sotrud.ru 1


Министерство образования и науки РК

Евразийский Национальный Университет им. Л. Гумилева


РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ:

«Круговорот веществ в биосфере. Глобальные биохимические циклы. Основные законы В.И. Вернадского. Современная биосфера. Рост поизводства и нагрузки на окружающую среду.»

Кафедра: Международная кафедра

управления и инжиниринга

в сфере охраны

окружающей среды
Астана 2009 г


  1. Оглавление



  1. Введение

    1. Круговорот веществ в биосфере




    1. Глобальные биохимические циклы




    1. Основные законы Вернадского В.И.




    1. Современная биосфера




    1. Рост производства и нагрузки на окружающую среду




  1. Заключение


Введение

Большинство проблем, которые сегодня мы связываем с глобальными проблемами современности,  сопровождали человечество на протяжении всей его истории. К ним, прежде всего, следует отнести проблемы экологии, сохранения мира, преодолении нищеты, голода, неграмотности. Но после второй мировой войны, благодаря невиданным масштабам преобразовательной деятельности человека, все эти проблемы превратились в глобальные, выражающие противоречия целостного современного мира и обозначающие с небывалой силой необходимость сотрудничества и единения всех людей Земли. В наше время глобальные проблемы: с одной стороны, демонстрируют теснейшую взаимосвязь государств; а с другой – выявляют глубокую противоречивость этого единства. Развитие человеческого общества всегда было противоречивым. Оно постоянно сопровождалось не только установлением гармонической связи с природой, но и разрушительным воздействием на нее.


Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них – газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения.
Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете.

1 Круговорот веществ в биосфере

Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов, составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.

В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя, таким образом, неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.


Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.

Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия, но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

1 Глобальные биохимические циклы

В последние годы поступало много тревожных сообщений о погодных аномалиях, охвативших практически все континенты Земли, при этом главным виновником всех климатических неурядиц назывался непредсказуемый феномен Эль-Ниньо, заключающийся в резком повышении температуры (на 5-9 градусов) поверхностного слоя воды на востоке Тихого Океана (в тропической и центральной частях) на площади порядка десяти в седьмой степени квадратных километров. Более того, некоторые ученые рассматривают этот феномен как предвестник еще более радикальных климатических изменений. В обычных погодных условиях, теплые поверхностные воды океана транспортируются и удерживаются восточными ветрами - пассатами в западной зоне тропической части Тихого океана, где формируется так называемый тропический теплый бассейн, глубина которого достигает 100-200 метров. По неизвестным пока причинам с интервалом в 3-7 лет пассаты ослабевают, нарушается баланс, и теплые воды западного бассейна устремляются на Восток, создавая одно из самых сильных теплых течений в Мировом океане. На огромной площади происходит резкое повышение температуры поверхностного слоя океана. Это и есть наступление фазы Эль-Ниньо.


За последние сто лет среднегодовая температура поднялась приблизительно на полградуса. Противники теории глобального потепления утверждают, что повышение температуры в последнее столетие нельзя назвать тенденцией. Но и среди сторонников теории глобального потепления нет согласия в ответе на важный вопрос. В чем его, глобального потепления, причина? Безусловно, самой популярной версией ответа на этот вопрос является вышеупомянутая гипотеза "парникового эффекта".

"Парниковый эффект" достигается благодаря некоторым атмосферным газам, каковыми являются, например, водяные испарения и углекислый газ. Они пропускают инфракрасный свет, излучаемый солнцем, но поглощают излучение, имеющее более низкую частоту и образующееся при нагревании земной поверхности солнечными лучами. Если бы этого не происходило, Земля была бы примерно на 30 градусов холоднее, чем сейчас, и жизнь на ней практически замерла. Исходя из того, что "естественный" парниковый эффект, сохраняющий на Земле тепло, необходимое для жизни, это устоявшийся сбалансированный процесс, то логично предположить, что увеличение концентрации "парниковых" газов в атмосфере должно привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата. За последние 30 лет количество углекислого газа в атмосфере выросло на 80%, что связывают в первую очередь с деятельностью человека (использованием в качестве источников энергии различных видов ископаемого топлива). Именно увеличение (вследствие деятельности человека) концентрации парниковых газов (и, прежде всего, углекислого газа) приводит к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности Земли, по мнению сторонников теории "парникового эффекта". Одна из популярных среди ряда ученых теорий, призванных объяснить повышение температуры на Земле, - гипотеза "космических лучей", согласно которой солнечная активность воздействует на атмосферу и меняет обычный покров, определяющий температуру Земли. В периоды, когда поток частиц в атмосфере уменьшается (при высокой солнечной активности), облачность и уровень выпадения осадков снижаются. Последние годы поток космических лучей ежегодно незначительно, но уменьшается, следовательно, уменьшается и площадь, занятая облаками. Это уменьшение должно вызвать постепенное увеличение придерживаются все больше ученых, тем не менее, теория "парникового эффекта" остается очень популярной. температуры на нашей планете. Такой точки зрения на причины глобального потепления


Не только причину, но и возможные катастрофические последствия глобального потепления, некоторые ученые находят в теории газовых гидратов. Газовые гидраты представляют собой соединения, в которых молекулы гидрофобных (или близких к ним) газов включены в полости кристаллического каркаса, построенного посредством водородных связей из молекул воды. Газовые гидраты имеют относительно малую область термодинамической устойчивости и поэтому чрезвычайно чувствительны к изменениям условий равновесия.


