Hva er det strukturelle elementet i biosfæren. Komponenter av biosfæren. Funksjoner av levende materie. Konseptet med biosfæren

Læren om biosfæren

Konseptet med biosfæren. Biosfærens struktur og grenser

Biosfære(fra det greske ordet bios - liv, sphaira - ball) - området for systemisk interaksjon mellom levende og inert materie på planeten. Den representerer et globalt økosystem, dvs. helheten av alle økosystemer på planeten vår.

Førstegangstermin "biosfære" introdusert i vitenskapelig litteratur i 1875 av en østerriksk geolog E. Suess.

Fortjenesten ved å skape doktrinen om biosfæren tilhører V.I. Vernadsky. Grunnlaget for denne undervisningen er konseptet om biosfæren som et integrert skall av jorden, bebodd av liv og kvalitativt transformert av planetens levende materie. I følge V.I. Vernadsky, jordens levende materie er den mektigste kraften i biosfæren, som materielt og energisk bestemmer dens funksjoner.

Strukturen til biosfæren. Biosfæren inkluderer:

- aerobiosfære- nedre del av atmosfæren;

- hydrobiosfære– hele hydrosfæren;

- litobiosfæren– øvre horisonter av litosfæren.

Atmosfære– jordens luftskall. I vertikal retning er atmosfæren delt inn i flere hovedlag: troposfæren (opptil 9-17 km); stratosfæren (opptil 50-55 km); mesosfære (opptil 80-85 km); termosfære (opptil 100 km).

I en høyde på 15-20 km ligger ozonlag, beskytter levende organismer mot sterk ultrafiolett stråling.

Hydrosfære– Jordens vannskjell dekker 2/3 av planetens overflate. Hydrosfæren refererer til hovedvannet på jordens overflate i flytende og faste aggregattilstander. Vannvolumet i hydrosfæren er ikke begrenset til mengden som er konsentrert i hav og hav. Mer enn 40% av vannet er inneholdt i dypet av litosfæren, en liten del er i atmosfæren.

Litosfæren- Jordens faste skall, sammensatt av bergarter og deres derivater av vulkansk opprinnelse, sedimentære forbindelser og forvitringsprodukter.

Biosfærens grenser. Moderne liv er utbredt i den øvre delen av jordskorpen (litosfæren), i de nedre lagene av luftskallet (atmosfæren) og i vannskallet på jorden (hydrosfæren).

Levende organismer trenger et kort stykke dypt ned i jorden. I litosfæren begrenses livet først og fremst av temperaturen på bergarter og grunnvann, som gradvis øker med dybden og på et nivå på 1,5-15 km overstiger 100 0 C. Den største dybden hvor levende bakterier ble funnet i bergartene på jordens jord. skorpen er 4 km.

I havet er liv utbredt til større dyp og finnes til og med på bunnen av oseaniske fordypninger 10-11 km fra overflaten.

Den øvre grensen for liv i atmosfæren bestemmes av nivået av UV-stråling. I 25-30 km høyde absorberes det meste av solens UV-stråling av ozonlaget som ligger her. Hvis levende organismer stiger over dette laget, dør de. Sporer av sopp og bakterier finnes opp til en høyde på 20-22 km, men hoveddelen av flyplankton er konsentrert i et lag på 1-1,5 km. I fjellet er grensen for distribusjon av liv på land ca 6 km over havet.

Konsentrasjonen og aktiviteten til livet er spesielt høy nær jordoverflaten. Reservoarer er befolket i hele sin tykkelse, med konsentrasjoner på overflaten og i bunnen. På land er mer enn 99 % av levende stoffer konsentrert i et lag flere meter dypt og flere titalls meter (høye trær) opp fra overflaten.

Følgelig observeres liv i den tynneste filmen på planeten, der hovedprosessene for interaksjon mellom levende og livløs natur finner sted.

De ekstreme temperaturgrensene som enkelte livsformer kan tolerere varierer fra små deler av atmosfæren i lave høyder til tusen eller flere atmosfærer på store dyp.

Strukturelle komponenter i biosfæren. Funksjoner av levende materie i biosfæren

Biosfæren inkluderer:

- levende materie(planter, dyr, mikroorganismer);

- næringsstoff(avfallsprodukter fra levende organismer - kull, bitumen, olje);

- bioinert stoff(produkter fra forfall og prosessering av steinsedimenter av levende organismer - jordsmonn, forvitringsskorpe, alt naturlig vann, hvis egenskaper avhenger av aktiviteten til levende stoffer på jorden);

- inert stoff(helheten av disse stoffene i biosfæren i dannelsen av hvilke levende stoffer ikke deltar - bergarter av magmatisk, uorganisk opprinnelse, vann, kosmisk støv, meteoritter).

Følgende funksjoner av levende materie skilles ut:

1. Energifunksjon består i å etablere en sammenheng mellom biosfære-planetariske fenomener og strålingen fra Kosmos (solstråling). Grunnlaget for denne funksjonen er fotosyntese, hvor akkumulering av solenergi skjer og dens påfølgende omfordeling mellom komponentene i biosfæren. Den akkumulerte solenergien sikrer flyten av alle livsprosesser.

2. Takk gass ​​funksjon gasser migrerer, transformerer, og gasssammensetningen i biosfæren dannes;

3. Konsentrasjonsfunksjon manifesterer seg i utvinning og akkumulering av levende organismer av biogene elementer fra miljøet, som brukes til å bygge kroppen. Konsentrasjonen av disse elementene i kroppen til levende organismer er hundrevis og tusenvis av ganger høyere enn i det ytre miljøet.

4. Redoks funksjon består i kjemisk omdannelse av stoffer som inneholder atomer med variabel oksidasjonstilstand (jern).

5. Ved implementering destruktiv funksjon prosesser knyttet til nedbrytning av restene av døde organismer forekommer. I dette tilfellet skjer mineralisering av organisk materiale, dvs. transformasjon av levende materie til inert materie.

6. Biogeokjemisk– reproduksjon, vekst og bevegelse i rommet av levende materie.

7. Informasjon– evnen til å akkumulere viss informasjon, konsolidere den i arvelige strukturer og deretter overføre den til påfølgende generasjoner.

8. Miljødannende funksjon er stort sett integrerende (resultatet av felles handling av andre funksjoner). Aktiviteten til levende organismer har bestemt den moderne sammensetningen av atmosfæren, som strålingen og termiske regimer på planeten og den spektrale sammensetningen av sollys som når jordens overflate er avhengig av. Vegetasjonsdekke bestemmer i betydelig grad vannbalansen, fuktfordelingen og de klimatiske egenskapene til store rom. Levende organismer spiller en ledende rolle i selvrensingen av luft, elver og innsjøer; saltsammensetningen i naturlige vann og fordelingen av mange kjemikalier mellom land og hav avhenger i stor grad av dem. Planter, dyr og mikroorganismer skaper jord og opprettholder fruktbarheten. Til slutt ga biotaen mennesker mat, klær og mange andre ting, og skapte et unikt fellesskap av forskjellige organismer - planetens og det menneskelige miljøets hovedrikdom.

