. Даже отдельные успехи природоохраннойдеятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубноговлияния цивилизации на состояние биосферы.
2. Атмосфера – внешняя оболочкабиосферы
2.1 Загрязнение атмосферы
Различные негативные изменения атмосферы Земли связаныглавным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферноговоздуха.
Существует два главных источника загрязнения атмосферы:естественный и антропогенный.
Естественный источник - это вулканы, пыльные бури,выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.
К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферыотносятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различныемашиностроительные предприятия.
Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферупоступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большуюопасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий,ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постояннымикомпонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблемазагрязнения воздуха свинцом.
Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказываетсяна состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты.Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса ихсамочувствие.
Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидомсеры и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено,что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чемшироколиственные.
Только на территории нашей страны общая площадь лесов,пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га. Значительным факторомдеградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей средырадионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн.га лесных массивов.
Особенно сильно страдают зеленые насаждения впромышленных городах, атмосфера которых содержит большое количествозагрязняющих веществ.
Воздушная экологическая проблема истощения озоновогослоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана счрезмерным применением фреонов в производстве и быту.
2.2 Загрязнение почв
В нормальных естественных условиях все процессы,происходящие в почве, находятся в равновесии. Но нередко в нарушенииравновесного состояния почвы повинен человек. В результате развитияхозяйственной деятельности человека происходит загрязнение, изменение составапочвы и даже ее уничтожение. В настоящее время на каждого жителя нашей планетыприходится менее одного гектара пахотной земли. И эти незначительные площадипродолжают сокращаться из-за неумелой хозяйственной деятельности человека.
Громадные площади плодородных земель погибают пригорнопромышленных работах, при строительстве предприятий и городов. Уничтожениелесов и естественного травянистого покрова, многократная распашка земли безсоблюдения правил агротехники приводит к возникновению эрозии почвы - разрушению и смыву плодородного слоя водой и ветром (рис. 58). Эрозия внастоящее время стала всемирным злом. Подсчитано, что только за последнеестолетие в результате водной и ветровой эрозий на планете потеряно 2 млрд. гаплодородных земель активного сельскохозяйственного пользования.
Одним из последствий усиления производственнойдеятельности человека является интенсивное загрязнение почвенного покрова. Вроли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения,радиоактивные элементы, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельскомхозяйстве.
К наиболее опасным загрязнителям почв относят ртуть и еесоединения. Ртуть поступает в окружающую среду с ядохимикатами, с отходамипромышленных предприятий, содержащими металлическую ртуть и различные еесоединения.
Еще более массовый и опасный характер носит загрязнениепочв свинцом. Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую средус отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются вкачестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным источникомсвинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль крупных автострад.
Вблизи крупных центров черной и цветной металлургии почвызагрязнены железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другимиметаллами. Во многих местах их концентрация в десятки раз превышает ПДК.
Радиоактивные элементы могут попадать в почву инакапливаться в ней в результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалениижидких и твердых отходов промышленных предприятий, АЭС илинаучно-исследовательских учреждений, связанных с изучением и использованиематомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем ворганизмы животных и человека, накапливаются в них.
Значительное влияние на химический состав почв оказываетсовременное сельское хозяйство, широко использующее удобрения и различныехимические вещества для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями растений. Внастоящее время количество веществ, вовлекаемых в круговорот в процессесельскохозяйственной деятельности, примерно такое же, что и в процессепромышленного производства. При этом с каждым годом производство и применениеудобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве возрастает. Неумелое ибесконтрольное использование их приводит к нарушению круговорота веществ вбиосфере.
Особую опасность представляют стойкие органическиесоединения, применяемые в качестве ядохимикатов. Они накапливаются в почве, вводе, донных отложениях водоемов. Но самое главное - они включаются вэкологические пищевые цепи, переходят из почвы и воды в растения, затем вживотных, а в конечном итоге попадают с пищей в организм человека.
2.3 Загрязнение природных вод
Под загрязнением водоемов понимается снижение ихбиосферных функций и экономического значения в результате поступления в нихвредных веществ.
Одним из основных загрязнителей воды является нефть инефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результатеестественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнениясвязаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой,переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.
Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например,ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы,ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческихферм. Небольшую опасность для водной среды из металловпредставляют ртуть, свинец и их соединения.
Расширенное производство (без очистных сооружений) иприменение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемоввредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямоговнесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями,поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанныхсельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении ичастично с атмосферными осадками.
Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стокисодержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия),вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азотаи фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также сканализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почвеприводит к нарушению биологического равновесия в водоеме.
Вначале в таком водоеме резко увеличивается количествомикроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количестворакообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмираниеогромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасовкислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка вводоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существованиялюбых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».
Одним из видов загрязнения водоемов является тепловоезагрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасываютподогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. Сповышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода,увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическоеравновесие.
В загрязненной воде с повышением температуры начинаютбурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевуюводу, они могут вызвать вспышки различных заболеваний.
В ряде регионов важным источником пресной воды являлисьподземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время врезультате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной водытакже подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, чтовода из них стала непригодной для питья.
Человечество потребляет на свои нужды огромное количествопресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельскоехозяйство. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - горнодобывающая,сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. Наних уходит до 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. Главный жепотребитель пресной воды - сельское хозяйство: на его нужды уходит 60-80% всейпресной воды.
Уже в настоящее время недостаток пресной воды испытываютне только территории, которые природа обделила водными ресурсами, но и многиерегионы, еще недавно считавшиеся благополучными в этом отношении. В настоящеевремя потребность в пресной воде не удовлетворяется у 20% городского и 75%сельского населения планеты.
Вмешательство человека в природные процессы затронулодаже крупные реки (такие, как Волга, Дон, Днепр), изменив в сторону уменьшенияобъемы переносимых водных масс (сток рек). Используемая в сельском хозяйствевода по большей части расходуется на испарение и образование растительнойбиомассы и, следовательно, не возвращается в реки. Уже сейчас в наиболееобжитых районах страны сток рек сократился на 8%, а у таких рек, как Дон,Терек, Урал - на 11-20%. Весьма драматична судьба Аральского моря, по сути,прекратившего существование из-за чрезмерного забора вод рек Сырдарьи иАмударьи на орошение.
Ограниченные запасы пресной воды еще больше сокращаютсяиз-за их загрязнения. Главную опасность представляют сточные воды(промышленные, сельскохозяйственные и бытовые), поскольку значительная частьиспользованной воды возвращается в водные бассейны в виде сточных вод.
3. Радиация и экологическиепроблемы в биосфере
Радиационные загрязнения имеют существенное отличие отдругих. Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов,испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения.Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки,вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая.
В биосфере повсюду есть естественные источникирадиоактивности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергалсяестественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучениякосмического происхождения и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающейсреде. Внутреннее облучение создается радиоактивными элементами, попадающими ворганизм человека с воздухом, водой и пищей.
Для количественной характеристики воздействия излученияна человека используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) илизиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызватьсерьезные изменения в организме, каждый человек должен знать допустимые егодозы.
В результате внутреннего и внешнего облучения человек втечение года в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю своюжизнь около 7 бэр. В этих дозах облучение не приносит вреда человеку. Однакоесть такие местности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди,живущие в высокогорных районах, за счет космического излучения могут получитьдозу в несколько раз большую. Большие дозы излучения могут быть в местностях,где содержание естественных радиоактивных источников велико. Так, например, вБразилии (200 км от Сан-Паулу) есть возвышенность, где годовая доза составляет25 бэр. Эта местность необитаема.
Наибольшую опасность представляет радиоактивноезагрязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее времярадиоактивные элементы достаточно широко используются в различных областях.Халатное отношение к хранению и транспортировке этих элементов приводит ксерьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное заражение биосферы связано,например, с испытаниями атомного оружия.
Во второй половине нашего столетия начали вводить вэксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядернымиустановками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии ипромышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляетничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается приавариях на атомных объектах.
В настоящее время все острее встает проблемаскладирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомныхэлектростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность дляокружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии поставило передчеловечеством новые серьезные проблемы.
Хозяйственная деятельность человека, приобретая все болееглобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы,происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельностичеловека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня биосфераспособна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативныепоследствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже нев состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы,приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось вряде регионов планеты.
