ЧЕЛОВЕК И БИОСФЕРА

Колыбель жизни.Среди глобальных проблем совре­менности особое место занимает проблема загрязнения окру­жающей среды и приостановки этого процесса. Сегодняшнее молодое поколение, овладевая необходимыми знаниями и помня о разрушительных процессах, происходящих в природе, должны чувствовать себя потенциальными хозяевами земли и бережно относиться к окружающей среде.

Наука, занимающаяся исследованием взаимоотношений организмов между собой и природной средой, называется экологией (греч. oikos — "место", logos — "учение", "слово"). Основным фактором, обеспечивающим жизнь на Земле, являются гармоничные отношения между обществом и природой. Они определяются уровнем мировоззрения людей, их отношением к окружающей среде и ее богатствам, а так­же социальными причинами. Каждый член общества должен помнить: чтобы сохранить благоприятные условия для существования живых микроорганизмов, людям следует безотлагательно и в корне изменить свое потребительское отношение к природе и ее богатствам.

Биосфера — это колыбель жизни. Она появилась, сфор­мировалась и развилась в межзвездной материи в сфере определенного времени и пространства в течение миллиарда лет.

Еще на первом этапе образования Земли на ее поверх­ности была вода. Водные ресурсы постоянно поступали из литосферы и пополняли ее запасы. Нынешняя атмосфера Земли, состоящая из молекулярного кислорода и азота, образовалась биогенным путем после появления авто-трофных организмов. Выходит, благоприятные условия для жизни на Земле созданы с участием самих живых организмов, живших на ней.

По предположениям палеонтологов, первые живые орга­низмы, или протокориоты, появились три миллиарда лет тому назад. Сначала, как современные бактерии, появились гетеротрофные организмы, затем — автотрофные, способные осуществлять хемо- либо фотосинтез.

Под воздействием Солнца произошел фотосинтез, вклю­чивший в биосферный круговорот окружающие планету углерод, азот и кислород. После появления молекулярного кислорода защитный слой, называемый озоновой оболочкой, ускорил жизненные процессы на Земле. За последние пол­миллиарда лет, которые носят название "эпохи палеозоя", шел ускоренный процесс эволюционного развития: подвер­гались изменениям химический состав атмосферы, климат на Земле, вода и почва, виды животных и растений. В "эпоху кайнозоя", продлившуюся последние десятки миллионов лет, появились высокоорганизованные, разнообразные и многочисленные организмы: птицы, млекопитающие, цветы, растения и человек.

Понятие биосфера (греч. bios — "жизнь", sphaira — "сфера распространения", "область"), обозначающее активную жизненную среду (низший слой атмосферы, верхний слой литосферы и гидросферы), в 1875 г. ввел австрийский ученый Э. Зюсс. Предел биосферы ограни­чивается в атмосфере 10—20-километровой высотой, верхним слоем Земли, а в Мировом океане — 8—10-километровой глубиной.

От жизненного круговорота — к антропогенному. Механизм фотосинтеза земных растений, определяющий процесс появления биосферы и ее развитие, основан на законах физики о материи, обмене и сохранении энергии. Годовая продуктивность всех зеленых растений материков и океанов составляет примерно 250млрд. т органических веществ. Из атмосферы поглощается 150млрд. т углекислого газа, в том же количестве выделяется кислород.

Живая материя Земли осуществляет объемистые и ничем не заменимые геохимические процессы. С участием живых организмов образуется биогенный круговорот, т. е. "жиз­ненный круговорот". В процессе "жизненного круговорота" кислород всего земного шара в течение 2000лет пропус­кается через живые организмы. Общий объем кислорода в биосфере, производимого в процессе фотосинтеза, составляет в год приблизительно — 3,2*10¹¹ т. В том числе земные растения подвергают фотосинтезу (фотосинтезируют) 2,6-10¹¹ т кислорода. Углекислый газ в биосфере прибли­зительно составляет 700млрд. т. Он образуется путем выдоха живых организмов, их разложения, извержения вулканов, сжигания добытых энергетических веществ — и выводится в биосферу.

Российский ученый В. И. Вернадский утверждал, что химическое состояние биосферы нашего земного шара цели­ком будет находиться под влиянием жизненных процессов. Биосфера получает энергию из Космоса и от Солнца. Живые организмы являются источником очень больших биогеохи­мических процессов. Из живой материи решающую роль играет человек, который является носителем свободной энергии планеты в биосфере.

Однако потребительское отношение людей к окружаю­щей среде на современном этапе приводит к разрушению и уничтожению ее. Причем темпы такой коллизии быстрые, а размеры — неоправданно большие. Люди создали так называемую техносферу труда. Она превратилась в основной фактор эволюционных, а кое-где и биогеохимических про­цессов. Так появился новый тип обмена веществ и энергии эпохи ноосферы — антропогенное превращение в биосфере, опосредованное социальными факторами.

Природа — главный источник общественного благо­получия. Все необходимые материальные блага для жизни человечество получает от природы. Это будет продолжаться и впредь.

30—40 тыс. лет тому назад как общественная формация появилась производительная деятельность человечества. И чем быстрее развивается и совершенствуется производство, тем больше его разрушающее влияние на природу. Антро­погенное вмешательство человека в биосферу изменило климат некоторых регионов Земли. Производство и сжи­гание ископаемых видов топлива в большом количестве приводит к концентрации С0₂ (углекислого газа) в атмосфере и становится причиной повышения температуры на нашей планете. Резко сокращается количество зеленых растений, поглощающих С0₂. В течение последних 10 тыс. лет унич­тожено 2/3 лесов. Из-за покрытия верхних слоев Мирового океана нефтью ухудшаются фотосинтетические возмож­ности растений.

