Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow ПРИКЛАДНАЯ ЭКОЛОГИЯ. В 2 Т. ТОМ 2
Посмотреть оригинал

Биотические параметры и методы их определения. Биота как индикатор антропогенных воздействий

Биосфера.

В данном разделе термин «биосфера» используется в понимании французского естествоиспытателя Жана Батиста Ламарка, который употребил его в 1803 г. в труде по гидрогеологии Франции для обозначения совокупности организмов, обитающих на земном шаре. В 1875 г. этот термин был освоен профессором Венского университета геологом Эдуардом Зюссом в работе о строении Альп: он ввел в науку представление о биосфере как особой оболочке земной коры, охваченной жизнью. В таком общем смысле впервые в 1914 г. использовал этот термин и выдающийся русский ученый-геохимик В. И. Вернадский в статье об истории рубидия в земной коре.

Биосфера занимает особое место по отношению к геосферам. Это своеобразная оболочка Земли, или область распространения жизни, отличается от геосфер и тем, что в ее пределах проявляется геологическая деятельность живых существ: растений, животных, микроорганизмов и человека. Биосфера охватывает поверхность Земли, верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы — тропосферу. Границы биосферы определяются условиями, необходимыми для жизни различных организмов. Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей. Физический предел распространения жизни в атмосфере — озоновый слой, поэтому его нижнюю границу можно рассматривать как верхнюю границу биосферы. Озоновый слой ограничивает распространение жизни, ибо выше него концентрация ультрафиолетовых лучей превосходит допустимую для живых организмов норму, а концентрация содержащегося там озона губительна для всех живых организмов, для которых критическим считается содержание озона 0,0005 об. %. В озоновом слое на высоте 15—26 км от поверхности Земли концентрация озона достигает 0,001 об. %, у земной поверхности — 0,000007 об. %.

Верхняя граница биосферы находится под тонким озоновым слоем на высоте 16—20 км, а нижняя проникает в глубину земли до 3 км и океана — до 11 км. Нижний предел существования жизни традиционно определяют дном океана (максимум 11 022 м — глубина Марианской впадины) и глубиной литосферы, характеризующейся температурой 1000 °С (около 6 км 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, в ряде случаев достигая глубин от 3000 до 6000 м. По некоторым оценкам, пределы биосферы, возможно, намного шире, так как в гидротермах дна океана на глубинах около 3000 м при температуре 2500 °С обнаружены организмы. На таких глубинах давление составляет около 30 МПа (300 атм), что позволяет воде находиться в жидком состоянии, в то время как пределы жизни ограничены точками перехода ее в пар и сворачивания белков. Теоретически на глубинах 25 км относительно уровня моря должна быть критическая температура 4600 °С, при которой при любом давлении вода находится только в виде пара, а значит, жизнь невозможна.

По поверхности Земли жизнь распределена неравномерно. Существуют области ее повышенной концентрации — на границе раздела воды, воздуха и почвы. В. И. Вернадский назвал их «пленками жизни». В табл. 132 приведено распределение биомассы (количества живого вещества) на планете Земля.

Как следует из приведенных данных, основную часть биомассы суши составляют зеленые растения (99,2 %), в океане — животные (93,7 %).

Общая биомасса планеты составляет более 2 трлн т. Строение растений во много раз сложнее строения бактерий, а строение животных еще сложнее, чем у растений. Как правило, с усложнением строения организмов увеличивается их видовое разнообразие. Биомасса организмов, напротив, с увеличением их сложности уменьшается. Соотношение масс организмов принято называть «пирамидой биомассы».

Таблица 132

Распределение биомассы растений, животных и микроорганизмов (по В. В. Дмитриеву, Г. Т. Фрумину, 2004)

Среда

Группа организмов

Масса,

10-12т

Соотношение,

%

Континенты

Зеленые растения

2,40

99,2

Животные и микроорганизмы

0,02

0,8

Итого

2,42

100,0

Океаны

Зеленые растения

0,0002

6,3

Животные и микроорганизмы

0,0030

93,7

Итого

0,0032

100,0

Биомасса организмов Земли

2,4232

Биосфера — единственное место обитания человека и других живых организмов, причем из концепции В. И. Вернадского и ряда других ученых следует закон незаменимости биосферы: биосфераэто единственная система, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

Из приведенного закона следует, что конечная задача охраны природы — это сохранение биосферы как естественного и единственного места обитания человеческого общества.

Наукой установлено, что потоки биологического синтеза и разложения вещества в биосфере с высокой точностью (до десятых долей процента) совпадают друг с другом, образуя сложную систему биологических циклов. Эта система подчиняется принципу Ле Шателье — Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

Физический принцип Ле Шателье — Брауна, основанный на моделях неживой природы, справедлив и для условно равновесных (квазистационарных) природных систем, в том числе экологических. Этот же принцип объясняет причину негативного действия закона снижения энергетической эффективности природопользования: чем больше отклонение от состояния экологического равновесия, тем значительнее должны быть энергетические затраты для ослабления противодействия природных систем этому отклонению.

В истории биосферы нарушения цикличности и действия рассматриваемого принципа проявляются в форме экологических кризисов: локальных, региональных, глобальных. В настоящее время кризис определяется как неразрешимое противоречие между утвердившейся в истории цивилизации практикой природопокорительного отношения общества к окружающей среде и способностью биосферы поддерживать систему естественных биохимических циклов самовосстановления.

Развитие экологического кризиса в значительной степени связано с техногенными процессами, с увеличением объемов и темпов хозяйственной деятельности, которая в течение последнего столетия привела к серьезному загрязнению нашей планеты разнообразными отходами производства. Воздушный бассейн, водные объекты и почвы в районах крупных промышленных центров часто содержат токсичные вещества, концентрации которых существенно превышают предельно допустимые значения.

Особую опасность для нашей страны представляет деградация лесов — основного экологического богатства нашей страны.. Причины их гибели разнообразны (табл. 133), но антропогенное воздействие — один из основных факторов их уничтожения в результате пожаров, усыхания, переруба и др. А последствия сплошных рубок и даже частичных вырубок губительны для всей биоты, а также крайне негативно сказываются на остальных геокомпонентах (рис. 114).

Таблица 133

Динамика изменения площади погибших лесов РФ от различных факторов, тыс. га

(по данным Лесхоза)

Факторы

2010 г.

2011 г.

2012 г.

2013 г.

2014 г.

2015 г.

Повреждение вредными организмами

9

29

32

49

42

32,7

Болезни леса

27

33

30

32

38

35

Неблагоприятные почвенноклиматические воздействия

120

103

68

41

48

46,4

Лесные пожары

550

240

231

231

378

209,9

Антропогенные факторы

50

7

3,9

Всего

756,6

408,0

365,9

475,1

512,9

328,9

Последствия и результаты вырубки лесов (по Н. Н. Мамедову и И. Т. Суравегиной, 1996)

Рис. 114. Последствия и результаты вырубки лесов (по Н. Н. Мамедову и И. Т. Суравегиной, 1996)

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы