Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Ф. 7 Геоэкология и природопользование основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям)
Скачать 2.54 Mb.
|
Роль живого вещества и его биогеохимические функцииРоль живого вещества заключается в следующем (с.7. Биогеохимия): - создается кислородная оболочка Земли; - создаются условия для развития коры выветривания континентов и почвы (окислительная обстановка, микроорганизмы) - создание условий для образования осадков материков из пород суши; - создание сульфатных океанических вод; - создание ОВ (белков, липидов, углеводов и др.); - образование органо-минеральных соединений многих элементов; - концентрация этих элементов и перевод в донные отложения. Вернадский сформулировал биогеохимические функции живого вещества (Биогеохимия. с.9): - Биохимическая функция (энергетическая) связана с ростом и размножением организмов (в отличие от минералов) является носителем (аккумулятором) свободной энергии, которую берет от солнца и частично захороняется (нефть, уголь, торф, карбонаты, кремнезем и др.). - Концентрационная - превращение минеральных компонентов - кальция, кремния, углерода, фосфора, микроэлементов в живое вещество. Продуктивные зоны океана. Водоросли. - Газовая - в связи с жизнью (кислород, углекислый газ, сероводород, азот, метан, фитонциды). Парниковый эффект. - Деструктивная - разложение, минерализация мертвого ОВ, химическое разложение горных пород и вовлечение их в биотический круговорот. - Средообразующая - трансформация физико-химических параметров среды (литосферы, гидро- и атмосферы) в условия, благоприятные для существования организмов. Содержание О2 и СО2 в атмосф. Парниковый эффект. Чистота морских вод - фильтрация зоопланктоном всего океана осуществляется за 4 года. - Окислительно-восстановительная - для элементов с переменной валентностью, определяя их историю. - Биогеохимическая функция человека - связана не с биологической функцией, а с производственной, с ростом техногенного и антропогенного пресса – охрана окружающей среды. Основные показатели живого веществаРоль живого в-ва и его биогеохимические функции определяются четырьма важными показателями: качественным составом, весом живого вещества, энергией и (сейчас) информацией (Биогеохимия, с.7, 11).1 - Качественный состав ОВ. Живое вещество представляяет собой особую форму состояния материи. Суммарный химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы. Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кислорода. Однако в отличие от гидросферы, в организмах относительно велика доля углерода, кальция и азота. По составу живые организмы – это углеродно-кислородные существа (на 88% по весу). Поэтому после их гибели главная часть вещества превращается в газы. Среднее содержание золы в живом веществе 5%. Также как определяется средний состав осадочных пород Земли (кларк), может быть установлен и средний состав живого вещества. Закон Кларка-Вернадского: “Все элементы есть везде” свидетельствует об общем рассеянии химических элементов, в т.ч. и в живом веществе. Т.е в живом веществе встречаются все элементы периодической системы. Живое вещество сходно по составу с океанской водой: в нем имеется 13 главных элементов. 9-11 главных консервативныых элементов морской воды (99.9% солей морской воды) содержится в ней в близких пропорциях - правило Марсетта (1819 - 11 главных элементов воды) и ничтожное количество остальных 80 элементов периодической системы. Однако, для живого вещества типична резкая неравномерность в распределении элементов. Три из основных элементов (О, С, Н) составляют 98,5% от общего веса живого вещества (кислород - 65-70%, углерод и водород 10%), на долю 9 наиболее распространенных (О, С, Н, N, Ca, P, S, K, Mg) приходится 99.76%. Количественные характеристики живого вещества: 2 и 3. 2 - Вес живого вещества. Вес живого вещества определяется биомассой (вес живого в-ва в определенный момент в пределах ландшафта) и продуктивностью (количество в-ва, созданное за определенный период). Общая масса живого в-ва - пленка жизни - ничтожно мала. Если распределить все живое в-во на поверхности Земли, его толщина составит всего 2 см. Однако при такой незначительной массе организмы осуществляют свою планетарную (биогеохимическую) роль за счет быстрого размножения, т.е. весьма интенсивного круговорота в-в, связанного с этим размножением. Если рассчитать всю биомассу со времени существования жизни, то она превысит в 12 раз массу земной коры. Фитомасса в целом преобладает над зоомассой (всего 2 – 10% от общей биомассы). По современным представлениям (Братков, Овдиенко, 2001), в запасах биомассы суши преобладает фитомасса (1.06-10 трлн.т), а в запасах биомассы океана - зоомасса. Фитомасса океана на порядок ниже фитомассы суши. В целом по количеству живого в-ва на 1 га океан близок к пустыням, но в нем наблюдаются пленки сгущения жизни (коралловые рифы, Саргассово море и т.д.). Недооценка роли живого вещества в земной коре была связана с ничтожностью его массы по сравнению с массой земной коры. Но такой вывод ошибочен по 2 причинам: 1). живое в-во в отличие от горной породы – это очень активная в химическом отношении масса. 2). Эта действующая масса постоянно возобновляется. 3 – Энергия. Образование живого в-ва из неорганической материи обусловлено процессами фотосинтеза и хемосинтеза, играющими важную роль в круговороте элементов. Живые организмы трансформируют солнечную энергию и преобразуют в-ва, слагающие наружные оболочки Земли. Переводят космическое излучение в действенную химическую работу. Живое в-во выполняет космическую функцию, связывая Землю с космосом. На земной поверхности нет более постоянной действующей химической силы и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы. Поскольку речь идет о преобразовании живыми организмами земных в-в (минеральных питательных в-в), Вернадский назвал эти процессы биогеохимическими. 4 – Информация – обмен информацией в широком и основном значении – передача от одного живого объекта к другому различных сведений или иных воздействий, которые влияют на их жизнедеятельность. В узком смысле (для кибернетики) – это антиэнтропия (негэнтропия) или мера упорядоченности материи. Наряду с этим каждый живой организм воспринимает и накапливает непрерывный поток информации второго рода, который идет к нему из окружающей среды: звуки, запахи, зрительные образы, изменения температуры, освещенности и др. Химическая информация при образовании живого в-ва претерпевает качественные изменения, возникает более сложный ее вид – биологическая информация. Носителями информации являются нуклеиновые к-ты. Вопрос о среднем составе живого ОВ решил Вернадский, исходя из представлений о биомассах. Установил, что биомасса растительного в-ва намного больше Б. животных. Главная часть фитобиомассы приход на тропические леса. Следовательно, нужно установить средний химический состав тропических лесов. Кларки (средний элементарный состав живого в-ва) живого в-ва Земли определены А.П.Виноградовым (1954). Зоомассой (по сравн. с фитомассой) пренебрегли. Есть элементы (органогенные), входящие в состав скелетов и панцирей организмов - кальций, кремний и др. (диатомовые, фораминиферы, моллюски, кораллы). Большинство из элементов входит в состав клеток (протоплазмы), образуя белки, липиды, углеводы. Некоторые микроэлементы играют важную физиологическую роль. Вопросы для самоконтроля.
Лекция 7. Тема: Проблемы устойчивости природной среды. Критерии и показатели устойчивого развития природы и общества. План лекции: Что такое устойчивое развитие природы и общества? Критерии и показатели устойчивого развития. Географический подход к проблеме устойчивого развития. Устойчивость биосферы и ее причины (собственно земные силы и факторы стабильности, порождаемые живым веществом). Экологический кризис современной цивилизации – нарушение гомеостазиса системы как следствие деятельности человека. Определение гомеостазиса. Характеристика основного свойства открытой системы. Механизмы стабилизации живых систем, гомеостаз популяции, основа устойчивости биоценозов. Концепция обеспечения устойчивости биосферы (биологической стабилизации, биологического управления экосферой). Принцип Ле-Шателье-Брауна, правило одного процента. Биологическая стабилизация окружающей среды. Экономический рост и состояние окружающей среды. Основные понятия и положения: Проблемы устойчивости развития Проблемы устойчивости природной среды Современный глобальный экологический кризис обусловлен быстрым социально-экономическим развитием общества и ограниченными возможностями окружающей среды (экологич емкость биосферы). Для человечества жизненно важен вопрос – как и с помощью каких механизмов и с какими последствиями необратимо разрушается природная среда и как сохраняется устойчивое состояние локальных экосистем (геосистем) и биосферы в целом. Понятие «устойчивое состояние», (поддерживаемое, сбалансированное) введено в практику Международным союзом по охране природы (IUCN). В обиход термин введен документами Всемирной конференции по окружающей среде и развитию в 1992 г в Рио-де-Жанейро (Бразилия). Устойчивое развитие определяется как “развитие, удовлетворяющее потребности сегодняшнего дня (нынешнего поколения) и не наносящее вред возможному удовлетворению потребностей будущих (следующих) поколений”. Котляков, с.356. В литературе даются определения следующим категориям устойчивого развития: устойчивое социальное развитие, экономически устойчивое развитие, экологически устойчивое развитие. Принципы устойчивости интегрируют три тесно связанных элемента – окружающую среду, экономику и социум – в систему, которая может поддерживаться в «здоровом» состоянии неопределенно долго. К постоянно поддерживаемому (устойчивому) развитию относятся любые формы и темпы экономического, социального, демографического развития, ограничиваемые хозяйственной емкостью и пределом их допустимого возмущения, устанавливаемого на основе теории биотической регуляции окружающей среды. Это обеспечивает возможность существования биосферы и общества в состоянии равновесия, основанного на двух гуманитарных принципах – наследовании благ и равенстве возможностей. Концепция устойчивого развития включает три неразделимых составляющих: разумное использование экосистем, эффективную экономику и справедливое демократическое общество, основанное на соблюдении прав человека. Ключ к устойчивому развитию лежит в совершенствовании управления природопользованием, экономикой и обществом на всех уровнях – от локального до глобального. Таким образом, «устойчивое развитие» - сложнейшее понятие, интегрирующее как социально-экономические и природные параметры состояния окружающей среды, так и этические, правовые нормы справедливого распределения общего природного достояния между поколениями (Денисов,2002, с.63). Проблема устойчивости природной среды и ее саморегулирования весьма актуальна, но в целом еще далека от разрешения. Устойчивость существования самого человека тесно связана с устойчивостью окружающей его природной среды. Котляков, с.362. Место географической науки в концепции устойчивого развития определяется тем, что цели, задачи и механизмы устойчивого развития на разных уровнях геосистем (от глобального до локального) имеют свою специфику. Устойчивое развитие конкретного региона возможно при соблюдении ряда предпосылок и условий, значительная часть которых служит предметом географических разработок. В частности, совместные исследования устойчивого развития стран СНГ должны учитывать факторы, объединяющие, отличающие и разъединяющие наши страны. В этой связи в качестве совместных исследований могут выступать: 1- оценка устойчивости биосферы и ее отдельных геосистем; 2- поиск критериев, индикаторов, показателей и критических уровней устойчивого развития; 3 – научное обоснование направлений совместных действий по обеспечению устойчивого развития наших стран. Устойчивость биосферы и ее причины (Денисов и др.,2002.С.154) Уникальность планеты Земля состоит в присутствии на ней жизни, пронизывающей водную, воздушную и земную толщу. Каковы причины проявления устойчивости жизни во всех ее формах в биосфере во времени и пространстве? Собственно земные силы Земли как планеты (Давиденко) - Гравитационное поле Земли – поле силы тяжести (тяготения). Является загадкой для ученых, но важным жизненным фактором. На живые организмы оказывает как положительное, так и отрицательное влияние (чувствительность при космических полетах). Благодаря ему удерживается атмосфера, гидросфера и литосфера за счет ньютоновского притяжения и в меньшей степени за счет ускорения центробежной силы вращения Земли. За счет гравитационной энергии – притяжения Луны и Солнца существуют приливо-отливные явления, атмосферное давление. Дифференциация вещества планеты по плотности, глубинная дегазация и поступление внутреннего тепла в земную кору. - Магнитное поле Земли – важнейший защитник жизни на Земле, без чего она не могла зародиться в прошлом и не смогла бы сохраниться в настоящем. Земля представляет собой своеобразный магнит. Магнитные силовые линии окружают земной шар и образуют вокруг него магнитосферу, которая защищает живые организмы от солнечного ветра, порождающего магнитные бури, хотя некоторые части солнечной плазмы с высокой энергией могут проникать сквозь радиационные пояса и даже достигать биосферы. - Среди собственно земных сил значительная роль принадлежит и вращению Земли вокруг своей оси. Так, согласно закону Кориолиса, вследствие вращения Земли с запада на восток, всякое движущееся тело на поверхности Земли в любом направлении отклоняется в Северном полушарии вправо, в Южном – влево. Частным проявлением данного закона является правило Бэра-Бабинэ – закономерного подмыва равнинными реками северного полушария правых берегов, а южного – левых (эрозия гидросети и асимметрия склонов речных долин). Др факторы стабильности, порождаемые самим живым веществом. - Озоновый слой биосферы (15-25 до 45 км). Возникает вследствие создания автотрофами кислородной среды на стыке лито-, гидро- и атмосферы. Фотодиссоциация молекул О2 УФ лучами Солнца привела к образованию озона. Озон образуется в основном в экваториальной зоне и распространяется затем атмосферными потоками к полюсам. Является парниковым газом (способствует потеплению в тропосфере, поглощает УФ- и ИК-излучение и повышается температура) и охранным щитом от жесткого (короче 280 нм) УФ-излучения, вызывающего мутагенез при геноообразовании. Сжигает огромное количество космического вещества, постоянно бомбардирует поверхность планеты. - Высокое разнообразие организмов в биосфере. Биосфера рассматривается как огромная чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов. Климат определяет общий характер выветривания земной коры, формирование рельефа и почвообразование, типы растительного покрова и животного населения. Почвы непосредственно влияют и воздействуют на растительную и почвенную фауну, косвенно – на др. животных. Растения участвуют в почвообразовании, меняют микроклимат, влияют др. на друга и на условия существования животных. Последние незначительно меняют микрорельеф, влияют на почвообразование (кроты, дождевые черви), сильно влияют на опыляющиеся растения. Иными словами - в биосфере все связано со всем и все нужно всем. Стабильность биосферы основана и на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределения энергии, в биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей.
С.160. Итак, биосфера теснейшим образом связана с космосом. Потоки космической энергии создают на Земле условия, обеспечивающие жизнь. При этом находящиеся за пределами биосферы магнитное поле Земли, возникшее задолго до появления жизни, и озоновый экран, являются порождением живого вещества планеты, защищают жизнь на ней от губительного космического излучения и интенсивности солнечной радиации. С др. стороны, находясь образно говоря, между молотом и наковальней (снаружи враждебный Космос, внутри Земли – огромное раскаленное ядро) жизнь активно ищет пути поддержания своего существования и развития. Можно сделать вывод, что стабильное состояние биосферы обусловловливается, в первую очередь, деятельностью самого живого вещества, обеспечивая определенную скорость фиксации солнечной энергии и биогенной миграции атомов. Следовательно, жизнь на планете Земля сама стабилизирует условия своего существования и согласно Вернадскому: «жизнь на планете как бы сама создает себе область жизни». Это дает ей возможность развиваться весьма долго. К сожалению, стабильность биосферы имеет определенные пределы, на что указывает правило одного процента: изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостаза (равновесия). Порог устойчивости геосистемы тесно связан с понятием емкости геосистемы. Верхним пределом хозяйственной емкости биосферы является потребление не более 1% чистой первичной продукции биоты – одно из главных условий сохранения жизни на Земле. Механизмы стабилизации живых систем. Геоэкологические системы – как правило, сложные саморегулируемые и самоорганизующиеся системы. Любые системы (и природные и хозяйственные) стремятся к максимальной устойчивости, т.