Опасность глобальных нарушений в биосфере кратко

Обновлено: 04.07.2024

1. Разрушение литосферы.

Масштабы техногенного влияния человека на литосферу достигли колоссальных величин, которые превышают интенсивность естественных потоков вещества и позволяют делать вывод, что сегодня человек является главной геологической силой планеты.

Сжигание минерального топлива(углеродистых энергоносителей) и твёрдый сток, который благодаря человеку резко усилился за счёт эрозии почв, являются сегодня главными факторами, усиливающими процесс перемещения твёрдого вещества на планете.

При этом интенсивность вмешательства в геологическую среду возрастает с увеличением энерговооружённости человека. Скорость строительства крупных гидросооружений за последние столетия возросла в 10 раз.

Масштабные вмешательства человека в биосферу стали причиной землетрясений. Чаще всего землетрясения техногенного происхождения возникают в связи с созданием крупных и глубоких водохранилищ.

В настоящее время искусственные(или техногенные) грунты уже покрывают более 55% площади суши Земли. Но их распространение крайне неравномерно, и в ряде урбанизированных районов (Европа, Япония, Гонконг и др.) искусственные грунты покрывают 95- 100%територии, а их мощность достигает нескольких десятков метров.

Глобальный характер имеют и последствия уничтожения лесов, которые являются мощнейшим климатообразующим факторами и обеспечивают буферность биосферы при поддержании циклов углекислого газа и кислорода.

Около 10 тыс.лет назад, ещё до того, как человек стал заниматься сельским хозяйством, на земном шаре существовали обширные массивы лесов, общая площадь которых составляла примерно 62млн.кв.вм.Однако в течение многих веков в результате расчистки земельных угодий под пашню и пастбища, заготовок деловой древесины и вырубки деревьев на топливо мировой ареал лесных экосистем сократился приблизительно до 42 млн.кв.км,т.е.почти на одну треть по сравнению с досельскохозяйственным периодом. Площадь лесов продолжает уменьшаться и сегодня – в среднем ежегодно на 1.5-2%. На 10 вырубленных гектаров приходится всего 1 гектар лесных посадок, т.е.соотношение составляет 10:1.

Так во Франции леса, некогда покрывавшие 80 % территории, уже в 1789 г.занимали лишь 14 %площади. На территории нынешних США до появления первых английских колонистов, площадь лесной растительности достигала 385 млн га; к 1920г.здесь леса сохранились на 249 млн га, т.е.площадь леса сократилась более, чем на одну треть.

Парниковый эффект- Один из наиболее опасных глобальных процессов, протекающих в биосфере под влиянием человека. В результате нарушения естественного цикла углерода и увеличения содержания в атмосфере углекислого газа при сжигании большого количества ископаемого топлива, разрушении гумуса почв и осушении болот происходит потепление климата. Количество солнечной энергии, поступающей на поверхность планеты, превышает количество энергии, которая отражается поверхностью. Углекислый газ (а также метан, пыль и некоторые другие загрязнители атмосферы), таким образом, играет роль, подобную полиэтиленовой плёнки над парником.

Мировое сообщество предпринимает усилия для предотвращения парникового эффекта как уменьшением выброса в атмосферу углекислого газа, так и путём прекращения рубки лесов и увеличение их площади за счёт искусственных посадок.

4.Разрушение озонового слоя.

Озоновый слой-слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Он расположен на высоте 20-45км. Содержание озона в нём примерно в 10 раз выше, чем в атмосфере у поверхности Земли. Озоновый слой защищает поверхность планеты от солнечного излучения высокой энергии-ультрафиолетовых лучей, избыток которых неблагоприятно влияет на живые организмы.

В настоящее время отмечено ухудшение состояния озонового слоя и образование озоновых дыр над полюсами Земли, что представляет экологическую опасность. Полагают, что причиной этих явлений является попадание в озоновый слой хлора и оксидов азота.

