Человек в биосфере

Современное развитие биосферы (ноосфера)
Появление человеческого общества приводит к изменению качественного состава самой биосферы.
В развитии современной биосферы огромная роль принадлежит жизнедеятельности человека, его разуму.
Переход биосферы в ноосферу:
Заселение человеком всей планеты.
Преобладание геологической роли человека над другими геологическими процессами.
Расширение границ биосферы и выход в космос.
Открытие новых источников энергии.
Равенство людей все рас и религий.
Исключения войн из жизни общества.
Свобода научной мысли и научного искания.
Преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить потребности населения.

В 1944 году Вернадский дал представление о переходе биосферы в такое состояние, когда ее развитие будет управляться разумом человека.
Это состояние биосферы В. И. Вернадский в 1944 году определил, как ноосфера. Сам термин «ноосфера» был предложен Э. Леруа (1927) и П. Тейяром де Шарденом (1930).
Ноосфера – новая стадия развития биосферы, где определяющим фактором стал разум.
В качестве элементарной структурной единицы ноосферы принимается нообиогеоценоз (НБГЦ), который в отличие от природного биогеоценоза включает дополнительный (третий) компонент – нооценоз (Нц).
Все части НБГЦ взаимодействуют между собой

В результате образуется новая материально-энергетическая система – природно-промышленная система (ППС), под которой понимается – материально-энергетическая система, где природная среда функционирует совместно с производственным объектом которые связаны между собой потоками вещества, энергии и информации. Характерная особенность ППС – техногенная миграция химических элементов.
Антропогенное воздействие – деятельность, связанная с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и др. интересов человека, вносящая физические, химические, биологические изменения в окружающую природную среду.

Степень соответствия антропогенной деятельности принципам функционирования биосферы
1-й принцип:
Энергетический – природа использует внешние источники энергии – солнечный и радиоактивный разогрев недр. Ее количество избыточно, не загрязняет окружающую среду.
В отличие от биосферы человек использует внутренние источники энергии (ископаемое топливо, которое химически загрязнено). Ее количество ограничено. Энергия концентрированная.
Результат –тепловое и химическое загрязнение природных компонентов

2-ой принцип: использование вещества биосферы
Биосфера использует легкие (биогенные химические элементы – O, H, C, N, P, S), которые после потребления включаются в круговорот и не приводят к накоплению вредных отходов.
а) в технологических процессах образуются огромное количество твердых, жидких и газообразных отходов.
б) человек использует все химические элементы таблицы Менделеева + придумывает новые синтетические вещества.
В результате нарушается количественное соотношение химических элементов в биосфере, их равновесие и круговорот. Результат – загрязнение природной среды.

3-й принцип: Хозяйственно-производственная деятельность человека сокращает многообразие видов живой природы, которое обеспечивает равновесие и устойчивость биосферы и защищает ее от монополии доминирующих видов.
В природе – безотходная технология.
Сокращение идет путем:
а) вытеснения видов при строительстве городов, буровых скважин, расширении сельскохозяйственных площадей и т.д.,
б) прямого истребления млекопитающих, птиц и т.д. (промысел, удовлетворение охотничьих развлечений, браконьерство и др.),
в) отравления в результате химического загрязнения среды.
В настоящее время сокращение видов идет в 5 000 раз быстрее, чем при естественных процессах

Демографическое состояние человеческой популяции
Сокращение видов идет на фоне стремительного роста численности человеческой популяции, который в отличие от природных популяций идет по крутой экспоненте, отражающей «демографический взрыв».
К 2100 г. население достигнет 11-13 млрд. человек (это предел).
Причина роста численности человеческой популяции – человек вышел из-под контроля лимитирующих факторов (климат, хищники, болезни, пища) и обеспечил себе бесконечный рост численности.

Увеличение численности населения планеты ведет к росту промышленного производства и потребления природных ресурсов.
Потребление природных ресурсов имеет более высокие темпы, чем прирост населения.
Животное
(консумент)
Человек
« - »
« + »
Обратная отрицательная связь, приводящая систему в равновесие, не работает.
Обратная отрицательная связь

Экологические кризисы
Со стремительным ростом численности человека увеличиваются и его потребности. Удовлетворение их привело к max использованию ископаемого топлива, биопродуктивности биосферы и max использованию вещества недр.
Изъятие этих веществ сопровождается тотальным разрушением природных экосистем, их энергетики и мощнейшим химическим загрязнением.
Природные процессы уже не справляются с тем дополнительным веществом и энергией, которые поступают от человеческой деятельности.
Развивается экологический кризис:
а) истощение природных ресурсов;
б) загрязнение природной среды.