е. способности к самовосстановлению, к усилению гомеостатических свойств, к гармоничному развитию (Котляков). Существуют геосистемы закрытые и открытые (когда происходит обмен веществом, энергией и информацией через их внешние границы). Свойства комплексных эколого-экономических систем …Открытость отражает взаимодействие с др. территориальными объектами при определенной замкнутости отношений внутри самой системы (Котляков,2001. с.105). Постоянный приток солнечной энергии – необходимое условие существования экосистем. Функционирование экосистемы осуществляется благодаря солнечной энергии и непрерывно действующему циклическому круговороту биогенных элементов. …Нормальные биогеохимические циклы не являются (полностью) замкнутыми, хотя степень обратимости годичных циклов важнейших биогенных элементов составляет примерно 95-98%. Не полная обратимость (незамкнутость) – одно из важнейших свойств биогеохимических циклов, имеющих планетарное значение. Благодаря этому откладываются угли, нефть, накапливается азот, кислород и др. (Большаков и др.,2000. с.99). Естественные природно-территориальные системы (экосистемы, ландшафты), как правило, закрытые, с высокой степенью сбалансированности их компонентов. Свободная энергия в них естественным образом убывает. Иначе обстоит дело в природно-хозяйственных системах (особенно города, промышленные комплексы). По мере усиления антропогенного воздействия их сбалансированность снижается, а степень открытости увеличивается. Быстрый рост народонаселения рождает проблемы питания, быта. Развитие цивилизации требует быстрого потребления энергии. Интенсивно извлекаются природные ресурсы и быстро истощаются, создавая угрозу энергетического кризиса. Возрастают объемы отбросов, загрязняя среду. Развивается кризис редуцентов. Способность саморазвития деградирует, энтропия растет, восстанавливаясь только за счет внешних источников управления. Представленные самим себе природные ландшафты быстро разрушаются. Каждый отдельный организм является отдельной биологической открытой системой, взаимодействующей с окружающей средой и с др. биологическими системами, находящимися в стационарном состоянии: скорость поступления веществ и энергии из среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. И каждому организму свойственны 2 вида специфических физиологических процессов: первая группа – обеспечивает жизнь (процессы обмена энергией, веществом, разложение и усвоение пищи, дыхание и др) и вторая группа – направлена на выживание организма в сложных внешних условиях (процессы адаптации). Благодаря им биологические системы способны противостоять изменениям и сохранять состояние равновесия. (Большаков, 2000. с.232). Это свойство системы наз гомеостазом (греч. гомео - подобный, одинаковый, стасис - неподвижность, состояние равновесия). Гомеостаз природных систем поддерживается с одной стороны взаимодействием с внешней средой путем материального и энергетического обмена. С др. стороны, гомеостаз системы поддерживается благодаря внутренним процессам функционирования, осуществляемым при относительно постоянных энергетических затратах и преимущественно за счет рассеянных источников энергии. Гомеостаз системы определяется ее способностью к саморегулированию и известной устойчивостью по отношению к внешним воздействиям. А это предполагает организованный обмен веществом, энергией и информацией в пределах системы и с внешн средой, что есть следствием процесса функционирования. Устойчивость проявляется в виде непрекращающегося во времени функционирования системы при существенном изменении как экологических, так и экономич условий (Липец,1987; Котляков,2001. с.84). Устойчивость системы опред совокупностью устойчивых свойств, связей объектов, устойчивости процессов. Выделяют 3 формы устойчивости: 1 – инертность, т.е. способн геосистемы при внешних воздействиях сохранять свое состояние неизменным в течение заданного интервала времени; 2 – восстанавливаемость, т.е. способн возвращаться после возмущения в исходное состояние; 3 – пластичность, т.