Кислотные дожди- осадки, в которых растворены серная и азотная кислоты. Кислотные дожди образуются в результате выброса в атмосферу оксидов серы и азота. Кислотные дожди оказывают отрицательное влияние на экосистемы.

Пагубная роль кислотных дождей может быть уменьшена только при сокращении выбросов в атмосферу диоксида серы за счёт использования на предприятиях малоотходных технологий и фильтров на дымовых трубах.

Биосфера – тонкая оболочка планеты Земля, в которой обитают живые организмы, преобразующие верхний слой земной коры и океан. Биосфера- дом человека, и человек сохранится в том случае, если сохранит биосферу.

Правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающее сбалансированное решение социально- экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности определяет ФЗ и Российское экологическое право.

Список используемой литературы

Раздел ЕГЭ: 7.5. Глобальные изменения в биосфере, вызванные деятельностью человека (нарушение озонового экрана, кислотные дожди, парниковый эффект и др.). Проблемы устойчивого развития биосферы. Правила поведения в природной среде.

Глобальные изменения в биосфере, вызванные деятельностью человека:

парниковый эффект (повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса);
кислотные дожди (дожди, при которых наблюдается понижение водородного показателя (pH), дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами, обычно оксидами серы и оксидами азота);
нарушение озонового экрана (разрушение озонового слоя на 50% увеличило бы УФ-радиацию в 10 раз, что повлияло бы на зрение человека и животных и могло бы оказать др.; исчезновение же озонового слоя привело бы к непредсказуемым последствиям — вспышкам рака кожи, уничтожению планктона в океане, мутациям растительного и животного мира);
эрозия почв и опустынивание;
загрязнение водоемов;
смог;
вырубка лесов.

Виды загрязнения биосферы:

физическое — тепловое, шумовое, радиоактивное, электромагнитное;
химическое — соли тяжелых металлов, инсектициды и пестициды, нефтепродукты, пластмассы;
биологическое — привнесение человеком в экосистемы нехарактерных для них живых организмов; особенно опасно загрязнение среды возбудителями инфекций (чума, холера, СПИД); в связи с развитием генной инженерии не исключено попадание в экосистемы генетически измененных микроорганизмов, растений и животных.

Ноосфера — новое состояние биосферы, при котором определяющим фактором развития становится умственная деятельность человека.
Охрана природы — рациональное использование природных ресурсов; система научно обоснованных мер, направленных на сохранение, рациональное (неистощительное) использование и воспроизводство природных ресурсов, в том числе на сбережение видового разнообразия (генофонда). Виды, нуждающиеся в охране, занесены в Красные книги.
Экологическое мышление — анализ хозяйственных решений с точки зрения улучшения и сохранения окружающей среды.

Устойчивое развитие биосферы — процесс изменений, в котором согласованы процессы эксплуатации природных ресурсов. Экологическая устойчивость должна обеспечивать целостность биологических и физических природных систем, а также защиту их от агрессивного антропогенного воздействия и максимально возможное смягчение воздействия выбросов различных предприятий на окружающую среду. Особое внимание уделяется поддержанию жизнеспособности и биологического разнообразия экосистем, от многообразия которых зависит глобальная стабильность всей биосферы.

Создание замкнутых производств (безотходных).
Защита природы от вредных выбросов.
Учет экологического баланса при планировании новых строек, лесозаготовок, мелиорации.
Полное использование извлекаемых ресурсов и отходов.
Овладение чистыми источниками энергии (солнца, ветра, волн, подземного тепла).
Борьба с эрозией почв.

Принципы сохранения среды жизни сформулированы в 70-х гг. XX в.:

необходимость разнообразия природы для её устойчивого развития;
потенциальная полезность каждого компонента;
всеобщие связи в живой природе.

Процесс загрязнения окружающей среды имеет свою историю. Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В XIX веке, когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.

В середине XX века некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлечёнными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.

