Епоха и основните причини за нейното унищожаване - Безопасност на живота с основите на екологията

1.13 Биосферата и основните причини за нейното унищожаване

Биосфера - част от нашия планер, включително зоната на разпространение на живота. За съществуването на живот в биосферата са необходими вода и слънчева радиация. Благодарение на тях растенията и животните се развиват на Земята.

Биосферата е разнородна и представлява съвкупност от екосистеми. Всяка екосистема се състои от комбинация от живи организми - биоценоза и биотоп. Биотопът се характеризира с комбинация от абиотични фактори: географски условия, количество слънчева радиация, параметри и състав на атмосферата, водата и литосферата.

Биоценозата на екосистемата се състои от съвкупност от животински и растителни организми, които според формите на хранене могат да бъдат разделени на производители, консументи и деструктори. Производителите (зелените растения) действат като преобразувател на слънчевата енергия в химическа енергия чрез фотосинтеза и използването на минерални елементи. Производителите са източници на биохимични вещества, необходими за развитието на потребителите - животните. Деструкторите разлагат мъртва органична материя, животински екскременти и други остатъци. Те създават минерали, които се използват повторно от производителите и участват в цикъла, обсъден по-горе.

Процесите, протичащи в екосистемата (броят на живите организми в биоценозата, скоростта на тяхното развитие и др.), Зависят главно. начин върху количеството енергия, постъпващо в екосистемата, и върху циркулацията на веществата в последната.

Енергията, постъпваща в екосистемата, се подчинява на законите на термодинамиката:

Той може да се променя от една форма в друга, но не може да бъде създаден или изгубен. Общата енергия на Вселената остава постоянна;
преобразуване на енергията" от една форма в друга не може да се извърши беззагуби под формата на разсеяна топлина.

Биосферата е енергийно отворена система, тя абсорбира топлина от външната система и я използва в изотермични условия. Енергията, използвана от биосферата (ΔQ), е свързана с притока на топлина ΔH чрез ентропията S чрез връзката ΔQ= ΔH—TΔS,където T е температурата, K.

Енергията се използва от биосферата за подобряване и развитие на биологични процеси и вещества в екосистемите. Еднопосочният приток на енергия в биосферата е един от основните закони на екологията.

Друг фундаментален закон на екологията гласи съществуването на цикъл на химични елементи и вещества в екосистемите. Безкрайното взаимодействие на абиотичните фактори и живите организми на екосистемата е придружено от непрекъсната циркулация на вещества между биотопа и биоценозата под формата на редуващи се органични и минерални съединения. Различни видове организми непрекъснато търсят и усвояват веществата, от които се нуждаят, за да растат, поддържат живота и да се възпроизвеждат, а също така отделят минерални и органични продукти в околната среда. Химичните елементи и вещества непрекъснато циркулират в екосистемата: разтварят се във вода, навлизат в атмосферата и др. Има три основни типа биогеохимични цикли:

воден цикъл;
циркулация на елементите предимно в газообразна фаза;
циркулация на елементи главно в седиментната фаза;

Водата във всички агрегатни състояния (пара, течност, лед) присъства във всички съставни части на биосферата. Атмосферната влага играе основна роля в циркулацията на водата. Той навлиза в атмосферата в процеса на изпарение от водната повърхност под въздействието на слънчевата енергия. Поради охлаждането атмосферата връща водата на сушата или в хидросферата под формата на валежи. В товапроцес, 7/9 от водата отива в моретата и океаните, а 2/9 в сушата.

Лесно е да се види, че когато стои в замърсена атмосфера, водата ще разтваря токсични вещества, а валежите ще замърсяват моретата, океаните и земните повърхности. Водата, която е паднала на сушата, също може да взаимодейства с химически активни вещества, замърсяващи почвената покривка. Значителното замърсяване на водите възниква поради повърхностни, промишлени и битови отпадъчни води, навлизане на твърди частици и други течности в тях.

Кислородният цикъл до голяма степен зависи от процесите на фотосинтеза, протичащи в клетките на зелените растения (дървета, фитопланктон и др.). Количеството кислород, постъпващ в атмосферата, зависи от количеството и състоянието на биомасата на Земята. Замърсявайки моретата и океаните, унищожавайки горите, ние влияем негативно на процеса на възпроизводство на кислород. По същия начин процесът на получаване на кислород се влияе от намаляване на слънчевата енергия, тъй като фотосинтезата зависи от нейния приток.

Притокът на слънчева енергия е единственият източник на енергия за биосферата.

Повече от 30% от слънчевата енергия, достигаща горната граница на стратосферата, веднага се отразява от атмосферата в открития космос; други 8% - прах, висящ във въздуха. Повече от 10% се абсорбират от водни пари; озон и други газове. Само 52% от слънчевата радиация достига Земята. От това количество енергия 10% се губят при отражение, 50% при изпаряване и само 40% остават на разположение на екосистемите. От последната енергия само една четвърт отива за процесите на фотосинтеза.

Състоянието на екосистемите и процесите на пренос на енергия и маса в тях са чувствителни към антропогенни въздействия:

притокът на слънчева енергия към биосистемите и механизмът на фотосинтеза значително зависят от състава на атмосферата (наличие на прах и многоатомниминигаз);
Циклите на химичните елементи и вещества в екосистемите са много уязвими на антропогенно въздействие на почти всичките си етапи.