е наличие у геосистемы нескольких областей нормальных или допустимых состояний и ее способность в случае необходимости переходить из одного сост в др, сохраняя инвариантные черты структуры (Гродзинский,1989). Гомеостаз наблюдается на всех уровнях биологической организации. Он направлен на поддержание устойчивого функционирования биологических объектов путем саморегуляции. Ее механизмы весьма разнообразны и действуют по принципу обратной связи: всякое отклонение от стационарного состояния вызывает такие процессы, которые возвращают систему в исходное положение (принцип тормозящего противодействия Ле Шателье). Принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем экологическую систему (в данном случае биосферу) из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабевает (ляется). К сожалению, стабильность биосферы имеет пределы, на что указывает правило одного процента: изменение энергетики природной системы в среднем на 1% выводит последнюю из состояния гомеостаза (равновесия). Экосистемы, как и входящие в их состав популяции и сообщества, способны к самоподдержанию и саморегулированию. Гомеостазом популяции называется способность популяции поддерживать определенную численность своих особей. В основе лежат эволюционно приобретенные свойства физиологических особенностей, роста, поведения каждой особи и ответ на увеличение или уменьшение числа членов популяции. Популяции присуще важнейшее свойство – саморегуляции. Она осуществляется двумя взаимно уравновешивающими буферными силами: 1). способностью к размножению и 2). зависящей от плотн популяции реакции, ограничивающей воспроизводство. К сокращению рождаемости и увеличению смертности приводят стресс-реакции и стресс-синдромы (у млекопитающих) (Д. и др. С.82-84). Возникает отрицательная обратная связь: повышение плотности популяции усиливает действие механизмов, снижающих эту плотность (тормозящее действие). Головастики выделяют даже химические вещества для задерж роста более мелких головастиков. Угроза перенаселения. Внутривидовая конкуренция. Основа устойчивости биоценозов – это сложный их видовой состав (Д. и др., С.100). Осн условие устойчивости экосистем и всей жизни на Земле состоит в биологическом разнообразии. Регуляция численности видов в природе обеспечивается, как правило, множественными связями. Суть в следующем: отходы жизнедеятльности одних видов организмов утилизируются др. видами (Д. и др. С.116). Д., с.116. Биолог разнообразие – основное условие устойчивости экосистем. Д. и др., 2002. с.118. Регуляторные свойства Принцип отрицательной обратной связи состоит в том, что отклонение системы от нормального состояния приводит в действие такие присущие ей механизмы, которые «пытаются» возвратить ее в норму. Так, возрастание численности жертв приводит к увелич численности хищников и паразитов. Рост плотности популяции выше определенного уровня, в свою очередь, так изменяет связи внутри вида, что падает его воспроизводительная способность или усиливается рассредоточение особей в пространстве. Саморегуляция осущ тем успешнее, чем выше разнообразие видов в биоценозах и чем сложнее структура популяции. Высокое биологическое разнообразие повышает надежность обеспечения функций. Главные функции биоценоза в экосистеме, такие как создание ОВ, его разрушение и регуляция численности видов, обеспечиваются множеством видов организмов, которые в своей деятельности подстраховывают друг друга. Так, разлож целлюлозы - компонента растительной тканей – способны осуществлять самые различные организмы: специализированные бактерии, различные виды грибов, личинки насекомых, дождевые черви и др. Отсюда становится понятным, что численность насекомых могут сдерживать многоядн хищники, при более высокой численности – спеализируются паразиты, при еще более высокой – возбудители инфекционных заболеваний или же ужесточается конкурентная борьба и внутрипопуляционные взаимоотношения. Все вышеизложенное позволяет сделать очень важный вывод: главное условие устойчивости всей жизни на Земле состоит в наличии биологического разнообразия. Поведение экосистем термодинамич. организовано так, что в них работают естеств. механизмы экономичной передачи энергии от одного уровня потребления на др., количество энергии, выделяемой системой в окружающую среду незначительно. С.108. Правило 10% - такое количество энергии переходит к очередному потребителю по пищевой цепи (правило Линдемана). Природная система благодаря таким механизмам саморегулирования постоянно стремится к переходу в более организованное и более устойчивое состояние. Энергия в ней естественным образом убывает. Любые системы, в т.