Основные экологические кризисы:
Кризис консументов,
Кризис редуцентов,
Кризис деструкторов.
В современный период природная среда приближается к перенасыщению загрязняющих веществ. Природа не может переработать их все, а синтетические вещества природа вообще не может переработать.
Современный кризис называется КРИЗИС ДЕСТРУКТОРОВ.

Основные особенности современного
экологического кризиса
Максимальное использование ископаемой энергии.
Истощение материальных, энергетических и других ресурсов.
Разрушение и загрязнение природных экосистем.
Глобальность характеристик экологического кризиса
Экспоненциальный рост численности населения.
Основными формами воздействия человека на природную среду является разрушение и загрязнение природных экосистем.

Главная экологическая проблема – химическое загрязнение вещества биосферы, т.е. изменение в сторону повышения (редко уменьшения) уровней концентраций химических элементов в веществе планеты относительно природной нормы – кларковой концентрации (Ск).
Положение фоновой (Сф) и кларковой (Ск) концентраций химических элементов на кривой толерантности.
Ск – средняя концентрация химических элементов в геосфере (лито-, гидро- или атмосфере) или в каком-либо типе горных пород.

Загрязнение – неблагоприятное изменение среды обитания, являющееся полностью или в основном побочным результатом деятельности человека.
Или загрязнение – внесение в природную среду любых «родных» ей агентов (физических, химических, биологических) в количествах, выходящих за природную норму или веществ, несвойственных ей (не утилизируемых ею, т.к. нет деструкторов), и которые оказывают вредное воздействие на природную экосистему и человека.

Загрязнение природной среды бывает природное и антропогенное.
Природное загрязнение возникает в результате природных процессов:
1. Выветривание месторождений полезных ископаемых или зон рудной минерализации, выходящих на дневную поверхность.
2. Извержение вулканов (пепел, газы, пары и т.д.).
3. Гипергенные геохимические процессы – геохимические барьеры (испарительные, окислительно-восстановительные и т.д.).
В результате возникают природные геохимические аномалии, но так как они формируются медленно, эволюционно, катастрофической угрозы для живых организмов не представляют.
Природные геохимические аномалии – это концентрации химических элементов в природном веществе, значимо превышающие природную норму, т.е. Сф и Ск.

Антропогенное загрязнение – возникает в результате деятельности чело­века, путем сбросов (выбросов) в природу твердых, газообразных, жидких отходов от промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых объектов.
В результате формируются техногенные геохимические аномалии, приспосо­биться к которым живые организмы не успевают и как правило погибают.
Классификация антропогенных загрязнений: физическое, химическое, биологическое, эстетическое, механическое.

Выделяют 10 главных загрязнителей природной среды:
СО (окись углерода), СО2, оксиды S, оксиды N, фосфаты, тяжелые металлы (Pb, Hg и т.д.), нефть, пестициды, радионуклиды (Sr90, Cs137, J13 и т.д.) – это главные экотоксиканты.
Экотоксиканты – вредные химические вещества, загрязняющие окружающую среду и отравляющие находящиеся в ней живые организмы.

Загрязняющие вещества, попадая в экосистему, включается в пищевую цепь и пищевые сети.
Потребляя загрязняющие вещества живые организмы:
а) из-за своей подвижности и обменных процессов ускоряют распространение токсичных веществ в среде;
б) накапливают токсичные вещества в своих организмах.
Биологическое накопление – концентрирование химического элемента (в пищевой цепи) экосистемы с повышением его концентраций на каждом последующем трофическом уровне.
Закономерность: увеличение вредных веществ в организме идет по мере перемещения их по пищевой цепи. Т.к. пищевые цепи соединены между собой общими звеньями, то в итоге загрязняется природная сеть экосистемы.

Сначала продуценты выкачивают загрязняющие вещества из воды и накапливают их в своих тканях.
Далее по пищевой цепи количество загрязняющих веществ увеличивается на каждом последующем уровне.
В результате, во всех случаях хищники, которые стоят в конце пищевой цепи, получают наиболее высокие дозы загрязняющего вещества.