Человечество существенно изменило ход течения целого рядапроцессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции рядаэлементов. В настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная иколичественная перестройка всей биосферы планеты. Уже возник ряд сложнейшихэкологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.
«Парниковый эффект». Потепление климата может привести кинтенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения,которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать.
Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросыуглекислого газа в атмосферу и установив равновесие в цикле круговоротауглерода.
Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все сбольшей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который являетсязащитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесспроисходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры.Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно дляживых организмов.
Основной причиной истощения озонового слоя являетсяприменение людьми хлорфторуглеводородов (фреонов), широко используемых впроизводстве и быту в качестве хладореагентов, пенообразователей,растворителей. аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают озон. Сами же ониразрушаются очень медленно, в течение 50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.
Под действием ультрафиолетового излучения молекулыкислорода (О2) распадаются на свободные атомы, которые в свою очередь могутприсоединяться к другим молекулам кислорода с образованием озона (О3).Свободные атомы кислорода могут также реагировать с молекулами озона, образуядве молекулы кислорода. Таким образом, между кислородом и озономустанавливается и поддерживается равновесие.
Однако загрязнители типа фреонов катализируют (ускоряют)процесс разложения озона, нарушая равновесие между ним и кислородом в сторонууменьшения концентрации озона.
Учитывая опасность, нависшую над планетой, международноесообщество сделало первый шаг к решению этой проблемы. Подписано международноесоглашение, по которому производство фреонов в мире к 1999 г. должно сократиться примерно на 50% .
Массовое сведение лесов - одна из наиболее важныхглобальных экологических проблем современности.
Вы уже знаете, что лесные сообщества играют важнейшуюроль в нормальном функционировании природных экосистем. Они поглощаютатмосферные загрязнения антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии,регулируют нормальный сток поверхностных вод, препятствуют снижению уровнягрунтовых вод и заиливанию рек, каналов и водохранилищ.
Уменьшение площади лесов нарушает процесс круговоротакислорода и углерода в биосфере.
Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флорыи фауны. Человек обедняет облик своей планеты.
Однако кажется, человечество уже осознает, что егосуществование на планете неразрывно связано с жизнью и благополучием лесныхэкосистем. Серьезные предупреждения ученых, прозвучавшие в декларацияхОрганизации Объединенных Наций, других международных организаций, началинаходить отклик. В последние годы во многих странах мира стали успешнопроводиться работы по искусственному лесоразведению и организациивысокопродуктивных лесных плантаций.
Отходы производства. Серьезнейшей экологической проблемойстали отходы промышленного и сельскохозяйственного производств. Вы уже знаете,какой вред они наносят окружающей среде. В настоящее время делаются попыткиуменьшить количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой цельюразрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящиеочистные сооружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть иснижают опасность загрязнения, все-таки не решают проблему. Известно, что дажепри самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенныеминеральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются вочищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными дляпотребления только после многократного разбавления чистой водой.
Очевидно, решение проблемы возможно при разработке ивнедрении в производство совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий.При их применении вода не будет сбрасываться, а будет многократноиспользоваться в замкнутом цикле. Все побочные продукты будут не выбрасыватьсяв виде отходов, а подвергаться глубокой переработке. Это создаст условия дляполучения дополнительной нужной человеку продукции и обезопасит окружающуюсреду.
Сельское хозяйство. В сельскохозяйственном производствеважно строго соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесенияудобрений. Так как химические средства борьбы с вредителями и сорнякамиприводят к существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся поискипутей преодоления этого кризиса в нескольких направлениях.
Ведутся работы по выведению сортов растений, устойчивых ксельскохозяйственным вредителям и болезням: создаются бактериальные и вирусныепрепараты избирательного действия, поражающие, например, только насекомых - вредителей.Изыскиваются пути и способы биологической борьбы, то есть ведется поискГидроэлектростанция и размножение естественных врагов, уничтожающих вредныхнасекомых. Разрабатываются высокоизбирательные препараты из числа гормонов,антигормонов и других веществ, способных действовать на биохимические системыопределенных видов насекомых и не оказывать ощутимого действия на другие видынасекомых или иные организмы.