Министерство спорта Республики Хакасия

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Республики Хакасия

Физическая культура

Специальность 49.02.02 Адаптивная физическая культура

учитель по адаптивной физической культуре и спорту

Форма обучения очная

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

Опасность глобальных нарушений в биосфере

Попов Артём Александрович

Научный руководитель

1.1 Общие представления о Биосфере…………. ………………………………

1.3. Основные циклы веществ в биосфере………………………………………

1.4. Глобальные нарушения биосферы в результате хозяйственной деятельности человека……………………………………………………………

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………..

1.1. Общие представления о Биосфере

Все экосистемы Земли совокупно составляют БИОСФЕРУ, тонкий (по сравнению с остальной частью планеты слой жизни. Границы биосферы разными исследователями проводятся по-разному. Однако чаще в неё включают слой атмосферы толщиной 25-35 км (до озонового слоя), слой земной коры суши толщиной 3 км, где расположены нефтегазоносные воды с бактериальным населением, океан - до глубины 11 км. Тем не менее, жизнь в биосфере концентрируется в значительно более тонком слое, так как с удалением от поверхности суши или океана её интенсивность, измеряемая количеством продуцироемого органического вещества, резко падает.

Сухопутная часть биосферы называется ТРОПОСФЕРОЙ, водная- ГИДРОСФЕРОЙ.

Биомасса биосферы оценивается в 2,5 триллиона тонн сухого вещества, причём на суше расположено 99% этой биомассы. Обитающие в водной среде планктонные организмы имеют непродолжительную жизнь, но, несмотря на столь незначительную биомассу, дают до 1/3 продукции биосферы. Более выровненная среда океана объясняет то, что биологическое разнообразие в нём беднее, чем на суше: соотношение числа морских и сухопутных видов - 1:5.

1.2. Царства природы

Живое население биосферы разнообразно. В настоящее время известно около 2 млн. видов, но, по некоторым данным, их количество приближается к 5 млн. (Р.Мей). Считается, что расширение знаний о числе видов будет достигнуто в основном за счёт простейших животных, в первую очередь - с паразитным типом питания.

Биологическое разнообразие планеты объединено в четыре царства природы. Группа организмов разных царств образуют самые крупные функциональные блоки биосферы как самой большой экосистемы.

1. Дробянки (прокариоты) - безъядерные организмы, которые играют роль редуцентов, биологических азотфиксаторов, продуцентов (хемотрофов и фототрофов).

В составе царства -два подцарства:

Бактерии - организмы микроскопически малых размеров, преимущественно с гетеротрофным типом питания, которые играют важную роль в функционировании естественных и искусственных экосистем. Им принадлежит ведущая роль в круговоротах элементов питания. Бактерии выступают в качестве регуляторов плотности популяций организмов (микропаразиты), вступают с растениями и животными в симбиотические отношения типа сотрудничества - мутуализма (бактерии желудка жвачных животных, бактерии -азотфиксаторы на корнях бобовых и вокруг корней растений любых семейств). Существуют бактерии, которые используют в качестве источника энергии свет (окрашенные в красный, оранжевый, зелёный цвета хлорофиллами и каротиноидами). Однако при этом варианте фотосинтеза свободный кислород не выделяется.

Три остальные царства представлены эукариотами, т.е. организмами, клетки которых имеют ядра.

2. Растения - фототрофные организмы, размножающиеся спорами (мхи, плауны, хвощи, папоротники) или семенами (голосеменные, цветковые). К растениям также относятся разнообразные водоросли, входящие в состав водных экосистем и обитающие в почве. Совокупность видов растений называется флорой.

Все растения, независимо от сложности их организации и условий среды, которые требуются им для жизни, выполняют одну биосферную функцию - фиксируют солнечную энергию и используют неорганический углерод в процессе фотосинтеза, снабжая органическим веществом все остальные группы организмов экосистемы. Условно к растениям относятся лишайники - сложные организмы из гриба и водоросли, которые связаны отношениями мутуализма.