ч и природные стремятся к максимальной устойчивости, т.е. способности к самовосстановлению, к усилению гомеостатических свойств, к гармоничному развитию (Котляков). Иначе обстоит дело с природно-хозяйственными системами (особенно города, промышленные комплексы). Быстрый рост народонаселения рождает проблемы питания, быта. Развитие цивилизации требует быстрого потребления энергии. Главные энергетические ресурсы быстро истощаются, создавая угрозу экологического кризиса. Интенсивно извлекаются ресурсы (до истощения). Возрастают объемы отбросов, загрязняя среду. Разрушаются природные ландшафты. Развивается кризис редуцентов. Способность саморазвития деградирует, восстанавливается только за счет внешних источников управления. Представленные самим себе быстро разрушаются. Приспособительные реакции отдельных членов сообщества к своему абиотическому окружению способствуют и сохранению сообщества как такового. Целое часто менее изменчиво, чем его составные части. Концепция обеспечения устойчивости биосферы (Котляков,2001). (биологической стабилизации, биологического управления экосферой) Устойчивое развитие – поддерживаемое, сбалансированное. В идею стабилизации окружающей среды внесли весомый вклад российские ученые: В.Г.Горшков, К.Я.Кондратьев, К.С.Лосев. В соответствии с гипотезой Геи, глобальные процессы, определяющие процессы жизни, регулируются только биологическими механизмами самой биосферы. Из этого вытекает, что ведущая роль в гомеостазе природной системы принадлежит функциям живого вещества, без которого она быстро деградирует: усиливаются функции и роль механических форм движения, структура системы упрощается (Большаков и др. с.232) Особенно опасны уменьшение продуктивности биоты и ее деградация. Устойчивость биосферы Земли существенно зависит от сохранения ее способности развивать большую мощность продуцирования и деструкции биогенов (с.342).т.е обеспечивать высокие скорости синтеза и разложения веществ, которые она берет из внешней среды, а затем возвращает в нее (Горшков, 1990 и др). Эти скорости больше антропогенного воздействия и средних скоростей геофизических процессов. Биота поддерживает концентрацию углерода в атмосфере на постоянном уровне. Благодаря биоте обеспечивается гомеостазис экосферы, т.е. способность системы поддерживать ее параметры, несмотря на возрастающие антропогенные воздействия (Голубев,267). Осуществляя биологическое регулирование концентрации веществ в биосфере, т.е поддерживая определенный химический состав окружающей среды, биота реализует принцип Ле-Шателье, направленно изменяя соотношение между синтезом и разложением органических веществ, нарушенное в случае возмущения окружающей среды. Отсюда следует фундамент вывод, что компенсация нарушений в окружающей среде может производиться только невозмущенной или слабо возмущенной биотой. Принцип Ле-Шателье дает качественную оценку направленности процесса. Он первоначально был установлен в области термодинамического равновесия и заключался в том, что изменение любых переменных системы в ответ на любые внешние возмущения происходит в направлении компенсации производимых возмущений. Принцип действует в отнош к любым переменным системы даже неизвестных. И носит название отрицательных обратных связей. В этих случаях после любых малых возмущений система возвращается в первоначальное состояние, что характеризует ее устойчивость. Т.е. система находится в динамическом равновесии. Это значит, что современная биосфера после каждого возмущения возвращалась к первоначальному состоянию, которое следовательно было устойчивым или динамически равновесным. Эти наблюдения дали повод А.Лотка (Lotka,1925) использовать термин «принцип Ле-Шателье» для характеристики сост биосферы (биологическое регулирование концентрации веществ в биосфере). Постоянство концентрации важных для жизни химических соединений поддерживается биотой с удивительной точностью, которая редко встречается даже в физических экспериментах. При больших возмущениях принцип Ле-Шателье для них может перестать выполняться. С ростом величины возмущений может быть достигнут порог устойчивости по одной или нескольким переменным системы, когда отрицат обратные связи сменяются на положительные, устойчивость нарушается и система переходит в др. состояние. В.Г.