Биосфера и научно-технический прогресс

Многочисленные виды организмов, населяющие нашу планету, как показано в предыдущих главах учебника, существуют не изолированно. Они находятся во взаимодействии пе только между собой, но и с компонентами неживой природы. На основе этих взаимодействий создаются разной сложности экосистемы (биогеоценозы), осуществляется круговорот веществ. Высшей экосистемой, объединяющей различной сложности биогеоценозы, является биосфера. Она возникла вместе с первым появлением жизни на планете Земля. Человечество тоже возникло в биосфере, как один из этапов развитии жизни. Однако в отличие от других организмов человек стал активно воздействовать на биосферу через трудовую деятельность. По мере развития человеческого общества это воздействие становилось все более активным. Человек стал мощным фактором, преобразующим биосферу.

В настоящей главе мы рассмотрим взаимоотношения человека и биосферы и влияние на биосферу научно-технического прогресса.

Роль организмов в эволюции биосферы. Образование биосферы, расширение ее границ, изменение состава, ускорение биогенной миграции атомов осуществлялось наряду с возникновением жизни и эволюцией органического мира.

Живые организмы с момента своего возникновения в процессе жизнедеятельности постоянно изменяли окружающую среду.

В результате жизнедеятельности хемосинтезирующих бактерий более 3 млрд. лет назад началось отложение некоторых марганцевых и железных руд, фосфоритов, серы. Первые микроорганизмы – пурпурные и зеленые бактерии, а затем сине-зеленые водоросли стали усваивать углекислый газ и выделить молекулярный кислород, из которого над Землей образовался озоновый экран. Образование озонового экрана создало защиту от ультрафиолетовых излучений Солнца, губительных для живого вещества, и позволило жизни выйти из воды и распространиться на суше.

В течение длительного времени зеленое живое вещество поглотило из атмосферы громадное количество углекислого газа, которого в древнейшее время было в сотни раз больше, чем теперь, и одновременно обогатило ее кислородом. В водной среде только при наличии бактерий и водорослей мог появиться зоопланктон. Известковые скелеты беспозвоночных – корненожек, кораллов, моллюсков – образовали осадочные породы (мел, известняк). Отмирание сине-зеленых и красных водорослей способствовало отложению кальции. Некоторые виды водорослей и губок обусловили накопление кремнезема. Каменный уголь образовался из растительных остатков, нефть в из планктона древних морей и других водоемов.

Колоссальная размножаемость организмов увеличивала биомассу, которая распространялась по лику Земли, заполняя образуемую ею же биосферу. На Земле в разных средах в процессе эволюции образовывались самые различные биогеоценозы, находящиеся в постоянном взаимодействии друг с другом. Организмам для существования были необходимы определенные условия внешней среды, которую они в процессе обмена веществ постоянно изменяли. При этом увеличивалась биогенная миграция химических элементов биосферы. Живое вещество осуществляет обмен газов. концентрирует рассеянные элементы, способствует окислительным и восстановительным реакциям. Функции живого вещества (газовая, концентрационная, окислительно-восстановительная) и процесс эволюции обусловили создание современной природной среды.

В процессе эволюции живые организмы обособлялись от непосредственной зависимости от среды. Первые организмы (бактерии, водоросли) были как бы погружены в питательную среду.

Постепенно появились многоклеточные организмы, менее зависимые от изменения внешней среды и имеющие свою внутреннюю среду. Эти многоклеточные организмы обладают системами органов, регулирующими жизненные процессы: питание и пищеварение, газообмен и циркуляцию питательных веществ. Через нервную систему осуществляется связь организма с внешней средой. Именно развитие нервной системы, мозга животных способствовало их ориентации, передвижению в пространстве и возникновению сложных форм поведения. По мере эволюции возрастала скорость передачи (миграции) вещества и энергии в живой природе в образовавшихся биогеоценозах.

Значительные изменения претерпела биосфера после появления человека на Земле. Бурное развитие промышленности, науки и техники за геологически ничтожно малый отрезок времени способствовало значительному ускорению биогенной миграции элементов в биосфере. Человек создал десятки тысяч новых сортов растений и пород животных, своей деятельностью он прямо или косвенно ускоряет эволюцию видов в природе, изменяет органический мир и природную среду.

Нарушение человеком природных закономерностей. Всемирная история свидетельствует о том, что человечество не всегда разумно использовало находящиеся в его распоряжении виды энергии. Оно вело опустошительные войны, неправильно и порой преступно относилось к природе. Не зная многих закономерностей природы, нарушая их, человек часто не представляет губительных последствий своей «победы» над природой. «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит» (Ф. Энгельс).