De viktigste stadiene i utviklingen av biosfæren. Biosfærens nåværende tilstand

Livet oppsto på grunnlag av syklusen av organisk materiale, forårsaket av samspillet mellom prosessene for syntese og ødeleggelse (ødeleggelse). Dette skjedde på grunn av det faktum at den biotiske syklusen dukket opp fra den generelle geologiske syklusen av stoffer. Levende materie, etter å ha dannet seg på jorden, involverte alle dens elementer i en storslått syklus. Dermed begynte prosessen med dannelsen av biosfæren, som fortsetter til i dag. Til å begynne med fungerte biosfæren som et samspill mellom encellede organismer. Så dukket det opp flercellede organismer. De utviklet seg til moderne former.

Siden starten har biosfæren gjennomgått konstante endringer, manifestert i en økning i mangfoldet av arter, i komplikasjonen av deres organisasjon og i veksten av biomasse. I prosessen med livsaktiviteten til organismer ble den livløse delen av biosfæren radikalt forvandlet. Det dukket opp fritt oksygen i atmosfæren, og en ozonskjerm dukket opp i de øvre lagene. Karbondioksid, utvunnet av organismer fra vann og luft, ble bevart i forekomster av kull og kalsiumkarbonat; noen stoffer ble permanent ekskludert fra stoffets syklus (mineralforekomster). Samtidig skjedde det forvitring av bergarter, der også levende organismer deltok aktivt. Ved å frigjøre karbondioksid, organiske og mineralske syrer bidro de til konstant migrasjon av kjemiske elementer.

Dermed bestemmer den totale vitale aktiviteten til utviklende organismer egenskapene til biosfæren, som igjen bestemmer muligheten for overlevelse og retningen for evolusjonære transformasjoner av individuelle arter.

Hovedstadiene i utviklingen av biosfæren som et globalt miljø for liv på jorden bør vurderes fra synspunktet om dannelsen av de viktigste livsmiljøene.

Fremheve fem historiske stadier i utviklingen av biosfæren:

1 - fremveksten og utviklingen av liv i vann;

3 – kolonisering av land av organismer og dannelse av nye livsmiljøer: jord-luft og jord;

4 – fremveksten av mennesket og dets transformasjon fra en vanlig biologisk art til et biososialt vesen;

5 - overgang av biosfæren under påvirkning av intelligent aktivitet til en ny kvalitativ tilstand - inn i noosfæren.

Noosfære ("tenkeskall", fornuftens sfære) er det høyeste utviklingsstadiet av biosfæren. Dette er "sfæren for samhandling mellom natur og samfunn, der rimelig menneskelig aktivitet blir den viktigste, avgjørende faktoren for utvikling."

Noosfære - dette er det integrerte planetariske skallet på jorden, bebodd av mennesker og rasjonelt forvandlet av dem i samsvar med lovene for å bevare og opprettholde liv for harmonisk sameksistens av samfunnet med de omkringliggende naturforholdene.



Valg 1.

1. Jordens skall, bebodd av levende organismer og forvandlet av dem:
1) litosfære 2) biosfære 3) hydrosfære

2 .Læren om biosfæren ble skapt av:
1) V.I. Vernadsky 2) Kap. Darwin 3) S.G. Navashin

3. De strukturelle komponentene i biosfæren er:
1) populasjoner 2) biogeocenoser 3) klasser og typer dyr

4. Det inerte stoffet i biosfæren inkluderer:

2) kull, olje, gass
3) sand, leire, basalt, granitt

5. Bioinert materiale i biosfæren inkluderer:
1) helheten av alle levende organismer
2) olje, gass, luft
3) jord, silt

6. Biogene stoffer i biosfæren inkluderer:
1) helheten av alle levende organismer
2) kull, olje, gass
3) jord, silt

7. I havene avtar biomassen med dybden, fordi der:
1) lite oksygen 2) lite lys 3) ingen jord

8. Den høyeste konsentrasjonen av levende stoffer er observert i:
1) øvre lag av atmosfæren
2) i dypet av havene
3) ved krysset mellom atmosfæren, hydrosfæren, litosfæren

9. Organismens evne til å absorbere noen gasser og frigjøre andre under fotosyntese og respirasjon er en funksjon av levende materie:

10. Organismens evne til å absorbere og akkumulere kjemiske elementer i kroppen sin er en funksjon av levende materie:
1) konsentrasjon 2) gass 3) biokjemisk

2. Fortsett setningen:

EN. Autotrofer er organismer som __

B. Tilhengere av biogenese mener at__

B. Eukaryoter er_D. Forbrukerne er_

Alternativ 2.

11. "drivhuseffekten" på jorden observeres på grunn av:
1) støvdannelse 2) oksygenansamling 3) karbondioksidakkumulering

12.Ozonskjermen er plassert i en høyde:
1)5-8 km. 2)8-10 km. 3)15-35 km.

13. Læren om den ledende rollen til levende materie i eksistensen av biosfæren ble skapt av:
1) N.I. Vavilov 2) V.I. Vernadsky 3) I.P. Pavlov

14. Oksygen i atmosfæren er:
1) levende stoff 2) biogent stoff 3) inert stoff

15. Takket være planter dukket følgende opp i atmosfæren:
1) oksygen 2) nitrogen 3) karbondioksid

16. Stabiliteten til biosfæren som et globalt økosystem bestemmes:
1) mangfoldet av artssammensetningen
2) konkurranse mellom organismer
3) ensartetheten i artssammensetningen

17. Globale endringer i biosfæren assosiert med død av organismer på grunn av utseendet til en rekke negative mutasjoner i dem kan føre til:
1) drivhuseffekt 2) smeltende isbreer 3) utvidelse av ozonhull

18. Den øvre grensen for livet passerer i atmosfæren i en høyde:
1)20 km. 2) 40 km 3) 100 km.

19. Biologisk syklus - kontinuerlig bevegelse av stoffer mellom:
1) planter og dyr
2) dyr og mikroorganismer
3) jord, planter, dyr og mikroorganismer

20. Plantenes rolle i stoffets syklus er at de er:
1) forbrukere av organiske stoffer
2) produsenter av organiske stoffer
3) ødeleggere av organiske stoffer

Fortsett setningen:

EN.Heterotrofer er organismer som _

B. Tilhengere av abiogenese mener at__.

B. Prokaryoter er_ D. Nedbrytere er ___

Svar

Biosfære, i henhold til læren til akademiker V.I. Vernadsky, er det ytre skallet på jorden, inkludert all levende materie og distribusjonsområdet (habitat). Den øvre grensen for biosfæren er det beskyttende ozonlaget i atmosfæren i en høyde på 20-25 km, over hvilket liv er umulig på grunn av eksponering for ultrafiolett stråling. Den nedre grensen til biosfæren er: litosfæren til en dybde på 3-5 km og hydrosfæren til en dybde på 11-12 km (Fig. 1.3).

Rer 1,3. Strukturen til biosfæren (ifølge V.I. Vernadsky)

Komponentene i biosfæren: atmosfære, hydrosfære, litosfære - utfører de viktigste funksjonene for å sikre liv på jorden.

Biosfæren oppsto for rundt 4,5 milliarder år siden og gikk gjennom flere stadier av evolusjonær utvikling: fra den første syklusen av organisk materiale til den biologiske syklusen - den kontinuerlige utvekslingen av materie og energi mellom levende organismer og miljøet gjennom organismenes liv og etterpå. deres død.

De viktigste komponentene i biosfæren er:

Levende stoffer (planter, dyr, mikroorganismer);

Biogen substans av organisk opprinnelse (kull, torv, jordhumus, olje, kritt, kalkstein, etc.);

Inert materiale (bergarter av uorganisk opprinnelse);

Bioinert stoff (produkter fra forfall og bearbeiding av bergarter av levende organismer).

I følge V.I. Vernadsky, levende materie er bæreren av den frie energien til biosfæren og er forbundet med ikke-levende materie ved biogen migrering av atomer. Biomassen av tørrstoff fra levende organismer på jorden, inkludert rundt 500 tusen plantearter og 1,5 millioner dyrearter, er ekstremt stor og utgjør omtrent 2,4232 * 10 12 tonn. Den årlige økningen i levende materiale på jorden er omtrent 8,8 * 10 11 tonn Et stort antall elementer i den øvre delen av litosfæren, atmosfæren og hydrosfæren gikk gjennom disse levende organismene.

Viktig i forholdet mellom organismer er mat— trofisk faktor(fra gresk trofe- mat). Primært organisk materiale er skapt av grønne planter (produsenter - produsenter) som bruker solenergi. De forbruker karbondioksid, vann, salter og frigjør oksygen.

Forbrukere (forbrukere) kan deles inn i to rekkefølger:

I - organismer som lever av plantemat;

II - organismer som lever av animalsk mat.

Nedbrytere(reduksjonsmidler) - organismer som lever av råtnende organismer, bakterier og sopp. Her er mikroorganismenes rolle spesielt stor, de ødelegger organiske rester fullstendig og omdanner dem til sluttprodukter (mineralsalter, karbondioksid, vann, enkle organiske stoffer) som kommer inn i jorda og gjenkonsumeres av planter.

Alle dyr og planter er selektive i sammensetningen av mat, avhengig av behovet for visse mineralelementer. Dyr og planter er nødvendige miljøfaktorer i forhold til andre dyr og planter, de er gjensidig nødvendige.

Enhver organisme er tilpasset til å eksistere innenfor ganske snevre grenser for endringer i miljøforhold, og avvikelse av miljøparametere utenfor de etablerte grensene innebærer undertrykkelse av den vitale aktiviteten til en gitt art eller dens død. Grensene for distribusjon av en organisme (område) bestemmes av overholdelse av de nødvendige kravene til den gitte organismen til forholdene (faktorene) i miljøet. Hver art opptar et sted som bestemmes av dens krav til territorium, mat, reproduksjon og andre kroppsfunksjoner. Dette settet med miljøparametere for en arts habitat, stedet den opptar i biosfæren, kalles økologisk nisje. Alle faktorer i en økologisk nisje henger sammen: En endring i en av dem innebærer en endring i de andre.

Levende organismers evne til å tilpasse seg miljøfaktorer er preget av økologisk valens, eller plastisitet.

Levende organismer er i konstant interaksjon med miljøet, bestående av mange fenomener, forhold, elementer som endrer seg i tid og rom, kalt miljømessige miljøfaktorer. Dette er alle miljøforhold som har en langsiktig eller kortsiktig effekt på levende organismer som reagerer på disse påvirkningene med adaptive reaksjoner. De er delt inn i abiotisk(faktorer av livløs natur) og biotiske(faktorer ved levende natur). Den nåværende aksepterte versjonen av klassifiseringen av miljømessige miljøfaktorer er presentert i bord 1.2.

Tabell 1.2
Klassifisering av miljømessige miljøfaktorer

Abiotisk	Biotisk
Klima: lys, temperatur, fuktighet, luftbevegelse, trykk	Fytogen: planteorganismer
Edafogenisk ("edaphos" - jord): mekanisk sammensetning, fuktighetskapasitet, luftpermeabilitet, tetthet	Zoogenisk: dyr
Orografisk: relieff, høyde, eksponering for skråninger	Mikrobiogene: virus, protozoer, bakterier, rickettsia
Kjemisk: gasssammensetning av luft, saltsammensetning av vann, konsentrasjon, surhet og sammensetning av jordløsninger	Antropogen: menneskelige aktiviteter (inkludert konstruksjon)

Egenskapene til de viktigste abiotiske faktorene som må tas i betraktning ved restaurering av arkitektoniske monumenter er gitt i Vedlegg 1.1. Dette er sammensetningen av atmosfæren; forholdet mellom punkter på den 12-punkts seismiske skalaen og størrelsen på jordskjelv; seismisk skala; vindstyrkeskala.

Biotiske miljøfaktorer bestemmer forholdet mellom organismer. Disse faktorene i dette tilfellet kalles trofiske, dvs. mat.

Miljøfaktorer under påvirkning av nyinnhentede kjemikalier som ikke finnes i naturen og menneskeskapte menneskeskapte komponenter er sterkt endret. Forurensninger oppstår, noe som fører til forstyrrelse av saprofytisk (opprettholde balanse i økosystemet) i det naturlige miljøet. Dette er ofte ledsaget av død av dyr og planter, fører til forstyrrelse av funksjoner, død av alle levende ting og ørkenspredning av jorden. De dominerende artene i mikrobiotaen er patogene mikroorganismer som kan klassifiseres som biologiske miljøgifter. Atmosfærens sammensetning endres negativt, og aggressiviteten til undergrunnen og grunnvannet øker. Planeten opplever oppvarming, utarming av ozonlaget, og sur nedbør blir stadig hyppigere.

Alle disse faktorene påvirker ikke bare levende organismer (inkludert mennesker), men også monumenter, og unnlatelse av å ta hensyn til én av dem kan påvirke kvaliteten på restaureringen og til og med føre til monumentets død.

Levende organismer i naturen eksisterer i formen populasjoner - historisk utviklede naturlige populasjoner av individer av en gitt art, forbundet med relasjoner og tilpasning i forholdene til et bestemt område eller annet habitat (biotop). Under naturlige forhold er antallet og tettheten av befolkningen ikke tilfeldig, de bestemmes ved å regulere (kontrollere) miljøfaktorer. Omgivelsenes evne til å støtte den normale funksjonen til en organisme eller populasjon kalles Ecosi kapasitetstengler.

Økologisk system (økosystem) er et sett av sammenkoblede og gjensidig avhengige forskjellige typer organismer som lever sammen og betingelsene for deres eksistens. Koblet sammen i økosystemet biocenose(et fellesskap av levende organismer sammen) og biotop(habitat). Hovedtypene av naturlige økosystemer på kloden er oppført på ris. 1.4.

Ris. 1.4. Hovedtyper av naturlige økosystemer

Akademiker V.N. Sukachev foreslo konseptet biogeocenose(fra gresk bios- livet, Gaia - Jord, folketelling - generelt) er et naturlig system av levende organismer og deres omkringliggende abiotiske miljø, forbundet med utveksling av stoffer, energi og informasjon. Nå regnes begrepene "økosystem" og "biogeocenose" som nesten synonyme.

Biogeocenosen inkluderer:

Plantekomponent (fytocenose);

Dyrekomponent (zoocenose);

Mikroorganismer (mikrobiocenose);

Jord og jord-grunnvann, i samspill med plante-, dyrekomponenter og mikroorganismer som danner et edafotop;

Atmosfæren, som i samspill med andre komponenter danner et klima;

Den livløse naturen, som er et inert stoff, er en økotop.