Горшковым было установлено, что в пределах биосферы биота сохраняет способн контролировать условия окружающей среды, если человек в процессе своей деятельности использует не более 1% чистой первичной продукции биоты (Голубев, 271). с. 87. Порог устойчивости геосистемы тесно связан с понятием емкости геосистемы. Еще не выработано это понятие. Реймерс предлагает определять емкость как количественно выраженную способность ланшафта удовлетворять какие-либо нужды человека. Количественные критерии: выяснение предельной величины антропогенной нагрузки, определяемой устойчивостью системы. Состояние геосистем может быть определено как оптимальное, критическое или катастрофическое. Наблюдения над безжизненным пространством позволяют утверждать, что окружающая среда как в локальном, так и глобальном масштабах находится под контролем биоты. Выход из экологического кризиса заключается в сохранении возмущенной биоты, способной обеспечить баланс круговорота биогенов и стабильность окружающей среды. Для этого необходимо уменьшить долю потребления продукции биосферы, в т.ч. упорядочить прирост населения через программы планирования семьи, что в итоге приведет к сокращению промышленного производства и потребления. Рассматриваемая возможность реальна с экономической, демографической, экологической и моральной т. зр. Индикаторы геоэкологического состояния и устойчивого развития Индикаторы устойчивого развития объединяют в 3 равнозначные группы: экологические, экономические и социальные, включающие также демографические показатели. Они рассматриваются на разных пространственных уровнях: глобальном, межрегиональном (межгосударственном), национальном (государственном), региональном, локальном. ООН уже обнародовала более 200 индикаторов устойчивого развития. Однако в этих работах не определены приоритеты, не учтены источники статистической информации, на которую можно опираться. Такие источники в большинстве стран отсутствуют (Котляков, 359). Существует много законов, гипотез устойчивого развития. Важно выделить общие (экологические, биосферные) – геоэкологические критерии. Так, для Японии такие исследования проведены Мураи. Им использованы индикаторы нагрузки и индикаторы состояния, отвечающие на вопрос об устойчивости развития (критерии устойчивости развития). Применение для др. стран индикаторов и критериев требует проверки в части полноты и репрезентативности набора индикаторов, а также приоритетности показателей устойчивого развития. Вопросы для самоконтроля.
Лекция 8. Тема: Иерархическая соподчиненность в геосистемах. Энергетика биосферы План лекции: Функциональные единицы природных систем по их иерархической соподчиненности. Главные энергетические потоки и принцип образования трофических цепей. Энергетика биосферы и основные особенности энергетического баланса. Основные круговороты вещества: водный, биогеохимический, эрозии-седиментации, циркуляция атмосферы и океана. Нарушение баланса в результате деятельности человека на планете Земля. Биогеохимический круговорот веществ, как основа устойчивости биосферы. Основные понятия и положения: |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины фтд. 1 Основы кинезиологии... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 11 Основы коммуникативной... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
| Учебно-методический комплекс дисциплины гсэ. В устойчивое развитие... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины сд. 14 Биологическая химия... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
| Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 04. Общая химия основная... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины фтд основы фитодизайна основная... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
| Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Ф. 6 Экономика физической... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины фтд. 4, Сд. В микология основная... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
| Учебно-методический комплекс дисциплины опд. Ф. 21 Методы географических... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины сд. 11, Сд. Ф. 11 Зоология... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
| Учебно-методический комплекс дисциплины дс. 5 Экология почв основная... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины сд. 14, Сд. Ф. 14 Биологическая... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
| Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 04. Химия: высокомолекулярные... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Ф ботаника с основами... Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
 | Учебно-методический комплекс дисциплины Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) | | Учебно-методический комплекс дисциплины Основная образовательная программа подготовки специалиста по специальности (специальностям) |