Производство энергии. Очень сложные экологическиепроблемы связаны с получением энергии на теплоэлектро-энергетическихпредприятиях. Потребность в энергии - одна из основных жизненных потребностейчеловека. Энергия нужна не только для нормальной деятельности современногосложно организованного человеческого общества, но и для простого.физическогосуществования каждого человеческого организма. В настоящее время в основномэлектроэнергию получают на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях.
Гидроэлектростанции на первый взгляд являютсяэкологически чистыми предприятиями, не наносящими вреда природе. Так считалимногие десятилетия. В нашей стране построили много крупнейших ГЭС на великихреках. Теперь стало ясно, что этим строительством нанесен большой урон и природе,и людям.
Прежде всего, строительство плотин на больших равнинныхреках приводит к затоплению огромных территорий под водохранилища. Это связанос переселением большого числа людей и потерей пастбищных угодий.
Во-вторых, перегораживая реку, плотина создаетнепреодолимые препятствия на путях миграций проходных и полупроходных рыб,поднимающихся на нерест в верховья рек.
В-третьих, вода в хранилищах застаивается, ее проточностьзамедляется, что сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и уреки.
В-четвертых, местное повышение воды влияет на грунтовыеводы, приводит к подтоплению, заболачиванию, к эрозии берегов и оползням.
Этот список отрицательных последствий строительства ГЭСна равнинных реках можно продолжить. Крупные высотные плотины на горных рекахтакже представляют собой источники опасности, особенно в районах с высокойсейсмичностью. В мировой практике известно несколько случаев, когда прорывтаких плотин привел к огромным разрушениям и гибели сотен и тысяч людей.
С экологической точки зрения - АЭС являются наиболеечистыми среди других ныне действующих энергетических комплексов. Опасностьрадиоактивных отходов полностью осознается, поэтому и конструкция, иэксплуатационные нормы атомных электростанций предусматривают надежную изоляциюот окружающей среды, по крайней мере, 99,999% всех получающихся радиоактивныхотходов.
Не все знают, что уголь обладает небольшой природнойрадиоактивностью. Так как на ТЭС сжигаются огромные объемы топлива, то еесуммарные радиоактивные выбросы получаются выше, чем у АЭС. Но этот факторвторостепенный по сравнению с главным бедствием от установки на органическомтопливе, наносимом природе и людям, - выбросами в атмосферу химическихсоединений, являющихся продуктами сгорания.
Хотя АЭС экологически более чистые, чем простоэлектростанции, они таят в себе большую потенциальную опасность в случаесерьезных аварий реактора. В этом мы убедились на примере Чернобыльскойкатастрофы. Таким образом, энергетика ставит, казалось бы, неразрешимыеэкологические проблемы. Поиски решения проблемы ведутся в несколькихнаправлениях.
Ученые разрабатывают новые безопасные реакторы дляатомных станций. Второе направление связано с использованием нетрадиционныхвозобновляемых источников энергии. Это, прежде всего энергия Солнца и ветра,тепло земных недр, тепловая и механическая энергия океана. Во многих странах, втом числе и у нас, уже созданы не только опытные, но и промышленные установкина этих источниках энергии. Они еще сравнительно маломощные. Но многие ученыесчитают, что за ними большое будущее.
Заключение
Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия(хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие,нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам ипоставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитиемпромышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видовдеятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас передчеловечеством встали серьезные экологические проблемы, требующиенезамедлительного решения.
Используемая литература
1. А. М. Владимиров, охрана окружающей среды/ - Л.: Гидрометеоиздат, 1991
2. Г. А. Богдановский «Химическая экология» Издательство Московскогоуниверситета 1994
3. Е. А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин «Экология» Издательский дом«Дрофа» 2005
4. Н. А. Агаджанян, В.И. Торшин «Экология человека» ММП «Экоцентр», КРУК2004
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ
Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу существованию и биосферы, и самого человека.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются биологическими круговоротами огромных масс вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов эти круговороты с участием живого вещества имеют значительно более высокую интенсивность, скорость и количество веществ, вовлеченных в циклическое движение.
Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.
Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.
Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной деятельности проявляются в истощении природных ресурсов, загрязнении биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.