Dermed er biogeocenose en romlig isolert, integrert elementær enhet av biosfæren, hvor alle komponenter er nært forbundet. Hovedkomponentene i biogeocenose er tre grupper av organismer - planter, dyr og mikrober, ved hjelp av hvilke stoffer beveger seg fra en komponent til en annen, noe som gjenspeiler et velkjent generelt mønster syklus av stoffer i naturen.

Økologiske komponenter i biogeocenose(eller landskaps- eller miljødannende komponenter) i økologi betraktes som hovedmateriale- og energikomponentene i økologiske systemer. Til dem, ifølge N.F. Reimers (Figur 1.5.), inkluderer: energi, gasssammensetning (atmosfære), vann (flytende komponent), jordsubstrat, autotrofe produsenter (planter) og heterotrofe organismer (forbrukere og nedbrytere). I dag legges informasjon til denne listen over miljøkomponenter.

Ris. 1.5.Økologiske komponenter (ifølge N.F. Reimers)

Samtidig er alle miljøkomponenter naturressurser, hvis kvalitet bestemmer kvaliteten på menneskers liv, og menneskeskapte forstyrrelser av interaksjoner mellom dem kan redusere denne kvaliteten.

I virkelige økosystemer er syklusen vanligvis åpen, siden noen stoffer forlater økosystemet, og noen kommer utenfra. Men generelt forblir prinsippet om syklusen i naturen det samme. Enklere økosystemer er forent til et felles planetarisk økosystem (biosfære), der syklusen av stoffer er fullt manifestert - livet på jorden oppsto for milliarder av år siden, og hvis det ikke var noen lukket strøm av stoffer som er nødvendige for liv, ville deres reserver vært utmattet for lenge siden og livet ville ha opphørt.

Menneskelig inngripen påvirker sirkulasjonsprosessene negativt. For eksempel fører avskoging eller forstyrrelse av prosessene for assimilering av stoffer av planter som følge av forurensning til en reduksjon i intensiteten av karbonassimilering. Et overskudd av organiske elementer i vann, som oppstår under påvirkning av industrielt avløpsvann, forårsaker forfall av reservoarer og overdreven forbruk av oksygen oppløst i vann, noe som eliminerer muligheten for utvikling av aerobe (oksygenforbrukende) bakterier her. Ved å brenne fossilt brensel, fikse atmosfærisk nitrogen i industriprodukter og binde fosfor i syntetiske vaskemidler, forstyrrer folk syklusen til disse elementene.

Sirkulasjonen av stoffer i naturen innebærer en generell konsistens av sted, tid og hastighet av prosesser som skjer på forskjellige nivåer - fra befolkningen til biosfæren. Denne konsistensen av naturfenomener kalles økologisk balanse; Denne likevekten er mobil, dynamisk.

I et økologisk system (uten menneskelig innblanding) opprettholdes en balanse som utelukker irreversibel ødeleggelse av visse ledd i trofiske kjeder. Mennesket, i ferd med sine aktiviteter, påvirker hele tiden økosystemet som helhet, så vel som dets individuelle koblinger. Dette kan vise seg i form av innføring av nye komponenter i økosystemet, inkludert miljøgifter, eller ødeleggelse av enkeltkomponenter (skyting av dyr, avskoging osv.). Disse påvirkningene fører ikke alltid og ikke umiddelbart til oppløsning av hele systemet og forstyrrelse av dets stabilitet. Men å opprettholde systemet betyr ikke at det har vært uendret. Systemet er under transformasjon, og det er ekstremt vanskelig å vurdere antall og retning på endringene som har skjedd.

Som et resultat av menneskelig produksjonsaktivitet har en ny prosess med metabolisme og energi oppstått mellom natur og samfunn (samtidig som biologisk utveksling opprettholdes) - antropogen utveksling, som endrer den planetariske syklusen av stoffer betydelig, og akselererer den kraftig. Antropogen utveksling skiller seg fra den biotiske syklusen ved at den ikke er lukket; den er åpen i naturen. Innspillet til menneskeskapt utveksling er naturressurser, og produksjonen er industri- og husholdningsavfall. Den økologiske ufullkommenheten til menneskeskapt utveksling ligger i det faktum at koeffisienten for fordelaktig bruk av naturressurser som regel er ekstremt lav, og produksjonsavfall forurenser det naturlige miljøet. Dessuten brytes mange av dem ikke ned til sin naturlige tilstand. Omfanget og hastigheten på menneskeskapt utveksling øker kraftig, noe som forårsaker merkbare spenninger i biosfæren.

På det siste stadiet av utviklingen av biosfæren har menneskelig aktivitet blitt en mektig kraft som irreversibelt og målrettet endrer det naturlige miljøet. Dannet bioteknosfære - en konsekvens av menneskehetens sosiale og vitenskapelig-tekniske utvikling. Forholdet mellom natur og menneske er i mange tilfeller ubalansert, noe som fører til miljømessig depresjon (spesielt ødeleggelsen av det arkitektoniske og historiske miljøet), som kan føre til nedbrytning av biosfæren.

Det nye systemet dannet av byggherrene kan kalles naturlig-teknologisk (NTS). Prosessen med dens dannelse, hvis den ikke er justert i samsvar med miljøkomponenter (med andre ord, i samsvar med lovene for økosystemutvikling), fører som regel til brudd på naturlig

interaksjoner i et naturlig system, hovedsakelig på grunn av introduksjonen av "fremmede" komponenter i det, som kan oppfattes av økosystemet som forurensende stoffer. Undervurdering av disse interaksjonene under byggeaktiviteter er uakseptabelt, da det fører til en reduksjon i byggekvaliteten og forringer kvaliteten på bomiljøet.

De miljømessig uforsvarlige aktivitetene til utbyggere og restauratører forårsaker uopprettelig skade på naturlandskapet og informasjonskomponenten i økosystemet. Som Prutsyn O.I. bemerker, blir det arkitektoniske og historiske miljøet ødelagt*: "Silhuetten av romlige komposisjoner, den harmoniske underordningen av hele strukturen og ensembleenheten blir forstyrret. Silhuetten og proporsjonaliteten oppnådd i den historiske perioden må bevares fullt ut, fordi de, takket være de klassiske proporsjonene, lett kan kombineres med enhver kommende utvikling."

Det bør ikke glemmes at landskapet er en omfattende og tidløs virkelighet som mennesket eksisterte i før-urbane tid. Det var nettopp den upåklagelige følelsen av landskap som var iboende i mennesker i tidligere århundrer, da bygninger smeltet sammen med naturmiljøet. Arkitekturen fra fortiden og i dag representerer en skole for fremragende arkitektur og byplanlegging i Russland. Allerede fra 1000-tallet. Byens myndigheter forpliktet utbyggere til å overholde byplanregler og lover som regulerer forholdet mellom arkitektur og natur. I Russland siden det 11. århundre. Den bysantinske "byloven" var i kraft, skrevet ned i styrmannsbøkene**. Blant hans bestemmelser var for eksempel følgende: «Bare da kan en bygning virkelig sees når den ligger på et velordnet sted. Før du bygger, inspiser området nøye. Velg en plassering slik at bygningen ikke forstyrrer naturen.» Eller disse: «...vi befaler at de som pusser opp en falleferdig gårdsplass, ikke skal ta lyset fra naboen og ikke frata ham utseendet, ikke endre originalbildet»; "...ikke tvangssperre naboens utsikt hvis han direkte ser havet mens han står i hagen sin." Og i dag, i konstruksjons- og restaureringsaktiviteter, bør "naturlig" logikk bli grunnleggende.