Ученых всего мира беспокоит катастрофическое эколо­гическое состояние биосферы. По исследованиям амери­канских ученых, изменение климатического состава атмо­сферы, в том числе биосферы, повсеместно угрожает сущест­вованию всех живых организмов. В настоящее время значи­тельно увеличилась концентрация в атмосфере метана, фреона, хлора, фтора, углекислого газа, азота, серы и неко­торых тяжелых металлов. От химического загрязнения пищевых продуктов ухудшается здоровье людей. Участи­лись отрицательные факторы в обработке земли. Кислотные дожди губят не только леса, воду и животных, но и другие рекреационные ценности территории.

Если природно-биогеохимический круговорот жизни начался 3 млрд. лет тому назад и в нынешнем виде основа­тельно сформировался за последние 10 млн. лет, то антро­погенное превращение началось десятки тысяч лет назад и благодаря научно-техническому прогрессу достигло своего апогея за последние 4—5 десятилетий. Диалектическое единство рассматриваемых круговоротов в их "доходах", т. е. оба опираются на богатства природы и пользуются ими. А "расходы" с каждым годом все увеличиваются, и эта разница носит антагонистический характер. Антропогенный круговорот отличается от безотходного природного круго­ворота тем, что он ежегодно увеличивает вредные выбросы.

Природные ресурсы планеты.Они являются мате­риальной основой развития общества, извлекаются из земли, в том числе — из составляющих компонентов биосферы. Поэ­тому, если человечество хочет жить без катаклизмов, то оно, находясь в полной гармонии с природой, должно рацио­нально и безотходно использовать ее богатства. С эпохи бронзы люди разведывают и разрабатывают полезные ископаемые с расширением их ассортимента и увеличением объема. Если до XVIII в. люди вырабатывали до 30 химических элементов, то в начале XX в. их коли­чество достигло 50, а в конце столетия — более 100, т. е. они занимаются промышленным производством практически всех элементов Менделеевской системы.

В настоящее время разведываются полезные ископаемые, залегающие на глубине до 9—10 км. Их выработка за последние 30 лет превысила объем их производства на про­тяжении всей истории человечества. Спрос на ископаемые энергетические ресурсы за 70 лет до 90-х годов XX в. возрос в 7,8 раза, в том числе на нефть — в 10 раз, на газ — в 161 раз. Ископаемое топливо дает 80% энергии, потребляемой человечеством. Использование нефти достигло 3 млрд. т. По прогнозам ученых, к середине XXI в. истощатся запасы нефти и газа, подлежащие производству экономически оправ­данными методами. Запасов угля хватит приблизительно на 150—200 лет.

Объем производства и потребления энергетических ресурсов все увеличивается. Например, потребность США в энергии за каждые 7—10 лет увеличивается в 2 раза. Им­порт угля стран "Общего рынка" за 20 лет вырос с 66 млн. т до 280. Это вызывает необходимость экономного потреб­ления ископаемых ресурсов. Гармонии между развитием промышленности высокими темпами и охраной природы можно добиться путем комплексного, рационального и цикличного использования минеральных ресурсов. В целях продления срока использования ископаемых богатств, не подлежащих восстановлению, предусмотрены меры рецир­куляции. Велико значение принятия таких мер во всемирном масштабе. Сегодня имеются технические возможности для повторного использования 2/3 образовавшихся отходов. На вторичную переработку затрачивается средств в 4 раза меньше, чем на первичную. В последнее время мировая про­мышленность как прогрессивный путь выбрала производст­венную технологию с малыми отходами, хотя и эти попытки имеют свои недостатки.

В связи с уменьшением энергетических ресурсов чело­вечество, опираясь на достижения науки, занято поисками новых источников энергии, которые могли бы удовлетворить его социально-экономические потребности, были неисто­щимыми или восстанавливаемыми, экологически чистыми или хотя бы относительно чистыми. Одним из таких источ­ников энергии является сама биомасса. Биологический круговорот способен дать энергию, превышающую в 100 раз мощность всех электростанций мира.

Земная биомасса составляет 1800 млрд. т. Эквивалентное выражение ее в твердом топливе составляет 30-10²¹ джо­улей, из них 68% энергии, 16% леса и 8% саванны при­ходится на долю обрабатываемой земли. Это приблизительно соответствует потенциалу разведанных ископаемых энергоресурсов. Производительность биомассы в год — 150— 160 млрд. т, и она могла бы дать в 20 раз больше энергии, чем годовая мощность ископаемого энергетического сырья. Нынче биомасса обеспечивает 15% мирового энерго­потребления.

В 1982 г. на Втором конгрессе Европейского эконо­мического сообщества (ЮС) рассматривался вопрос о полу­чении энергии из биомассы и ее использовании. Комиссия ЮС пришла к выводу, что, используя биомассу, ежегодно можно экономить энергию, эквивалентную употреблению 30—40 млн. т нефти. По подсчетам ученых, при излучении из расчета на 1 м² земли Солнце дает энергию около 1 кВт. При производстве энергии с 10%-ным коэффициентом полезного действия из солнечных лучей, падающих на 10 тыс. м² земли, эта энергия превысила бы мощности всех электростанций США и бывшего СССР, вместе взятых. Хотя использование солнечной энергии давно знакомо чело­вечеству, из-за дороговизны строительства электростанций это направление развито недостаточно. Люди с давних пор знают традиционные методы получения энергии путем использования ветра, рек, приливов и отливов океанов. Их преимущество — в экологической чистоте.

К особому виду производства энергии относится добыча геотермальным методом. Немало ресурсов и у этого вида энергии. У всех источников производства энергии, наравне с их преимуществами, имеются и отрицательные стороны и неудобства для человека и окружающей среды.