1 Основные законы Вернадского В.И.

По современным представлениям, биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского(1863 –1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений в области естествознания в ХХ в. Важнейшая значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине века. Этому способствовало развитие экологии и, прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающим понятием.

Учение Вернадского о биосфере – это целостное фундаментальное учение, органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

В.И.Вернадский вывел два фундаментальных закона (сам он назвал их «принципами») развития биосферы.

Первый биогеохимический закон — биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к своему максимальному проявлению. Анализ геологических данных показывает, что распространение жизни, живых существ (давление жизни) неуклонно нарастает. Живые организмы способны занимать самые различные экологические ниши, сохраняться в самых неблагоприятных условиях (в горячих и серных источниках, на дне океанов, на ледниках). Это дало основание говорить о «всюдности» жизни (термин Вернадского).


Второй биохимический закон — эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере. Согласно этому закону, в биосфере право на жизнь получают только виды, необходимые самой биосфере для выполнения определённых функций и усиления тем самым биогенной миграции химических элементов.

В сжатом виде идеи В. И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера.

2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азотные геологические эпохи (т.е. лишенные жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.

3. Живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре, «по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью». (В. Вернадский)

4. Грандиозный геологический эффект деятельности обусловлен тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение о ноосфере, т. е. сфере разума бесконечно большого промежутка времени.

5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

1.4 Современная биосфера

Современная структура биосферы и границы обитания современных организмов формировались постепенно. Они являются результатом долгой истории Земли, начиная с ее возникновения и до настоящего времени.

Доказательства развития биосферы многочисленны и бесспорны. Это, прежде всего ископаемые остатки древних организмов. Изучая их, ученые установили главные этапы в истории развития органической жизни планеты. Предполагают, что за всю историю биосферы ее населяли, сменяя друг друга, примерно 500 млн. видов организмов.


Важнейший этап развития жизни на Земле тесно связан с изменением содержания кислорода в атмосфере и становлением озонового экрана. Древние фототрофные цианобактерии насытили кислородом первичный океан, благодаря которому водные организмы получили возможность осуществлять аэробное дыхание. Поступление кислорода в атмосферу обусловило образование мощного озонового слоя, поглощающего коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Формирование озонового слоя позволило организмам выйти на сушу и заселить ее разнообразные местообитания. Это стало возможным тогда, когда содержание кислорода в атмосфере достигло величины, составляющей 10% от его современной концентрации. К концу палеозоя, в пермском периоде, концентрация кислорода в атмосфере достигла современного уровня.

Каждый период развития биосферы характеризовался свойственным ему комплексом условий среды и живых организмов. В кайнозойскую эру произошло становление человека, который в начале своей эволюции хорошо вписывался в природу. Перейдя к активной трудовой деятельности, человек вырвался из плена естественной природной зависимости. Человеческое общество с течением времени усиливало свое воздействие на природную среду. В настоящее время в эпоху НТР, совпавшей с бурным ростом численности населения планеты (демографический взрыв), деятельность человека соизмерима по своим последствиям на природную среду с действием самых мощных природных явлений.
1 Рост производства и нагрузка на окружающую среду

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновляемых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы – той части нашей планеты, в которой существует жизнь.


Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них – газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже почти половину его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо - и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Заключение

Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов.

В последнее десятилетие все большее признание получало существование взаимного влияния здоровой окружающей среды и устойчивого экономического развития. В это же время в мире происходили крупные политические, социальные и экономические изменения, по мере того, как многие страны


начинали осуществление программ радикальной структурной перестройки своей экономики. Таким образом, изучение влияния на окружающую среду общеэкономических мероприятий стало проблемой, имеющей серьезное значение и

требующей скорейшего решения.

Охрана природы – задача нашего века, проблема, ставшая социальной.

Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого природе человеком.
Список литературы
1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития. Учебное пособие. –

М.: Издательство Российской экономической академии им. Г.В.

Плеханова, 1994. – 312 с.

2. Голуб А.А., Струкова Е.Б. Экономические методы управления

природопользованием. – М.: Наука, 1993. –136 с.

3. Неверов А.В. Экономика природопользования. Учебное пособие для вузов. – Минск: Высшая школа , 1990. –216 с.