Структура биосферы

По своему составу, строению и организованности биосфера - это сложная оболочка, которая включает в себя:

Живое вещество - совокупность живых организмов планеты, включая человека;

Биогенное вещество, созданное в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, уголь, нефть, известняки и т.д.);

Косное вещество, сформированное без участия жизни, к нему относятся атмосфера, гидросфера и литосфера;

Биокосное вещество - результат взаимодействия жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например, почва, озерная вода);

Вещество космического происхождения.

Общую массу живых организмов оценивают в 2,43 10 12 т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 92,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% - животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов - 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03 10 12 т, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле.

В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, хотя их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов - беспозвоночные и только 4% - позвоночные, из которых только десятая часть приходится на млекопитающих. Таким образом, в количественном отношении преобладают формы, стоящие на относительно низком уровне эволюционного развития.

Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы; если его равномерно распределить по поверхности Земли, оно покроет ее слоем всего в 2 см толщиной. Но при этом именно живое вещество играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря энергетической функции. Ведь живые организмы способны черпать из окружающей среды вещества и энергию, необходимую им для обмена веществ и осуществления всех других своих функций.

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Пространственное расположение Земли в основном определяет климат на планете, а последний, в свою очередь, - жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Основным источником энергии для всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете является Солнце. Среди космических факторов особенно серьезное влияние на биосферу оказывают природно-радиацион-ный фон и магнитные поля.

Природно-радиационный фон слагается из трех компонентов:

1) природные радионуклиды (уран, торий);

2) продукты их радиоактивного распада, которые находятся во всех элементах земной коры, почве, воде, атмосфере и поглощаются всеми живыми организмами;

3) высокоэнергетические излучения, попадающие на Землю из космического пространства в виде потока фонового излучения.

Вопреки нашим страхам перед радиоактивностью, которые усилились после аварии на Чернобыльской АЭС, оказывается, что без природно-радиационного фона нормальное существование живых организмов невозможно. Это следы эпохи возникновения и первоначального существования жизни, когда более высокий уровень радиоактивности служил первым организмам дополнительным источником энергии.

Биосфера также погружена в океан электромагнитных полей космического, земного и биогенного происхождения. Практически все процессы жизнедеятельности связаны с электромагнитными полями, диапазон которых лежит в широком интервале длин волн. Многие фундаментальные биологические процессы невозможны без переноса электрических зарядов, вызывающих магнитное поле, поэтому любой организм представляет собой генератор электромагнитных сигналов.

Электромагнитный фон биосферы является эволюционным фактором, который влияет на биологические ритмы. Космические излучения, генерируемые ядром Галактики, нейтронными звездами, ближайшими звездными системами, Солнцем и планетами, пронизывают биосферу и все пространство в ней. В этом потоке разнообразных излучений основное место принадлежит солнечному излучению, которое оказывает постоянное воздействие на все явления на Земле.

Еще В.И. Вернадский писал о том, что Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся биосфера. Более того, сама биосфера является проявлением его излучений. В ней происходит превращение солнечной энергии в новые формы земной свободной энергии (биогеохимическую энергию живого вещества биосферы), которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты. Таким образом, земная жизнь не является чем-то случайным. Напротив, она входит в космопланетарный механизм биосферы.

Более подробно солнечно-земные связи рассмотрел последователь Вернадского, основатель гелиобиологии А.Л. Чижевский. Он отмечал, что все самые разнообразные и разнохарактерные явления на Земле - и химические превращения земной коры, и динамика самой планеты и составляющих ее частей (атмосферы, гидросферы и литосферы) - протекают под непосредственным воздействием Солнца. Оно является основным (наряду с космическими излучениями и энергией радиоактивного распада в недрах Земли) источником энергии, причиной всего на Земле - от легкого ветерка и произрастания растений до смерчей и ураганов и умственной деятельности человека.

Связь между циклами солнечной активности и процессами в биосфере была замечена еще в XVIII в. Тогда английский астроном В. Гершель обратил внимание на связь между урожаями пшеницы и числом солнечных пятен. В конце XIX в. профессор Одесского университета Ф.Н. Шведов, изучая срез ствола столетней акации, обнаружил, что толщина годичных колец изменяется каждые 11 лет, как бы повторяя цикличность солнечной активности. Но лишь в XX в. удалось понять, что солнечная активность связана с электромагнитными и другими колебаниями мирового пространства. Установил этот факт Чижевский, который обобщил опыт предшественников и подвел под эти эмпирические данные твердую научную базу. Он считал, что Солнце диктует ритм большинства биологических процессов на Земле, и когда на нем образуется много пятен, появляются хромосферные вспышки и усиливается яркость короны (это характерно для периодов активного Солнца), на нашей планете разражаются эпидемии, усиливается рост деревьев, особенно сильно размножаются вредители сельского хозяйства и микроорганизмы - возбудители различных болезней. Подобное заключение было сделано после изучения наложения друг на друга графиков солнечной активности и активности биосферы.

Рассматривая вопрос о происхождении жизни на Земле, мы кратко упомянули о биосфере, живом веществе и его биогеохимических функциях, открытых В.И. Вернадским. Настоящая тема предполагает более обстоятельное изучение этих вопросов.

На протяжении многих сотен человеческих поколений взаимодействие человека с окружающей средой заметных изменений в биосфере не вызывало, но все это время шло накопление знаний и сил. Постепенно, используя свое интеллектуальное превосходство над остальными представителями животного мира, человек охватил своей деятельностью всю верхнюю оболочку планеты - всю биосферу. Эта деятельность привела к приручению животных, к выведению культурных растений. Человек стал менять окружающий его мир и создавать для себя новую, не существовавшую никогда на планете живую природу.

Под влиянием человеческого труда с момента появления человечества начался и в нарастающем темпе продолжает происходить процесс видоизменения биосферы и ее переход в новое качественное состояние. Естествознанию известны более ранние переходы биосферы в качественно новые состояния, сопровождавшиеся почти полной ее перестройкой. Но данный переход представляет собой нечто особенное, ни с чем не сравнимое явление.

В системе современного научного мировоззрения понятие биосферы занимает ключевое место во многих науках. Разработка учения о биосфере неразрывно связана с именем В.И. Вернадского, хотя и имеет довольно длинную предысторию, начавшуюся с книги Ж.-Б. Ламарка «Гидрогеология» (1802), в которой содержится одно из первых обоснований идеи о влиянии живых организмов на геологические процессы. Затем был грандиозный многотомный труд А. Гумбольдта «Космос» (первая книга вышла в 1845 году), в котором было собрано множество фактов, подтверждающих тезис о взаимодействии живых организмов с теми земными оболочками, в которые они проникают. Сам термин «биосфера» был впервые введен в науку немецким геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом, подразумевавшим под ней самостоятельную, пересекающуюся с другими сферу, в которой на Земле существует жизнь. Он дал определение биосферы как совокупности организмов, ограниченной в пространстве и времени и обитающей на поверхности Земли.

Но о геологической роли биосферы, о ее зависимости от планетарных факторов Земли пока не было сказано ничего. Впервые идею о геологических функциях живого вещества, представление о совокупности всего органического мира в виде единого нераздельного целого высказал В.И. Вернадский. Его концепция складывалась постепенно, от первой студенческой работы «Об изменении почвы степей грызунами» (1884) к «Живому веществу» (рукопись рубежа 20-х годов), «Биосфере» (1926), «Биогеохимическим очеркам» (1940), а также «Химическому строению биосферы Земли» и «Философским мыслям натуралиста», над которыми он работал в последние десятилетия своей жизни - теоретический итог творчества ученого и мыслителя.

Введя понятие живого вещества как совокупности всех живых организмов планеты, в том числе и человека, Вернадский тем самым вышел на качественно новый уровень анализа жизни и живого - биосферный. Это дало возможность понимать жизнь как могучую геологическую силу на шей планеты, действенно формирующую сам облик Земли. В функциональном плане живое вещество становилось тем звеном, которое соединяло историю химических элементов с эволюцией биосферы. Введение этого понятия также позволяло поставить и решить вопрос о механизмах геологической активности живого вещества, источниках энергии для этого.

Геологическая роль живого вещества основана на его геохимических функциях, которые современная наука классифицирует по пяти категориям: энергетическая, концентрационная, деструктивная, средообразующая, транспортная. Они основаны на том, что живые организмы своим дыханием, своим питанием, своим метаболизмом, непрерывной сменой поколений порождают грандиознейшее планетное явление -миграцию химических элементов в биосфере. Это предопределило решающую роль живого вещества и биосферы в становлении современного облика Земли - ее атмосферы, гидросферы, литосферы.

Такие грандиозные преобразования геосферы требуют гигантских затрат энергии. Источником ее является биогеохимическая энергия живого вещества биосферы, открытая Вернадским.

Биосфера - это живое вещество планеты и преобразованное им косное вещество (образованное без участия жизни). Таким образом, это не биологическое, геологическое или географическое понятие. Это фундаментальное понятие биогеохимии, один из основных структурных компонентов организованности нашей планеты и околоземного космического пространства, сфера, в которой осуществляются биоэнергетические процессы и обмен веществ вследствие деятельности жизни.

Пленка биосферы, окутывающая Землю, очень тонкая. Сегодня принято считать, что в атмосфере микробная жизнь имеет место примерно до высоты 20 - 22 км над земной поверхностью, а наличие жизни в глубоких океанических впадинах опускает эту границу до 8 - 11 км ниже уровня моря. Углубление жизни в земную кору много меньше, и микроорганизмы обнаружены при глубинном бурении и в пластовых водах не глубже 2 - 3 км. Но эта тончайшая пленка покрывает абсолютно всю Землю, не оставляя ни одного места на нашей планете (включая пустыни и ледяные пространства Арктики и Антарктики), где бы не было жизни. Разумеется, количество живого вещества в разных областях биосферы различно. Самое большое его количество расположено в верхних слоях литосферы (почва), гидросферы и нижних слоях атмосферы. По мере углубления в земную кору, океан, выше в атмосферу - количество живого вещества уменьшается, но нет резкой границы между биосферой и окружающими ее земными оболочками. И прежде всего нет такой границы в атмосфере, которая делала бы биосферу закрытой для всех космических излучений, а также энергии Солнца. Таким образом, биосфера открыта космосу, купается в потоках космической энергии. Перерабатывая эту энергию, живое вещество преобразует нашу планету. Само образование биосферы, в том числе и происхождение жизни на Земле, является результатом действия этих космических сил, важнейшего фактора функционирования биосферы.

Космические излучения и прежде всего энергия Солнца оказывают постоянное действие на все явления на Земле. Основатель гелиобиологии А.Л. Чижевский особенно много занимался изучением солнечно-земных связей. Он отмечал, что самые разнообразные и разнохарактерные явления на Земле -и химические превращения земной коры, и динамика самой планеты и составляющих ее частей, атмо-, гидро- и литосферы,- протекают под непосредственным воздействием Солнца. Солнце является основным (наряду с космическим излучением и энергией радиоактивного распада в недрах Земли) источником энергии, причиной всего на Земле - от легкого ветерка и произрастания растений до смерчей и ураганов и умственной деятельности человека.

Связь между циклами солнечной активности и процессами в биосфере была замечена еще в XVIII веке. Тогда английский астроном В. Гершель обратил внимание на связь между урожаями пшеницы и числом солнечных пятен. В конце XIX века профессор Одесского университета Ф.Н. Шведов, изучая срез ствола столетней акации, обнаружил, что толщина годичных колец изменяется каждые 11 лет, как бы повторяя цикличность солнечной активности.

Обобщив опыт предшественников, А.Л. Чижевский подвел под эти эмпирические данные твердую научную базу. Он считал, что Солнце диктует ритм большинства биологических процессов на Земле; когда на нем образуется много пятен, появляются хромосферные вспышки и усиливается яркость короны, на нашей планете разражаются эпидемии, усиливается рост деревьев, особенно сильно размножаются вредители сельского хозяйства и микроорганизмы - возбудители различных болезней.

Особый интерес представляет утверждение Чижевского, что Солнце существенно влияет не только на биологические, но и на социальные процессы на Земле. Социальные конфликты (войны, бунты, революции), по убеждению Чижевского, во многом предопределяются поведением и активностью нашего светила. По его подсчетам, во время минимальной солнечной активности происходит минимум массовых активных социальных проявлений в обществе (примерно 5\%). Во время же пика активности Солнца их число достигает 60\%. Эти выводы Чижевского лишь подтверждают неразрывное единство человека и космоса, указывают на их тесное взаимовлияние.

ЧЕЛОВЕК И КОСМОС

Исходной основой существования биосферы и происходящих в ней биогеохимических процессов является астрономическое положение нашей планеты, в первую очередь ее расстояние от Солнца и наклон земной оси к плоскости земной орбиты. Это пространственное расположение Земли в основном определяет климат на планете, а последний в свою очередь -жизненные циклы всех существующих на ней организмов. Солнце является основным источником всех геологических, химических и биологических процессов на нашей планете.

Сегодня основная масса ученых едина во мнении, что человек и человечество составляют часть живого вещества нашей планеты. Это означает, что люди также подвержены действию космических энергий и солнечной радиации. Так, человеческий организм, так же как организмы других животных, подстраивается под ритмы биогеосферы, прежде всего суточные (циркадные) и сезонные, связанные со сменой времен года.

Обмен веществ у человека протекает в наследуемом из поколения в поколение циркадном ритме. В настоящее время считается, что около сорока процессов в человеческом организме подчинено строгому циркадному ритму. Например, еще в 1931 году была установлена цикличность в функционировании печени человека. У людей, ведущих нормальный образ жизни и питающихся три раза в день, в первую половину дня печень выделяет наибольшее количество желчи, которая необходима для переваривания жиров и белков, расходуя запасенный ею гликоген и превращая его в простые разновидности сахара. Она отдает воду, образуя много мочевины, и накапливает жиры. Во второй половине дня печень начинает усваивать сахара, накапливая гликоген и воду. Объем ее клеток увеличивается в три раза.

На протяжении суток циклично колеблется содержание гемоглобина в крови, максимум его приходится на 11 - 13 часов, а минимум - на 16 - 18. Суточным колебаниям подвержено содержание в крови калия, магния, натрия, кальция, железа. Ночью повышается количество солей магния, а в мозговой жидкости - количество солей калия. Оба эти соединения гасят нервно-мышечную возбудимость. По суточному графику работает и вегетативная нервная система. Статистика утверждает, что даже рождение и смерть чаще случаются в темную часть суток, около полуночи.