Многие государства древнего мира потеряли свое могущество, а иные (Хорезм, некоторые государства Северной Африки) совсем исчезли в результате хищнического отношения к почве. Истощение почв превращает страну в пустыню. Истребление лесов вызывает иссушение, распыление и эрозию почв. Лес задерживает ветры и испарением воды смягчает климат. Вместе с тем лес замедляет таяние снега, и талая вода постепенно увлажняет поля, восполняет грунтовые воды. Вследствие этого в реках сохраняется постоянный уровень воды и весной не бывает наводнений. Особенно нужны леса в горах. Переплетенные корни деревьев предохраняют почву от размыва, задерживают потоки, препятствуют образованию оврагов.

Истребление лесов привело к тому, что, например, во Франции в XVIII в. было 17 млн. га леса, в XIX в. осталось 8 млн. га. Сжигающий поля ветер сирокко распространился в Италии в результате уничтожения лесов в Апеннинах. В последние годы уничтожаются наиболее цепные тропические леса. В Латинской Америке уже уничтожено 2/3, в Африке 1/2 девственных лесов. За 30 лет Земля лишилась почти половины лесов, ежегодно теряя 10-20 млн. га. Последствия истребления лесов наводнении, сели (грязевые потоки с гор), эрозия, смыв почвы и иссушение ее, изменение климата – сказываются во всех странах.

Односторонне осуществляемые изменения в природе приводят к отрицательным последствиям. Устройство водоемов повышает уровень грунтовых вод и вызывает гибель окружающих лесов. Осушение верховых болот ведет к обмелению рек и засыханию лесов.

С давних времен в России леса имели большое оборонное значение. И в Великую Отечественную войну они служили прикрытием партизанам.

Деятельность человека приводит к сокращению запасов чистой воды. Промышленные предприятии, используя воду, иногда спускают в реки и озера отходы, ядовитые и вредные для растений, животных и человека. По этой причине во многих водоемах не всегда могут жить рыбы и растения. При устройстве плотин на реках часто не учитывают того, что уже миллионы лет против течения рек к их истокам идут косяки ценных видов рыб на нерест. В результате прекращается воспроизводство рыбы.
Заводы, фабрики, автомобили, самолеты задымляют атмосферу, поглощают большое количество кислорода и выделяют вредные газы. При использовании атомной энергии в биосферу попадают радиоактивные излучения.

Урбанизация и добыча полезных ископаемых сокращают площадь лугов и лесов, восстанавливающих соотношение кислорода и углекислого газа в воздухе.
Промышленные отвалы (шлаки, золы и т. п.) и отвалы при добыче полезных ископаемых занимают территорию в несколько миллионов гектаров. Отходы производств вводит в миграцию вредные соединения, отравляя воздух, воду, почву. Загрязненные воды рек, впадая в море, отравляют его животный и растительный мир. Тонкая пленка нефти от транспорта, покрывающая поверхность океана, вызывает гибель планктона, и тем нарушается газообмен с атмосферой, в нее поступает меньше кислорода.

Испытание атомных бомб и безответственное отношение к отходам производств, основанных па использовании атомной энергии, приводят к повышенной радиоактивности воздуха, вод и почв. Радиоактивность передается по цепям питания как в океане, так и на суше. Радиоактивность в первую очередь поражает планктон и животных обитателей дна, от планктона по пищевым цепям передается ряду рыб. Рыбоядные птицы переносят радиоактивные вещества па сушу. При гниении отбросов они передаются бактериям. Накопление радиоактивных веществ в костном мозге приводит к белокровию, раковым заболеваниям.

По цепям питании происходит и отравление человека ядохимикатами, употребляемыми в борьбе с насекомыми-вредителями и грибковыми заболеваниями растений. Они отравляют полезных насекомых и в первую очередь птиц. Попадая после дождей в реки, ядохимикаты губят рыб и поедающих их птиц. Яды, попадая на ягоды, овощи, с травой в мясо и молоко рогатого скота, накапливаются в организме человека, вызывая заболевания.

1. Какое влияние на образование биосферы оказали возникновение жизни и эволюция органического мира? 2. Как отразилась деятельность человечества на биосфере? 3. Какое влияние оказала деятельность человечества на растительный и животный мир, на почву, реки, озера, атмосферу? 4. К каким последствиям приводит истребление лесов?