Въпреки това, екосистемите имат определени защитни свойства по отношение на външни влияния. Това се доказва от процесите на изглаждане на последствията от природни бедствия, като пожари, земетресения, вулканични изригвания, наводнения, циклони, торнадо и др.

В много случаи последствията от природните явления бяха изравнени с течение на времето, унищожените екосистеми бяха или възстановени, или на тяхно място бяха формирани нови; емисиите на вещества в атмосферата се разсейват в нейния обем, превръщайки се във фонови примеси: на мястото на пожарите се появяват нови гори; нови екосистеми са възникнали на мястото на формирането на планински вериги и др. В момента се наблюдават природни явления. Човекът все още не може да противопостави нищо на природните сили, освен евакуацията на населението от опасната зона и други пасивни мерки.

Ако енергийното ниво на природните явления в биосферата на дълъг етап от развитието се променя незначително, тогава антропогенното въздействие върху биосферата непрекъснато се увеличава. С появата на човека (преди около 700 000 години) възникват първите видове животни, чието въздействие върху биосферата представлява потенциална заплаха за баланса в природата. Лекомисленото отношение към биосферата, неудържимото желание за увеличаване на потреблението, липсата на междуетническа хармония, погрешни изчисления и грешки при внедряването на технологиите, както и редица други причини доведоха биосферата до ръба на кризата.

Първото опасно за околната среда завоевание на човека беше огънят. Използването му е довело до непропорционално унищожаване на животни, унищожаване на гори за пасища и земеделски земи.

Развитие на селските райониикономиката допринесе за увеличаване на масата на храната и в резултат на това демографският растеж беше придружен от изкореняване на първоначалната растителна покривка, промени в видовете диви животни. Това неизбежно доведе до промяна и пълно унищожаване на редица екосистеми. Възниква така нареченатааграрна цивилизация, която започва през неолита и продължава в Европа до средата на 19 век.

Аграрната цивилизация е повлияла значително на екосистемите, особено в градската зона, но като цяло не е имала необратими ефекти върху циркулацията на веществата в природата, не е променила значително потока на енергия в биосферата. Екосистемите от периода на аграрната цивилизация са имали много първични компоненти от растителен и животински произход. Производителите, консуматорите и разложителите на системата са намерили своите вещества за консумация и не са се сблъскали с неестествени вещества. В тях не се е случвало натрупване на чужди за екосистемите вещества, водите и земите са се самопречиствали напълно, притокът на слънчева енергия към екосистемите не е намалял. Екосистемите от периода на аграрната цивилизация запазиха способността си да се регенерират.

През XVIII век. и особено през втората половина на ХІХ век. са направени редица научни и технически открития (изобретения). Те поставиха основата на научния и технологичен процес на 20 век. От края на 19в градовете бяха интензивно застроени, селските райони бяха обединени, горите, блатата, останките от дива растителност и диви животни бяха унищожени. Всичко това доведе до намаляване на разнообразието от екосистеми, натрупване на отпадъци, които не бяха минерализирани от деструктори. В циклите бяха включени изкуствени вещества, които значително нарушиха естествените цикли на веществата.

До средата на ХХ век. потреблението на енергия непрекъснато нараства поради енергийните ресурси на Земята (въглища, нефт, газ), които се появяват и се използват взначителни количества транспортни системи, индустриалният потенциал на водещите страни в света и използването на природни ресурси непрекъснато нарастват. Има масово натрупване на отпадъци, много цикли на вещества са нарушени, редки, силно токсични метали (живак, олово, кадмий и др.) се разпръскват в значителни количества в компонентите на биосферата, като активно я замърсяват. Дойде кризата на биосферата. В много региони биосферата е заменена от техносферата.

Основните причини за разрушаването на биосферата са:

населена експлозия;
урбанизация на населението;
научно-техническият прогрес, нарастването на потреблението на енергия, промишлените продукти и използването на транспортни средства;
екологосъобразни бизнес дейности, грешки в планирането;
аварии, катастрофи, военни учения, изпитания, войни;
друго (слаб контрол и управление на състоянието на околната среда, ниско ниво на екологично законодателство, недостатъчно екологично образование и др.);

Населена експлозия.Интензификацията на селското стопанство, напредъкът в медицината и повишаването на комфорта на условията на живот до голяма степен допринасят за увеличаване на продължителността на човешкия живот.

Едновременно с нарастването на продължителността на живота в редица региони на света нараства и раждаемостта. Високият прираст на населението е характерен за страните от Африка, Централна Америка, Близкия и Средния изток, Югоизточна Азия, Индия и Китай.

Има много прогнози за по-нататъшни промени в населението на Земята. При вариант I (вариант за стабилизиране) населението трябва да спре на 10 милиарда души, което при сегашното ниво на развитие животоподдържащата технология щесъответстват на пълното задоволяване на жизнените потребности на човека и нормалното развитие на обществото.

При липса на устойчивост на околната среда (вариант II), населението на земята до края на 21 век може да нарасне до 28 ... 30 милиарда души. При тези условия Земята вече няма да може (при сегашното състояние на технологиите) да осигурява на населението храна и стоки от първа необходимост. От определен период ще започне глад, деградация на биосферата, масови заболявания и в резултат на това рязко намаляване на населението и унищожаване на човешката общност.

Таблица 11 показва данните на ООН за дела на градското население през различните години.

Дял на градското население през различните години (%)