Разнообразие растений в мире достаточно велико. В их составе- около 300 тысяч видов цветковых растений, около 700 видов голосеменных, 10 тысяч видов папоротникообразных. Количество мохообразных составляет примерно 25 тысяч видов, водорослей - около 10 тысяч видов.

3. Животные - разнообразнейшее царство природы, гетеротрофы. Совокупность видов животных называется фауной.

В составе этого царства около 4 тысяч видов млекопитающих, 9 тысяч видов птиц, 20 тысяч видов рыб, 25 тысяч видов амфибий, 5,5 тысяч видов рептилий, около 1 миллиона видов насекомых и свыше 500 тысяч видов прочих низших животных (черви, кишечнополостные, моллюски, различные одноклеточные).Только на территории России встречается 20видов амфибий, 50 видов рептилий, 700 видов птиц, 245 видов млекопитающих. Животные населяют все среды жизни - водоёмы, почвы и приземистый слой атмосферы.

В экосистемах животные входят в состав групп фитофагов, зоофагов (хищников разных порядков), паразитов, детритофагов (поедателей мёртвого органического вещества.). Разделение животных по этим трофическим группам часто условно, так как многие из них характеризуются смешанным типом питания. Так, птицы в период откорма потомства- типичные хищники, питающиеся насекомыми, но в другие периоды года они могут довольствоваться семенами и плодами. Смешанный рацион питания (из растительной и животной пищи) имеет большинство карповых рыб, а также представители млекопитающих- медведь, лиса, свинья, крыса и др. Животные- фитофаги и паразиты- основные регуляторы плотности популяций и переносчики семян для многих видов растений.

4. Грибы - совокупность гетеротрофных организмов, отличающихся от животных тем, что они ведут прикреплённый образ жизни и имеют неограниченный рост. Раньше грибы включались в царство растений. Грибы различают по размерам - от микроскопических(дрожжевых) до гигантских дождевиков с весом плодового тела в 50 кг- и разделяют на несколько функциональных групп:

Сапротрофы - редуценты, разрушающие мёртвое органическое вещество.

Симбиотрофы - входят в симбиоз с корнями высших растений и формируют микоризу, что облегчает поглощение растениями питательных элементов из почвенного раствора.

Паразиты - регулируют плотность популяции растений и животных. Грибные болезни (головня, ржавчина и др.) наносят ущерб сельскому хозяйству.

1.3. Основные циклы веществ в биосфере

Химические элементы циркулируют в биосфере. Циклы веществ характеризуются скоростью, замкнутостью и типом запасного фонда. Газообразные формы составляют подвижный, обменный фонд, а твёрдые и жидкие соединения с его участием- консервативный, резервный фонд, очень медленно вовлекаемый в круговорот.

Важнейшие циклы биосферы:

1. Круговорот воды в биосфере происходит по схеме: выпадение атмосферных осадков, поверхностный и внутрипочвенный сток в водоёмы, испарение, перенос водяного пара, конденсация, повторное выпадение осадков и т.д. Вода испаряется не только поверхностью водоёмов и почв, но и живыми организмами, ткани которых на 70% состоят из воды. Большое количество воды испаряется растениями; они используют воду как элемент питания, как среду, в которой протекают жизненные процессы, и как субстанцию, вместе с которой поступают к ним из почвы питательные вещества.

До развития цивилизации круговорот воды был равновесным. Однако вмешательство человека существенно нарушило этот цикл, особенно в последние десятилетия. В частности, уменьшается испарение воды лесами ввиду сокращения их площади и, напротив, увеличивается испарение с поверхности почвы при орошении сельскохозяйственных угодий. Испарение с поверхности океана уменьшается вследствие появления на воде тончайшей плёнки нефти. Наконец, на круговорот воды воздействует парниковый эффект- потепление климата под влиянием повышения концентрации углекислого газа в атмосфере. При усилении этих тенденций могут произойти значительные изменения круговорота воды. Это уже проявляется в неравномерности распределения осадков по территории планеты. В результате этого, в одних районах происходят небывалые по масштабам наводнения, а в других- жестокие засухи.