På utviklingsstadiet av en rimelig holdning til naturvern, bør det skje en gradvis transformasjon av bioteknosfæren til noosfæren - fornuftens sfære, som ifølge V.I. Vernadsky er et uunngåelig og naturlig stadium i utviklingen av biosfæren.

Beviset på begynnelsen av en slik transformasjon er konseptet «bærekraftig utvikling», «bærekraftig konstruksjon», «bærekraftig restaurering» vedtatt av FN, som er direkte relatert til konseptet «økologisk bærekraft». Sistnevnte innebærer et økosystems evne til å opprettholde sin struktur og funksjonelle egenskaper når det utsettes for eksterne faktorer. Ofte anses "miljømessig bærekraft" som et synonym for miljøstabilitet.

Nedenfor er de grunnleggende konseptene og kravene knyttet til kategorien miljømessig bærekraft. Deres forståelse er nødvendig for å løse aktuelle problemer med miljøstyring innen konstruksjons- og restaureringsaktiviteter, skape et komfortabelt bomiljø og bestemme strategien for aktiviteter innen "bærekraftig utvikling", "bærekraftig bygging", "bærekraftig restaurering".

* Prutsyn O., Rymashevsky B., Borusevich V. Arkitektonisk og historisk miljø. - M.: Stroyizdat, 1990.

** Alferova G.V. Styrmannens bok som den mest verdifulle kilden til gammel russisk byplanleggingskunst // Bysantinsk midlertidig bok, 1973. - T. 35.

For første gang konseptet " biosfære" (Gresk bios- livet, spaira– ball) ble introdusert i biologien av den franske naturforskeren J.-B. Lamarck i begynnelsen 1800-tallet, og deretter til geologi av den østerrikske vitenskapsmannen E. Suess. Fortjenesten i å utvikle en harmonisk, helhetlig doktrine om biosfæren tilhører V.I. Vernadsky (1863-1945).

I følge V.I. Vernadsky, biosfære – dette er hele jordens skall, befolket av liv og kvalitativt forvandlet av det .

Vernadsky pekte ut i den tre hovedkomponenter:

1 . levende materie – helheten av alle levende organismer;

2 . bioinert stoff – mineralske stoffer inkludert av levende stoffer i den biogene syklusen;

3. inert stoff – avfallsprodukter av levende stoffer som ikke midlertidig deltar i den biogene syklusen;

4 . næringsstoff .

Sammensetningen, strukturen og energien til den moderne biosfæren bestemmes betydelig ikke bare av nåtiden, men også av de tidligere aktivitetene til levende organismer. Biosfæren er et slags jordskall som inneholder hele helheten av levende organismer og den delen av planetens substans som er i kontinuerlig utveksling med disse organismene.

Uorganisk miljø i biosfæren delt i atmosfære, hydrosfære og litosfære. De fremhever livets grenser, d.v.s. biosfærens grenser: den nedre delen av atmosfæren (troposfæren og nedre lag av stratosfæren opp til 25 km i høyden), den øvre delen av litosfæren eller pedosfæren (opptil 15 km i dybden) og hele tykkelsen av hydrosfæren (opptil 10 km i dybden). Livet i litosfæren er kun konsentrert i overflatelaget av jordskorpen - i jorda. Vernadsky karakteriserte jord som en bio-inert kropp, som samtidig består av levende og inerte kropper.

Levende materie og dens funksjoner.

Innenfor biosfæren er det "livets film" – et spesielt jordskall hvor levende materie er konsentrert. Den ligger ved grensen til overflatelaget av jordskorpen (jord) og atmosfæren og i den øvre delen av hydrosfæren.

Massen av levende stoff er liten - omtrent 0,01% av massen til hele biosfæren, det er imidlertid dens grunnlag og spiller en kritisk geokjemisk rolle på planetarisk skala.

Levende materie (ifølge Vernadsky) - det er helheten av eksisterende eller eksisterende levende organismer, uttrykt i form av masse, energi og kjemisk sammensetning og er en kraftig geologisk faktor. De. Den moderne biosfæren er et resultat av aktiv kjemisk og geologisk aktivitet av levende materie.

Fremheve syv hovedfunksjoner levende materie:

1)energi- forbundet med lagring av energi i prosessen med fotosyntese, dens overføring gjennom næringskjeder og spredning;

2)gass– bestemmer migrasjonen av gasser, deres transformasjon og tilveiebringelse av gasssammensetningen i atmosfæren (O 2, CO 2, N 2, H 2 S, CH 4 - av biogen opprinnelse);

3)konsentrasjon- evnen til organismer til å akkumulere kjemiske elementer i kroppene deres, som et resultat - mineralforekomster;

4) redoks- består av kjemisk transformasjon av stoffer, intensivering av redoksreaksjoner under påvirkning av levende materie;

5) ødeleggende– prosesser knyttet til nedbrytning av organismer etter døden, deres mineralisering, dvs. transformasjon av levende materie til inert materie;

6) spredning- manifesterer seg gjennom trofiske og transportaktiviteter til organismer (spredning av energi, materie i rommet);

7) informativ– består i akkumulering av informasjon fra levende organismer og deres samfunn, konsolidering av den i arvelige strukturer og overføring til nye generasjoner.

Grunnleggende egenskaper til biosfæren som et integrert system:

1. Biosfæren er et sentralisert system, dvs. Dens sentrale element er levende materie.

2. Biosfæren er et åpent system. Dens eksistens er utenkelig uten tilførsel av energi utenfra, hovedsakelig energien til solen + energien til jordens indre varme.

3. En viktig egenskap ved biosfæren og en nødvendig betingelse for dens eksistens – biogen syklus av materie og energi. Det er på grunn av syklusen av energi og materie at den ubegrensede eksistensen og den konstante utviklingen av liv på jorden bestemmes.

4. Biosfæren er et system preget av stort mangfold. Dette skyldes ulike livsmiljøer, mangfold av natursoner, naturforhold, og artsmangfold. De. mangfold er hovedbetingelsen for bærekraften til ethvert økosystem og biosfæren som helhet (Ashbys lov).

5. Biosfæren er et selvregulerende system med homeostase, d.v.s. evnen til å balansere systemet, gå tilbake til sin opprinnelige tilstand ved å slå på kompenserende mekanismer.

Konklusjon. Stabilitet og bærekraft av biosfæren og økosystemene er mulig dersom betingelsene for å bevare artsmangfoldet, mangfoldet av trofiske kjeder og homeostasemekanismer er oppfylt, som løses på ulike nivåer - fra globalt til lokalt.

I 1875 dukket begrepet "biosfære" opp i den vitenskapelige litteraturen. Det ble foreslått av Eduard Suess (1831-1914), en berømt østerriksk geolog. Etter å ha introdusert et nytt begrep i vitenskapen, ga E. Suess det ingen definisjon, så ordet "biosfære" begynte å bli brukt av og til i geologisk og geografisk litteratur, hver gang med en annen betydning.

