Загрязнение атмосферы

Экология биосферы

Биосферный уровень организации жизни.

Биосфера: компоненты, границы

Биосфера – живая оболочка Земли, пространство атмосферы, гидросферы, литосферы, населенное живыми организмами или представленная продуктами их жизнедеятельности; возникла с появлением живых существ в результате эволюции планеты.

Э. Зюсс, 1875 г. (термин).

Учение о биосфере – В.И. Вернадский (1863-1945 гг.):

– впервые раскрыл огромную биогеохимическую роль растений, животных, микроорганизмов в формировании биосферы;

– живые организмы – главнейшая геохимическая сила в процессах планетарного масштаба;

– им принадлежит первостепенная средообразующая роль: механизмы образования и разрушения геологических структур, круговорота веществ, изменения атмо-, гидро-, литосферы.

Компоненты биосферы

1. Живое вещество – совокупность всех живых организмов (m, Е, хим. состав).

2. Косное вещество – совокупность веществ, тел неживой природы (атмо-, гидро-, литосфера, минералы, горные породы, магма).

3. Биогенное вещество – совокупность веществ и тел, образовавшихся в результате жизнедеятельности живых организмов (осадочные породы: известняки, мел, нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы).

4. Биокосное вещество – вещество, образованное сложением живого и косного вещества (почва).

Границы биосферы

Границы биосферы определяются наличием живых организмов или продуктов их жизнедеятельности.

В.И. Вернадский выделяет:

– «поле устойчивости жизни» – случайно занесенные организмы, на границах биосферы;

– «поле существования жизни» – постоянно присутствующие организмы, в пределах основной части биосферы.

Атмосфера – легкая воздушная оболочка:

↓	↓	↓
тропосфера	стратосфера	ионосфера
нижний слой атмосферы (до 15 км)	выше тропосферы (до 40 км), озоновый экран (15-25 км)	выше стратосферы, разреженные газы

Живые организмы представлены до озонового экрана, за пределами которого жизнь невозможна из-за губительных космических и УФ-лучей (у полюсов – 8-10 км, у экватора – 17-18 км, над остальной поверхностью – 20-25 км).

Гидросфера – водная оболочка Земли (пар, облака, моря, океаны, ледники, подземные воды). Практически вся занята жизнью (11 022 м).

Литосфера – твердая оболочка Земли, земная кора. Жизнь ограничена почвенным слоем (до 3-4 км). Нижний предел ограничен высокими t недр Земли.

Таким образом, верхняя граница биосферы – 15-20 км от поверхности Земли (стратосфера); нижняя граница жизни – 3,5-7 км (литосфера) и 10-11 км (гидросфера).

max ρ жизни – у поверхности литосферы и гидросферы,

max биомасса – тропические леса,

min биомасса – льды Арктики, высокогорья.

Средообразующие функции живого вещества

1. Энергетическая – живые организмы обеспечивают фиксацию энергии солнечного излучения и передачу ее по трофическим связям.

2. Газовая – постоянный газообмен с окружающей средой в процессе дыхания растений и животных, фотосинтеза растений.

3. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своем теле химические элементы, а затем после отмирания и минерализации они переходят в неживую природу (горючие ископаемые, рудники).

4. Окислительно-восстановительная связана с интенсификацией процессов окисления (в кислородной среде) и восстановления (разложение органических веществ при дефиците кислорода). (Болота – сероводород, метан.)

5. Биохимическая осуществляется в процессе обмена веществ в живых организмах (питания, дыхания, выделения) и разрушения отмерших организмов и продуктов их жизнедеятельности до простых неорганических веществ. Все это приводит к круговороту химических элементов в природе, их биогенной миграции.

6. Деструктивная (разрушение веществ редуцентами), транспортная (перенос веществ и Е в результате движения, миграций), средообразующая (преобразование параметров среды, формирование почвы, микроклимата), рассеивающая (рассеивание веществ с экскрементами, разложение), информационная (накопление информации, закрепление ее в наследственных структурах).

Круговорот веществ и превращение Е в биосфере

Солнечная Е вызывает на Земле 2 круговорота веществ:

↓	↓
большой геологический	малый биологический
– круговорот воды; – циркуляция атмосферы.	круговорот С, Н, О, N, P, S, Ca, K, Mg.
Вода → испарение → облака ↓ ↑ ← океан ← осадки ←	Осуществляется растениями, животными, микроорганизмами по цепям питания.

Круговорот углерода

СО2	→	фотосинтез	→	органические вещества	→
↑					↓
	←	разложение органических веществ, дыхание

Круговорот азота

N2	→	азотофиксирующие бактерии→	нитраты, нитриты	→ растения
↑			↑	↓
↑			↑	построение белков растениями и животными
←	←	← нитраты	← HNO3	разложение ← до NH3

 

В результате круговорота веществ в биосфере происходит непрерывная биогенная миграция элементов, которая включает:

1. Аккумуляцию элементов в живых организмах.

2. Минерализацию веществ в результате разложения мертвых организмов.

Таким образом, одно и то же вещество многократно используется для построения живой материи.

Ноосфера (сфера разума)

Ноосфера – новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития.

Качественно новая форма взаимодействия природы и общества, планетарное и космическое пространство, которое преобразуется и управляется человеческим разумом.

Глобальные изменения в биосфере

Последствия антропогенной деятельности:

1. Истощение природных ресурсов.

2. Загрязнение биосферы отходами производства.

3. Разрушение природных экосистем.

4. Изменение структуры поверхности Земли.

5. Изменение климата.

Таким образом, антропогенные факторы приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.

Загрязнение атмосферы

1. «Парниковый эффект»: увеличение средней t → таяние ледников, повышение уровня Мирового океана, изменение солености, t → глобальные нарушения климата.

Причины: сжигание различного топлива повышает количество СО₂ (20 млрд. тонн в год) → возрастает количество мелких частиц пыли, сажи, взвесей → нарушается прозрачность атмосферы.

2. Кислотные дожди: вред лесным биоценозам.

Причины: транспорт и ТЭК увеличивают содержание SO₂, NO₂ → выпадение с осадками.

3. Озоновые дыры → изменение климата.

Причины: применение фреонов (хлорфторуглеродов) → накопление хлора в атмосфере (Cl – kat расщепления О₃).