2. Круговорот кислорода в биосфере осуществляется за счёт пополнения атмосферных запасов кислорода в результате фотосинтеза растений, его поглощения при дыхании организмов, сжигание топлива в промышленности и на транспорте. В настоящее время поддерживается равновесный круговорот кислорода. Сохранение равновесного круговорота кислорода является одной из глобальных задач охраны природы.

3. Круговорот углерода - один из самых важных циклов в биосфере, так как углерод составляет основу органических соединений. Особенно велика в круговороте роль углекислого газа, который поступает в атмосферу при дыхании организмов, сжигании органического топлива, осушении болот и дегумификации почв. В то же время общее уменьшение площади, занятой растительностью, в результате строительства и в особенности сведения лесов уменьшает потребление углекислого газа растениями. Итогом нарушения круговорота углерода может быть парниковый эффект.

4. Круговорот азота - обмен между инертным азотом атмосферы и соединениями азота в почвах и организмах. Круговорот азота протекает по следующей схеме: перевод инертного азота в доступные для растений формы (образование аммиака при грозовых разрядах, производство азотных удобрений на заводах), усвоение азота растениями, переход части азота растений в ткани животных, разложение отмерших растений и трупов животных микроорганизмами - редуцентами вплоть до восстановления молекулярного азота, который возвращается в атмосферу.

В настоящее время биологическая азотфиксация уменьшилась вследствие разрушения естественных экосистем и сравнялась с промышленной фиксацией азота. Происходит повсеместное уменьшение содержания органических соединений азота в почве (разрушение гумуса), что ведёт к снижению плодородия почв. Увеличение производства азотных удобрений для компенсации уменьшения биологического азота ведёт к загрязнению среды и расходованию большого количества энергии.

Экология ставит задачей восстановление естественного цикла азота за счёт уменьшения производства азотных удобрений и расширения посевов бобовых, которые симбиотически связаны с бактериями- азотфиксаторами.

5. Круговорот фосфора. В отличие от циклов углерода и азота, которые являются закрытыми, этот круговорот - открытый, т.е.часть вещества постоянно теряется. Фосфор содержится в горных породах, откуда выщелачивается в почву и усваивается растениями, а затем по пищевым цепям переходит в тела животных. После разрушения мёртвых животных и растений редуцентами только часть фосфора вовлекается в круговорот и повторно используется растениями. Остальной фосфор вымывается из почвы в водоёмы - реки, озёра, моря, где оседает на дно и либо совсем не возвращается на сушу, либо в небольших количествах возвращается с выловленной человеком рыбой и с экскрементами птиц, питающихся рыбой.

Отток фосфора с суши в океан усиливается при сведении лесов, распашке почв и внесении фосфорных удобрений. Поскольку запасы фосфора на суше ограниченны, а его рециклинг из океана проблематичен, в перспективе земледелие ожидает кризис фосфора, что вызовет снижение урожаев. Кроме того, фосфорные удобрения содержат примесь тяжёлых металлов, и потому при их использовании возможно загрязнение почв.

1.4. Глобальные нарушения биосферы в результате хозяйственной деятельности человека

1. Разрушение литосферы. Масштабы техногенного влияния человека на литосферу достигли колоссальных величин, которые превышают интенсивность естественных потоков вещества и позволяют делать вывод, что сегодня человек является главной геологической силой планеты.

2.Уничтожение лесов. Глобальный характер имеют и последствия уничтожения лесов, которые являются мощнейшим климатообразующим факторами и обеспечивают буферность биосферы при поддержании циклов углекислого газа и кислорода.