I 1926 ble boken "Biosphere" av den fremragende russiske forskeren V.I. Vernadsky utgitt i Leningrad. Denne boken er den første som gir en idé om jordens biosfære som et planetarisk skall, fylt, transformert og konstant transformert av organismer. V.I. Vernadsky utvidet konseptet "biosfære" ikke bare til organismer, men også til habitatet. Ved å understreke den geologiske rollen til levende organismer, skrev Vernadsky: "Det er ingen kjemisk kraft på jordens overflate som er mer konstant aktiv, og derfor kraftigere i sine endelige konsekvenser, enn levende organismer sett som helhet."

9.1. Biosfæren, dens struktur og funksjoner

Den lange perioden med pre-biologisk utvikling av planeten vår, bestemt av virkningen av fysisk-kjemiske faktorer av livløs natur, endte med et kvalitativt sprang - fremveksten av organisk liv. Siden de dukker opp, eksisterer og utvikler organismer seg i nært samspill med den livløse naturen, og prosesser i levende natur på overflaten av planeten vår har blitt dominerende. Under påvirkning av solenergi utvikler et fundamentalt nytt (planetarisk skala) system - biosfære. Biosfæren består av:

♦ levende materie dannet av en samling av organismer;

♦ et biogent stoff som skapes i løpet av livet til organismer (atmosfæriske gasser, kull, kalkstein, etc.);

♦ inert materie, dannet uten deltakelse av levende organismer (grunnbergarter, vulkansk lava, meteoritter);

♦ bioinert stoff, som er et felles resultat av den vitale aktiviteten til organismer og abiogene prosesser (jord).

Utviklingen av biosfæren bestemmes av tre grupper av faktorer som er nært beslektede: utviklingen av planeten vår som en kosmisk kropp og de kjemiske transformasjonene som skjer i dypet, den biologiske utviklingen av levende organismer og utviklingen av det menneskelige samfunn.

Livets grenser bestemmes av faktorer i jordens miljø som hindrer eksistensen av levende organismer. Den øvre grensen til biosfæren passerer i en høyde på omtrent 20 km fra jordoverflaten og avgrenses av ozonlaget, som blokkerer den kortbølgede delen av den ultrafiolette strålingen fra Solen, som er ødeleggende for liv. I hydrosfæren til jordskorpen bor levende organismer i alle vannet i verdenshavet - opptil 10-11 km i dybden. I litosfæren finnes liv på en dybde på 3,5-7,5 km, som bestemmes av temperaturen i jordens indre og nivået av penetrering av flytende vann.

Atmosfære. Jordens gasskonvolutt består hovedsakelig av nitrogen og oksygen. Den inneholder små mengder karbondioksid (0,003%) og ozon. Atmosfærens tilstand har stor innflytelse på fysiske, kjemiske og biologiske prosesser på jordoverflaten og i vannmiljøet. Følgende er spesielt viktige for livsprosesser: oksygen, brukes til respirasjon og mineralisering av dødt organisk materiale; karbondioksid, brukt av grønne planter i fotosyntesen; ozon, lage en skjerm som beskytter jordoverflaten mot ultrafiolett stråling. Atmosfæren ble dannet som et resultat av kraftig vulkansk og fjellbyggende aktivitet; oksygen dukket opp mye senere som et produkt av fotosyntese.

Hydrosfære. Vann er en viktig komponent i biosfæren og en nødvendig betingelse for eksistensen av levende organismer. Gasser oppløst i vann er av stor betydning: oksygen og karbondioksid. Innholdet deres varierer mye avhengig av temperatur og tilstedeværelsen av levende organismer. Vann inneholder 60 ganger mer karbondioksid enn atmosfæren. Hydrosfæren ble dannet i forbindelse med utviklingen av geologiske prosesser i litosfæren, hvor store mengder vanndamp ble frigjort.

Litosfæren. Hovedtyngden av litosfæreorganismer finnes i jordlaget, hvis dybde ikke overstiger flere meter. Jorden består av uorganiske stoffer (sand, leire, mineralsalter) dannet under ødeleggelsen av bergarter, og organiske stoffer - avfallsprodukter fra organismer.

9.2. Levende materie som en systemdannende faktor i biosfæren

V.I. Vernadskys enorme fortjeneste er underbyggelsen av det nye innholdet i ideer om levende materie. Vernadsky kalte levende materie "et sett med organismer redusert til deres vekt, kjemiske sammensetning og energi." Levende materie i sin masse representerer en ubetydelig del av biosfæren. Hvis all den levende materie på jorden er jevnt fordelt over overflaten, vil den dekke planeten vår med et lag 2 cm tykt. Imidlertid er det levende materie, ifølge V.I. Vernadsky, som utfører ledende funksjoner i dannelsen av jordens skorpe.

Levende materie har en rekke spesifikke egenskaper:

1. Levende materie er preget av enorm fri energi.

2. I levende stoffer går kjemiske reaksjoner tusenvis (noen ganger millioner) ganger raskere enn i ikke-levende stoffer. Derfor, for å karakterisere endringer i levende materie, bruker de konseptet historisk, og i inert materie - geologisk tid.

3. Kjemiske forbindelser som utgjør levende materie (enzymer, proteiner osv.) er stabile kun i levende organismer.

4. Levende materie er preget av frivillig bevegelse - passiv, på grunn av vekst og reproduksjon, og aktiv - i form av rettet bevegelse av organismer. Den første er en egenskap for alle levende organismer, den andre er karakteristisk for dyr og, i sjeldne tilfeller, for planter.

5. Levende stoffer er preget av mye større kjemisk og morfologisk mangfold enn ikke-levende stoffer.

6. Levende stoffer i jordens biosfære finnes i form av spredte kropper - individuelle organismer. Størrelsen og massen til levende organismer svinger sterkt (rekkevidde større enn 10 9).

7. Levende materie oppstår kun fra levende materie og eksisterer på jorden i form av en kontinuerlig veksling av generasjoner.

Levende organismer i biosfæren er svært ujevnt fordelt. I store høyder og dyp av hydrosfæren og litosfæren er organismer ganske sjeldne. Livet er hovedsakelig konsentrert på jordoverflaten, i jorda og overflatelaget av verdenshavet.

V.I. Vernadsky identifiserte to former for konsentrasjon av levende materie: livsfilmer, okkuperer enorme områder, og kondensering av livet, representert av små områder (for eksempel en dam). Resten av biosfæren er sone for utslipp av levende stoffer.

I havet kan to filmer av livet skilles - planktonisk Og bunn, som er plassert ved fasegrensesnittet. Plankton ligger på grensen til atmosfæren og hydrosfæren, bunnen - på grensen til hydrosfæren og litosfæren. Konsentrasjoner av liv i havet er delt inn i tre typer: kyst, sargassum og rev.

På land finnes det også ulike former for konsentrasjon av liv. Det øvre laget av liv på land er terrestrisk, lokalisert ved grensen til atmosfæren og litosfæren. Under den ligger livets jordfilm, som er et komplekst system bebodd av et stort antall bakterier, protozoer og andre representanter for levende organismer.