Вся живая природа чутко реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивность солнечного излучения - весной покрываются листвой деревья, осенью листва опадает, затухают обменные процессы, многие животные впадают в спячку и т.д. Человек не является исключением. На протяжении года у него меняется интенсивность обмена, состав клеток тканей, причем эти колебания различны в разных климатических поясах. Так, в южных районах (Сочи) содержание гемоглобина и количество эритроцитов, а также максимальное и минимальное давление крови в холодный период возрастают на 20 процентов по сравнению с теплым временем.

В условиях Севера наибольший процент гемоглобина найден у большинства обследованных жителей в летние месяцы, а наименьший - зимой и в начале весны.

Циклы солнечной активности также оказывают свое влияние на жизнедеятельность человека. Так, обработав, материал по вспышкам возвратного тифа в Европейской России с 1883 по 1917 год, а также данные по холере в России с 1823 по 1923 год и данные по активности Солнца, Чижевский пришел к выводу, что эти земные явления наступают синхронно с изменениями, происходящими в разных солнечных сферах. На основании построенных им графиков он еще в 1930-х годах предсказал, что в 1960 - 1962 годах произойдет эпидемическая вспышка холеры, что действительно произошло в странах Юго-Восточной Азии.

То, что состояние солнечной активности небезразлично для жизни на Земле, показывает и увеличение числа случаев заражения чесоткой в 1968 году и неожиданно подскочившее число заболеваний клещевым энцефалитом и туляремией на вершине максимума векового цикла солнечной активности в 1957 году (несмотря на проводившуюся, как и в прошлые годы, вакцинацию населения). Здесь мы обнаруживаем явную взаимосвязь человека с растительным и животным миром, в котором все жизненные циклы: заболевания, массовые перекочевки, периоды бурного размножения млекопитающих, насекомых, вирусов - протекают синхронно с одиннадцатилетними циклами солнечной активности, как и чередование грозовой и спокойной летней погоды, большего и меньшего производства растительной массы и т.д.

Гематологи пришли к выводу, что в годы максимума солнечной активности норма свертывания крови у здоровых людей увеличивается вдвое, а так как компенсаторная деятельность, в частности способность крови не свертываться, у сердечно-сосудистых больных угнетена, то при увеличении солнечных пятен учащаются инфаркты, инсульты.

Приведенные факты позволяют нам говорить о влиянии космоса на физиологические процессы в отдельном человеческом организме. Но ведь одновременно человек является частью человечества, общественного организма, который также подвержен влиянию солнечной активности. Чижевский попытался установить взаимосвязь одиннадцатилетних солнечных циклов с насыщенностью историческими событиями разных периодов человеческой истории. В результате своего анализа он сделал вывод, что максимум общественной активности совпадает с максимумом солнечной активности. Средние точки течения цикла дают максимум массовой деятельности человечества, выражающийся в революциях, восстаниях, войнах, походах, переселениях, являются началами новых исторических эпох в истории человечества. В крайних точках течения цикла напряжение общечеловеческой деятельности военного или политического характера понижается до минимального предела, уступая место созидательной деятельности и сопровождаясь всеобщим упадком политического и военного энтузиазма, миром и спокойной творческой работой в области государственного строительства, науки и искусства.

Эти идеи о связи космоса, человека и биосферы, представленные концепциями Вернадского и Чижевского, легли в основу популярной сегодня гипотезы Л.Н. Гумилева о пассионарном толчке, рождающем к жизни новые этносы. Ключевым понятием концепции этногенеза Гумилева является понятие пассионарности, которое он определяет как повышенное стремление к действию. Появление этого признака у отдельного человека является мутацией, затрагивающей энергетические механизмы человеческого тела. Пассионарий (носитель пассионарности) становится способным воспринять из окружающей среды энергии больше, чем необходимо для его нормальной жизнедеятельности. Избыток же полученной энергии направляется им в любую область человеческой деятельности, выбор которой определяется конкретными историческими условиями и склонностями самого человека. Пассионарий может стать великим завоевателем (Александр Македонский, Наполеон и т.д.) или путешественником (Марко Поло, А. Пржевальский и т.д.), великим ученым (А. Эйнштейн, И. Гете и т.д.) или религиозным деятелем (Будда, Христос). Появление свойства пассионарности инициируется каким-то специфическим редким космическим излучением (пассионарные толчки происходят 2-3 раза за тысячелетие). Носители пассионарности появляются в зоне следа от этого излучения - полосы шириной 200 - 300 км, но длиной до половины окружности планеты. Если в зоне этого излучения окажутся несколько народов, живущих в разных ландшафтах, они могут стать зародышем нового этноса. Смена этносов и есть процесс всемирной истории, причина прогрессивных перемен в ней.

КОСМИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ И ФИЛОСОФИИ

Постепенно представления о связи биосферы и космоса, человека и космоса, общества и космоса вошли в научный оборот, став важной частью современного научного мировоззрения, характерной чертой современной культуры. Эти взгляды принято называть космизмом, а сам процесс формирования такого мировоззрения - космизацией науки и философии. Признаком космического мировоззрения считается внедрение в массовое сознание вышеизложенных идей о связи Земли и космоса, осознание этой зависимости и переход от антропоцентризма к биосфероцентризму, ставящему интересы человека и человечества в зависимость от потребностей всей планеты и всего живого на ней.

Сегодня уходит в прошлое изучение Земли отдельными науками, никак не связанными между собой, этот подход заменяется изучением нашей планеты с глобальных позиций, дающих возможность осмыслить Землю как целое, как часть космоса, находящуюся во взаимосвязи и взаимозависимости с единым целым космических пространств.

Частью нового космического мировоззрения является расширение предмета многих старых классических наук, их вывод за рамки изучения чисто земных явлений и процессов, появление космического аспекта в их исследованиях (астрохимия, экзобиология, радиационная генетика и т.д.). В связи с выходом человека в космос, как ответ на теоретические и практические проблемы этого шага появилась космонавтика. Вместе с этим люди все больше и больше ставят себе на службу природные силы космического порядка (например, использование ядерной энергии).

Новое мировоззрение требует введения новой системы ценностей, нового решения «вечных» человеческих вопросов о смысле жизни, смерти и бессмертии, добре и зле, которые должны быть ориентированы на осознание человеком космической значимости его деятельности.

Особенно активно формирование нового мировоззрения идет в последние десятилетия, хотя первые идеи космизма возникли на заре человеческой истории. Ведь космизм никогда не был только философской или естественнонаучной школой, нельзя считать его и художественным направлением. Его можно определить как своеобразную направленность мышления, умонастроение, в атмосфере которого формировались новые подходы к выработке целостной концепции мироздания, представления об органическом единстве всего мира и его теснейшей связи со Вселенной, с космосом. Понимаемый таким образом космизм был изначально присущ культурному самосознанию человечества - мифологическое сознание наших предков полностью основывалось на парадигме космизма. Об этом свидетельствуют их интуитивные представления о тесной связи мира и человека, оживотворение мира, а также попытки обнаружить за грозными природными стихиями некие всеобщие законы, гармонизирующие эти отношения, что отразилось в космологических мифах разных народов. Затем была платоновская картина мира на основе признания первичности мира идей, имманентного материальному бытию. Периодически космизм также оживал в христианизированном платонизме, в натурфилософских разработках Возрождения.

Серьезнейший кризис космизм пережил в Новое время в связи с развитием науки, схематизировавшей реальность и предавшей забвению идеи целостного знания. И, хотя в естествознании Нового времени периодически возрождались идеи единства мира, человека и космоса (Д. Бруно, Г. Галилей, Н. Коперник и др.), они не могли переломить господствующих тенденций развития европейской науки, ее стремления к строгому рационализму и аналитизму.

Лишь во второй половине XIX века европейская наука и философия демонстрируют тенденции к синтезу знания, хотя и воспринимаемые европейской культурой с большим трудом.

Совершенно в иной ситуации была Россия во второй половине XIX века. Наша страна была избавлена от груза идей, господствовавших в Европе. Ведь и русская наука, родившаяся в XVIII в., и русская философия, существующая с XI века (подлинный расцвет их начинается со второй половины XIX века), основывались на глубинных архетипах русского сознания, среди которых был и космизм. Это связано с тем, что в России языческое целостное мироощущение не было уничтожено христианством. Более того, русское православие также представляло космос как живой организм, находящийся в непрестанном взаимодействии с Творцом, говорило о важной роли человека в этом взаимодействии.

Эти идеи, подспудно хранившиеся в русском сознании, соединились с осознанием кризиса научного мировоззрения в конце XIX - начале XX века и дали миру феномен русского космизма - характерной черты русской культуры второй половины XIX века - первой половины XX века. Мы не можем говорить о космизме как о чисто русском явлении, но если в Европе он был связан с отдельными яркими мыслителями и едва намечавшимися тенденциями в развитии мысли, то в России он стал целым пластом культуры, представленным в творчестве замечательной плеяды ученых, философов и художников. Идеи космизма в России нашли свое выражение в творчестве В. В. Докучаева, В. И. Вернадского, К. Э. Циолковского, А. Л. Чижевского, Л. Н. Гумилева, Н. Г. Холодного, С. П. Королева, Н. А. Морозова, Н. Ф. Федорова, В. С. Соловьева, А. Белого, А. В. Сухово-Кобылина и др.

Особый интерес сегодня вызывают идеи Н. Ф. Федорова, который одним из первых создал свою концепцию космизма. Он считал, что рост народонаселения на Земле, который он связывал с необходимостью воскрешения всех ранее живших людей, приведет к освоению других планет, на которых они будут расселены. В связи с этим он предлагал свой вариант перемещения людей в космическом пространстве. Для этого, по его мнению, нужно будет овладеть электромагнитной энергией земного шара, что позволит регулировать его движение в мировом пространстве и превратит Землю в подобие космического корабля. В перспективе человек, по предположению Федорова, объединит все миры и станет «планетоводом».

Идеи Федорова о расселении людей на другие планеты поддерживал его ученик, один из основателей ракетостроения и теории космических полетов К.Э. Циолковский. На основании своей идеи о всеобщности жизни, всегда и везде существующей посредством перемещающихся и вечно живых атомов, Циолковский построил свою «космическую философию».

Он полагал, что жизнь и разум на земле не являются единственными во Вселенной. Целый ряд планет также обладает разумным, органическим, чувствующим миром. Но наша планета значительно моложе многих других планет, поэтому жизнь на Земле менее совершенна, чем на этих планетах. Следовательно, космическое пространство заселено разумными существами различного уровня развития. Во Вселенной есть планеты, которые по развитию разума и могущества достигли высшей степени и опередили другие. Эти «совершенные» планеты обладают моральным правом регулировать жизнь на других, пока более примитивных планетах.

Циолковский полагал, что нашей планете во Вселенной принадлежит особая роль. Земля относится к категории молодых планет, «подающих надежды». Лишь небольшому числу таких планет будет дано право на самостоятельное развитие. К их числу относится и Земля. В эволюции планет постепенно будет образован союз всех разумных высших существ космоса. Задача Земли в этом союзе - внести свой вклад в совершенствование космоса. Для этого землянам необходимо приступить к космическим полетам и начать расселяться на других планетах Вселенной. В этом и состоит основная идея его «космической философии»: переселение с Земли и заселение Космоса.

В трудах этих и других мыслителей обосновывалась зависимость космоса и разума, доказывалась необходимость объединения людей не на основе социально-политических или идеологических теорий, а на базе идей экологического порядка. Но главным результатом их деятельности стало создание такой культурной ситуации, в которой стала возможна смена парадигм в науке, перестройка научно-познавательных установок ученого, имеющего дело отныне не с природой в ее первозданной чистоте, а с природой, измененной деятельностью человека. В этом заключается новое понимание места и роли человека в мире. Отныне он стал пониматься как вершина развития материи на Земле, в Солнечной системе, а может быть, и во Вселенной. Он становится силой, способной в перспективе осваивать и преобразовывать природу в космических масштабах. Итогом этих размышлений о роли человека стало формулирование антропного принципа в современной науке.

АНТРОПНЫЙ ПРИНЦИП

Идеи космизма постепенно поставили ученых перед вопросом: почему наша Вселенная такова, какая она есть? Более строго этот вопрос звучит так: почему физические постоянные (универсальные: Планка, скорость света, а также такие константы, как гравитационная постоянная, заряд электрона и протона) имеют такие, а не иные значения, и что случилось бы со Вселенной, если бы эти значения оказались другими? Правомерность этого вопроса определяется тем, что численные значения физических постоянных теоретически никак не обоснованы, они получены экспериментально и независимо друг от друга.

Неопределенная ситуация с физическими постоянными вызвала желание проверить, какими окажутся для Вселенной последствия изменения значений отдельных физических постоянных или целой их группы. Проведенный анализ привел к ошеломляющему выводу. Оказалось, что достаточно совсем небольших, в пределах 10-30 процентов отклонений значений постоянных в ту или другую сторону - и наша Вселенная окажется настолько упрощенной системой, что ни о каком ее направленном развитии не сможет быть и речи. Не смогут существовать основные устойчивые состояния - ядра, атомы, звезды и галактики.

Например, увеличение постоянной Планка более чем на 15 процентов лишает протон возможности объединяться с нейтроном, то есть делает невозможным протекание нуклеосинтеза. Тот же результат получается, если увеличить массу протона на 30 процентов. Изменение значений этих физических постоянных в меньшую сторону открыло бы возможность образования устойчивого ядра гелия, следствием чего явилось бы выгорание всего водорода на ранних стадиях расширения Вселенной. Приходится признать, что существуют очень узкие «ворота» подходящих значений физических постоянных, в границах которых возможно существование знакомой нам Вселенной.

Но на этом не заканчиваются «случайные» совпадения. Напомним о тех из них, с которыми мы уже встречались, говоря об эволюции Вселенной. Небольшая асимметрия между веществом и антивеществом позволила на ранней стадии образоваться барионной Вселенной, без чего она выродилась бы в фотоннолептонную пустыню; благодаря остановке первичного нуклеосинтеза на стадии образования ядер гелия смогла возникнуть водородно-гелиевая Вселенная; наличие у ядра углерода возбужденного электронного уровня с энергией, почти точно равной суммарной энергии трех ядер гелия, открыло возможность для протекания звездного нуклеосинтеза, в ходе которого образовались все элементы таблицы Менделеева, более тяжелые, чем водород и гелий; расположение энергетических уровней у ядра кислорода опять же случайно оказалось таким, что не позволяет в процессах звездного нуклеосинтеза превратиться всем ядрам углерода в кислород, а ведь углерод - это основа органической химии и, следовательно, жизни. Совокупность многочисленных случайностей такого рода метко названа П. Девисом «тонкой подстройкой» Вселенной.

Таким образом, наука столкнулась с большой группой фактов, раздельное рассмотрение которых создает впечатление необъяснимых случайных совпадений, граничащих с чудом. Вероятность каждого подобного совпадения очень мала, а уж их совместное существование и вовсе невероятно. Тогда вполне обоснованной представляется постановка вопроса о существовании пока не познанных закономерностей, которые способны организовать Вселенную определенным образом и со следствиями которых мы столкнулись.

Итак, наличие «тонкой подстройки», определенных физических законов, свойства элементов и характер взаимодействий между ними определяют устройство нашей Вселенной. В ходе ее развития появляются структурные элементы нарастающей сложности, а на одном из этапов развития появляется «наблюдатель», способный обнаружить существование «тонкой подстройки» и задуматься о породивших ее причинах.

У наблюдателя, обладающего нашей системой восприятия мира и нашей логикой, неизбежно возникнет вопрос: случайна ли обнаруженная им «тонкая подстройка» Вселенной или она предопределена каким-то глобальным процессом самоорганизации? А это означает, что всплывает старая проблема, волновавшая человечество на протяжении всей его сознательной истории: занимаем ли мы особое место в этом мире или же это положение является результатом случайного развития. Признание «тонкой подстройки» закономерным природным явлением приводит к заключению, что с самого начала во Вселенной потенциально заложено появление «наблюдателя» на определенном этапе ее развития. Принятие такого вывода равносильно признанию существования у природы определенных целей.

В этой ситуации был выдвинут и в настоящее время широко обсуждается антропный принцип. В 70-е годы в двух вариантах его сформулировал английский ученый Картер. Первый из них получил наименование слабого антропного принципа: «То, что мы предполагаем наблюдать, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя». Второй вариант назван сильным антропным принципом: «Вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции мог существовать наблюдатель».

Слабый антропный принцип интерпретируется так, что в ходе эволюции Вселенной могли существовать самые разные условия, но человек-наблюдатель видит мир только на том этапе, на котором реализовались условия, необходимые для его существования. В частности, для появления человека понадобилось, чтобы в ходе расширения вещества Вселенная прошла все те стадии, о которых говорилось выше. Понятно, что человек не мог наблюдать их, так как физические условия тогда не обеспечивали его появления. Но, с другой стороны, все эти стадии могли протекать только в мире, где существовала «тонкая подстройка». Поэтому сам факт появления человека уже предопределяет то, что он должен увидеть: и современную Вселенную, и наличие в ней «тонкой подстройки». Короче говоря, раз человек есть, то он увидит вполне определенным образом устроенный мир, ибо ничего другого ему увидеть не дано.

Более серьезное содержание заложено в сильном антропном принципе. По существу, речь идет о случайном или закономерном происхождении «тонкой подстройки» Вселенной. Признание закономерного устройства Вселенной влечет за собой признание принципа, организующего ее. Если же считать «тонкую подстройку» случайной, то приходится постулировать множественное рождение вселенных, в каждой из которых случайным образом реализуются случайные значения физических постоянных, физические законы и т.п. В какой-то из них случайно возникнет «тонкая подстройка», обеспечивающая появление на определенном этапе развития наблюдателя, и он увидит вполне благоустроенный мир, о случайном возникновении которого первоначально не будет подозревать. Правда, вероятность этого очень мала.

Если же мы признаем «тонкую подстройку» изначально заложенной во Вселенной, то линия ее последующего развития предопределена, а появление наблюдателя на соответствующем этапе неизбежно. Из этого следует, что в родившейся Вселенной потенциально было заложено ее будущее, а процесс развития приобретает целенаправленный характер. Появление разума не только заранее «запланировано», но и имеет определенное предназначение, которое проявит себя в последующем процессе развития.

Пока мы еще слишком мало знаем о Вселенной, ведь земная жизнь - это только малая часть гигантского целого. Но мы имеем право строить любые догадки, если они не противоречат познанным законам природы. И вполне возможно, что если человечество продолжит свое существование, если его способность познавать себя и окружающий мир сохранится, то одной из главных задач будущего научного поиска человечества станет осознание своего предназначения во Вселенной.

План семинарского занятия (2 часа)

1. Биосфера и живое вещество: определения, функции и роль в геологических процессах.

2. Влияние космоса на биосферные процессы и человеческую жизнь.

3. Антропный принцип в современной науке и философии.

Темы докладов и рефератов

1. А.Л.Чижевский о влиянии Солнца на природные и общественные явления.

2. В.И.Вернадский о биосфере и живом веществе.

3. Русский космизм как явление культуры.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев В.П. Становление человечества. М., 1984.

2. Будько Н.П., Федоров В.М. Учение о биосфере, научная картина мира и глобальные проблемы современности//Вестн. МГУ. Сер. «Философия». 1988,№ 1.

3. Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М., 1988.

4. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружение. М., 1987.

5. Гиренок Ф.И. Русские космисты. М., 1990.

6.Девис П. Случайная Вселенная. М., 1985.

7. Казначеев В.П. Учение В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере. Новосибирск, 1989.

8. Казначеев В.П. Учение о биосфере. М., 1985.

9. Кузнецов В.И.. Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996.

10. Леоноеич В.В. Философские вопросы медицины, биологии, социологии. Л., 1973.

11. Ровинский Р.Е. Развивающаяся Вселенная. М., 1996.

12. Урсул АД., Урсул Т.А. Эволюция, космос, человек. Кишинев, 1986.

13. Чижевский АЛ. Земное эхо солнечных бурь. М., 1973.

14. Чижевский А.Л. Физические факторы исторического процесса. Калуга, 1924 (репринт).

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат на тему: «Космос и Биосфера Земли»

По дисциплине: «КОНЦЕПЦИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

Выполнил: _________________

____________________________

Проверил:____________________

_____________________________

КЕМЕРОВО 2004г

1. КОСМОС И БИОСФЕРА ЗЕМЛИ

1.1. Общие фундаментальные принципы и законы......………..3стр

1.2Связь жизни на Земле с физическими условиями. Происхождение жизни…………………………………….…5стр

1.3. Влияние Солнца на экологические процессы Земли.……….8стр

1.4. Земля…………………………………….………………………9стр

1.5. Биосфера Земли………………………………………………...10стр

1.6… Причины и характер загрязнения биосферы…..…………13стр

Список используемой литературы……………..…………………17стр

1. КОСМОС И БИОСФЕРА ЗЕМЛИ.

1.1. Общие фундаментальные принципы и законы

Чтобы понять законы экологии и представить себе возможные последствия неудачного сосуществования человека с природой, необходимо понять, что такое жизнь, как она возникла, какова ее цель, есть ли общие принципы и законы Космоса, в частности, в отношении к жизни.

Несколько слов об общих принципах и законах мироздания. Физике известно большое число полей: акустические, аэродинами­ческие, гравитационные, ионные, радиационные, температурные, электромагнитные и т.д. Современные данные свидетельствуют о том, что все физические поля имеют единую электродинамическую природу. С более общих, естественнонаучных, позиций учения В.И. Вернадского можно говорить о единстве живой и неживой природы, о едином поле, связывающем в общее целое исключи­тельно мелкие объекты (микромир), чрезвычайно крупные (Все­ленную) и наиболее сложные (жизнь).

В микромире в роли фундаментальных частиц Мироздания выступают: «нейтрино», электрон, протон, а также биологическая клетка. В природе сохраняются и квантуются следующие величи­ны: энергия, импульс, угловой момент, электрический заряд, жизнь.

Для нас Вселенная в ранговой последовательности - это пла­неты Солнечной системы, звезды, рассеянные скопления, межга­лактическое пространство, галактики. Процессы в микромире измеряются секундами, процессы во Вселенной (например, эво­люция галактики) - десятками и сотнями миллиардов лет. Но физические процессы в этих системах одинаковы. Существуют три основополагающих принципа Вселенной Первый космологический принцип утверждает, что Вселенная пространственно однородна и изотропна.

Второй космологический принцип Джордано Бруно гласит: характеризующие Вселенную константы (например, радиус гра­витационного взаимодействия, средняя плотность вещества) не зависят от времени.

Третий принцип актуализма Лайеля утверждает, что законы природы не меняются с ходом времени.

Как определенный постулат следует рассматривать утвержде­ние: всякое взаимодействие имеет материальный носитель физи­ческих взаимодействий.

Другой фундаментальный принцип Мироздания - закон со­хранения энергии (первое начало термодинамики).

Как следствие второго закона термодинамики еще один важ­ный постулат: изолированных систем не существует.

Аналогию между взаимодействием в физическом мире и жи­вой природе (это деление условно, но, как увидим далее, принци­пиально) можно проследить на примере знаменитых экологиче­ских законов Б. Коммонера:

ничто не дается даром (принцип сохранения);

все должно куда-то деваться (принцип сохранения);

все связано со всем (отсутствие изолированных систем);

природа знает лучше (первенство природы).

В биологии наблюдается способность живых систем реагировать на изменения внешних и внутренних условий и динамически возоб­новлять структуру, электрохимический состав, свойства (явления гомеостаза). В масштабах пространства и времени существует рав­новесие между процессами прироста и убыли жизненных сил.

Знаменитый немецкий биолог Вирхов обосновал фундамен­тальное положение биологии: каждая клетка - из клетки. Про­странственная классификация в биологии - это деление живых существ на одноклеточные и многоклеточные организмы, каждая клетка появляется в результате деления материнской клетки на две. Для своей жизнедеятельности организмы используют вещество, энергию, информацию (как наследственную, так и получае­мую в течение их жизни).

Жизнь в самом упрощенном виде можно рассматривать как процесс воспроизводства частиц-клеток. Господствующим прин­ципом в биологии является принцип Пастера-Реди - живое от живого. Ни одна попытка «саморождения» биологической клетки не увенчалась успехом.

1.2. Связь жизни на Земле с физическими условиями. Происхождение жизни

Жизнь на Земле однотипна в том смысле, что генетический код любого организма, любого биологического вида состоит из сходных органических соединений. Несмотря на это сходство, жизнь на Земле удивительно разнообразна. Ученым известно се­годня около 2 млн биологических видов, из них 20% - растения, 80% - животные.

В живых системах осуществляется динамическое управление, связанное с процессами получения и использования информации об окружающей и внутренней среде, сохранения и передачи ин­формации. В этом принципиальное отличие живых систем от ки­бернетических аналогов. Первые обладают генетической инфор­мацией, дошедшей из бесконечного прошлого и обращенной в бесконечное будущее, рассчитанной на вечную жизнь в вечной Вселенной. Вторые не обладают ни извечной целью, ни генетиче­ской информацией. Жизнь таким образом нельзя ни понять, ни описать в рамках чисто физических представлений.

Но при универсальности генетического кода разнообразие жизни на Земле связано с разнообразием физических условий, в которых жизнь существует (температура, давление и др.). На многие процессы в живой природе действуют такие физические условия, как вращение Земли вокруг своей оси, обращение Зем­ли вокруг Солнца, циклы солнечной активности. Последнее от­крытие принадлежит нашему выдающемуся соотечественнику А.Л. Чижевскому: например, в XX в. максимумы солнечной ак­тивности наблюдались в 1905, 1917, 1928, 1937, 1989-1991 гг. Факторами изменчивости живых организмов являются мутации, вызванные радиацией, химическими и температурными воздей­ствиями на клетки, несущие генетическую информацию. Подав­ляющее большинство мутаций губительно действует на орга­низм.

Принято считать, что жизнь на Земле возникла в результате благоприятного стечения обстоятельств. Сегодня преобладает точка зрения, что жизнь - явление не земное, а космическое. Эту мысль еще в XVII в. высказал известный голландский ученый Христиан Гюйгенс: «Жизнь есть космическое явление, в чем-то резко отличное от косной материи». Говоря о космическом явле­нии, не надо думать (как это очень часто представлялось), что жизнь в виде зародышей занесена из Космоса. Вопрос значительно глубже. Возможно, что зародыши жизни, ее потенциал, ее носите­ли, возможности ее возникновения содержатся в некой субстан­ции, пронизывающей Вселенную. В той части Вселенной, где имеются необходимые физико-химические условия, жизнь вспы­хивает, как костер из сухих веток. Но эта субстанция, содержащая программу жизни, едина для всей Вселенной.

Мы привыкли считать, что жизнь как-то развивалась от про­стейшего к сложному. Но сценарий возникновения жизни был другой. Эта мысль содержится в блестящих работах В.И. Вернад­ского. Он писал: «Неизбежно допустить, что, может быть, и менее сложная в основных чертах, чем теперешняя, но все же очень сложная жизненная среда сразу создалась на нашей планете как нечто целое в догеологический ее период. Создался целый мо­нолит жизни (жизненная среда), а не отдельный вид животных организмов, к какому нас ложно приводит экстраполяция, исхо­дящая из эволюционного процесса». Он здесь же добавляет очень знаменательное: «… все живое представляет неразрывное целое, закономерно связанное не только между собой, но и с ок­ружающей средой биосферы. Но наши современные знания не­достаточны для получения яркой единой картины. Это дело бу­дущего...».

Мы не должны искать начало жизни во Вселенной, как не ищем начала энергии или материи. Вместе с принципом Пастера-Реди В.И. Вернадский добавил очень важный принцип неиз­менности жизни: «Жизнь остается в главных своих чертах в тече­ние геологического времени постоянной, меняется только ее фор­ма… Само живое вещество не является случайным созданием… Мы начинаем видеть в биосфере не единичное планетное или земное явление, а проявление строения атомов и их положения в космо­се, их изменения в космической истории».

Таким образом, В.И. Вернадский, как и многие другие ученые, высказывает мысль, что Земля - не единственный очаг жизни во Вселенной. По мнению известного ученого В.И. Шкловского, ко­торый посвятил свои исследования поиску жизни во Вселенной, возможное число очагов жизни в нашей Галактике составляет

N 1 =105±5 .

Пока обнаружить другие цивилизации, другую жизнь не удает­ся. Но существование единственного очага жизни противоречит первому космологическому принципу. Существование жизни лишь на определенном временном отрезке, «этапе развития» Все­ленной (на Земле) противоречит второму космологическому прин­ципу. Имеются шансы встречи с высокоразвитой цивилизацией.

А как же с будущим человека, с жизнью на Земле? Человек всего лишь один из 2 млн видов животных организмов на Земле, а жизнь на Земле - всего лишь жизнь на одном из миллиардов оби­таемых миров.

Гибель человека на Земле и даже гибель жизни в результате экологической катастрофы не противоречит ни одному из выска­занных ранее глубоких научных принципов.

1.3. Влияние Солнца на экологические процессы Земли.

Из всех элементов электромагнитного излучения для биосфе­ры наиболее опасно ультрафиолетовое излучение, поскольку, воздействуя на живое на Земле, подвергает его опасности унич­тожения. Биологическое действие ультрафиолетового излучения, обусловленное химическими изменениями поглощающих его мо­лекул нуклеиновых кислот и белков, выражается в нарушениях деления, возникновении мутаций и гибели клеток. Задерживается ультрафиолетовое излучение слоем озона. В стратосфере озон (трехатомный кислород) образуется из кислорода. Распределение озона над поверхностью Земли неравномерно. Озон разрушается окислами азота, образующимися в камерах сгорания твердотоп­ливных ракет (ТРД), а также фреонами, которые в стратосфере выделяют активный хлор, вступающий в реакцию с озоном. Вы­ведение каждой тонны груза ракеты сопровождается потерями 8 млн т озона.

Кроме волнового излучения на Землю поступает корпуску­лярное (корпускула - частица) излучение Солнца. Если электро­магнитное излучение стабильно, то корпускулярное излучение очень изменчиво, его энергия меньше электромагнитного. Но от корпускулярного излучения сильно зависят процессы в биосфере. Энергия этих частиц возрастает с увеличением площади пятен на Солнце. Количество солнечных пятен меняется циклически, длина цикла 11 лет.

Хроники сообщают, что, когда на Солнце были видны огром­ные пятна, на Земле происходили колоссальные катастрофы: засухи, землетрясения, извержения вулканов и другие бедствия. Они сопровождались гигантскими эпидемиями и пандемиями, уносящими сотни тысяч жизней. Солнечные пятна являются фе­номеном, влияющим на биосферу Земли

Земля защищена от воздействия корпускулярной радиации своим электромагнитным полем. Если у планеты нет электро­магнитного поля, то существование атмосферы и жизни там не­возможно. Магнитное поле защищает биосферу Земли от пото­ков заряженных частиц, т.е. корпускулярной радиации. Если бы радиация достигла бы поверхности Земли, то она разложила бы все атомы и молекулы атмосферы на ионы и электроны, т.е. уничтожила бы ее. В экологическом плане для существования биосферы магнитное поле Земли довольно стабильно и неиз­менно.

Важнейшим физико-биологическим процессом на Земле, поддерживающим живое, является фотосинтез - превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими организмами лучистой энергии Солнца в энергию химических связей орга­нических веществ. Световая энергия, поглощаемая зеленым пигментом (хлорофиллом) растений, поддерживает процесс их углеродного питания. В процессе фотосинтеза растения по­глощают углекислый газ и выделяют кислород, а также погло­щают тепло. Реакции, в которых поглощается световая энер­гия, называются эндотермическими (эндо - внутрь). Энергия Солнечного света аккумулируется в форме энергии химических Связей. Благодаря процессу фотосинтеза на Земле ежегодно обра-1устся 150 млрд т органического вещества, усваивается 300 млрд т углекислого газа (СО2) и выделяется около 200 млрд т свобод­ного кислорода.

Слово «экология» образовано от греческого «оiкоs» - дом. Экология - наука о доме. Наш дом - Земля, и стенами его явля­ется, образно говоря, электромагнитное поле Земли, потолком атмосфера, крышей - озоновый слой.

1.4. Земля

Существует представление о том, что Земля состоит из ядра, мантии и коры, которые характеризуются различными мощностями, физическими свойствами пород, энергетическим и тепловым режимами, петрохимическим составом вещества и т.д.

Геофизические данные по­казывают, что ядро Земли со­стоит из железа или из железа и никеля. Температура в центре составляет порядка 10 000 К, плотность 15 г/см3, давление 4-105 дин/см2. При таких усло­виях должны происходить ре­акции ядерного синтеза тяже­лых элементов из железа и ни­келя. В течение миллиардов лет метеоритное железо проходит путь от поверхности Земли к ядру, а тяжелые элементы и продукты их распада - от ядра к поверхности Земли, форми­руя твердую, жидкую и газовую оболочки планеты, влияя на характеристики мантии. В про­цессах образования оболочек активно участвуют живые су­щества, которые вместе с не­живой компонентой образуют биосферу Земли. По-видимому, часть вещества мантии также об­разовалась в результате распада тяжелых радиоактивных элемен­тов. Современные определения возраста Земли дают около 5 млрд лет, но это значение можно рассматривать только как минималь­ную оценку.

1.5. Биосфера Земли

Биосфера, по определению В. И. Вернадского, - наружная оболочка (сфера) Земли, область распространения жизни (bios -жизнь). По последним данным, толщина биосферы 40...50 км. Она включает нижнюю часть атмосферы (до высоты 25...30 км, до озонового слоя), практически всю гидросферу (реки, моря и океа­ны) и верхнюю часть земной коры - литосферу (до глубины 3 км). Важнейшими компонентами биосферы являются: живое вещест­во (растения, животные и микроорганизмы); биогенное вещество (органические и органоминеральные продукты, созданные жи­выми организмами на протяжении геологической истории - ка­менный уголь, нефть, торф и др.); косное вещество (горные поро­ды неорганического происхождения и вода); биокосное вещество (продукт синтеза живого и неживого, т. е. осадочные породы, почвы, илы).

Отличительная и определяющая особенность биосферы со­стоит в ее целостности и населенности жизнью. Живое вещество Земли представляет собой самую мощную силу в биосфере, мате­риально и энергетически определяющую ее функции. В результа­те непрерывного взаимодействия (обмена) между компонентами биосферы под влиянием живого вещества изменяются как насе­ляющие биосферу организмы, так и среда, в которой они живут. Благодаря живому веществу поддерживаются взаимосвязь и взаимообусловленность всех компонентов в биосфере. Эта мно­госторонняя и разнообразная связь определяет биосферу как гигантскую экологическую систему, в которой человек является, с одной стороны, биологической частицей всей системы, а с другой -активным ее преобразователем.

Неуправляемо возрастающая техническая и энергетическая вооруженность человека отрицательно влияет на сбалансирован­ность процессов в биосфере. Поэтому сегодня глобальной задачей человечества является определение и осуществление допустимых пределов воздействия на биосферу в целях предотвращения эко­логической катастрофы.

Представление о жизни как о сплошной «пленке» живого ве­щества, покрывающего Землю, сформировал в XVIII в. Ламарк, а в 1920-х годах советский биохимик В.И. Вернадский предложил научное обоснование биосферы. Он доказал, что все три оболоч­ки Земли связаны с живым веществом, которое непрерывно воз­действует на неживую природу.

Биосфера - гигантская экологическая система, в которой че­ловек выступает и как ее частица и как ее преобразователь. Ко­нечная цель человека - управление всеми процессами в биосфе­ре, преобразование ее в ноосферу - сферу разума.

Основной особенностью живого существа является, кроме клеточной деятельности и передачи информации, способ исполь­зования энергии. Живые существа улавливают энергию космоса в виде солнечного света, удерживают ее в виде энергии сложных органических соединений (биомасса), передают ее друг другу и трансформируют в другие виды энергии (механическую, электри­ческую, тепловую). Неживые вещества преимущественно рассеи­вают энергию.

Живое вещество, биосфера, преобразует энергию Солнца в свободную энергию, способную совершать работу. Работа, производимая жизнью, состоит в переносе и перераспределении химических элементов в биосфере.

Все почвы и минералы поверхности (чернозем, глина, извест­няк, руда, месторождение углей и нефти) образовались под воз­действием жизни.

Преобразование энергии в организмах основано на разнице температуры и других принципах. Живые существа следует рас­сматривать как химические машины, где химическая энергия преобразуется в другие виды энергии.

Другая особенность живых организмов - это их способность к самовоспроизведению. Итак, к особенностям функционирования живых существ относятся:

Способность к самовоспроизведению;

Способность образования полимерных оболочек, ограж­дающих живое вещество от косной среды;

Способность аккумулировать и передавать химическую энергию, а также осуществлять химические реакции в нормаль­ных условиях температуры и давления без образования побочных продуктов. Жизнь на Земле идеально экологична.

В заключение остановимся на эволюции биосферы - самой большой экосистемы Земли. На первом этапе (примерно 3 млрд лет тому назад) происходило образование органического вещест­ва в результате синтеза в абиотических процессах. Атмосфера Земли состояла из водорода, азота, окиси углерода, метана; со­держала вредный для жизни хлор и пр., не содержала кислорода. Ультрафиолетовое излучение (озона тогда не было) вызвало хи­мическую реакцию, в результате которой появились аминокисло­ты - сложные молекулы органических веществ. Сформировались анаэробные организмы, которые находились под водой.

За счет их деятельности через миллиард лет появился кисло­род, который частично превратился в озон и защитил Землю от ультрафиолетового излучения. Вероятно, жизнь, меняя только форму, сама создала для себя необходимые условия (в частности, наличие кислорода). Биосфе­ра представляет собой единый организм. В жизни природы, в Космосе не человек является главной целью мироздания. В мире нет человека и природы, нет человека и Космоса, человека и Все­ленной. Есть природа, Космос, Вселенная, а человек - только их маленькая частица, единственная возможность для человека вы­жить - это подчиняться законам Вселенной. Как писал знамени­тый английский философ XVII в. Фрэнсис Бэкон, «Мы не можем управлять природой иначе, как подчиняясь ей». В этом предна­значение человека XXI в.

1.6. Причины и характер загрязнения биосферы

Загрязнение биосферы - одна из древнейших проблем чело­веческой цивилизации.

Опасность для биосферы состоит в следующем:

Использование человеком преимущественно внутренних по отношению к биосфере источников энергии (органическое топ­ливо);

Использование нерациональных хозяйственных циклов, приводящих к появлению отходов;

Использование вредных для природы синтетических ве­ществ;

Уничтожение человеком структурного многообразия био­сферы, что разрушает экосистемы.

Появление новых болезней - реакция биосферы на вмеша­тельство человека.

По характеру возникновения загрязнения подразделяют на ес­тественные и антропогенные. Естественные загрязнения возни­кают в результате природных, как правило, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, селевой по­ток и т.п.), вне всякого влияния человека на эти процессы, ан­тропогенные - в результате хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и в пер­вую очередь с развитием крупных промышленных центров.

Антропогенные загрязнения подразделяются на промыш­ленные, сельскохозяйственные и военные. Промышленные за­грязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом. Сельскохозяйственные за­грязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваи­ваемых культурными растениями, сбросом отходов животновод­ства и другими действиями, связанными с сельскохозяйствен­ным производством. Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортиров­ки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Последст­вия войны с применением атомного оружия могут привести к апокалипсису - «ядерной зиме».

Загрязнение атмосферы - привнесение в воздух или образова­ние в нем химическими веществами или организмами физиче­ских агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образо­вание антропогенных физических полей.

Загрязнение гидросферы - поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почве но­вых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразователь­ного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызы­вают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека.

Загрязнение космического пространства - общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космиче­скими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того «космического мусора», который вносит помехи в нормаль­ное функционирование наземных радиотехнических и астроно­мических приборов. По характеру воздействия загрязнения подразделяют на пер­вичные и вторичные.

Первичное загрязнение - поступление в окружающую среду не­посредственно загрязнителей, образуемых в ходе естественных природно-антропогенных и чисто антропогенных процессов.

Вторичное загрязнение - образование (синтез) опасных загряз­нителей в ходе физико-химических процессов, идущих непосред­ственно в окружающей среде. Так, из нетоксичных составляющих в некоторых условиях образуются ядовитые газы - фосген; фреоны, химически инертные у поверхности Земли, вступают в стра­тосфере в фотохимические реакции, вырабатывая ионы хлора, служащие катализатором при разрушении озонового слоя (экра­на) планеты. Отдельные реагенты такого взаимодействия могут быть неопасными.

По механизму воздействия загрязнения подразделяются на механические, физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные), химические, радиационные, биологические.

Механические загрязнения - засорение среды агентами, оказы­вающими главным образом неблагоприятное механическое воз­действие на естественные и искусственные объекты.

Физические загрязнения связаны с изменением физических па­раметров среды: температурно-энергетические (тепловые), волно­вые (световые, акустические, электромагнитные), радиационные (радиационные, радиоактивные).

Тепловые (термальные) загрязнения обусловлены повышением температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов (продукты сгора­ния, выбрасываемые в дымовую трубу) и вод. Могут возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды (например, парниковый эффект - постоянное потепление кли­мата на планете в результате накопления в атмосфере углекислого и других газов (метана, фтор- и хлоруглеродов), которые анало­гично покрытию теплицы, пропуская солнечные лучи, препятст­вуют длинноволновому тепловому излучению уходить с поверх­ности Земли).

Световые загрязнения вызваны нарушением естественной ос­вещенности местности в результате действия искусственных ис­точников света и могут приводить к аномалиям в жизни растений и животных.

Акустические загрязнения связаны с превышением естествен­ного уровня шума и ненормальным изменением звуковых харак­теристик в населенных пунктах и других местах вследствие рабо­ты транспорта, промышленных установок, бытовых приборов, поведения людей или других причин.

Электромагнитные загрязнения возникают в результате изме­нения электромагнитных свойств среды (от линий электропере­дачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных ус­тановок и т.п.), приводят к изменениям в тонких клеточных и мо­лекулярных биологических структурах.

Радиоактивные загрязнения обусловлены превышением естест­венного уровня содержания радиоактивных веществ в среде. Их последствием является радиационное загрязнение, вызванное действием ионизирующих излучений.

Биологические загрязнения вызваны проникновением (естест­венным или благодаря деятельности человека) в эксплуатируемые экосистемы и технологические установки видов организмов, чуж­дых данным сообществам и установкам и обычно там отсутст­вующих. Выделяют биотические и микробиологические загряз­нения.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорга­низмов, связанного с массовым их размножением в средах, изме­ненных в ходе хозяйственной деятельности человека.

Литература

1) Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник./под ред. Н.И.Иванова и И.М. Фадина. М.: «Логос», 2002.

2) Кедров Б.М. « Предмет и взаимосвязь естественных наук». М.: Наука,1967.436 с..

3) Мизун Ю Г. Экология известная и неизвестная. М.: Науч.-практ. центр 1994. 240 с

4) Экология: Учебник для вузов/Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Б.П. Усанов и др.; Под ред. СИ. Цветковой. СПб.: Химиздат, 1999. 488 с

Одной из ключевых идей лежащих в основе теории Вернадского о ноосфере является то что человек не является самодостаточным живым существом живущим отдельно по своим законам он сосуществует внутри природы и является частью ее. Человечество само по себе есть природное явление и естественно что влияние биосферы сказывается не только на среде жизни но и на образе мысли. Это доказывает тот факт что в последнее время заметно активизировались планетарные геологические силы. Тема влияния солнечных пятен настолько опошлилась что было время...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Введение.

Центральной темой учения о ноосфере является единство биосферы и человечества. Вернадский в своих работах раскрывает корни этого единства, значение организованности биосферы в развитии человечества. Это позволяет понять место и роль исторического развития человечества в эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу.

Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри природы и является частью ее. Это единство обусловлено, прежде всего, функциональной неразрывностью окружающей среды и человека, которую пытался показать Вернадский как биогеохимик. Человечество само по себе есть природное явление и естественно, что влияние биосферы сказывается не только на среде жизни, но и на образе мысли.

Но не только природа оказывает влияние на человека, существует и обратная связь. Причем она не поверхностная, отражающая физическое влияние человека на окружающую среду, она гораздо глубже. Это доказывает тот факт, что в последнее время заметно активизировались планетарные геологические силы. «...мы все больше и ярче видим в действии окружающие нас геологические силы. Это совпало, едва ли случайно, с проникновением в научное сознание убеждения о геологическом значении Homo sapiens, с выявлением нового состояния биосферы — ноосферы — и является одной из форм ее выражения. Оно связано, конечно, прежде всего, с уточнением естественной научной работы и мысли в пределах биосферы, где живое вещество играет основную роль». Так, в последнее время резко меняется отражение живых существ на окружающей природе. Благодаря этому процесс эволюции переносится в область минералов. Резко меняются почвы, воды и воздух. То есть эволюция видов, сама превратилась в геологический процесс, так как в процессе эволюции появилась новая геологическая сила. Вернадский писал: «Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы».

Целью данного реферата является показать связь космоса и биосферы.

1. Космос и биосфера.

Проблема поиска связей земных и космических явлений до сих пор вызывает горячие дискуссии. Основатель гелиобиологии, науки о влиянии энергии космоса (прежде всего Солнца) на биосферу, А.Л. Чижевский по этому поводу писал: «Как случается всегда, когда делается какое-либо серьезное научное открытие, так и на этот раз стали появляться многочисленные догадки и высказывания о тех или иных воздействиях солнечных пятен на различные биологические явления. Большинство этих высказываний... не подтверждалось никакими доказательствами, хотя многие из них, по-видимому, в той или иной мере отвечали действительности. Широкая пресса подхватила все эти высказывания на лету и извратила их уже в окончательной степени. Тема влияния солнечных пятен настолько опошлилась, что было время, когда даже серьезные исследователи, подметив то или иное явление, связанное с влиянием пятен, не решались выступить с его опубликованием, боясь быть поднятыми на смех».

Первые научные публикации по конкретным проблемам солнечно-биологических связей появились в начале XIX века. Одной из первых (1801 г.) была работа Вильяма Гершеля о колебаниях цен на зерно в зависимости от солнечной активности, влияющей на урожайность. Подобные связи также были обнаружены в отношении толщины древесных годичных колец, изменений численности животных, физиологических и патологических состояний человека. Но наиболее полно и ярко это направление естествознания развито в работах А.Л. Чижевского. Проведя анализ огромного количества накопленных к тому времени фактов, свидетельствующих о влиянии энергии космоса на биосферу, он показал основные закономерности солнечно-биологических связей и выработал принципиальную концепцию космического влияния на различные уровни организации биосферы. В своей книге «Земное эхо солнечных бурь» он писал: «Вся Солнечная система является частью системы звезд нашей звездной Галактики. Быть может, и взрывные процессы на Солнце, и биологические явления на Земле суть соэффекты одной общей причины — великой электромагнитной жизни Вселенной. Эта жизнь имеет свой пульс, свои периоды и ритмы. Наука будущего должна будет решить вопрос, где зарождаются и откуда исходят эти ритмы».

В.И. Вернадский, который также работал над этой проблемой, подчеркивал, что взаимодействие биосферы с космосом не ограничивается только известными современной науке потоками солнечного излучения: «На основании всего эмпирического понимания природы необходимо допустить, что связь космического и земного всегда обоюдная и что необходимость космических сил для проявления земной жизни связана с ее тесной связью с космическими явлениями, с ее космичностью». Отсутствие данных об идентификации биоактивного компонента в спектре космических излучений заставило Чижевского выдвинуть гипотезу о существовании особого Z-излучения, ответственного за воздействие на биологические системы на клеточном уровне. Он считал, что данное излучение лежит в области милли- и сантиметровых радиоволн. Следует отметить, что данная проблема до настоящего времени не может считаться разрешенной.

В качестве индикатора солнечной активности в настоящее время чаще всего используется ряд чисел Вольфа — относительное число солнечных пятен. Одной из особенностей временного ряда чисел Вольфа является квазиодиннадцатилетний цикл Швабе. Значения чисел известны с 1749 г.

Во времена Чижевского наука не располагала такими мощными средствами исследования Солнца, как в настоящее время, но и поныне в цикличности солнечной деятельности много неясностей, в частности, в ней нет надежных методов долгосрочного прогнозирования ряда чисел Вольфа. Как отмечено, процесс очень сложен и включает большое количество квазипериодических компонентов, периоды которых меняются от 2 до 2300 лет, а временной интервал, за который имеются надежные данные, очень незначителен.

В настоящее время не вызывает сомнений наличие устойчивых статистических связей между солнечной активностью и климатическими показателями, установлено существование гелиовулканических связей, изучено воздействие солнечных циклов на атмосферную и океаническую циркуляцию.

В середине XX века изучение космического влияния на неорганические коллоидные системы привело к очень интересным результатам. Итальянский химик Д. Паккарди с 1951 по 1972 г. ежедневно ставил один и тот же эксперимент: в пробирки вносилось одинаковое количество коллоидного раствора хлорида висмута, после чего измерялась скорость его осаждения в зависимости от экранирования и других условий. Было проведено много тысяч экспериментов в различных точках земного шара по одной и той же методике. Результаты показали, что в 70% случаев, вне зависимости от географического положения места проведения опытов, скорость реакции увеличивается в пробирке, прикрытой тонким металлическим экраном. На основании данных результатов можно сделать вывод, что на течение реакции оказывает влияние электромагнитное излучение из космического пространства. Таким образом, по мнению Чижевского, если космические излучения действуют на неорганические коллоиды, то они не могут не оказывать влияния на реакции, протекающие с участием коллоидов, входящих в состав живых организмов. Этот «космический сигнал» связан как с солнечными вспышками, так и со следующими за ними магнитными бурями.

2. Солнечная активность и экономика

В работах по анализу солнечно-биологических связей Чижевский большое внимание уделял эпидемиям и разработал концепцию «эпидемических катастроф». Вместе с тем он предположил, что космические излучения могут оказывать воздействие на психическое состояние и поведение людей. В таком случае, как отмечал В.Н. Ягодинский, «если мы возьмем массовое проявление какой-либо однотипной деятельности, то, взятая в совокупности, она в своей динамике окажется в какой-то степени зависимой от внешней среды, возмущаемой солнечными факторами». Логично предположить существование зависимости и экономической деятельности социума от солнечной активности, и надо сказать, что это предположение родилось задолго до основания Чижевским гелиобиологии. Еще в конце XIX века английским ученым Джевонсом была развита теория, связывающая происхождение экономических циклов с солнечной активностью.

Согласно ей, «годы обильных урожаев» повторяются через каждые десять или одиннадцать лет, и «представляется вероятным, что торговые кризисы связаны с периодическим изменением погоды, затрагивающим все части света и возникающим, вероятно, вследствие усиленных волн тепла, получаемых от Солнца в среднем через каждые десять с лишним лет». Джевонс не оставил без внимания и возможные психологические мотивы хозяйственной деятельности: «Периодические крахи суть действительно по природе своей явления психологического порядка, зависящие от смены настроений уныния, оптимизма, ажиотажа, разочарования и паники. Но представляется весьма вероятным, что умонастроения деловых кругов, хоть они образуют собой основное содержание явления, могут определяться внешними событиями и в особенности обстоятельствами, связанными с урожаями».

Наиболее полным показателем совокупной экономической деятельности является объем продукции страны — валовой национальный продукт (ВНП). Необходимо отметить, что отсутствие надежных данных о динамике величин ВНП различных стран на длительном временном отрезке не позволяло определить для них наличие корреляции экономических показателей с солнечной активностью. Ко второй половине XX века такие данные стали более полными. В 1962 г. вышла работа Ангуса Мэддисона, в которой приводятся величины валового национального продукта различных стран мира за период 1870-1960 гг. Во временном интервале 1879-1954 гг. можно выделить семь глобальных экономических циклов. Таким образом, средняя продолжительность такого цикла составляет около 11 лет.

На рис. 1 показано изменение солнечной активности за период с 1860 г. На график нанесены точки, соответствующие минимумам величин ВНП по годам для различных стран, в которые происходило значительное замедление темпов экономического роста. Анализ приведенных данных показывает, что более чем в 90% случаев ухудшение экономических показателей происходило либо в годы экстремальных величин солнечной активности (на максимумах и минимумах), либо на временном отрезке, соответствующем ее уменьшению (нисходящие участки квазиодиннадцатилетнего цикла Швабе). Экономических кризисов в периоды возрастания солнечной активности практически не происходило. Следует сказать, что отмеченное здесь нами схожее действие максимумов и минимумов солнечной активности не является чем-то принципиально новым. Так, например, детальные дендрохронологические наблюдения зафиксировали не только значительное увеличение прироста деревьев в годы максимумов солнечной активности, но и его усиление, хотя и несколько меньшее, вблизи минимумов квазиодиннадцатилетних солнечных циклов. Такая особенность «связана с тем, что геоактивные области на Солнце, вызывающие магнитные бури и другие изменения в сфере Земли, возникают как в годы максимального образования пятен, так и в годы их минимумов».

Быстрый рост мировой экономики со второй половины XX века привел к отсутствию ярко выраженных минимумов величин ВНП на данном временном отрезке, что, однако, вовсе не означает отсутствия цикличности (за данный период времени циклы можно выделять по уменьшениям темпов прироста ВНП, например, по рассчитанным величинам ВНП(год)ВНП(год-1)) (рис. 2). Экстремальная характеристика величины солнечной активности не обязательно должна приводить к немедленному изменению показателя экономического роста, ее влияние может проявляться с определенной задержкой во времени, и с этим может быть связано наличие экономических кризисов на нисходящих участках циклов солнечной активности.

Наиболее четко влияние солнечной активности должно фиксироваться не для отдельных стран (здесь решающее влияние могут иметь другие факторы), а для всей совокупной экономической деятельности человечества. Работа по сопоставлению величин ВНП различных стран очень трудоемка и проводится в рамках международных проектов, выполняемых с интервалом 3-5 лет для ограниченного числа стран, что крайне затрудняет определение величины общемирового ВНП. Вместе с тем имеются достаточно надежные данные о динамике удельной величины ВНП самой мощной экономической державы второй половины XX века — США. Анализ приведенных данных полностью подтверждает наше предположение: после максимумов солнечной активности происходило либо замедление темпов роста американской экономики, либо ее падение.

Максимальное среднегодовое число Вольфа за XX век приходится на 1957 г. (рис. 1), в этом же году произошло падение величины удельного ВНП США. Отметим, что во второй половине XX века замедление темпов роста экономики в годы максимальной солнечной активности отмечено практически для всех ведущих экономических держав мира (рис. 3, 4). После максимума солнечной активности 2000 г. во всех этих странах, как мы теперь знаем, также произошло падение экономики или, по крайней мере, замедление темпов ее роста.

Следует отметить, что во второй половине XX века глобальный экономический цикл не носит синусоидального характера: за относительно кратковременным спадом экономики (около 2 лет) следует гораздо более длительный период ее роста (рис. 4, 5). Таким образом, исходя из имеющейся цикличности, можно предположить, что нынешний спад экономики США подходит к концу и в середине — конце 2002 г. должен начаться ее рост. После возобновления устойчивого экономического роста должно произойти увеличение спроса на мировых нефтяных рынках, что приведет к росту мирового энергопотребления (пунктирная линия на рис. 6), в результате чего следует ожидать роста мировых цен на нефть, что очень важно для российской экономики. Стабилизация цен на нефть в начале 2002 г., по нашему мнению, свидетельствует в пользу данного вывода. Крупные политические потрясения, безусловно, могут вызывать ценовые флуктуации, но это не может повлиять на долгосрочные тенденции нефтяного рынка.

Таким образом, видно, какое большое практическое значение может иметь изучение циклических процессов в глобальной системе «природа—общество—человек». Все они — проявление жизни Земли, неразрывно связанной с энергией Космоса. По нашему мнению, термин «энергокосмизм», введенный В.В. Бушуевым и И.К. Копыловым, подчеркивает космическое происхождение всей иерархии циклических процессов. Дальнейшее развитие естествознания, по нашему глубокому убеждению, приведет к тому, что космическое мировоззрение станет основным в идеологии, политике и экономике.

2. Прогноз для России

Учет цикличности современной мировой экономики имеет большое значение для разработки прогноза экономического развития нашей страны. Как показывает анализ данных о темпах изменения объемов ВВП России и ведущих стран мира (рис. 7), тенденции развития экономики России совпадают с общемировыми. В период с 1985 по 1989 г. (год максимальной солнечной активности) темпы прироста ВВП составляли около 2-5% в год, после чего произошло замедление темпов роста, а в 1991 г. он и вовсе стал отрицательным (рис. 7). Далее начался рост мировой экономики (до следующего пика солнечной активности в 2000 г.), а реформы в России с применением методов «шоковой терапии», наоборот, обрушили российскую экономику. Непринятие во внимание общемировых тенденций развития мировой экономики в начале 90-х гг. XX века привело к падению объемов ВВП России на 85% в год.

Заключение.

В заключении хотелось бы сказать следующее.

С позиций анализа мировых экономических тенденций труднообъяснимым выглядит российский дефолт 1998 г. Действительно, в мировой экономике продолжался устойчивый рост, а падение российской экономики, по-видимому, объясняется только ее внутренним экономическим курсом. Также следует отметить некоторое «запаздывание» проявления тенденций современной российской экономики относительно мировых (около 1 года), что особенно хорошо видно из сравнения динамики ВВП России и США на временном отрезке 1999-2001 гг.

Факт совпадения тенденций в развитии российской экономики с общемировыми тенденциями (и тенденциями развития американской экономики в частности) позволяет нам разработать прогноз экономического развития России на период до 2010 г. (следующий максимум солнечной активности). Наблюдаемое замедление темпов годового прироста ВВП России в 2001-2002 гг. (3-5%) по сравнению с 2000 г. (7-8%) является закономерной частью циклического экономического процесса и не должно вызывать паники. Разработанный нами прогноз, таким образом, учитывает цикличность мирового экономического процесса, которая должна быть принята во внимание при разработке экономической политики России.

Список литературы.

1. Чернова Н.М., Былова А.М., Экология. Учебное пособие для педагогических институтов, М., Просвещение, 1999.
2. Русская философия / Под ред. Ю. В. Крянева, Л. Е. Моториной М., 2001.
3. Баландин О. К. Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие. М., 1991.

Приложение.

Рис. 1.

Экономические показатели в некоторых странах мира на фоне солнечной активности

Рис. 2.

Рис. 3.

Изменение величины ВНП для некоторых стран

Рис. 4.

Прирост ВНП для некоторых стран и корреляция его с солнечной активностью.

Рис. 5.

Изменение величины ВНП США

Рис. 6.

Потребление нефти в США на фоне солнечной активности

Рис. 7.

Прогноз динамики ВВП России и США до 2010 г.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
17935.		Международно-правовые ограничения военного использования космоса	24.67 KB
	Генеральной Ассамблеей ООН Резолюции 1884 призывавшей все государства воздерживаться от выведения на орбиты вокруг Земли или размещения в космосе ядерных вооружений или любых других видов оружия массового уничтожения 2. Договор основываясь на принципах Устава ООН объявляет космос достоянием всего человечества и закрепляет важную норму о том что космическое пространство не подлежит национальному присвоению а государствам гарантируется свобода доступа ко всем его частям на равноправной основе. В частности государства члены...
19449.		Понятия экосистемы и биосферы	28.85 KB
	Все автотрофные организмы экосистемы способные синтезировать органические вещества из неорганических компонентов неживой природы называются продуценты. Вся масса органических веществ синтезируемых продуцентами в единицу времени при данной скорости фотосинтеза составляет валовую первичную продукцию ВПП экосистемы. Прирост массы всех продуцентов в единицу времени составляет чистую первичную продукцию экосистемы.
8873.		Учение о биосфере. Ресурсы биосферы и пути их рационального использования	15.39 KB
	Биосфера – наружная оболочка Земли область распространения жизни которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы образующие среду обитания живых организмов. Биосферу Вернадский рассматривал как качественно отличную оболочку Земли развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов. Вернадский рассматривает биосферу не как любую совокупность живых организмов а как единое пространство в котором сосредоточена жизнь и осуществляется постоянное взаимодействие всего живого с неорганическими...
619.		Причины региональной деградации биосферы. Формирование техносферы-нового типа среды обитания	11.79 KB
	Этим изменениям во многом способствовали: высокие темпы роста численности населения на Земле демографический взрыв и его урбанизация; рост потребления и концентрация энергетических ресурсов; интенсивное развитие промышленного и сельскохозяйственного производства; массовое использование транспорта; рост затрат на военные цели и ряд других процессов. Достижения в медицине повышение комфортности деятельности и быта интенсификация и рост продуктивности сельского хозяйства во многом способствовали увеличению...
1798.		Связь планов производства и реализации продукции	24.04 KB
	Понятие реализации продукции и каналы распределения продукции. Связь планов производства и реализации продукции. Актуальность темы заключается в том что объем производства и реализации продукции являются взаимозависимыми показателями. В условиях ограниченных производственных возможностей и неограниченном спросе на первое место выдвигается объем производства продукции.
12581.		Собственность и управление: связь и тенденции развития	198.6 KB
	Осветить теоретические аспекты связи собственности и управления; Определить форму собственности и организацию управления в ООО «Виктория-Ф»; Предложить пути решения проблемных ситуаций в ООО «Виктория-Ф».
2431.		Двусторонняя (диалектическая) связь языка и общества	4.42 KB
	Современная лингвистика признает зависимость языка от общества в процессе его возникновения а также определяет основную функцию языка – быть средством общения в обществе. Кроме языка к общественным явлениям относят экономический строй общества базис политические правовые философские эстетические религиозные взгляды общества и соответствующие им учреждения надстройка. Это связано с главной функцией языка – быть средством общения.
2168.		СВЯЗЬ ОС UNIX С ДРУГИМИ КОМПЬЮТЕРНЫМИ СТАНЦИЯМИ	15.88 KB
	Операционная система UNIX включает в себя ряд утилит, которое позволяет связываться с другими станциями, входящих в компьютерную сеть. Применяемые утилиты зависят от того, как локальный компьютер связан с другой станцией, какие задачи необходимо решать на другой станции, какая операционная система используется там.
3653.		Связь организационной психологии с другими науками	12.92 KB
	Организационная психология, как один из разделов психологии, пересекается с другими ее разделами, а также с другими дисциплинами, например, социологией, наукой об экономике производства, общей психологией, психологией труда, менеджментом и т.д.
851.		Причинная связь как необходимое условие уголовной ответственности	31.15 KB
	Понятие причинной связи и ее установление в уголовном праве Заключение Список использованных источников Введение Проблема причинной связи является одной из центральных проблем в теории российского уголовного права.

Введение 2

Живое вещество-компонент биосферы 4

Абиотические (неживые) компоненты биосферы 8

Причины и характер загрязнения биосферы 11

Биосфера и космос 15

Пищевые цепи и трофические уровни 21

Биосфера и человек: экологическая опасность 26

Заключение 29

Литература 30

Введение

Сегодня во весь рост поднимается перед людьми одна из сложнейших проблем, независимо от того, живут ли они в Африке или в Европе, в больших городах или в джунглях. Она касается каждого из нас, и избежать её никому не дано. Это- проблема сохранения жизни на планете, выживания человека, как одного из уникальных видов живых существ.

Решение этой проблемы зависит от того, насколько каждый из нас и все человечество вместе осознают «запретную черту», переступить через которую человечество не должно ни при каких обстоятельствах. Такой «запретной чертой» являются законы жизни на планете.

Человек- обитатель биосферы. Именно биосфера- та оболочка Земли, в пределах которой протекает жизнь человечества в целом и каждого из нас.

Термин « биосфера» ввел австралийский геолог Эдуард Зюсс (1881-1914). Современная концепция биосферы связана с именем академика В.И. Вернадского.

Биосфера - область обитания живых организмов; оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов. Верхняя граница простирается до высоты озонового экрана (20-25 км), нижняя опускается на 1-2км ниже дна океана и в среднем 2-3 км на суше. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу, педосферу (почву), и верхнюю часть литосферы (горные породы).

Включает в себя все элементы живой и неживой природы, в которой существуют организмы, популяции и природные сообщества. Отдельные факторы среды, оказывающие на их свойства и состояние прямое или косвенное влияние, называют экологическими факторами.

В природе каждый вид в процессе эволюции приспосабливается к определённым изменениям экологических факторов и сам воздействует на окружающую среду. Влияние этих факторов на популяцию проявляется в изменении её численности, занимаемой территории и протекании в ней процессов микроэволюции. Влияние экологических факторов на сообщество проявляется в изменении его видового состава и в смене сообществ. Среди экологических факторов различают три группы:

- антропогенные;

- биотические;

- абиотические.

Данный реферат охватывает общие сведения о биосфере: ее строение, состав. В данной работе так же описаны основные про блемы, меры защиты биосферы, приведены интересные сведения о ее обивателях, взаимодействии экосистемы с космосом, роль человека в ее сохранении.

2. Живое вещество - компонент биосферы

«…На земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом» (В.И. Вернадский).

Живое вещество или биомасса - совокупность всех живых организмов на Земле, способность живого вещества к воспроизводству и распространению на планете, борьбу организмов за пищу, воду, территорию, воздух. Представлено организмами различных размеров. Самые крупные из них- киты. Длина тела современных китов от 1,1 до 33 м, масса от 30 кг до 150 т. К высочайшим деревьям относится секвойя вечнозеленая, которая достигает высоты 110-112 м и имеет диаметр 6-10 м.

По приблизительной оценке, за время существования жизни на Земле в биосфере существовало более миллиарда видов.

Среди живых существ преобладают насекомые (их около миллиона видов). Позвоночные составляют всего 2%. . Известный нам мир жизни более чем на 70% состоит из животных, 225 – это растения и грибы, 5%- одноклеточные организмы.

Живое вещество связано с косным веществом – атмосферой (до уровня озонового экрана), полностью с гидросферой и литосферой, главным образом в границах почвы, но не только.

Живое вещество биосферы неоднородно и обладает тремя типами трофических взаимодействий: автотрофностью, гетеротрофностью, миксотрофностью.

Трофические экологические взаимодействия способствуют преобразованию неорганического (косного) вещества в органическое и обратной перестройке органиче6ских веществ в минеральные. Представители каждого царства, типа и класса выполняют свои функции в экологических взаимодействиях на уровне биосферы.

Живое вещество характеризуется определенными свойствами: это огромная свободная энергия; химические реакции, протекающие в тысячи и даже миллионы раз быстрее, чем в других веществах планеты; специфические химические соединения - белки, ферменты и другие соединения, устойчивые в составе живого; возможность произвольного движения - рост или активное перемещение; стремление заполнить все окружающее пространство; удивительное разнообразие форм, размеров, химических вариантов и т.п., значительно превышающее многие контрасты в неживом, косном веществе.

Поскольку живое вещество является определяющим компонентом биосферы, постольку можно утверждать, что оно может существовать и развиваться только в рамках целостной системы биосферы.

Вместе с тем, все живое вещество физико-химически едино. И в этом состоит один из основных законов всего органического мира - закон физико-химического единства живого вещества.

Закон физико-химического единства живого вещества имеет принципиально важное значение для человеческой практики. Из него следует, что нет такого физического или химического агента, который был бы гибелен для одних организмов и абсолютно безвреден для остальных. Разница лишь количественная: одни организмы более чувствительны, другие менее, одни в ходе отбора приспосабливаются быстрее, другие медленнее. При этом приспособление идет в ходе естественного отбора, то есть за счет гибели тех индивидов, что не смогли адаптироваться к новым условиям.

Второе наиболее важное обобщение для живого вещества планеты состоит в законе константности количества живого вещества: количество живого вещества биосферы в пределах рассматриваемого геологического периода есть константа. Согласно закону биогенной миграции атомов, живое вещество оказывается энергетическим и химическим посредником между Солнцем и поверхностью Земли. Если бы количество живого вещества колебалось, то и энергетика планеты была бы непостоянной. Действительно, такие перемены случались в эволюции жизни на Земле, но они были очень редки. Обычно количество живого вещества планеты было равномерным, как и биохимические круговороты на ней.

Количественное постоянство характерно и для числа видов. Однако в эволюции живого одни виды образовывались, другие вымирали. Такой процесс неизбежен из-за изменения условий жизни на планете и в силу того обстоятельства, что для нормального функционирования природных систем необходима множественность видов, особенно в управляющем звене экосистемы, т.е. среди консументов. Если бы число видов резко колебалось, биосфера потеряла бы свойство надежности. Поэтому во все геологические периоды массового вымирания организмов наблюдалось и бурное видообразование. Правило константности числа видов может быть сформулировано следующим образом: число нарождающихся видов в среднем равно числу вымирающих, и общее видовое разнообразие в биосфере есть константа.

Для изучения живого вещества в экологии применяются определенные методы и подходы. Одним из основных является экосистемный подход.

Впервые определение экосистемы, как совокупности живых организмов с их местообитанием, было дано Тэнсли в 1935 г. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказываются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие, как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой, чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебаний численности. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов.

Мириады живых существ населяют биосферу, составляют живое вещество биосферы. Химический состав живого вещества сходен с составом звезд и Солнца, что подтверждает единство природы. У живого вещества современными методами могут быть измерены масса, количество заключенной в нем энергии, характер отвечающего его пространства. Современному живому веществу присуще большое химическое разнообразие.

3. Абиотические (неживые) компоненты биосферы

К биосфере относят прежде всего те участки планеты, где есть условия не только для выживания, но и для размножения живых существ- это поле существования жизни. К нему прилегают территории, в которых живые существа страдают и лишь выживают, но не могут размножаться- поле устойчивости жизни.

Земные абиотические условия, которые определяют поле существования жизни:

достаточное количество кислорода и углекислого газа,

достаточное количество жидкой воды, а не льда или пара,

благоприятные температуры: не слишком высокие, чтобы не свертывался белок, и не слишком низкие, чтобы нормально работали ферменты- ускорители биохимических реакций,

живому существу необходим прожиточный минимум минеральных веществ.

К абиотическим факторам (факторам неживой природы) относятся:

Совокупность физических и химических свойств почвы и неорганические вещества (Н 2 0, СО 2 , О 2), которые участвуют в круговороте;

Органические соединения, которые связывают биотическую и абиотическую часть, воздушную и водную среду;

Климатические факторы (минимальная и максимальная температуры, при которой могут существовать организмы, свет, географическая широта континентов, макроклимат, микроклимат, относительная влажность, атмосферное давление).

Каждый из этих факторов незаменим и связан друг с другом. Так, недостаток тепла нельзя заменить обилием света, а минеральные элементы, необходимые для питания растений, - водой.

Для жизни наземных организмов имеют наибольшее значение имеют свет, температура и влажность.

Свет служит основным источником энергии для всех жизненных процессов, происходящих на Земле. Биологическое значение света обусловлено его спектральным составом, интенсивностью, суточной и сезонной периодичностью.

Температура – важный фактор, влияющий на рост, развитие, размножение, дыхание, синтез органических веществ и другие жизненно важные для организмов процессы.

Вода – играет исключительную роль в поддержании жизни на Земле. Для водных организмов она является основной природной средой. Другими словами вода является источником жизни на Земле. Для большинства наземных организмов недостаток воды является ограничивающим фактором. У обитателей засушливых степей и пустынь в процессе эволюции сформировались различные приспособления к экономному расходованию и добыванию влаги. У растений это наличие воскового налёта и густое опушение на листьях, уменьшение листовой пластинки и превращение листьев в колючки, развитие глубоко проникающей, хорошо развитой корневой системы.

Гидросфера вместе с ее населением играет большую роль в жизни человека, которая с прогрессом цивилизации непрерывно возрастает. Водоемы все интенсивнее используют для питьевого и технического водоснабжения как рыбохозяйственные угодья и зоны рекреации, для целей энергетики и навигации и во многих других отношениях. Поэтому по мере освоения гидросферы все большее значение приобретает ее биологическое изучение в интересах оптимизации природопользования и охраны среды.

По сравнению с почвой и воздухом вода отличается гораздо большей термостабильностью, что благоприятно для существования жизни. Когда вода начинает нагреваться, возрастает испарение, вследствие чего повышение температуры замедляется.

При охлаждении воды ниже 0"С и образовании льда, выделяющееся тепло тормозит дальнейшее понижение температуры.

По сравнению с воздухом вода гораздо менее прозрачна, и падающий в нее свет довольно быстро поглощается и рассеивается.

Основной запас воздуха находится в тонком слое атмосферы – тропосфере. Воздух представляет собой смесь газов (а не соединение) и является источником кислорода, необходимого для обеспечения процессов жизнедеятельности всех живых организмов на Земле. Кислород необходим для дыхания растениям и животным. Следует заметить, что современная атмосфера содержит двадцатую часть кислорода, имеющегося в биосфере. Главные запасы кислорода сосредоточены в карбонатах, в некоторых органических веществах и в окислах железа.

Биосфера- глобальная экосистема, особая оболочка Земли, сфера распространения жизни, границы которой определяются наличием пригодных для организмов абиотических условий: температуры, жидкой воды, состава газов, элементов минерального питания.

4. Причины и характер загрязнения биосферы

Загрязнение биосферы - одна из древнейших проблем человеческой цивилизации.

Опасность для биосферы состоит в следующем:

Использование человеком преимущественно внутренних по отношению к биосфере источников энергии (органическое топливо);

Использование нерациональных хозяйственных циклов, приводящих к появлению отходов;

Использование вредных для природы синтетических веществ;

Уничтожение человеком структурного многообразия биосферы, что разрушает экосистемы.

Появление новых болезней - реакция биосферы на вмешательство человека.

По характеру возникновения загрязнения подразделяют на естественные и антропогенные. Естественные загрязнения возникают в результате природных, как правило, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, селевой поток и т.п.), вне всякого влияния человека на эти процессы, антропогенные - в результате хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и в первую очередь с развитием крупных промышленных центров.

Антропогенные загрязнения подразделяются на промышленные, сельскохозяйственные и военные. Промышленные загрязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом. Сельскохозяйственные загрязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваиваемых культурными растениями, сбросом отходов животноводства и другими действиями, связанными с сельскохозяйственным производством. Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортировки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Последствия войны с применением атомного оружия могут привести к апокалипсису - «ядерной зиме».

Загрязнение атмосферы - привнесение в воздух или образование в нем химическими веществами или организмами физических агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образование антропогенных физических полей.

Загрязнение гидросферы - поступление в воду загрязнителей в количествах и концентрациях, способных нарушить нормальные условия среды в значительных по размерам водных объектах.

Загрязнение почвы - привнесение и возникновение в почве новых, обычно не характерных для нее физических, химических или биологических агентов, которые меняют ход почвообразовательного процесса (тормозят его), резко снижают урожайность, вызывают накопление загрязнителей в растениях (например, тяжелых металлов), из которых эти загрязнения прямо или косвенно (через растительные или животные продукты питания) попадают в организм человека.

Загрязнение космического пространства - общее засорение околоземного и ближнего космического пространства космическими объектами. Наиболее опасно радиоактивное загрязнение из-за вывода на орбиты и разрушения ядерных реакторов, кроме того «космического мусора», который вносит помехи в нормальное функционирование наземных радиотехнических и астрономических приборов. По характеру воздействия загрязнения подразделяют на первичные и вторичные.

Первичное загрязнение - поступление в окружающую среду непосредственно загрязнителей, образуемых в ходе естественных природно-антропогенных и чисто антропогенных процессов.

Вторичное загрязнение - образование (синтез) опасных загрязнителей в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в окружающей среде. Так, из нетоксичных составляющих в некоторых условиях образуются ядовитые газы - фосген; фреоны, химически инертные у поверхности Земли, вступают в стратосфере в фотохимические реакции, вырабатывая ионы хлора, служащие катализатором при разрушении озонового слоя (экрана) планеты. Отдельные реагенты такого взаимодействия могут быть неопасными.

По механизму воздействия загрязнения подразделяются на механические, физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные), химические, радиационные, биологические.

Механические загрязнения - засорение среды агентами, оказывающими главным образом неблагоприятное механическое воздействие на естественные и искусственные объекты.

Физические загрязнения связаны с изменением физических параметров среды: температурно-энергетические (тепловые), волновые (световые, акустические, электромагнитные), радиационные (радиационные, радиоактивные).

Тепловые (термальные) загрязнения обусловлены повышением температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов (продукты сгорания, выбрасываемые в дымовую трубу) и вод. Могут возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды (например, парниковый эффект - постоянное потепление климата на планете в результате накопления в атмосфере углекислого и других газов (метана, фтор- и хлоруглеродов), которые аналогично покрытию теплицы, пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению уходить с поверхности Земли).

Световые загрязнения вызваны нарушением естественной освещенности местности в результате действия искусственных источников света и могут приводить к аномалиям в жизни растений и животных.

Акустические загрязнения связаны с превышением естественного уровня шума и ненормальным изменением звуковых характеристик в населенных пунктах и других местах вследствие работы транспорта, промышленных установок, бытовых приборов, поведения людей или других причин.

Электромагнитные загрязнения возникают в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и т.п.), приводят к изменениям в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах.

Радиоактивные загрязнения обусловлены превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде. Их последствием является радиационное загрязнение, вызванное действием ионизирующих излучений.

Биологические загрязнения вызваны проникновением (естественным или благодаря деятельности человека) в эксплуатируемые экосистемы и технологические установки видов организмов, чуждых данным сообществам и установкам и обычно там отсутствующих. Выделяют биотические и микробиологические загрязнения.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанного с массовым их размножением в средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека.

5 . Биосфера и космос

Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при которой вода может находиться в жидком состоянии.

Земля получает от солнца огромное количество энергии и сохраняет при этом примерно постоянную температуру. Значит наша планета излучает в космос почти такое же количество энергии, какое получает из космос: приход и расход должны быть сбалансированы, иначе система однажды потеряет устойчивость. Земля либо нагреется, либо замерзнет и превратится в безжизненное тело.

По существу, биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную энергию - электрическую, химическую, механическую, тепловую и т.д.
Космические излучения, идущие от всех небесных тел, охватывают биосферу, проникают всю ее и все в ней.
Мы улавливаем и сознаем только ничтожную часть этих излучений, и среди них мы изучали почти исключительно излучения Солнца.
Но мы знаем, что существуют и падают на биосферу волны иных путей, идущие от отдаленнейших частей космоса. Так, звезды и туманности непрерывно шлют на нашу планету световые излучения.
Все говорит за то, что открытые В. Гессом в верхних слоях атмосферы проникающие излучения возникают вне границ нашей солнечной системы. Их возникновение ищут в Млечном Пути, в туманностях, в звездах типа Мира Цети (Mira Ceti). Может быть, из Млечного Пути (В. Нернст) происходят загадочные проникающие радиации, столь яркие в высоких слоях нашей атмосферы.
Их учет и их понимание - дело будущего. Но, несомненно, не они, а лучи Солнца обусловливают главные черты механизма биосферы. Изучение отражения на земных процессах солнечных излучений уже достаточно для получения первого, но точного и глубокого представления о биосфере как о земном и космическом механизме. Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена биосфера. В значительной мере биосфера является проявлением его излучений; она составляет планетный механизм, превращающий их в новые разнообразные формы земной свободной энергии, которая в корне меняет историю и судьбу нашей планеты.
Для нас уже ясно огромное значение в биосфере коротких ультрафиолетовых волн солнечной радиации, длинных красных тепловых, и промежуточных лучей видимого светового спектра. В строении биосферы мы уже сейчас можем выделить ее части, играющие роль трансформаторов для этих трех различных систем солнечных колебаний.
Медленно и с трудом выявляется нашему уму механизм превращения солнечной энергии в биосфере в земные силы. Мы привыкли видеть другие черты в отвечающих ему явлениях; он скрыт для нас в бесконечном разнообразии красок, форм, движений природы - мы сами составляем его часть нашей жизнью. Века и тысячелетия прошли, пока человеческая мысль могла отметить черты единого связного механизма в кажущейся хаотической картине природы.

Превращение трех систем солнечных излияний в земную энергию происходит отчасти в одних и тех же участках биосферы, но местами в ней выделяются области, в которых резко преобладают превращения одного какого-нибудь рода, Природные тела - носители превращений - всегда резко различны для ультрафиолетовых, световых и тепловых солнечных волн.
Короткие ультрафиолетовые излучения в известной части своей целиком, в других -в значительной мере задерживаются в верхних разреженных частях газовой земной оболочки - в стратосфере и, может быть, в еще более высокой и более бедной атомами - свободной атмосфере. Это задерживание, поглощение, связано с трансформацией лучевой энергии коротких волн. В этих областях под влиянием ультрафиолетовых излучений наблюдаются изменения электромагнитных полей, распадения молекул, разнообразные явления ионизации, новообразования газовых молекул новых химических соединений. Лучистая энергия частью превращается в разные формы электрических и магнитных проявлений, частью в связанные с ней молекулярные, атомные и своеобразные химические процессы разреженных газообразных состояний вещества.
Нашему взору эти области и эти тела являются в форме северных сияний, зарниц, зодиакального света, свечения небесного свода, который становится заметным лишь в темные ночи, но все же составляет значительную часть освещения ночного неба, в форме светящихся облаков и других разнообразных отражений стратосферы и внешних пределов планеты в картине нашего земного мира. Нашим инструментам этот таинственный мир явлений раскрывается в электрических, магнитных, радиоактивных, химических, спектроскопических отражениях в его непрерывном движении и в превышающем мысль разнообразии.
Эти явления не являются следствием изменения земной средой одних ультрафиолетовых лучей Солнца. Мы должны считаться здесь со сложным процессом. Здесь задерживаются, т.е. превращаются в новые явления - уже земные - все формы лучистой энергии Солнца за пределами тех 4 с половиной ее октав, которые попадают в биосферу. За эти пределы едва ли заходят и те мощные потоки частиц - электронов, которые непрерывно исходят из Солнца, или те материальные части - космическая пыль и газовые тела, - столь же непрерывно захватываемые земным притяжением и несущие Земле новые источники энергии.
Мало-помалу входит в общее сознание значение этих явлений в истории нашей планеты. Так, несомненной стала связь их с другой формой превращения космической энергии, с областью живого вещества. Короткие световые волны - 180-200 mu - разрушают все живые организмы. Задерживая короткие волны нацело, стратосфера охраняет от них нижние слои земной поверхности - область жизни.
Чрезвычайно характерно, что главное поглощение этих лучей связано с озоном, образование которого обусловлено существованием свободного кислорода - продукта жизни.

Если значение превращения ультрафиолетовых лучей только начинает сознаваться, роль солнечной теплоты - главным образом инфракрасных излучений - была понята давно. Она обращает на себя главное внимание при изучении влияния Солнца на геологические, и даже геохимические процессы. Ясна и бесспорна роль лучистой солнечной теплоты и для существования жизни. Несомненно и превращение тепловой лучистой энергии Солнца в энергию механическую, молекулярную (испарение и т.п.), химическую.
Проявления таких превращений наблюдаются нами на каждом шагу и не требуют разъяснений; мы видим их в жизни организмов, в движении и деятельности ветров или морских течений, в морской волне и морском прибое, в разрушении скал и деятельности ледников, в движении и образовании рек и в колоссальной работе снежных и дождевых осадков...
Обычно менее сознается собирающая и распределяющая тепло роль жидких и газовых частей биосферы - переработка ею этим путем лучистой тепловой энергии Солнца. Атмосфера, океан, озера и реки, дождевые и снеговые осадки являются тем аппаратом, который производит эту работу. Мировой океан благодаря совершенно особым, исключительным среди всех соединений тепловым свойствам воды может быть связанным с характером ее молекул, является регулятором тепла, огромная роль которого на каждом шагу сказывается в бесчисленных явлениях погоды и климата и в связанных с ними процессах жизни и выветривания. Быстро нагреваясь благодаря своей большой теплоемкости, океан медленно отдает собранное тепло благодаря характеру своей теплопроводности. Он превращает поглощенную лучистую теплоту в молекулярную энергию при испарении, в химическую - через проникающее его живое вещество, в механическую - в своих морских течениях и прибое. Того же направления и, пожалуй, сравнимого масштаба термическая роль рек, осадков, воздушных масс и их нагреваний и охлаждений.

Ультрафиолетовые и инфракрасные лучи Солнца влияют на химические процессы биосферы только косвенным путем. Не они являются главным источником их энергии. Химическая энергия биосферы - в ее действенной форме - выявляется из лучистой энергии Солнца совокупностью живых организмов Земли - ее живым веществом. Создавая фотосинтезом - солнечным лучом - бесконечное число новых в биосфере химических соединений - многие миллионы различных комбинаций атомов, оно непрерывно с уму непостижимой быстротой покрывает ее мощной толщей молекулярных систем, чрезвычайно легко дающих новые соединения, богатые свободной энергией в термодинамическом поле биосферы, в нем неустойчивые и неуклонно переходящие в новые формы устойчивого равновесия.
Эта форма трансформаторов является совершенно особым механизмом по сравнению с телами Земли, в которых идет превращение в новые формы энергии коротких и длинных волн солнечной радиации. Мы объясняем превращение ультрафиолетовых лучей их воздействием на материю, на ее независимым от них путем полученные атомные системы; превращения же тепловых излучений связываем с созданными помимо их непосредственного влияния молекулярными строениями. Но фотосинтез, как он наблюдается в биосфере, связан с особыми чрезвычайно сложными механизмами, создаваемыми им самим при условии одновременного проявления и превращения в окружающей среде ультрафиолетовых и закрасных радиаций Солнца.
Создаваемые этим путем механизмы превращения энергии - живые организмы - представляют совершенно особого рода образования, резко отличные от всех атомных, ионных или молекулярных систем, которые строят материю земной коры вне биосферы и часть вещества биосферы.
Живые организмы составлены из структур того же рода, правда более сложных, как и те, которые строят косную материю. Однако по производимым ими изменениям в химических процессах биосферы они не могут быть рассматриваемы, как простые совокупности этих структур. Энергетический их характер, как он проявляется в их размножении, с геохимической точки зрения не сравним с инертными структурами, строящими и косную, и живую материю.
Механизм химического действия живого вещества нам неизвестен. По-видимому, однако, начинает выясняться, что с точки зрения энергетических явлений, в живом веществе фотосинтез происходит не только в особой химической среде, но и особом термодинамическом поле, отличном от термодинамического поля биосферы. После умирания организма соединения, устойчивые в термодинамическом поле живого вещества, попадая в термодинамическое поле биосферы, оказываются в нем неустойчивыми и являются в нем источником свободной энергии

Биосфера тесно связана с космосом. Потоки энергии, поступающие к Земле, создают условия, обеспечивающие жизнь. Магнитное поле и озоновый экран защищают планету от излишних космических излучений и интенсивной солнечной радиации. Космические излучения, достигающие биосферы, обеспечивают фотосинтез и влияют на активность живых существ.

6. Пищевые цепи и трофические уровни

Биогеоценозы очень сложны. В них всегда имеется много параллельных и сложно переплетенных цепей питания, а общее число видов часто измеряется сотнями и даже тысячами. Почти всегда разные виды питаются несколькими разными объектами и сами служат пищей нескольким членам экосистемы. В результате получается сложная сеть пищевых связей.

Каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или так называемые первичные продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т. д. Обычно бывает четыре или пять трофических уровней и редко больше шести.

Первичными продуцентами являются автотрофные организмы, в основном зеленые растения. Некоторые прокариоты, а именно сине-зеленые водоросли и немногочисленные виды бактерий, тоже фотосинтезируют, но их вклад относительно невелик. Фотосинтетики превращают солнечную энергию (энергию света) в химическую энергию, заключенную в органических молекулах, из которых построены ткани. Небольшой вклад в продукцию органического вещества вносят и хемосинтезирующие бактерии, извлекающие энергию из неорганических соединений.

В водных экосистемах главными продуцентами являются водоросли – часто мелкие одноклеточные организмы, составляющие фитопланктон поверхностных слоев океанов и озер. На суше большую часть первичной продукции поставляют более высокоорганизованные формы, относящиеся к голосеменным и покрытосеменным. Они формируют леса и луга.

Первичные консументы питаются первичными продуцентами, т. е. это травоядные животные. На суше типичными травоядными являются многие насекомые, рептилии, птицы и млекопитающие. Наиболее важные группы травоядных млекопитающих – это грызуны и копытные. К последним относятся пастбищные животные, такие, как лошади, овцы, крупный рогатый скот, приспособленные к бегу на кончиках пальцев.

В водных экосистемах (пресноводных и морских) травоядные формы представлены обычно моллюсками и мелкими ракообразными. Большинство этих организмов – ветвистоусые и веслоногие раки, личинки крабов, усоногие раки и двустворчатые моллюски (например, мидии и устрицы) – питаются, отфильтровывая мельчайших первичных продуцентов из воды. Вместе с простейшими многие из них составляют основную часть зоопланктона, питающегося фитопланктоном. Жизнь в океанах и озерах практически полностью зависит от планктона, так как с него начинаются почти все пищевые цепи.

Растительный материал (например, нектар) → муха → паук →

→ землеройка → сова

Сок розового куста → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищная птица

Существуют два главных типа пищевых цепей – пастбищные и детритные. Выше были приведены примеры пастбищных цепей, в которых первый трофический уровень занимают зеленые растения, второй – пастбищные животные и третий – хищники. Тела погибших растений и животных еще содержат энергию и «строительный материал», так же как и прижизненные выделения, например, моча и фекалии. Эти органические материалы разлагаются микроорганизмами, а именно грибами и бактериями, живущими как сапрофиты на органических остатках. Такие организмы называются редуцентами. Они выделяют пищеварительные ферменты на мертвые тела или отходы жизнедеятельности и поглощают продукты их переваривания. Скорость разложения может быть различной. Органические вещества мочи, фекалий и трупов животных потребляются за несколько недель, тогда как упавшие деревья и ветви могут разлагаться многие годы. Очень существенную роль в разложении древесины (и других растительных остатков) играют грибы, которые выделяют фермент целлюлозу, размягчающий древесину, и это дает возможность мелким животным проникать внутрь и поглощать размягченный материал.

Кусочки частично разложившегося материала называют детритом, и многие мелкие животные (детритофаги) питаются им, ускоряя процесс разложения. Поскольку в этом процессе участвуют как истинные редуценты (грибы и бактерии), так и детритофаги (животные), и тех и других иногда называют редуцентами, хотя в действительности этот термин относится только к сапрофитным организмам.

Детритофагами могут в свою очередь питаться более крупные организмы, и тогда создается пищевая цепь другого типа – цепь, цепь, начинающаяся с детрита:

Детрит → детритофаг → хищник

К детритофагам лесных и прибрежных сообществ относятся дождевой червь, мокрица, личинка падальной мухи (лес), полихета, багрянка, голотурия (прибрежная зона).

Приведем две типичные детритные пищевые цепи наших лесов:

Листовая подстилка → Дождевой червь → Черный дрозд → Ястреб-перепелятник

Мертвое животное → Личинки падальных мух → Травяная лягушка → Обыкновенный уж

Некоторые типичные детритофаги - это дождевые черви, мокрицы, двупарноногие и более мелкие (<0,5 мм) животные, такие, как клещи, ногохвостки, нематоды и черви-энхитреиды.

Рисунок 1. Пищевые цепи

Рисунок 2.Упрощённый вариант экологической пирамиды

В биосфере происходят процессы преобразования неорганического, косного вещества в органическое и обратной перестройки органических веществ в минеральные. Движение и преобразование веществ в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества, все виды которого специализировались на различных способах питания.

7 . Биосфера и человек: экологическая опасность

Мир уже знает о грозящей ему опасности. И на сей раз известно живое существо, повинное в приближающейся катастрофе, - африканский примат, который за 5 млн лет сильно размножился и теперь нарушает равновесие в биосфере. Этот нарушитель - человек . Его появлению предшествовал длительный период, в котором возникали, эволюционировали, уступали место одни другим предки Homo sapiens- гоминиды. Они развивались и жили в общем потоке жизни, были его участниками и обладали целым рядом потребностей и инстинктов, абсолютно необходимых для жизни и эволюции. Всё это делало поток жизни, с одной стороны, целостным, легко ранимым в отдельных звеньях, а с другой – хорошо самозащищенным и защищаемым системой.

Прошли тысячелетия, возникали и гибли великие цивилизации, созданные человеком. Все великолепие современной цивилизации- обилие и разнообразие товаров, транспорт, космические полеты, возможность огромному количеству людей заниматься наукой, искусством, наконец, обеспеченная старость – все это следствие того огромного количества искусственной энергии, которое стало теперь производить человечество. Мы живем не энергией Солнца, как растения и животные, а расходуем запасы углеродов- нефти, угля, газа, сланцев, которые накоплены прошлыми биосферами за сотни миллионов лет.

Но что при этом происходит с тепловым балансом планеты? Искусственная энергия рассеивается и идет на нагревание Земли, её тверди, океана, атмосферы. Наступит время, когда искусственная энергия начнет сказываться на структуре теплового баланса планеты.

Таким образом, распространенное представление о том, что увеличение количества производимой людьми энергии всегда благо, также требует пересмотра: увеличение средних температур планеты на 4-5 градусов грозит человечеству экологической катастрофой. И здесь есть черта, переступать которую нельзя.

Предсказать заранее даже в самых общих чертах результаты такого потепления совсем не просто. При повышении средней температуры уменьшается перепад температур между экватором и полюсом. А это- главный двигатель, благодаря которому происходит движение атмосферы, переносящее тепло от экваториальных зон к полярным. Если увеличивается перепад температур, то и интенсивность атмосферной циркуляции увеличивается. Если уменьшается- циркуляция атмосферы делается более вялой, уменьшается влагоперенос. Значит, засушливые зоны становятся еще более засушливыми, продуктивность биоты падает.

Еще в прошлом веке известный географ, климатолог, геофизик профессор А. И.Войков сформулировал известный закон: тепло на Севере- сухо на Юге. Этот закон, который носит теперь название закона Воейкова, подытоживает многолетние наблюдения. Всякий раз, когда в ходе циклического изменения средних температур на Севере начинает теплеть, в Заволжье, Казахстане и других районах юго - востока Евразии увеличивается количество засушливых лет. Особенно чутко откликается на изменение количества осадков растительность пустынь и полупыстынь.

Человек ищет способы ограничить свое пагубное воздействие на природу, потому что осознал свою зависимость от состояния биосферы. Люди поняли, что их деятельность должна коренным образом измениться и соответствовать природным законам биосферы, в границах которых только и может протекать всякая жизнедеятельность.

Мы проследили лишь одно явление, которое подтверждает, что человек теперь способен очень легко переступить ту «роковую черту», ту грань, за которой начнутся необратимые процессы изменения условий его существования. Биосфера начнет переходить в новое состояние, и места для человека в её новом состоянии может не оказаться. Вот почему человечество должно быть способным предвидеть результаты своих действий и знать, где проходит «запретная черта», отделяющая возможность дальнейшего развития цивилизации от её более или менее быстрого угасания.

Каждый биологический вид (и человек тут не исключение)может жить в довольно узких рамках той среды, к которой он генетически приспособлен. Если среда жизни изменяется быстрее, чем может наступить адаптация или переформирование вида в новое образование, организм неизбежно вымирает.

Покров живого вещества на планете резко меняется. Он сжимается подобно бальзаковской шагреневой коже. Да и сама кожа истончается, даже в чисто механическом смысле- исчезают леса, идет деградация черноземов и т. п. Из под ног человечества уходит фундамент как непосредственной среды его жизни, так и экономического развития.

В настоящее время процесс обеднения живого вещества, исчезновения видов живого идет в десять, а в некоторых случаях и в сто раз интенсивнее, чем шло 65 миллионов лет назад вымирание динозавров. Виды не просто исчезают, меняется вся структура живого вещества. Крупные животные и растения сменяются более мелкими: копытные- грызунами, грызуны- растительноядными насекомыми.

Потери в составе живого вещества могут привести к авральному разрушению биогеохимической системы планеты Глобальное искажение биогеохимических циклов грозит тем, что природа станет иной, не той, к которой приспособлено современное хозяйство. Понадобится грандиозная перестройка. Потомкам в результате нынешних воздействий человека грозит природно-ресурсная нищета, истощение естественных ресурсов.

Человечество должно сохранить биологическое разнообразие биосферы, так как его сокращение ведет к нарушению биосферных процессов, к катастрофическим изменениям условий жизни на планете.

8. Заключение

Человечество осознало, как мала наша Земля, поняло, что вмешиваться в процессы, протекающие в природе, нужно крайне осторожно.

Наша планета уникальна, потому что на ней есть жизнь. Жизнь пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и земную твердь. Жизнь на Земле представлена живым веществом, которое образовано миллионами видов и миллиардами особей. Живое вещество, все биологическое разнообразие Земли защищено от космических лучей геомагнитным полем и озоновым экраном. Все формы и проявления жизни не существуют сами по себе, они связаны сложными взаимоотношениями в единый комплекс жизни - глобальную экосистему (биосферу) . Эти взаимоотношения и связи в живой природе удивительны! Каждая группа родственных видов, образующих царство, выполняет определенную роль в круговороте веществ: создание, преобразование, разрушение органических веществ.

Основным источником энергии в биосфере является Солнце. Биогенный круговорот веществ не дает прерваться жизни на планете Земля. Живые существа биосферы преобразовали химический состав воздуха, воды, почвы, определили и их современный состав, повлияли на формирование минералов и горных пород, на рельеф Земли. Биосфера- среда жизни и результат жизнедеятельности.

Одна из главных задач ХХ1 века, в решение которой существенный вклад должна внести экология, - это достижение гармонии между человеком и природой.

Литература

Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб.пособие.-СПб., 2001.

Владимиров В.А., Измалков В.И. Катастрофы и экология.- М.,2000.

Данилов- Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. – М., 2009.

Журнал «Eco News» № 5 2002г www.statsoft.ru

пановских /.- М., 2001.

1. Окружающая среда: энциклопедический словарь- справочник:-Т.1.-М.,1999.

Научные публикации из сети Internet: Борис Преображенский, Анна Селезнева., ИСАР ДВ «Листья в ладонях»; Ж. А. Кузьмичева., Педагогический вестник «Может ли экологическая этика спасти человечество?»; В.И. Поляков., Экологическая правда «Неизбежность развития глобального экологического кризиса в XXI веке».