Около 10 тыс.лет назад, ещё до того, как человек стал заниматься сельским хозяйством, на земном шаре существовали обширные массивы лесов, общая площадь которых составляла примерно 62млн.кв.вм.Однако в течение многих веков в результате расчистки земельных угодий под пашню и пастбища, заготовок деловой древесины и вырубки деревьев на топливо мировой ареал лесных экосистем сократился приблизительно до 42 млн.кв.км,т.е.почти на одну треть по сравнению с досельскохозяйственным периодом. Площадь лесов продолжает уменьшаться и сегодня - в среднем ежегодно на 1.5-2%. На 10 вырубленных гектаров приходится всего 1 гектар лесных посадок, т.е.соотношение составляет 10:1.

3. Парниковый эффект - один из наиболее опасных глобальных процессов, протекающих в биосфере под влиянием человека. В результате нарушения естественного цикла углерода и увеличения содержания в атмосфере углекислого газа при сжигании большого количества ископаемого топлива, разрушении гумуса почв и осушении болот происходит потепление климата. Количество солнечной энергии, поступающей на поверхность планеты, превышает количество энергии, которая отражается поверхностью. Углекислый газ (а также метан, пыль и некоторые другие загрязнители атмосферы), таким образом, играет роль, подобную полиэтиленовой плёнки над парником.

4. Разрушение озонового слоя. Озоновый слой - слой атмосферы с повышенным содержанием озона. Он расположен на высоте 20-45км. Содержание озона в нём примерно в 10 раз выше, чем в атмосфере у поверхности Земли. Озоновый слой защищает поверхность планеты от солнечного излучения высокой энергии-ультрафиолетовых лучей, избыток которых неблагоприятно влияет на живые организмы.

5. Кислотные дожди - осадки, в которых растворены серная и азотная кислоты. Кислотные дожди образуются в результате выброса в атмосферу оксидов серы и азота. Кислотные дожди оказывают отрицательное влияние на экосистемы.

Биосфера - тонкая оболочка планеты Земля, в которой обитают живые организмы, преобразующие верхний слой земной коры и океан. Биосфера- дом человека, и человек сохранится в том случае, если сохранит биосферу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Биосфера – планетарная экосистема, которая состоит из иерархически подчинённых экосистем различных масштабов.

Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) – это внешняя оболочка планеты Земля, включающая часть атмосферы до высоты 25-30км (до озонового слоя), почти вся гидросфера и часть литосферы до глубины 3 км. Особенностью этих частей биосферы является то, что они населены живыми организмами, которые в совокупности составляют живое вещество планеты.

Биогеохимический цикл – обмен энергией и веществом, который осуществляется между различными структурными частями биосферы и определяется жизнедеятельностью живых организмов.

Биосферная функция человечества – поддержание и целенаправленное созидательное развитие биосферы. Осознание своей биосферной функции человечеством напрямую связано с ростом научного познания, становлением ноосферы.

Изменение биосферы человеком – это изъятие человечеством вещества биосферы и изменение ее физических и химических характеристик в процессе эволюции человека.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Современный уровень развития промышленности существенным образом усложняет взаимоотношения между человеком и природой. Современные масштабы производственной деятельности человека, объемы которой удваиваются каждые 15 лет, влекут за собой изменение качества природной среды и ее ресурсов. Большинство результатов производственной деятельности человека имеют отрицательное воздействие: это загрязнение водного и воздушного бассейнов, почвы, шумовое и тепловое загрязнение, рост числа источников ионизирующего излучения. Многие вещества, вырабатываемые человеком, вовлекаются в природные круговороты веществ – биогеохимические круговороты, нарушая их естественный баланс, что приводит к снижению устойчивости биосферы.

Все вещества в биосфере находятся в состоянии круговорота. Энергия Солнца вызывает два круговорота веществ: большой, который охватывает всю биосферу, и называемый биосферным, и малый, протекающий внутри экосистемы и называемы биологическим.

Биосферный круговорот веществ базируется на геологическом, который вызывает разрушение, аккумуляцию и миграцию химических веществ. Ведущая роль в процессе этой миграции принадлежит солнечной энергии, от которой напрямую зависят скорость и степень развития процессов.