Появление в природной среде новых компонентов, вызванное деятельностью человека или какими-либо грандиозными природными явлениями (например, вулканической деятельностью), называют экологическим загрязнением, характеризующимся наличием в окружающей среде вредных веществ, нарушающих функционирование экологических систем или их отдельных элементов и снижающих качество среды для жизни человека или ведения его хозяйственной деятельности. К загрязнителям относятся и все тела, вещества, явления, процессы, которые в данном месте, но не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, появляются в окружающей среде и могут выводить ее системы из состояния равновесия.
Различают природные и антропогенные загрязнения. Природные загрязнения возникают в результате естественных причин: извержений вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров. Антропогенные загрязнения -- результат деятельности человека.
Каждый загрязнитель оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. Законодательство устанавливает для каждого загрязняющего вещества предельно допустимый сброс (ПДС) и предельно допустимую его концентрацию (ПДК) в природной среде.
Предельно допустимый сброс (ПДС) -- это масса загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельным источником за единицу времени; превышение ПДС приводит к неблагоприятным последствиям в окружающей среде и может быть опасным для здоровья человека.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) понимается как количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним. В настоящее время при определении ПДК учитываются не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие их на животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природное сообщество в целом.
Специальные службы мониторинга (наблюдения) окружающей среды осуществляют контроль за соблюдением установленных нормативов ПДС и ПДК вредных веществ. Такие службы созданы во всех районах страны. Особенно важна их роль в крупных городах, вблизи химических производств, атомных электростанций и других промышленных объектов. Службы мониторинга имеют право применять предусмотренные законом меры, вплоть до приостановки производства и любых работ, если нарушаются нормы охраны окружающей среды.
Быстрый рост потребностей в топливе, металлах, минеральном сырье и их добыча ведут к истощению этих ресурсов.
Экологический принцип пределов состоит в том, что: ресурсы ограничены и не должны расходоваться впустую; нельзя бесконечно открывать новые ресурсы.
Биосфера Земли способна к саморегуляции, она может выдержать и исправить результаты неразумного вмешательства человека. Но всему есть предел. Сегодня мы достигли этого предела и стоим на краю экологической пропасти.
Такова далеко не полная картина современной экологической ситуации на нашей планете. Даже отдельные успехи природоохранной деятельности не могут заметным образом изменить общий ход процесса пагубного влияния цивилизации на состояние биосферы.
АТМОСФЕРА -- ВНЕШНЯЯ ОБОЛОЧКА БИОСФЕРЫ
Масса атмосферы нашей планеты ничтожна -- всего лишь одна миллионная часть массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредного космического и ультрафиолетового излучения. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования.
Современный газовый состав атмосферы -- результат длительного исторического развития земного шара.
Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящие в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических круговоротах.
Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов (автотрофов). Под действием ультрафиолетовых лучей кислород превращался в озон. По мере накопления озона происходило образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой в атмосфере, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.
Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступает в реакцию очень много органических и неорганических веществ, в том числе водород, соединяясь с которым кислород образует воду.
Углекислый газ (диоксид углерода) участвует в процессе фотосинтеза при образовании органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в природе.
Азот -- незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера -- неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.
Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Несмотря на то что круговорот азота сложнее, чем круговорот углерода, он, как правило, происходит быстрее.
Другие составные части воздуха не участвуют в биохимических круговоротах, но наличие большого количества загрязнителей в атмосфере может привести к серьезным нарушениям этих циклов.
Загрязнение атмосферы -- различные негативные изменения в ее составе, связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов воздуха.
Различают два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник -- это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных. К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия,
Сегодня уже ясно, что любая человеческая деятельность, влияющая на физические свойства или химический состав атмосферы, может вызвать серьезные экологические нарушения среды, в том числе глобальные изменения климата на планете. Если человечество не сможет принять своевременные меры по защите атмосферы от загрязнений, то его ждут катастрофические последствия.
Биосфера, как глобальная экосистема, во все периоды своей эволюции изменялась под воздействием различных природных процессов. В результате длительной эволюции в биосфере выработалась способность к саморегуляции и нейтрализации последствий негативных процессов. Достигалось это посредством механизма круговорота веществ. Основным стабилизирующим качеством биосферы была сформировавшаяся в процессе эволюции у организмов способность адаптации к изменению внешних условий путем изменения внутривидовой генетической информации.
По мере возникновения, совершенствования и распространения таких новых технологий, как охота, земледелие, промышленность, планетарная экосистема, адаптированная к воздействию природных факторов, все в большей степени стала испытывать влияние новых мощных и разнообразных факторов. Вызваны они деятельностью человека, а потому называются антропогенными .
Можно выделить пять основных видов вмешательства человека в экологические процессы:
1. Упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
2. Тепловое загрязнение окружающей среды;
3. Рост сбросов ядовитых отходов от химических производств;
4. Введение в экосистему новых видов;
5. Появление генетических изменений в организмах растений и животных.
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит целенаправленный характер, т.е. осуществляется человеком сознательно для достижения конкретных целей. Поэтому именно с целенаправленными антропогенными воздействиями связано нарушение гомеостаза биосферы.
Воздействие человека на биосферу может быть и положительным . К положительным воздействиям можно отнести воспроизводство природных ресурсов, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработки полезных ископаемых и т.д.
Отрицательными являются такие типы воздействия человека на биосферу, как вырубка леса на больших площадях, истощение запасов пресных подземных вод, засоление и опустынивание земель, резкое сокращение численности популяций, а иногда и полное исчезновение отдельных биологических видов, и др.
Загрязнением в экологии называют поступление в природную среду любых твердых, жидких или газообразных веществ, микроорганизмов или порций энергии (в виде шумов, излучений) и др. в количествах, опасных для здоровья человека, животных, состояния растений и в целом экосистем.
По признаку объектов загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т.д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства.
Источниками антропогенного загрязнения являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.), теплоэнергетика, транспорт, сельское хозяйство и другие технологии. Под влиянием урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и промышленных агломераций.
По видам загрязнений выделяют химическое , физическое и биологическое загрязнения. По масштабам и распространению загрязнение может быть локальным , региональным и глобальным .
Наиболее важными с точки зрения последствий загрязнения, как в локальном, так и в глобальном масштабе являются следующие вещества:
Диоксид серы SO 2 (с учетом выпадений из атмосферы и попадания образующейся серной кислоты и сульфатов на растительность, в почву и водоемы);
Тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть);
Канцерогенные вещества (бензпирен);
Нефть и нефтепродукты (в особенности, в морях и океанах);
Хлорорганические пестициды (в сельских районах);
Оксиды углерода и азота (в городах);
Радиоактивные вещества;
Диоксины (опасные загрязняющие вещества из класса хлоруглеводородов).
Филиал НОУ ВПО «Московский институт предпринимательства и права» в г. Новосибирске
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине: Экология и защита окружающей среды
Тема: Биосфера. Антропогенное влияние на среду
Специальность: экономика
Студент: Телина Е.С.
Шифр зачетной книжки:05751
Преподаватель: Ляпина О.П.
Новосибирск
2009 год
Введение ……………………………………………………………………......................3
I. Биосфера ………………………………………………………………………………...4
1. Биосфера как глобальная экосистема ……………………………….....................4
2. Свойства биосферы ………………………………………………………………..5
3. Границы и структура биосферы …………………………………………………..7
3.1 Атмосфера ……………………………………………………………………...8
3.2 Гидросфера ……………………………………………………………..............9
3.3 Литосфера ……………………………………………………………..............10
II. Антропогенное воздействие на среду …………………………………....................12
1. Воздействие на биосферу………………………………………………...............12
2. Воздействие на атмосферу……………………………………………………….13
3. Воздействие на гидросферу……………………………………………................15
4. Воздействие на литосферу………………………………………………………..17
Заключение ………………………………………………………………………………19
Список литературы ……………………………………………………………………...20
Задание № 2 ……………………………………………………………………………...21
Введение
Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов. Природа и природные ресурсы - база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей. Человек - часть природы и как живое существо своей элементарной жизнедеятельностью оказывает ощутимое влияние на природную среду.
Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.
I . Биосфера
1. Биосфера как глобальная экосистема.
Биосфера (от греч. bios - жизнь, sphaira - шар) - область системного взаимодействия живого и костного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему - совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты. Первые представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли были высказаны в начале XIX в. Ж. Ламарком. В 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс впервые ввел в научную литературу современный термин «биосфера», понимая под ним область взаимодействия основных оболочек Земли: атмо-, гидро- и литосферы, где встречаются живые организмы. Заслуга создания целостности учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому. Используя этот термины, он создал науку «биосфера», ввел понятие «живое вещество» - совокупность всех живых организмов, а также отвел живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая деятельность организмов не только в настоящее время, но и в прошлом. Поэтому биосфера - это все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, т. е. где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.
Жизнь в биосфере зависит от потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами. Круговороты веществ называются биогеохимическими циклами. Существование этих циклов обеспечивается энергией Солнца. Наглядное представление о путях прохождения энергии дают пищевые цепи. Каждое их звено – это определенный трофический уровень. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т.д. Продуценты – это растения, цианобактерии (сине-зеленые «водоросли») и некоторые другие типы бактерий. Часть энергии, связанной продуцентами в процессе фотосинтеза, расходуется при собственном дыхании, другая часть сохраняется в их клетках и тканях и доступна для консументов. Организмы, не способные к фотосинтезу или хемосинтезу, – это гетеротрофы, или консументы. К ним относятся животные, грибы, большая часть бактерий и немногие растения, утратившие способность к фотосинтезу. Консументы зависят прямо (травоядные) или косвенно (хищники) от величины чистой первичной продукции как источника энергии и веществ. Прохождение энергии через живое вещество представляет собой путь от света к продуцентам, далее к консументам, а от тех и других – к теплу. Этот путь – поток, а не круговорот, поскольку в виде тепла энергия рассеивается в окружающей среде и не может снова использоваться для фотосинтеза. Таким образом, энергетический поток через живое вещество – это процесс потери накопленной организмами энергии. Поддержание динамического равновесия между биотическим и абиотическим компонентами биосферы является необходимым условием существования всех форм жизни. Воздействие человека на биосферу, сопровождающееся ухудшением качества воды, сведением лесов или выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, может создать угрозу жизни на Земле.
2. 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.
3. 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 600 млн. 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.
С момента зарождения человечества происходило его вмешательство в окружающую среду. Степень его влияния зависит от характера причиненного ущерба. Антропогенное воздействие на биосферу происходит вследствие деятельности человека. На сегодняшний день это самый главный экологический фактор, влияющий на окружающий мир.
Биосфера является частью оболочки земли. Она населена живыми организмами, которые образуют цепочки, биологический круговорот и другие связи. Их нарушения ведут к необратимым последствиям. Вмешательство человека или антропогенное воздействие на биосферу не всегда является положительным. Появились токсические источники, губительные не только для живых организмов, но для всего человечества.
Изменяется баланс, имеющийся в природе, состав почвы, численность животных и разнообразие растений.
Вредные выбросы промышленных предприятий достигают огромных размеров. Загрязняется воздух, вода, что приводит к снижению уровня жизни людей. Строительство зданий, расширение городов изменяет ландшафт местности. Те растения и животные, которые были характерны для данной местности, исчезают.
Загрязнение водоемов, рек и других водных объектов оказывает влияние не только на близлежащую природу, но и на окружающую среду всей планеты. Антропогенное воздействие на биосферу в данном случае носит масштабный характер. Сточные воды попадают в реки и озера, но, как известно, все воды стекаются в Мировой океан. Поэтому все вредные вещества неизменно загрязняют и другие территории. В воду попадают токсичные вещества, соли тяжелых металлов, нефтепродукты и другие химические соединения.
1. Антропогенное воздействие на состав почв.
2. Эрозия почвы.
3. Засоление или заболачивание почвы
4. Опустынивание земель
5. Отчуждение земель.
Разработка недр оказывает влияние на все компоненты среды, которая окружает человека.
Людям надо не допускать экологических катастроф, которые имеют место в последнее время. Массовый разлив нефтепродуктов приводит к гибели морских живых организмов и загрязнению водных просторов. Аварии на атомных электростанциях являются самыми масштабными катастрофами. В результате погибают не только живые организмы, но и люди.