Kondensering av liv er representert på land av kyst-, flomsletten og tropiske former.

Et viktig mønster er observert i forholdet mellom artssammensetningen av levende organismer på jorden. Planter utgjør 21 % av det totale antallet arter, og utgjør 99 % av den totale biomassen. Blant dyrene er 96 % av artene virvelløse dyr og bare 4 % er virveldyr, hvorav bare 10 % er pattedyr.

Således dominerer organismer på et relativt lavt nivå av evolusjonær utvikling betydelig kvantitativt.

Massen av levende stoff er veldig liten sammenlignet med massen av ikke-levende stoff og utgjør bare 0,01-0,02 % av biosfærens inerte stoff. Samtidig spiller levende materie en dominerende rolle i geokjemiske prosesser. Hvert år, takket være den vitale aktiviteten til planter og dyr, reproduseres omtrent 10 % av biomassen.

Levende stoffer i biosfæren utfører viktige funksjoner:

1. Energifunksjon - absorpsjon av solenergi og energi under kjemosyntese, videre overføring av energi langs næringskjeden.

2. Konsentrasjonsfunksjon - selektiv akkumulering av visse kjemikalier.

3. Miljødannende funksjon - transformasjon av fysiske og kjemiske parametere i miljøet.

4. Transportfunksjon - overføring av stoffer i vertikal og horisontal retning.

5. Destruktiv funksjon - mineralisering av ikke-biogent materiale, nedbrytning av ikke-levende uorganisk materiale.

Levende organismer migrerer kjemiske elementer i biosfæren i prosessen med respirasjon, ernæring, metabolisme og energi.

Biosfærens hovedfunksjon er å sikre sirkulasjonen av kjemiske elementer, som kommer til uttrykk i sirkulasjonen av stoffer mellom atmosfæren, jordsmonnet, hydrosfæren og levende organismer.

9.3. Biosfære - økosystem på planetarisk skala

Under betingelsene for vitenskapelig og teknologisk fremgang kommer menneskeheten i økende grad i konflikt med naturen. Aktiv menneskelig aktivitet endrer ikke bare utseendet til planeten vår betydelig, men påvirker også naturen til prosessene i biosfæren. Menneskelig aktivitet fører til forstyrrelse av den biotiske syklusen av stoffer, uttømming av naturressurser, forstyrrelse av termodynamisk likevekt, etc. Ytterligere utdyping av denne konflikten kan føre til en global katastrofe som truer døden til alt liv på planeten, inkludert mennesker. I denne forbindelse må forholdet mellom mennesket og dets omgivelser og dets plass i naturen revurderes radikalt. Menneskehetens eksistens og utvikling må stå i samsvar med lovene for utviklingen av biosfæren.

Den biotiske syklusen av organiske stoffer er grunnlaget og betingelsen for biosfærens eksistens. Dens kontinuitet er nøkkelen til utviklingen og selve eksistensen av liv på jorden. Hver art er et ledd i den biotiske syklusen. Livets kontinuitet er sikret av prosessene med syntese og forfall. Solenergi som kommer inn i biosfæren brukes delvis på syntese av høymolekylært energirikt organisk materiale. Når energi overføres fra et trofisk nivå til et annet, forsvinner den gradvis. En spesiell rolle i syklusen tilhører mikroorganismer, som forvandler døde rester av planter og dyr til uorganiske stoffer, som deretter brukes av grønne planter til fotosyntese. Fornyelsen av all levende materie i jordens biosfære skjer på omtrent 8 år. Saken om landplanter fornyes om 14 år, og hele biomassen i havet - på 33 dager.

V.I. Vernadsky betraktet den biotiske syklusen som grunnlaget for organiseringen av livet på planetarisk skala.

9.4. Prinsipper for strukturen til biosfæren

Så biosfæren er helheten av alle levende organismer sammen med deres habitat. Habitater inkluderer vann, den nedre atmosfæren og den øvre skorpen. Levende og ikke-levende stoffer i biosfæren er i kontinuerlig interaksjon og enhet, og danner et integrert system. V. I. Vernadskys mangeårige arbeid med problemene med samspillet mellom levende stoffer og geokjemiske prosesser på jorden ble fullført ved opprettelsen av læren om biosfæren, hvis hovedbestemmelser er følgende.

1. Biosfærens integritet bestemmes av selvkonsistensen til alle prosesser i biosfæren, begrenset av fysiske konstanter, strålingsnivåer osv.

2. Jordiske lover for atombevegelse og energitransformasjon er en refleksjon av harmonien i kosmos, og sikrer harmonien og organiseringen av biosfæren. Solen, som den viktigste energikilden i biosfæren, regulerer livsprosesser på jorden.

3. Siden eldgamle geologiske tider har levende stoffer i biosfæren aktivt forvandlet solenergi til energien til kjemiske bindinger av komplekse organiske stoffer. Samtidig er essensen av levende ting konstant, bare eksistensformen til levende materie endres. Levende materie i seg selv er ikke en tilfeldig skapelse, men er et resultat av transformasjonen av solenergi til jordens faktiske energi.

4. Jo mindre organismene er, jo raskere formerer de seg. Reproduksjonshastigheten avhenger av tettheten av levende materie. Spredningen av liv er et resultat av manifestasjonen av dets geokjemiske energi.

5. Autotrofe organismer henter alle stoffene som er nødvendige for liv fra det omgivende inerte stoffet. For livet til heterotrofer er ferdige organiske forbindelser nødvendig. Fordelingen av fotosyntetiske organismer (autotrofer) begrenses av inntrengning av solenergi.

6. Aktiv transformasjon av kosmisk energi av levende materie er ledsaget av ønsket om maksimal utvidelse, ønsket om å fylle alt mulig rom. V.I. Vernadsky kalte denne prosessen «livets press».

7. Formene for forekomst av kjemiske grunnstoffer er bergarter, mineraler, magma, sporstoffer og levende stoffer. I jordskorpen skjer det konstante transformasjoner av stoffer, sykluser og bevegelse av atomer og molekyler.

8. Fordelingen av liv på planeten vår bestemmes av feltet for bærekraft til grønne planter. Det maksimale livsfeltet er begrenset av de ekstreme grensene for overlevelse av organismer, som avhenger av stabiliteten til de kjemiske forbindelsene som utgjør levende materie til visse miljøforhold.

9. Mengden levende stoff i biosfæren er konstant og tilsvarer mengden gasser i atmosfæren, først og fremst oksygen.

10. Hvert system når en stabil likevekt, hvor den frie energien til systemet nærmer seg null.

Konseptet med biosfære-evolusjon inntar en spesiell plass i verkene til V.I. Vernadsky. Han identifiserer tre stadier i utviklingen av biosfæren. Den første er fremveksten av den primære biosfæren med den biotiske syklusen av stoffer. De ledende faktorene på dette stadiet er geologiske og klimatiske endringer på jorden. Den andre fasen er komplikasjonen av strukturen til biosfæren som et resultat av fremveksten av encellede og flercellede eukaryote organismer. Den drivende faktoren er biologisk evolusjon. Og til slutt, det tredje stadiet er fremveksten av det menneskelige samfunn og den gradvise transformasjonen av biosfæren til noosfæren. Den ledende faktoren i denne prosessen er intelligent menneskelig aktivitet, preget av rasjonell regulering av forholdet mellom menneske og natur.

9.5. Transformasjon av biosfæren til noosfæren

Den moderne biosfæren har dukket opp som et resultat av en lang evolusjonsprosess av det levende og inerte stoffet på planeten vår. Menneskets rolle i utviklingen av biosfæren bestemmes først og fremst av dets biososiale natur. Eksistensen av mennesket som en heterotrof organisme avhenger av tilgjengeligheten av økologisk mat, luft, vann osv. Samtidig har mennesket betydelige trekk som skiller det fra den levende naturen – intelligens, arbeidsevne, kreativ aktivitet og produksjon relasjoner. I de tidlige stadiene av menneskets eksistens forstyrret ikke hans aktiviteter balansen i biosfæren. Naturressursene som forbrukes av menneskeheten og produktene av dens vitale aktivitet sirkulerte i den generelle syklusen av stoffer, så vel som produktene fra aktiviteten til andre arter av levende vesener. Gradvis ble menneskelig aktivitet ikke bare en tilpasning til miljøforhold, men fikk en rasjonell, målrettet karakter, og endret den omkringliggende naturen. Mennesket har utviklet mange nye varianter av planter og dyr, øker mangfoldet av naturlige arter, men samtidig har mange arter forsvunnet eller er på randen av ødeleggelse (dodo, Stellers ku, passasjerdue, etc.). Menneskelig aktivitet er i ferd med å bli en kraftig miljøfaktor som forstyrrer balansen i naturen og biosfæren. Menneskelig påvirkning på miljøet har nå nådd planetariske proporsjoner. Som et resultat av menneskelig aktivitet skjer det endringer i klima, landskap, atmosfærisk sammensetning, arter og antall levende vesener. Utbredt ødeleggelse av skog fører til en reduksjon i utslipp av oksygen til atmosfæren og utnyttelse av karbondioksid, jorderosjon, klimaendringer og forstyrrelse av vannregimet. Forbrenning av organisk drivstoff reduserer oksygeninnholdet i atmosfæren (for eksempel når en bil kjører 100 km, forbrukes den årlige oksygennormen for én person). De siste årene har det vært en økning i karbondioksidinnholdet i atmosfæren og akkumulering av industristøv. Dette fører til fremveksten av "drivhuseffekten" - en forstyrrelse i spredningen av varme fra jordens overflate til verdensrommet, noe som fører til en gradvis oppvarming av planetens klima. Millioner av tonn forurensning kommer inn i atmosfæren hvert år. Spesielt farlig er svoveldioksid, som kombineres med vanndamp og forårsaker sur nedbør. Overalt på planeten vår er det en forverring av tilstanden til vannsystemer som følge av vanning og gjenvinningstiltak. Grunnvannet blir uttømt, små elver dør i massiv skala, store elver krymper, store vannmasser tørker opp (for eksempel har Aralsjøen forsvunnet fra jordens overflate). Menneskelig påvirkning på litosfæren er betydelig - pløying av land for landbruksbehov (i dag er 30 % av landet okkupert av land) fører til jorderosjon, salinisering og stigende grunnvann. Mennesket skaper teknosfæren, ikke danner et integrert system med biosfæren, ikke skaper nye energireserver. Menneskelig aktivitet utgjør en trussel mot den økologiske balansen og biosfærens eksistens.

Veien ut av miljøkrisen bør være skapelsen på jorden noosfæren. Konseptet med noosfæren var et logisk resultat av det vitenskapelige arbeidet til V.I. Vernadsky, som sa at "biosfæren en dag vil gå over i fornuftens sfære - noosfæren. En stor forening vil finne sted, som et resultat av at utviklingen av planeten vil bli styrt av fornuftens kraft." Han skrev mest detaljert om dannelsen av noosfæren på jorden i sitt uferdige verk "Scientific Thought as a Planetary Phenomenon." Med tanke på overgangen fra biosfæren til noosfæren ("sinnets sfære"), indikerte V. I. Vernadsky en rekke spesifikke forhold som er nødvendige for dannelsen og eksistensen av noosfæren. Trenger å:

♦ menneskeheten ble én, befolket og forvandlet hele planeten;

♦ kommunikasjonsmidlene og informasjonsutvekslingen mellom land har endret seg dramatisk – de har blitt mobile;

♦ bånd, inkludert politiske, mellom alle land på jorden har styrket seg;

♦ biosfærens grenser utvidet seg, romutforskning fant sted;

♦ nye energikilder ble oppdaget og begynte å bli aktivt brukt, energisektoren utviklet seg;

♦ reell likestilling for mennesker av alle raser og religioner ble etablert;

♦ en rimelig transformasjon av jordens primære natur er etablert for å gjøre den i stand til å tilfredsstille alle de materielle, estetiske og åndelige behovene til en numerisk økende befolkning;

♦ kriger ble ekskludert fra samfunnets liv;

♦ det var en økning i den generelle levestandarden, sult og sykdom ble beseiret.

Noosfæren er det høyeste utviklingsstadiet i biosfæren, når transformativ menneskelig aktivitet er basert på en vitenskapelig forståelse av naturlige og sosiale prosesser, tatt i betraktning de generelle lovene for naturlig utvikling. Noosfæren kan ikke dannes spontant; dens dannelse krever bevisst aktivitet fra mennesker, sinnets aktive inngripen i naturens skjebne. Endringer i biosfæren bør skje i menneskehetens interesse, men uten skade på selve biosfæren. Dette forholdet mellom mennesket og biosfæren kalles samevolusjon.

Strukturen til noosfæren inkluderer følgende komponenter: menneskeheten, helheten av vitenskapelig kunnskap, summen av utstyr og teknologier i enhet med biosfæren.

Noosfæren forutsetter ikke menneskehetens overlevelse, men bevaring av økosfæren i harmoni med levende og livløs natur, bevaring av naturen med bevaring av ressursen til den organiske verden i biogeocenoser.

Ideene til V. I. Vernadsky gjenspeiles i moderne konsepter for bærekraftig utvikling. Den menneskelige sivilisasjonen har nådd et kritisk nivå, hvoretter både en kvalitativt ny grad av utvikling og en katastrofe er like mulig. Bærekraftig utvikling innebærer både å etablere en balanse mellom forbruk og reproduksjon av naturressurser, og å sikre bærekraftig vekst i trivsel, sosial trygghet og mulighet for harmonisk personlig utvikling. Bærekraftig utvikling er en progressiv bevegelse av økonomiske vekstrater, der press på miljøet kompenseres ved å gjenopprette dets egenskaper. Noosfæriske transformasjoner krever av menneskeheten evnen til rasjonell tenkning, vitenskapelig framsyn og enheten mellom økologi, økonomi og politikk.

Selvtest spørsmål

1. Hva er biosfæren?

2. Hva er strukturen i biosfæren?

3. Nevn stoffene som utgjør biosfæren.

4. Hvordan bestemmes livets grenser?

5. Hvilke egenskaper har levende materie?

6. Nevn formene for konsentrasjon av levende stoffer i biosfæren.

7. Hva er biosfærens kosmiske rolle?

8. Hva er biogeocenose?

9. Nevn gruppene av organismer av biogeocenose, forent av trofiske lenker.

10. Hva er samevolusjon?