Большой круговорот веществ характеризуется двумя ключевыми особенностями: осуществляется на протяжении истории развития биосферы, т. е. начиная с появления первых живых организмов – сине-зеленых водорослей примерно 3,5 млрд. лет назад, и представляет собой общепланетарный процесс, который играет ключеввую роль в существовании биосферы.

Неорганическое вещество в геологическом круговороте является аккумулятивным фондом для реализации биологической части биосферного круговорота. Этот аккумулятивный фонд сосредоточен в атмосфере в виде газов, в воде — в виде растворенных химических элементов, в литосфере — в виде захороненных минеральных веществ, часть из которых проникает в почву.

Малый (биологический) круговорот веществ, хотя и происходит внутри отдельных экосистем, не является замкнутым, а развивается на базе геологического, охватывающего биосферу.

Малый биотический круговорот веществ является частью большого круговорота и совершается лишь в пределах биосферы. Скорость протекания процессов здесь значительно выше. Сущность этого круговорота состоит в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. При этом часть вещества исключается из биотического круговорота, и с помощью геохимических процессов закрепляется в осадочных отложениях или переносится в океан.

Специфика биологического круговорота состоит в течение трех взаимосвязанных и противоположных процессов: создание, разрушение и перераспределение. Первый этап создания органического вещества основан на жизнедеятельности продуцентов и процессе фотосинтеза, в ходе которого растения синтезируют органические вещества из углекислого газа, простых минеральных веществ и воды с использованием энергии Солнца. Растения, в процессе фотосинтеза, извлекают из почвы серу, кальций, фосфор, калий, марганец, магний, кремний, медь, алюминий, цинк и иные элементы.

В дальнейшем, консументы первого порядка – растительноядные животные, поглощают созданное продуцентами органическое вещество и усваивают через поедание растений биогенные элементы. Консументы второго порядка – хищные животные, питаются травоядными животными и употребляют в пищу более сложные органические вещества, включая белки, жиры, углеводы, аминокислоты и т.д.

В процессе разрушения редуцентами – организмами деструкторами органического вещества (например, грибами, бактериями) в почву и воду вновь поступают простые минеральные соединения, доступные для усвоения продуцентам и начинается новый цикл круговорота.

Малый круговорот имеет меньшую и неодинаковую для разных экосистем продолжительность. Также различают, например, сезонные, многолетние, годовые и вековые малые круговороты.

Обмен энергией и веществом, который осуществляется между различными структурными частями биосферы и определяется жизнедеятельностью живых организмов, называют биогеохимическим циклом. В совокупности биогеохимические циклы взаимосвязаны между собой и составляют динамическую основу существования жизни, при этом, каждый из них играет уникальную роль в эволюции биосферы.

В то же время, современная деятельность человека характеризуется изъятием природных ресурсов и привнесением (высвобождением) дополнительных химических веществ и их вовлечением в большой и малый круговороты.

Нарушение человеком природной среды в глобальном масштабе началось сравнительно недавно – в XX веке, когда произошло развитие промышленности, рост населения, и следовательно, рост потребления пищи. В дальнейшем активное извлечение ресурсов – в первую очередь углеводородов, позволило интенсифицировать производство, увеличить объем углекислого газа, выделяемого в атмосферу.

К настоящему времени деятельность человека – антропогенная деятельность привела к тому, что на Земле произошли нарушения круговоротов веществ. В первую очередь, это нарушение круговорота воды и опустынивание.

Одним из основных процессов, на которых базируется биогеохимический круговорот веществ, является фотосинтез – именно в рамках этого процесса производится основная масса первичной продукции. На процесс фотосинтеза необходимо достаточно большое количество воды (для получения 1 грамма органического вещества расходуется от 100 до 700 и более граммов воды). Биота Земли, производя первичную продукцию, связывает около 540 гигатонн воды, а с учетом транспирации этот объем следует увеличить на 2 порядка, что составит 54 тыс. км 3 . Такой объем воды более чем в 5 раз превышает ее объем в атмосфере и сток всех рек мира.

Таким образом, биота контролирует круговорот воды в природе на 70 %. Поэтому, разрушая естественные экосистемы, человек опосредованно существенное воздействие на круговорот воды. Это привело к трансформации гидрологического режима водосборов рек. Влажность почвы и воздуха под влиянием деятельности человека, снижается более интенсивно, чем на территориях, которые заняты естественными экосистемами. Это привело к уменьшению продуктивности экосистем. Особенно сильно это иллюстрируют сельскохозяйственные, искусственные экосистемы, которые требуют постоянного внесения удобрений для поддержания продуктивности.

Человеком в больших количествах на сельскохозяйственные территории вносятся химические вещества - главным образом биогенные элементы, что также нарушает круговорот химических элементов

На круговорот воды оказывает влияние и зарегулированные человеком русла рек, строительство гидротехнических сооружений, возведение плотин и водохранилищ. Происходит обмеление рек, причем не только мелкомасштабных. Например, именно зарегулированный сток – большая система водохранилищ, плотин и спрямления участков – основная проблема реки Волга, качество воды которой сегодня является одной из основных экологических проблем, обсуждаемых в России.

Нарушение круговорота биогенных элементов, наряду с нарушением круговорота воды также является существенной проблемой. При освоении территорий человечество уничтожает биомассу растений и животных, что приводит к снижению биологического разнообразия. Результатом гибели и последующей минерализации живых организмов является избыточное поступление в атмосферу аммиака, углекислого газа, сероводорода, а в поверхностные и подземные воды поступает дополнительный азот, фосфор и иные биогенные соединения.

Человек, осваивая в ходе своей хозяйственной деятельности новые территории, лишает жизненного пространства иные виды, что привело к нарушению межвидового взаимодействия, уничтожению экологических ниш видов.

Существенным негативным изменением, которое человек внес в биогеохимический круговорот, стало нарушение потоков энергии. Человек до конца XIX века потреблял первичную продукцию биосферы в количествах, в которых ее потребляли и иные крупные животные. Постепенно человек начал перераспределять первичную продукцию в свою пользу, а начав использовать энергию ископаемого топлива, высвободил огромные запасы энергии. В последние 100 лет человеку оказалось необходимо фотосинтетической продукции в разы больше, чем их естественным путем потребляли крупные животные за сотни миллионов лет. Одной из причин неустойчивости окружающей среды и возникновения многих глобальных проблем считается именно использование человеком дополнительной энергии ископаемого топлива.

В частности, с ростом численности населения и промышленного производства возникло разрушение естественного растительного покрова, его перевод в агроэкосистемы, инфраструктуру, земли населенных пунктов. Особенно сильно этот процесс повлиял на сокращение лесов и степей, которые ранее производили первичную продукцию биосферы. Человек, уничтожая биоту, опосредовано существенное воздействие на круговорот воды. Это привело к трансформации гидрологического режима водосборов рек.

Нарушение круговорота биогенных элементов, наряду с нарушением круговорота воды также является существенной проблемой. В результате массового внесения и высвобождения биогенных веществ в ходе деятельности человека, биота Земли не сумела полностью компенсировать суммарный выброс веществ. Следовательно, деформация естественных экосистем усиливает разбалансированность круговорота химических веществ биосферы и изменяет потоки веществ и энергии.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Обмен энергией и веществом, который осуществляется между различными структурными частями биосферы и определяется жизнедеятельностью живых организмов называют:

1) биосферная функция;

2) биогеохимический цикл;

3) круговорот воды.

Правильный ответ: 2) биогеохимический цикл.

2. Внешняя оболочка планеты Земля, включающая часть атмосферы до высоты 25-30км (до озонового слоя), почти вся гидросфера и часть литосферы до глубины 3 км. Особенностью этих частей биосферы является то, что они населены живыми организмами, которые в совокупности составляют живое вещество планеты это:

Читайте также: