Понятия географическая оболочка, ландшафтное пространство, ландшафтная оболочка, природный территориальный комплекс, биосфера, ноосфера, витасфера. Классификация природных экосистем биосферы на ландшафтной основе

Предметом физической географии является географическая оболочка, или ландшафтная сфера, поскольку она представляет собой полый шар (точнее эллипсоид вращения), а ландшафтная — потому, что она состоит из ландшафтов или из ландшафта, понимаемого как совокупность земной коры, водной оболочки (гидросферы), нижней части воздушной оболочки (тропосферы) и населяющих их организмов. Географическая оболочка обладает большой степенью единства; она получает энергию как от Солнца, так и из внутриземных источников — радиоактивных элементов, содержащихся в земной коре. Все виды вещества и энергии проникают друг в друга и взаимодействуют. Жизнь в ее естественных проявлениях (поэтому космонавты — не в счет) возможна на Земле только в пределах географической оболочки, только она одна отличается означенными выше свойствами, а другие сферы Земли, лежащие как внутри ее, так и снаружи, ими не обладают.

Географическая оболочка (ландшафтная сфера) — очень тонкая пленка, но значение ее для человека неизмеримо велико. Он в ней родился, совершенствовался, достиг почетного звания «царя природы» и еще сравнительно до недавнего времени никогда не выходил из ее пределов. Поэтому естественно, что ландшафтную сферу люди должны знать особенно хорошо и посвящают ей особую науку — ф и з и ч е с к у ю географию. Они должны знать ее всю целиком, в основных ее проявлениях, в общих закономерностях, разнообразии, всех местных сочетаний условий, всех форм, которые она принимает, т. е., все типы ландшафта. Поэтому физическая география и делится на две части — общее землеведение и ландшафтоведение.

Границу между двумя частями физической географии нельзя провести точно, есть промежуточные области науки, которые можно отнести как к одной, так и к другой.

Общее землеведение и ландшафтоведение— это и есть то ядро физической географии, которое осталось после отделения от "нее частных или отраслевых наук.

Д.Л. Арманд (1968) понимал недоумение геологов о том, как геологию, имеющую бóльшее значение для народного хозяйства, чем все вместе взятые географические науки, записать в географические науки. Действительно, практическое значение геологии очень значимо и она может быть самостоятельной наукой, но по законам логики и систематики она все же остается наукой географической, поскольку изучает земную кору, а земная кора — одна из четырех геосфер, входящих в ландшафтную сферу (географическую оболочку) и является предметом физической географии. Купить лодки надувные , каркасные и всё необходимое оборудование для лодок, вы сможете на сайте moto-mir.ru. Также же имеется возможность выбора техники бывшего употребления.

Также объяснимо и возможное недоумение со стороны географов-стравоведов (или «физических страноведов»). Их науки вообще нет в этой схеме. Описывая «страны», т. е. государства, или их административные части, они вынуждены укладываться в границы, чуждые природе, искусственные, постоянно меняющиеся. Они делают полезное дело для учебного процесса, для справочных изданий, для туризма, где настоятельно необходимы описания именно в государственных границах. Но сделать научные обобщения применительно к какой-либо стране, разделяющей на части горы и равнины, среди которых она расположена, — это нелогично, исходя из общности развития компонентов географической среды. Иначе обстоит дело в экономической географии. С точки зрения экономико-географа, государственные границы представляют собой реальные рубежи различных экономических систем. Поэтому экономическое страноведение безусловно является закономерной отраслью науки.

Требует ясности также и вопрос о внешних границах физической географии, собственно — о ее «спорных» границах с геофизикой и геохимией. Во-первых, с пространственной точки зрения эти науки изучают весь земной шар, простирающийся и во вне и внутрь неизмеримо дальше тонкого слоя, на который распространяется физическая география. Во-вторых, в пределах этого слоя физическая география рассматривает как живую, так и мертвую природу, в то время как геофизика и геохимия в основном ограничиваются последней. В-третьих, геофизика и в меньшей степени геохимия соответственно изучают общие физические и химические явления независимо от места и времени, в которых они проявились, а физическая география интересуется именно данным местом и временем и особым отпечатком, который накладывают на них конкретные сочетания местных условий. Конечно, находятся геофизики и геохимики, которые, переходя границу, разрабатывают чисто географические проблемы, за что мы, географы, должны быть им только благодарны. В принципе так же (за исключением первого пункта) решается и вопрос о границе географии и биологии. Только, разумеется, биология решает исключительно вопросы живой и неживой природы совместно.

В ряде наук, изучающих вложенные друг в друга материальные системы, физическая география твердо нашла свое место. Этот ряд (разделяя астрономию на три науки, из которых она состоит) имеет следующий вид:

Не раз ставился вопрос о принятии в состав географических наук астрогеографию (или планетологию). Оба эти названия по Д.Л. Арманду (1988) неудачны. Первое потому, что речь вовсе не о звездах, второе — потому, что планетологией разумно назвать науку, аналогичную геологии, изучающую недра, твердые тела планет. А науку, аналогичную географии, следовало бы назвать «планетографией», памятуя при этом, что ее задачи не сводятся к одному лишь описанию, но к всестороннему изучению ландшафтных сфер планет, так же как задачи географий давно уже не сводятся к описанию Земли.

Планетография распадается на лунографию, марсографию и т. д., хотя почему-то их называют селенологией, ареологией и т. д., применяя греческие названия к планетам, которые на европейских языках носят названия, происходящие от латинских корней. Но как бы они ни назывались, изучение ландшафтных сфер планет —это такая грандиозная задача, что она, конечно, заслуживает быть выделенной в отдельную науку. Хотя, несомненно, именно географы будут первыми поставщиками кадров лунографов, по крайней мере до тех пор, пока в наших вузах не будут созданы лунографические факультеты.

Несомненно также, что и краеведение имеет отношение ко всем отраслям географии, но также оно имеет отношение и к этнографии, истории, археологии. Такой широкий фронт интересов мешает ему подняться до уровня настоящей науки, сохраняя за ним очень важное «звание» общественного движения и очень нужную задачу популяризации знаний. Участие в краеведческом движении, в его географической части — прекрасная прикладная область работы географов.

Не смотря на общность характеристик, различие между географической оболочкой и ландшафтной сферой существует.

Географическая оболочка представляет сравнительно мощную (20-35 км) зону взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы и гидросферы, характеризующуюся проявлениями органической жизни. Изучением географической оболочки Земли, её структуры и развития занимается физическая география. Ландшафтная сфера — это ограниченная по вертикали (от нескольких до 200-300 м) зона прямого соприкосновения и активного взаимодействия литосферы, атмосферу и гидросферы, совпадающая с биологическим фокусом географической оболочки. На океанах ландшафтная сфера приобретает двухъярусное строение. Изучением ландшафтной сферы Земли занимается особая наука — ландшафтоведение. Ландшафтоведение принадлежит к числу частных физико-географических наук, аналогичных геоморфологии, климатологии и гидрологии, и не является синонимом региональной географии.

Географическая среда — та часть ландшафтной оболочки Земли, внутри которой возникла и развивается жизнь человеческого общества (Анучин, 1960).

Элементы взаимопроникновения и взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы, как и проявления органической жизни, свойственны всей толще географической оболочки, однако непосредственное, прямое соприкосновение их, сопровождающееся вспышкой жизненных процессов, присуще только одной ландшафтной сфере.

Ландшафтная сфера — это совокупность ландшафтных комплексов, выстилающих сушу и океаны. В отличие от географической оболочки, ландшафтная сфера имеет небольшую мощность — не свыше нескольких сот метров. В ландшафтную сферу входят: современная кора выветривания, почва, растительность, животные организмы и приземные слои воздуха. В результате прямого соприкосновения и активного взаимодействия атмосферы, литосферы и гидросферы здесь образуются специфические природные комплексы - ландшафты.

Мощность ландшафтной сферы Земли оценивается по-разному, но едино мнение, что она возрастает от полюсов к экватору. С одной точки зрения, В тундре и арктических пустынях ее мощность в среднем не выходит за пределы 5-10 м под влажными гилеями, где идет на глубину 50-60 м, а над поверхностью почвы на такую же высоту и более поднимается древесный полог, мощность ландшафтной сферы достигает 100- 150 м. В этом возрастании мощности от полюсов к экватору есть известная аналогия между ландшафтной сферой и географической оболочкой Земли.

С другой точки зрения, верхней границей ладшафтной сферы (как предмета физической географии), является тропопауза — поверхность соприкосновения тропосферы со стратосферой. В слоях, лежащих ниже тропопаузы, состав воздуха постоянный, температура в общем падает с высотой, здесь дуют переменные ветры, располагаются облака водяного пара и происходит подавляющее большинство метеорологических явлений. Всего этого нет выше, в стратосфере и ионосфере. Тропопауза лежит на высоте от

9 км (близ полюсов) до 17 км (у экватора) над уровнем океана.

Соответственно, за нижнюю границу ландшафтной сферы принимается внутренняя граница земной коры, так называемый предел (граница) Мохоровичича. Выше него происходят процессы перемешивания земной толщи в ходе горообразования, циркулируют ювенильные (происходящие из глубинных пород) воды, образуются местные очаги расплавов, дающие начало большей части вулканов, и очаги местных землетрясений. Раздел Мохоровичича — пластичная зона, в ней вещество Земли пребывает в вязком состоянии и гасятся внешние возмущения, за исключением продольных волн землетрясений. Предел Мохоровичича находится на глубинах от

3 км (под океанами) до 77 км (под горными системами).

Своеобразный двухъярусный вариант ландшафтной сферы возникает в Мировом океане, где нет условий для прямого соприкосновения и активного взаимодействия сразу всех четырех основных оболочек Земли: литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. В океане наблюдается прямое взаимодействие лишь трех геосфер и, причем, в отличие от суши, - в двух разобщенных по вертикали местах: на поверхности океана (атмосферы с гидросферой и биосферой) и его дне (гидросферы с литосферой и биосферой). Тем не менее, элементы литосферы присутствуют и на поверхности океана в виде растворенных и взвешенных частиц.

В итоге взаимодействия гидросферы с атмосферой и биосферой верхние слои воды в Мировом океане насыщены газами атмосферы и пронизаны солнечным светом, что создает на поверхности океанов благоприятные условия для развития жизни. Поглощение солнечного света и особенно красной части его спектра, необходимой для фотосинтеза, происходит в морской воде сравнительно быстро, вследствие чего даже в морях, отличающихся прозрачной водой, растительные организмы исчезают на глубинах 150-200 м, а глубже обитают микроорганизмы и животные, для которых вышележащий слой фитопланктона служит основным источником питания. Именно этот нижний предел фотосинтеза и следует считать нижней границей поверхностного яруса ландшафтной сферы в океанах.

Нижний, донный ярус ландшафтной сферы в океанах формируется даже в глубоководных впадинах и желобах. В жизненных процессах нижнего яруса ландшафтной сферы океанов исключительно большую роль играют бактерии, обладающие огромной биохимической энергией.

По окраинам океанов, в пределах материковой отмели и в верхней части материкового склона, верхний и нижний ярусы ландшафтной сферы сливаются между собой, образуя одну ландшафтную сферу, насыщенную органической жизнью.

Ландшафтная сфера составляет предмет изучения особой физико-географической науки - ландшафтоведения, которая стоит в одном ряду с частными физико-географическими науками (гидрологией, климатологией, геоморфологией, биогеографией). Все они объектом изучения имеют отдельные компоненты - слагаемые географической оболочки: гидросферу, атмосферу, ландшафтную сферу, рельеф, органический мир. Поэтому нельзя согласиться с широкораспространенным мнением о том, что ландшафтоведение представляет собой синоним региональной (частной) физической географии.

Степень изменчивости природных компонентов ландшафтов во времени различна. Наибольшей консервативностью отличается литогенная основа, особенно ее геологический фундамент, наиболее крупные черты рельефа — геотекстуры, обязанные своим происхождением силам общепланетарного (космического) масштаба, и морфоструктуры, возникшие в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил, при ведущей роли первых — движений земной коры. Морфоскульптурные черты рельефа, обязанные своим происхождением экзогенным процессам, взаимодействующим с другими рельефообразующими факторами, подвержены значительно более быстрым изменениям. Быстрой изменчивостью во времени обладают также климат, почва и особенно биоценозы. Современный облик этих компонентов — результат событий в основном последней геологической эпохи.

Особенности ландшафтной сферы

Ландшафтная Сфера обладает еще одной характерной чертой — сложной и подвижной структурой: и толщи земной коры, и воды океана, и воздушные массы постоянно изменяются в пространстве и времени. К тому же в органическом мире (царство растений и царство животных) наблюдаются проявления самой сложной материи — живой. Вещество в пределах ландшафтной сферы отличается крайним разнообразием, множество химических соединений существует в этой тонкой пленке в самых критических условиях температуры и давления. Выше и ниже ландшафтной сферы наблюдается другая картина: однородные массы и условия простираются здесь на больших пространствах, границы их немногочисленны и постепенны.

Хотя в ландшафтной сфере твердые, жидкие и газообразные тела довольно резко разделены, они все время проникают друг в друга: пыль и водяные пары насыщают атмосферу, грунтовые и ювенильные-воды и воздух пронизывают земную кору, наносы, растворенные твердые вещества и тот же воздух содержатся в воде всех океанов. И во все сферы проникает жизнь. Недаром А.А. Григорьев назвал ландшафтную сферу «сферой взаимодействия атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы, радиации и других категорий энергии...».

Что касается энергии, то основных ее видов два: электромагнитная (лучистая) энергия Солнца, притекающая на внешнюю границу Земли с интенсивностью 2 кал/см 2 мин, и энергия радиоактивного излучения горных пород, слагающих земную кору, поток которой через поверхность суши и океанов, направленный вверх, достигает 0,0001 кал/см 2 мин. Как видим, второй поток исключительно мал по сравнению с первым, но проявления внутренней энергии Земли велики и сравнимы с деятельностью солнечной энергии. Все дело в условиях, в которых энергия выделяется. Внутриземная энергия, выделяющаяся в виде тепла в толще массивных горных пород, производит в них коренные изменения. Она расплавляет одни, заставляет расширяться другие, а так как их сдавливают лежащие выше слои, то они изгибаются, образуют складки, вспучиваются, иногда медленно, на протяжении миллионов лет, иногда бурно, разряжая внутренние напряжения разрушительными землетрясениями. При этом они создают рельеф земной поверхности, материки и океаны, горы и тектонические впадины. Они почти всегда работают против силы тяжести, вздымая на километры триллионы тонн горных пород.

Лучистая энергия по самой своей природе не способна непосредственно проникать в непрозрачные среды. Поэтому она входит в твердую земную кору только на глубину до

20 м, благодаря теплопроводности горных пород, а глубже — вместе с погребенными горючими ископаемыми. На поверхности Земли она нагревает массы воды и воздуха, которые при этом всплывают в верхние слои, вызывая, в свою очередь, приходящие им на смену течения в атмосфере и океане. Эти течения в виде ветра, морского прибоя и увлекаемых с воздушными потоками и вновь низвергаемых осадков постоянно обтачивают, обрабатывают земную кору. Их усилия всегда выражаются в денудации этой последней, т. е. сглаживании, сполаживании гор, заполнении и заилении котловин и океанов. Работая всегда в направлении силы тяжести, они стремятся придать Земле однообразную форму сфероида вращения.

Но тектонические движения вновь и вновь нарушают ровную поверхность, не давая солнечной энергии довести до конца ее работу. Причем внутренние (эндогенные) силы поднимают земную кору большими массами, не нарушая цельности ее дневной поверхности (за исключением, правда, вулканов), а внешние (экзогенные) стремятся нивелировать, все время обновляя эту поверхность.

На Земле есть и другие источники энергии: энергия приливов — преобразованная энергия вращения Земли в поле тяготения Луны и Солнца, которая, постоянно расходуясь, замедляет это вращение, энергия опускания наиболее тяжелых горных пород к центру Земли, энергия экзотермических (выделяющих тепло) химических реакций, которая действует вместе с радиоактивным распадом, и некоторые другие, не играющие большой роли.

В течение XX века уточнялись наши представления о распределении тепла по поверхности Земли. Трудами В.В. Докучаева, А.И. Воейкова и Л.С. Берга не только была приведена воедино картина тепловых поясов зонального строения Земли, но и было объяснено в основном происхождение каждой зоны, связанное с распределением по поверхности шара солнечной энергии и всеобщей циркуляции атмосферы.

Следующее уточнение в теорию зональности внес А.А. Григорьев, обратив внимание на чередование на Земле влажных и сухих зон. Зоны повышенной влажности повторяются в каждом полушарии по три раза. Особенно много осадков выпадает около 70º и 30º, а также близ экватора (рис. 2). А температура от полюса к экватору повышается почти непрерывно. Различные сочетания тепла и влаги обусловливают разные условия развития растительности, причем она развивается тем лучше, тем богаче и обильнее, чем больше соответствие между теплом и влагой, а также чем больше общее количество энергии, получаемой местностью. М.И. Будыко нашел для этой закономерности количественное выражение. Он показал, что процветание растительности зависит от величины радиационного индекса сухости R /Lr , где R — солнечная радиация, r — осадки, L — коэффициент скрытой теплоты испарения. От полюсов к экватору это отношение сначала возрастает (в связи с возрастанием солнечной радиации R ), затем падает (там, где начинается зона повышенных осадков и увеличивается r ), затем снова возрастает до уровня более высокого, чем в предыдущем случае, вновь падает и т. д. При этом там, где отношение меньше единицы, т. е. тепла поступает меньше, чем может испариться (R Lr ), т. е. тепла приходит больше, чем нужно для испарения всей выпадающей воды. Излишек тепла сильно нагревает земную поверхность, наступает царство пустынь. Вместе с растительностью то становится богаче, то вновь угасает и животный мир, сменяются плодородные и скудные почвы, расцветает и беднеет сельское хозяйство. И это повторяется все с большей силой в каждом тепловом поясе по мере приближения к экватору. А.А. Григорьев и М.И. Будыко назвали открытое ими явление «периодическим законом зональности». Конечно, это только схема, и на реаальной Земле многое искажает это простое правило. Таково свойство всех географических законов, которые не так непреложны, как законы физики, и, может быть, поэтому лучше говорить только о географических закономерностях.

А как же обстоит дело с Мировым океаном? Есть.ли там широтная зональность? Тепловые пояса, безусловно, есть, но более дробное деление вряд ли можно означить, зато четко выражена вертикальная ярусность. Жизнь простирается на гораздо большую глубину, чем на суше, причем одни ее формы располагаются над другими. Отчасти подобное положение существует в горах, но там высотные ландшафты помещаются как бы на разных ступенях лестницы и их все же можно изобразить на карте, в то время как морские ландшафты поддаются изображению только на профиле.

Географ И.М. Забелин советует всегда помнить, что ландшафтная сфера (по его терминологии — биогеносфера) трехмерна, поскольку имеет глубину. Он делит ее на объемные, а не площадные единицы; особенно много И.М. Забелин находит их, в море.

К сожалению, объемным районированием океана географы занимаются еще мало, хотя будущее океана, как главного кормильца человечества, подлежащего заботливому сохранению, заслуживает более пристального внимания. Пока же интересы географов относятся преимущественно к суше, которую они делят, т. е. районируют в первом приближении, как двухмерную площадь.

Районирование суши одна из весьма важных задач физической географии в области изучения ландшафта. Простым делением Земли на природные зоны уже нельзя ограничиться, поскольку не все факторы в природе зональны. Например, общие черты рельефа или состав горных пород могут быть одинаковыми на крайнем севере и под экватором. Когда природная зона проходит через горный хребет, все ее свойства меняются. Если горы высоки, она даже может смениться другой природной зоной, которая на равнине проходит в гораздо более высоких широтах. Когда природная зона пересекает песчаные пространства, меняются ее почвы, они становятся супесчаными, меняется растительность, например, еловым лесам приходят на смену сосновые, появляется легкая холмистость — результат образования дюн, весь облик местности становится суше, благодаря тому, что дождевые воды не застаиваются на песке. Словом, мы вступаем в песчаный вариант той же природной зоны. В этом случае говорят, что на зональные факторы наложились азональные. Действие последних также должно быть изучено, а для этого необходимо их сперва нанести на карту. При районировании нужно придерживаться определенного порядка, определяемого соподчинением компонентов (составляющих) ландшафта. Изменение одних компонентов чрезвычайно сильно отзывается на других, наоборот, обратное действие бывает лишь слабым и косвенным. Поэтому не все компоненты имеют в природе равное значение, они разделяются на определяющие (ведущие) и определяемые (ведомые).

В такой примерно ряд можно уложить составляющие ландшафта. Каждый вышележащий элемент этой схемы является определяющим по отношению к нижележащему. Земная кора и атмосфера имеют равные права, потому что каждый из них имеет независимый источник энергии и формируется относительно самостоятельно. Почва помещена в самом низу под животным миром, потому что примерно 9 / 10 последнего составляют низшие организмы, живущие в почве и создающие ее в ходе своего обмена веществ.

При физико-географическом районировании всегда выделяются участки в чем-либо схожие, родственнее по природным условиям. Для любого хозяйственного начинания необходимо знать, на какую территорию можно распространить то или иное мероприятие и где лежат его естественные границы. Физико-географическое районирование необходимо, например, для размещения сельскохозяйственных культур и пород скота по территории страны, для отвода земель под мелиорацию, для отбора лесов, подлежащих рубке, для борьбы с эрозией, для постройки курортов, для выбора районов нового заселения, для научных целей и многого другого. Для каждого мероприятия приходится обращать внимание на свои, особые черты природы. Было бы нелепо выбирать климатические условия для больных туберкулезом по тем же признакам, как и для выращивания арбузов. Поэтому районирование для каждой отдельной цели будет в каждом случае свое.

Некоторые географы думают, что районирование заложено в самой природе, что нужно только внимательно посмотреть, чтобы «заметить» границы. Это — заблуждение, которое основано на естественном стремлении людей схематизировать, упрощать природу. Многие изменения в природе, например, климатические изменения, происходят не резко, а достаточно постепенно. Поэтому так же постепенно изменяются и все зональные признаки: почвы, растительность, зависящие от климата. Рельеф азонален и накладывается на ту зональность самым непредсказуемым (прихотливым) образом. Многие границы его тоже постепенны: например, области отступания ледника или моря. А те грани-цы, которые кажутся резкими, оказываются таковыми лишь в мелком масштабе. При укрупнении карты и они расплываются; например, берега — границы морей — лишь на тех картах изображаются линией, на которых можно пренебречь зоной прилива-отлива. При таких условиях нельзя с уверенностью сказать, где кончается один тип ландшафта и где начинаете» другой, надо ли выделить на местности 5 типов или 7. Чтобы избежать неопределенности, прибегают к количественным признакам. Условливаются, например, выделить в особый тип местности безлесные низменности, покрытые черноземной почвой. Безлесными считать территории, на которых лес занимает не больше 3% площади, низменностями — равнины не выше

200 м над уровнем моря, а черноземами — почвы, содержащие не меньше 4% гумуса. Вот тогда выделенная территория получает определенность и может быть установлена с точностью, которая зависит только от степени ее изученности. Разумеется, это достигается благодаря введенным нами условностям. Если бы мы договорились считать за нижний предел тучности чернозема не 4, а, скажем, 5%, то и граница, проведенная по почвам, и вся карта районирования получилась бы несколько другая. Обычно в качестве предельных цифр выбирают те, которые имеют хозяйственное или иное значение, а если такие неизвестны, то просто круглые цифры.

Как правило, границы для взятых нами признаков не совпадают друг с другом и районировать приходится по ступеням — скажем, сперва отделить низменности от возвышенностей (1-я ступень), потом в пределах низменностей выделить безлесные участки, отделив их от лесов (2-я ступень), потом подразделить по почвам на черноземы, каштановые почвы, солонцы и т. д. (3-я ступень). Проделав эти операции, мы как бы постепенно врастаем в ландшафт. Если объектом районирования является весь Земной шар, то мы идем примерно от определяющих компонентов к определямым. Вначале выделяем пояса, которые обладают единством только в термическом отношении, потом в их пределах — страны, обладающие единством и в термическом и в тектоническом отношении, потом отрезки зон в пределах стран — это единство тепла, влаги и тектоники, затем провинции по геоморфологическим признакам; здесь к числу компонентов, которые стали едиными, присоединяется рельеф, далее—растительность, почвы в т. д., пока не получаем вполне комплексные, ландшафтные единицы.

Таким образом, природа существует объективно, а деление ее — всегда обобщение, производимое человеком, результат деятельности его разума. Это, конечно, не исключает того, что природа местами подсказывает географу, какие типы ландшафта имеет смысл выделять. Когда какая-нибудь местность, относительно однородная, тянется на большое расстояние, то ясно, что она заслуживает выделения в качестве особого типа, имеющего значение для большинства целей, которые могут быть поставлены. Мы тогда можем уверенно нанести на карту очаг или ядро данного типа, а затем уже можем договориться относительно признака, по которому проводим границу между этим и соседними типами.

Однако не все географы поступают, как описано выше. Иногда границы проводят сразу, «по комплексу признаков». Но комплекс — это понятие неопределенное, районирование получается непоследовательным и произволъным, зависящим от наличия у автора интуиции и глазомера.

Другое недоразумение связано с так называемыми «основными» и «наименьшими» таксономическими единицами. Существует представление, что ландшафт Земли подобен полу, выложенному плитками. Они могут быть большие и маленькие, но всегда одного ранга и ложатся точно впритык. Границы более крупных районов, которые объединяют несколько соседних «плиток» и более мелкие, на которые они разбиваются, не столь важны и не столь заметны. При этом ссылаются на аналогию: все организмы построены из клеточек, а химические вещества — из молекул. Существует, кроме того, предел деления, ниже которого географы не опускаются. Они принимают некоторые единицы за далее неделимые и закрывают глаза на существующие в них внутренние различия. Эти представления — опять же упрощение. Сравнение не доказательство, клеточки здесь не подходят. Ландшафтная сфера состоит из земной коры, мирового океана, атмосферы, не имеющих клеточного строения. А если они не имеют его порознь, то тем более не будут иметь вместе, переплетаясь в сложные сочетания, образующие ландшафт. Их переплетения имеют различный размер, степень сложности и выраженности и степень четкости границ. Поэтому на Земле нельзя выделять какую-то «основную» ступень районирования, на карте одинаково важны и крупные и самые мелкие объекты, все они заслуживают изучения и все вместе образуют пестрый ковер, который мы называем ликом Земли.

Что касается наименьших единиц, то части самой маленькой из них всегда отличаются друг от друга по какому-нибудь признаку. На болоте могут быть выделены кочки, окна водной поверхности, участки со своеобразной растительностью, а на склоне балки каждый горизонт отличается от следующего степенью увлажнения, количеством смываемого или намываемого материала. Известный лесовед и ботаник В.Н. Сукачев первоначально считал мельчайшей однородной и неделимой единицей биогеоценоз, а когда изучил его подробнее, пришлось ввести новую единицу — «парцеллу», и таких единиц оказалось в биогеоценозе с десяток или более. Конечно, правы те ученые, которые говорят, что где-то надо остановиться. Но где именно — это опять-таки определяется не самой природой, а только уровнем развития науки и запросами практики, требования которой к детальности изучения природы все возрастают.

Биосфера (от греч. «биос» - жизнь, «сфера» - шар) - это область существования и распространения живого вещества. Академик В. И. Вернадский сформулировал понятие биосферы следующим образом: «Биосфера есть организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью, и ее пределы обусловлены прежде всего полем существования жизни». Он считал, что биосфера геологически вечна. Следовательно, биосфера - это самая крупная экологическая система, система высшего ранга. В современном состоянии она охватывает нижнюю часть до высоты озонового слоя, всю , педосферу и верхнюю часть литосферы до глубины распространения живых микроорганизмов. Если верхняя граница биосферы достаточно четкая, то нижняя расплывчата и- изменяется не только от к континентам, но и в пределах самих континентов. В их пределах и под дном океанов она ограничивается температурами существования микроорганизмов.

Биосфера Земли функционирует благодаря взаимодействию с атмосферой, гидросферой и литосферой, получая от них , биофильтруя вещества и химические соединения, необходимые для жизнедеятельности.

Наличие биосферы отличает Землю от других планет . Кислородная атмосфера, глобальный круговорот , глобальные круговороты фосфора, углерода, азота и их соединений, так необходимые для функционирования биосферы, существуют только на Земле. Биота играет определяющую роль во всех глобально протекающих биогеохимических процессах и циклах. Благодаря биоте обеспечивается гомеостаз системы, т.е. способность поддерживать ее основные параметры в благоприятных для жизнедеятельности условиях, несмотря на внешние воздействия как естественного, так и антропогенного характера.

Основной процесс образования органического вещества - фотосинтез. Главной целью этого процесса является создание живого вещества из неживого, что обеспечивает устойчивое образование важнейшего из природных ресурсов - первичной биологической продукции.

Судьбу современной биосферы во многом предопределил процесс цефализации. Он заключается в обособлении головы у билатерально-симметричных животных и сосредоточении в ней органов чувств, передних отделов центральной нервной системы, которые у остальных животных находятся в других частях тела. Для защиты этих жизненно важных органов у позвоночных развился череп.

Биосфера возникла на самой ранней стадии развития Земли и в течение длительной геологической истории медленно эволюционировала. На первых этапах (4,0-3,5 млрд. лет назад) биосфера Земли состояла в основном из прокариотных существ, среди которых главными были сине-зеленые водоросли, бактерии и вирусы. Их существование обеспечивала восстановительная бескислородная атмосфера. С возникновением эвкариот существенно меняются функции и условия взаимодействия биосферы с другими геосферами. На протяжении длительного времени (3,5-0,65 млрд. лет) совместно существовали прокариотные и эвкариотные существа, которые в основном являлись одноклеточными формами. Важнейшей вехой в развитии биосферы было появление свободного кислорода в атмосфере и гидросфере и постепенное возникновение озонового экрана. С этого времени главенствующая роль переходит к многоклеточным формам. Появляются и расселяются организмы с твердым известковым, хитиновым и кремнистым скелетом, развиваются разнообразные водоросли и грибы.

Важным рубежом для развития биосферы был ордовикский период, в течение которого растительность постепенно переместилась на сушу, а среди водных организмов появились позвоночные животные с обособленным черепом. Около 350 - 400 млн. лет назад, в девонском периоде, животные вышли на сушу. В течение последующих геологических периодов позвоночные освоили для обитания все существовавшие экологические ниши. В триасовом периоде появились первые млекопитающие, которые заняли главенствующее положение в палеогеновом периоде, после массового вымирания динозавровой фауны 65 млн. лет тому назад. В это же время началось выделение приматов. Около 35-40 млн. лет назад возникли антропоиды. Среди них около 5 млн. лет назад появились гоминоиды, а всего 3,5 млн. лет назад возник человек.

Биологическое разнообразие и биоиндикация

Общее число организмов, населяющих Землю, весьма велико. Считается, что на Земле существуют одновременно от 5 до 80 млн. видов организмов. Значительную часть из них составляют насекомые, бактерии и вирусы. Более или менее четкая таксономическая принадлежность установлена всего для 1,5 млн. видов. Из этого числа около 750 000 составляют насекомые, 41 000 - позвоночные и около 25 000 - растения. Остальные виды представлены сложным набором беспозвоночных, грибов, водорослей и микроорганизмов.

Различные ландшафтно-климатические области отличаются одна от другой не только качественным составом, но и числом видов. Биологическое разнообразие меняется от полюса к экватору. Число пресноводных в тропических экосистемах почти в 5 раз выше, чем в умеренном климате. Во влажных тропических лесах, например в Амазонии, на одном гектаре встречается до 100 видов деревьев, в то время как в аридных областях тропиков их число не превышает 30.

В морской среде наблюдается такая же закономерность. Так, число видов асцидий в Арктике едва превышает 100, а в тропиках достигает 600. Биоразнообразие - основа жизни на Земле и составляет важнейший жизненный ресурс. Люди используют в пищу около 7 000 видов растений, но около 90% мирового продовольствия создается за счет всего 20 видов, из которых пшеница, рожь, кукуруза и рис покрывают около половины всех потребностей. Биологические ресурсы - важный источник сырья для промышленности, в том числе и для медицинской.

В последние десятилетия человечество осознало важность и полезность диких растений и животных. Многие из них не только содействуют развитию сельского хозяйства, используются в медицине и промышленности, но и полезны для окружающей среды, составляя основу природных экосистем. Биоразнообразие считается главным фактором, определяющим устойчивость биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере. Велика роль организмов, которые напрямую используются человеком в пищу, а также животных фильтраторов и детритофагов, которые вносят существенный вклад в круговорот биогенных . И следовательно, среди огромного разнообразия организмов существуют группы, которые приносят пользу косвенным путем. Многие организмы на заре развития Земли внесли огромный вклад в становление и развитие атмосферы и климата Земли, например сине-зеленые водоросли. Деятельность целого ряда животных и растений до сих пор является мощным стабилизирующим фактором в отношении климата.

Итак, под биоразнообразием понимают все виды организмов, которые являются составляющей частью экологических систем и экологических процессов.

Биоразнообразие может рассматриваться на трех уровнях: генетическом, видовом и экосистемном. Генетическое разнообразие представляет собой особый вид генетической , содержащейся в генах организмов, которые обитают на Земле. Видовое разнообразие - это разнообразие видов , населяющих Землю. Разнообразие экосистем касается различных сред обитания, биотических сообществ и экологических процессов в биосфере.

Целый ряд органических сообществ, групп видов и отдельные виды определенным образом реагируют на различные антропогенные нагрузки. Степень реагирования живых экосистем на антропогенную нагрузку носит название биоиндикации. Функции индикатора выполняют тот вид, особь или группы особей, которые имеют узкую амплитуду экологической толерантности по отношению к какому-либо фактору.

Индикация экологических условий проводится на основе оценки состояния видового разнообразия, которая отражает их способность накапливать химические элементы и соединения, поступающие из окружающей среды. Причем при растущей загрязненности мест обитания одни виды растений и животных могут исчезать из биоценоза (майский жук, лишайники в промышленно развитых областях) или, наоборот, увеличивать свою численность (сине-зеленые водоросли).

Биоиндикация - составная часть экологического мониторинга (от лат. «монитор» - напоминающий, надзирающий), который является системой наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды на определенной территории. Это осуществляется в целях рационального использования природных ресурсов и охраны природы.

Экологический мониторинг основывается на определении содержания загрязняющих веществ в воздушной, водной или почвенной среде. Составная часть экологического мониторинга - биологический, тест-объектами которого служат живые организмы и их сообщества.

Рост загрязняющих веществ в воздушной, водной и геологических средах может быть как природным фактором, так и обусловленным антропогенной деятельностью.

В воздушной и водной средах загрязняющие вещества вызывают закупорку и разъедание газами тканей и органов дыхания животных и растений. Неблагоприятные факторы среды приводят к нарушению формообразовательных процессов, угнетению роста, цветения и плодоношения у растений. Но степень восприимчивости растений и животных к загрязнению окружающей среды зависит от видовой принадлежности.

Считается, что биоиндикация более точно отражает экологическую ситуацию, чем непосредственные инструментальные наблюдения и измерения.

Растения часто используют в качестве тест-индикаторов загрязнения окружающей среды, особенно при выбросах веществ, содержащих серу и тяжелые , которые начинают накапливаться в ассимиляционных органах. В зависимости от технологических процессов на промышленных предприятиях, от которых зависит химический состав аэрозольных и газовых выбросов в воздушный бассейн, используют различные виды растений и применяют разнообразные методы исследований - от экспериментов в специальных камерах с заданным составом воздуха до тонких физико-химических методов анализа. Важным является и определение химического состава коры хвойных деревьев, которая поглощает примеси и пыль, находящиеся в атмосферном воздухе.

В наибольшей степени чувствительны к атмосферному загрязнению низшие растения, в частности лишайники. Их использование в экологическом мониторинге носит название лихеноиндикации. Чувствительность низших растений к антропогенным выбросам известна с середины XIX в., но их стали использовать в качестве биоиндикаторов только со второй половины XX в. Исследования, проведенные в Канаде, Великобритании и Скандинавских странах, показали прямую связь состояния лишайников и степень концентрации в них загрязняющих веществ, в частности тяжелых металлов и диоксидов серы с уровнем загрязненности воздушной среды. Среди лишайников встречаются виды с разной чувствительностью к атмосферному загрязнению, но большинство видов отличается высоким уровнем чувствительности, в сотни раз превышающим чувствительность животных и людей.

Исходя из уровня загрязнения воздушной среды, установленного по различным видам лишайников, составляют специальные карты, на которых показывают разную степень загрязненности воздуха. Нередко на таких картах, построенных для территорий с высоким уровнем развития промышленности, отражают территории, полностью лишенные лишайниковой растительности: некоторые районы Кольского полуострова, Норильска и т. д.

Биоиндикационные исследования в системе экологического мониторинга позволяют проследить пространственное распределение многих вредных для здоровья населения и природной среды веществ на фоне общего загрязнения территории в целом. Полученные значения концентрации тех или иных веществ в конкретных экосистемах могут быть использованы в моделировании и прогнозировании загрязнения и в оценке его экологических последствий при глобальном, региональном и локальном уровнях поступления вредных веществ в окружающую среду.

Индикаторами загрязнения водной среды могут служит как водоросли и макрофиты, так и отдельные животные, в частности рачки, раки, креветки, крабы. Эвтрофикация воды в результате интенсивного размножения сине-зеленых и зеленых водорослей является следствием поступления в водоемы большого объема биогенных веществ и служит характерным предупреждением начавшегося загрязнения водоема.

Вместе с тем водные и наземные растения обладают уникальной фильтрующей способностью. Они поглощают из воздуха и нейтрализуют в тканях значительное количество вредных компонентов, поступающих в воздушный бассейн от теплоэнергетических объектов, промышленных предприятий, транспорта и сельского хозяйства. В водной среде растения выполняют средообразующие функции. Среди них важными являются фильтрационная функция, с помощью которой задерживаются и осаждаются различные механические примеси, осуществляются переработка и усвоение органических веществ; поглотительно-накопительная, когда происходит накопление минеральных соединений, в том числе и радиогенных, и детоксикационная, благодаря которой некоторые виды водных растений в процессе своей жизнедеятельности осуществляют детоксикацию вредных загрязнителей, тем или иным путем поступающих в водоемы.

Неустойчивая биосфера и устойчивое развитие

В течение последних десятилетий учеными разных направлений весьма интенсивно исследуются глобальные процессы, вызванные нарушением биогеохимических циклов, вторжением в климатическую систему и сокращением биоразнообразия в результате антропогенной деятельности. Это, так же как и проблемы лавинообразного прироста численности населения, дефицит продовольствия, голод и недостаток чистой питьевой воды со всей неотвратимостью поднимают вопрос о емкости биосферы и способности систем жизнеобеспечения продолжать выполнять свои функции в условиях растущего антропогенного пресса.

Как известно, прямые и обратные связи поддерживают гомеостаз. Это означает, что планетная биота управляет связями между атмосферой, Мировым океаном и верхней частью литосферы. Этим она поддерживает и сохраняет стабильность потоков вещества и энергии в биосфере. Гомеостаз имеет место только при определенном высоком уровне поглощения планетарной биотой солнечной энергии, возможен только при отсутствии экстремальных космических и планетарных воздействий на биосферу. Он основан на связях, разрушение которых носит триггерный характер. Это означает, что живая природа и многие биокосные образования, поддерживающие гомеостатичность биосферы, оказываются хрупкими, спонтанно разрушающимися в ходе нарушения экологического баланса силами органической природы. Дестабилизация биосферы возможна в результате воздействия трех сил: космической, геологической и антропогенной.

В результате исследований биосферы с точки зрения природной системы, осуществленной Г. Лавлоком (1982), который конкретизировал и несколько видоизменил представления В.И.Вернадского об организованности биосферы, а также В. Г. Горшкова (1995), который математически выразил идею Г. Лавлока о гомеостазе глобальной экосистемы, можно констатировать:

естественная биота Земли устроена таким образом, что она способна с высочайшей точностью поддерживать пригодное для жизни состояние окружающей среды;

огромная мощность продукции, достигнутая биотой, позволяет ей восстанавливать любые естественные нарушения окружающей среды в кратчайшие сроки, измеряемые десятками лет;

огромная мощность, развиваемая биотой Земли, таит в себе скрытую опасность быстрого разрушения окружающей среды за десятки лет, если целостность биоты будет нарушена. При этом установлено, что широкомасштабное окультуривание ландшафтов опаснее образования антропогенных пустынь;

биосфера в определенной степени способна компенсировать любые возмущения, производимые человечеством, но только в том случае, если доля его потребления не превышает 1% продукции биосферы;

современные изменения биосферы человеком, ведущие к выбросу биотой 2,3 млрд. т/год углерода в атмосферу, свидетельствуют о переходе ее в неустойчивое состояние, о сильном нарушении глобальных биогеохимических циклов и о существенном подавлении дестабилизирующего равновесного состояния процессов ее естественного саморегулирования;

современное состояние биосферы в определенной степени обратимо. Она способна вернуться в прежнее состояние, имевшее место в прошлом веке, но для этого необходимо на порядок снизить потребление ее естественной продукции;

другого устойчивого состояния биосферы не существует, и при сохранении или росте степени антропогенной нагрузки устойчивость окружающей среды будет нарушена и биосфера начнет разрушаться;

из-за инерционности демографических процессов рост населения Земли до 8 млрд. чел. неизбежен. Однако после стабилизации на этом уровне необходимо почти на порядок снизить число людей на планете путем планирования семьи, и только в этом случае дестабилизированная биосфера возвратится в устойчивое состояние саморегулирования в соответствии с принципом Ле Шателье, так как отторжение человеком ее продукции не будет превышать 1% (К. С. Лосев и др., 1993).

Таким образом, ведущие экологи однозначно свидетельствуют о том, что стихийно развивающаяся цивилизация вплотную подошла к порогу устойчивости биосферы. Главная опасность заключается в том, что антропогенные воздействия привели к нарушению процессов саморегулирования биогеохимических циклов. Поэтому человечество оказалось перед экологическим императивом: либо восстановление дикой природы на уровне XIX в. или даже несколько более ранних времен, либо конец света. Третьего не дано. Согласно В. Г. Горшкову, биосфера гомеостатична только в рамках условий дотехногенного голоцена и ей не свойственны другие устойчивые состояния. Однако этот вывод, сделанный на основе прямого применения метода актуализма, требует определенных корректив. Вся история биосферы, начиная с самых ранних этапов ее возникновения и развития, - это непрерывная череда гомеостазисов и бифуркаций-катастроф (кризисов и революций).

До наших дней биосфера прошла сложный и нелегкий путь усложнения и ускорения. На ее долю выпадали самые разнообразные катастрофы, начиная от крупнейших космических и планетарных до региональных и локальных. Их развитие нередко ставило биосферу на грань самоуничтожения и полного распада. Однако каждый раз благодаря внутренней энергии биосфера с честью выходила из сложнейших ситуаций, и вновь возрождалась жизнь. Такие случаи в геологической истории многочисленны. Ярким примером может служить глобальный кризис биосферы, который произошел 65 млн. лет назад. В результате столкновения Земли с крупным космическим телом (астероидом) возникла экологическая катастрофа. Изменились газовый состав атмосферы и температуры приземной части воздуха и морских акваторий, на просторах суши начались масштабные лесные пожары и т. д. Взрыв космического тела массой в несколько сотен миллиардов тонн и диаметром около 10 км сначала вызвал значительный подъем приземных температур в результате пожаров, а затем - похолодание, похожее на «ядерную зиму».

Нарушение природного баланса было настолько значительно, что привело к гибели крупных наземных позвоночных, в том числе и динозавров. Органический мир Земли лишился почти всего лесного покрова. Исчезли все головоногие моллюски (аммониты и белемниты), все семейства планктонных организмов, кораллов и мшанок, 75% семейств брахиопод, такое же количество двустворчатых и брюхоногих моллюсков и других организмов. Однако через сравнительно недолгое время, спустя 3-5 млн. лет, органическая жизнь на Земле возродилась.

Между тем эта космическая катастрофа была все же не самой крупной в истории Земли. В течение последних 800 млн лет геологической истории подобных космических катастроф насчитывается 21. Это не только прямые удары и взрывы астероидов, но падения комет или их пролеты вблизи Земли. Все это фиксируется в истории развития органического мира и отмечено крупными рубежами геохронологической шкалы. Не упади на Землю астероид 65 млн. лет, не произойди в это время космическая бомбардировка, неизвестно, сколько миллионов лет могла продлиться эпоха жизни динозавров. А ведь экологическую нишу динозавров после их исчезновения заняли млекопитающие, эволюция которых привела к появлению Homo sapiens и к тому, что в настоящее время происходит с биосферой.

Среди планетарных процессов надо отметить региональные по масштабам и глобальные по степени воздействия вулканические извержения, гигантские процессы столкновения литосферных плит и такие скромные по сравнению с ними процессы, как великие оледенения и межледниковья. Правда смена ледниковых периодов межледниковьями, так же как и резкие понижения температур, вызвавшие появления оледенений, могли быть результатом космических причин, в частности связанных с прилетом комет, и с астрономическими циклами.

Связь четвертичных ледниковых эпох и межледниковий с астрономическими циклами М. Миланковича в настоящее время общепризнанна. Этот ученый связывает наступление ледниковых эпох с изменениями трех параметров земной орбиты: эксцентриситета, т. е. степени отклонения орбиты от круговой, наклона земной оси (угла между осью и перпендикуляром к плоскости орбиты) и времени прохождения Землей перигелия, т. е. моментом наиболее близкого расположения Земли от Солнца. На каждый из перечисленных параметров влияет притяжение Луны и других планет. Эксцентриситет достигает максимальных значений через каждые 92 тыс. лет, циклы колебаний наклона земной оси и времени прохождения перигелия периодически повторяются через каждые 41 тыс. и 21 тыс. лет соответственно.

Конечным результатом изменений положения Земли на орбите по отношению к являются циклические изменения летней инсоляции в высоких широтах в условиях относительного постоянства радиационного баланса в целом. В высоких широтах такого изменения достаточно для существенного снижения среднегодовых температур, которые влекут за собой появление и саморазвитие ледниковых покровов на равнинах и плоскогорьях и горных ледников. В свою очередь, такие огромные по масштабам изменения напрямую дестабилизируют биосферу, которая каждый раз прилагает огромные усилия по дополнительному расходу энергии и вещества для того, чтобы вначале приспособиться к возникающим непривычным обстановкам, а затем выйти из создавшихся кризисных или критических ситуаций.

В геологической истории Земли гляциоэры разной продолжительности происходили по крайней мере шесть раз, и каждый раз рост криосферы суживал развитие биосферы и нарушал ее гомеостаз. Нарушался не только температурный режим земной поверхности, который вызывал миграции или изменения в образе жизни животных и растений. Он приводил в том числе и к существенному сокращению биомассы, а значит, нарушал биологический круговорот веществ. Нарушался и гидрологический цикл. В ледниковые эпохи снижался влагообмен между океаном и атмосферой, падало содержание влаги в атмосфере, а значит сокращалась составляющая парникового эффекта. Вследствие развития криосферы на значительных площадях существенно увеличивалось альбедо земной поверхности и снижался радиационный баланс, а все это еще больше усиливало эффект выхолаживания планеты.

Активный вулканизм, особенно при значительном выбросе пирокластического материала в атмосферу, определенным образом снижал альбедо атмосферы, но выброс значительных количеств углекислоты, наоборот, способствовал усилению парникового эффекта.

Как в случае отрицательного (выхолаживание), так и положительного развития планетарных событий, когда появлялось большое число благоприятных для жизнедеятельности организмов ландшафтов, биосфера успешно справлялась с возникавшими трудностями и продолжала развиваться.

Однако совершенно другой сценарий возможен при антропогенном воздействии, если фактором деструкции станет криогенно-гляциальное воздействие, вызванное человеком. Оно может возникнуть при ядерном конфликте и масштабном использовании ядерных устройств. Это вызывает явление, описанное как «ядерная зима». В этом случае нарушится энергообеспеченность Земли, а криосфера получит планетарное распространение, т.е. Земля может превратиться в новую ледяную планету.

Сравнения современных условий с палеогеографическими, т. е. с физико-географическими условиями геологического прошлого, свидетельствуют о том, что современная дестабилизация биосферы хотя и уникальна по происхождению, но далеко не первая. Однако это вовсе не означает, что биосфера даже в ее современном состоянии способна перенести еще более серьезные воздействия со стороны современной цивилизации.

Современная ситуация необычайна еще и тем, что она накладывается на условия природного гомеостаза в биосфере, и поэтому ее развитие может считаться однонаправленным. Явления как дестабилизирующего, так и благоприятно развивающегося характера дают некоторую стабилизацию в развитии, но главное заключается в том, какие явления пересилят.

В современной биосфере экологические ресурсы восстанавливаются не полностью. Однако биосфера обладает еще одним уникальным качеством. Находясь в дестабилизированном состоянии, она не полностью утрачивает свои экологические функции. Живое вещество способно аккумулировать рассеиваемую неорганическими источниками энергию и при этом перераспределять ее вновь в окружающее пространство таким образом, что косная среда, в основном неорганическая, превращается в фактор прогрессивного увеличения функционального и статического потенциала живой природы. Работая на себя, живое вещество меняет действие процессов в неживой природе (С. П. Горшков, 1998). Таким образом, в биосфере происходят процессы, восстанавливающие гомеостаз.

Со времени своего возникновения биосфера постоянно взаимодействует с Космосом. Это взаимодействие вытекает из длительности развития биосферы, которая существует на Земле почти 4 млрд. лет, и постоянного увеличения биоразнообразия и биологических функций живого вещества.

Эти два фактора свидетельствуют об удивительной устойчивости биосферы, об определенной ограниченности масштабов воздействия на биосферу неорганической природы, об ускорении космического воздействия на биосферу, по крайней мере в течение фанерозойской истории. По мнению ведущих экологов, для выработки научно обоснованной стратегии устойчивого развития и оптимальных условий выживания человечества необходимо установить следующие приоритеты (С. П. Горшков, 1998):

высший - эколого-экономическая оптимизация природно-антропогенных и антропогенных систем. От успехов реализации высшего приоритета зависит и решение демографической проблемы; высокий - охрана природных систем и биоразнообразия. В условиях сочетания демографического, социально-экономического и экологического кризисов должны быть более приоритетными цели, защищающие человека и природу одновременно.

Под биосферой понимают совокупность всех живых организмов на планете. Они населяют любые уголки Земли: от глубин океанов, недр планеты до воздушного пространства, поэтому многие ученые называют эту оболочку сферой жизни. В ней же обитает и сам человеческий род.

Состав биосферы

Биосфера считается самой глобальной экосистемой нашей планеты. Она состоит из нескольких сфер. К ней относится , то есть все водные ресурсы и водоемы Земли. Это Мировой океан, подземные и поверхностные воды. Вода – это и жизненное пространство многих живых существ, и необходимое вещество для жизни. Она обеспечивает протекание многих процессов.

В составе биосферы есть атмосфера. В ней существуют различные организмы, а сама она насыщенна различными газами. Особую ценность представляет кислород, необходимый для жизни всем организмам. Также атмосфера играет важнейшую роль в в природе, влияет на погоду и климат.

Литосфера, а именно верхний слой земной коры, входит в биосферу. Он населен живыми организмами. Так, в толще Земли обитают насекомые, грызуны и другие животные, произрастают растения, а на поверхности живут люди.

Мир и – это важнейшие обитатели биосферы. Они занимают огромное пространство не только на земле, но и неглубоко в недрах, населяют водоемы и встречаются в атмосфере. Формы растений различны: от мхов, лишайников и трав до кустарников и деревьев. Что касается животных, то наименьшие представители – одноклеточные микробы и бактерии, а наибольшие – наземные и морские существа (слоны, медведи, носороги, киты). Все они отличаются широким разнообразием, и каждый вид важен для нашей планеты.

Значение биосферы

Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи. Этой оболочке много внимания уделял В.И. Вернадский. Он считал, что биосфера определяется границами, в которых обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты связаны между собой, и изменения в одной сфере приведет к изменениям во всех оболочках. Биосфера играет важнейшую роль в распределении энергетических потоков планеты.

Таким образом, биосфера – это жизненное пространство людей, животных и растений. В ней содержатся важнейшие вещества и природные ресурсы, такие как вода, кислород, земля и другие. На нее значительное влияние оказывают люди. В биосфере происходит круговорот элементов природе, кипит жизнь и осуществляются важнейшие процессы.

Влияние человека на биосферу

Влияние человека на биосферу является неоднозначным. С каждым столетием антропогенная деятельность становится более интенсивной, разрушительной и масштабной, поэтому люди способствуют возникновению не только локальных экологических проблем, но и глобальных.

Одним из результатов влияния человека на биосферу является сокращение численности флоры и фауны на планете, а также исчезновение многих видов с лица земли. Например, ареалы растений уменьшаются в связи с земледельческой деятельностью и вырубкой лесов. Множество деревьев, кустарников, трав являются вторичными, то есть вместо первичного растительного покрова были посажены новые виды. В свою очередь, популяции животных уничтожаются охотниками не только ради добычи пропитания, но и с целью продажи ценных шкур, костей, плавников акул, бивней слонов, рогов носорогов, различных частей тела на черном рынке.

Довольно сильно антропогенная деятельность влияет на процесс почвообразования. Так, и распашка полей приводит к ветровой и водной эрозии. Изменение состава растительного покрова приводит к тому, что другие виды участвуют в процессе образования почв, а, значит, образуется иной тип грунта. Из-за использования в земледелии различных удобрений, сброса в землю твердых и жидких отходов, изменяется физико-химический состав почвы.

Демографические процессы оказывают негативное влияние на биосферу:

• возрастает численность населения планеты, которое все больше потребляет природных ресурсов;
• увеличиваются масштабы промышленного производства;
• появляется больше отходов;
• увеличиваются площади сельскохозяйственных угодий.

Стоит отметить, что люди способствуют загрязнению всех слоев биосферы. Источников загрязнения на сегодняшний день существует огромное многообразие:

• выхлопные газы автотранспорта;
• частицы, выделяющиеся при сгорании топлива;
• радиоактивные вещества;
• нефтепродукты;
• выбросы химических соединений в воздушную среду;
• твердые бытовые отходы;
• пестициды, минеральные удобрения и агрохимия;
• грязные стоки как промышленных, так и коммунальных предприятий;
• электромагнитные приборы;
• ядерное топливо;
• вирусы, бактерии и чужеродные микроорганизмы.

Все это приводит не только к изменению экосистем и сокращению биоразнообразия на земле, но и к климатическим изменениям. Из-за влияния человеческого рода на биосферу происходит и , таяние ледников и , изменение уровня океанов и морей, выпадение кислотных осадков и т.п.

Со временем биосфера становится все более неустойчивой, что приводит к разрушению многих экосистем планеты. Многие ученые и общественные деятели выступают за то, чтобы снизить влияние человеческого сообщества на природу, с целью сохранить биосферу Земли от уничтожения.

Вещественный состав биосферы

Состав биосферы можно рассматривать с различных точек зрения. Если говорить о вещественном составе, то в нее входит семь различных частей:

• Живое вещество – совокупность живых существ, населяющих нашу планету. У них элементарный состав, а в сравнении с остальными оболочками они имеют малую массу, питаются солнечной энергией, распределяя ее в среде обитания. Все организмы составляют мощную геохимическую силу, распространившись по земной поверхности неравномерно.
• Биогенное вещество. Это те минерально-органические и чисто органические компоненты, которые были созданы живыми существами, а именно горючие полезные ископаемые.
• Косное вещество. Это неорганические ресурсы, которые образовываются без участи живых существ, сами по себе, то есть кварцевый песок, различные глины, а также водные ресурсы.
• Биокосное вещество, получаемое благодаря взаимодействию живых и косных компонентов. Это почва и породы осадочного происхождения, атмосфера, реки, озера и другие поверхностные акватории.
• Радиоактивные вещества, такие как элементы урана, радия, тория.
• Рассеянные атомы. Они образуются из веществ земного происхождения, когда на них влияет космическое излучение.
• Космическое вещество. На землю попадает тела и вещества, образованные в космическом пространстве. Это могут быть как метеориты, так и осколки с космической пылью

Слои биосферы

Стоит отметить, что все оболочки биосферы находятся в постоянном взаимодействии, поэтому порой бывает трудно выделить границы того или иного слоя. Одной из важнейших оболочек является аэросфера. Она достигает уровня примерно 22 км над землей, где еще есть живые существа. В целом это воздушное пространство, где обитают все живые организмы. В составе этой оболочки есть влага, энергия Солнца и атмосферные газы:

• кислород;
• озон;
• аргон;
• азот;
• водяной пар.

Численность атмосферных газов и их состав зависит от влияния живых существ.

Геосфера – это составляющая часть биосферы, к ней относится совокупность живых существ, которые населяют земную твердь. Эта сфера включает литосферу, мир флоры и фауны, грунтовые воды и газовую оболочку земли.

Значительным слоем биосферы является гидросфера, то есть все водоемы без подземных вод. В эту оболочку входит Мировой океан, поверхностные воды, атмосферная влага и ледники. Вся водная сфера населена живыми существами – от микроорганизмов до водорослей, рыб и животных.

Если детальнее говорить о твердой оболочке Земли, то она состоит из почвы, горных пород и минералов. В зависимости от среды расположения, бывают различные типы грунта, которые отличаются по химическому и органическому составу, зависят от факторов окружающей среды (растительности, водоемов, животного мира, антропогенного влияния). Литосфера состоит из огромного количества минералов и пород, которые в неодинаковом количестве представлены на земле. В данный момент открыто более 6 тысяч минералов, но лишь 100-150 видов больше всего распространены по планете:

• кварц;
• полевой шпат;
• оливин;
• апатиты;
• гипс;
• карналлит;
• кальцит;
• фосфориты;
• сильвинит и др.

В зависимости от количества горных пород и их хозяйственного использования, некоторые из них являются ценными, особенно топливные ископаемые, руды металлов и драгоценные камни.

Что касается мира флоры и фауны – то это оболочка, которая включает в себя по различным источникам от 7 до 10 миллионов видов. Предположительно около 2,2 млн. видов обитает в водах Мирового океана, а около 6,5 млн. – на суше. Представителей животного мира на планете обитает приблизительно 7,8 млн., а растений – около 1 млн. Из всех известных видов живых существ описано не более 15%, поэтому человечеству потребуются сотни лет, чтобы исследовать и описать все существующие виды на планете.

Связь биосферы с другими оболочками Земли

Все составляющие части биосферы находятся в тесной взаимосвязи с другими оболочками Земли. Это проявление можно увидеть в биологическом круговороте, когда животные и люди выделяют углекислый газ, он поглощается растениями, которые во время фотосинтеза выделяют кислород. Таким образом, эти два газа постоянно регулируются в атмосфере благодаря взаимосвязям различных сфер.

Одним из примеров является почва – результат взаимодействия биосферы с другими оболочками. В этом процессе принимают участие живые существа (насекомые, грызуны, пресмыкающиеся, микроорганизмы), растения, вода (подземные воды, атмосферные осадки, водоемы), воздушная масса (ветер), почвообразующие породы, солнечная энергия, климат. Все эти компоненты медленно взаимодействуют между собой, что способствует образованию почвы в среднем со скоростью 2 миллиметра в год.

Когда компоненты биосферы взаимодействуют с живыми оболочками, образуются горные породы. В результате влияния живых существ на литосферу образовываются залежи каменного угля, мел, торф и известняки. В ходе взаимовлияния живых существ, гидросферы, солей и минералов, определенной температуры образуются кораллы, а из них, в свою очередь, появляются коралловые рифы и острова. Также это позволяет регулировать солевой состав вод Мирового океана.

Различные виды рельефа являются прямым результатом связи биосферы с другими оболочками земли: атмосферой, гидросферой и литосферой. На ту или иную форму рельефа влияет водный режим местности и осадки, характер воздушных масс, солнечное излучение, температура воздуха, какие виды флоры здесь произрастают, какие животные населяют эту территорию.

Значение биосферы в природе

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

• Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
• Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.
• Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
• Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
• Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Роль Вернадского в изучении биосферы

Впервые учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. Он обособил эту оболочку от других земных сфер, актуализировал ее значение и представил, что это весьма активная сфера, которая изменяет и влияет на все экосистемы. Ученый стал основоположником новой дисциплины – биогеохимии, на основе которой и было обосновано учение о биосфере.

Изучая живое вещество, Вернадский сделал выводы, что все формы рельефа, климат, атмосфера, породы осадочного происхождения – это результат деятельности всех живых организмов. Одна из ключевых ролей в этом отводится людям, которые имеют огромное влияние на протекание многих земных процессов, являясь определенной стихией, владеющей некой силой, способной изменить лик планеты.

Теорию обо всем живом Владимир Иванович представил в труде «Биосфера» (1926), что способствовало зарождению новой научной отрасли. Академик в своей работе представил биосферу как целостную систему, показал ее компоненты и их взаимосвязи, а также роль человека. Когда живое вещество взаимодействует с косным, оказывается влияние на протекание ряда процессов:

• геохимических;
• биологических;
• биогенных;
• геологических;
• миграции атомов.

Вернадский обозначил, что границы биосферы – это поле существования жизни. На ее развитие влияет кислород и температура воздуха, вода и минеральные элементы, грунт и энергия Солнца. Также ученый выделил основные компоненты биосферы, рассмотренные выше, и выделил основной из них – живое вещество. Еще он сформулировал все функции биосферы.

Среди основных положений учения Вернадского о живой среде можно выделить следующие тезисы:

• биосфера охватывает всю водную среду до океанических глубин, включает поверхностный слой земли до 3 километров и воздушное пространство до границы тропосферы;
• показал отличие биосферы от других оболочек ее динамичностью и постоянной деятельностью всех живых организмов;
• специфика этой оболочки заключается в непрерывном обороте элементов живой и неживой природы;
• деятельность живого вещества привела к существенным изменениям на всей планете;
• существование биосферы обусловлено астрономическим положением Земли (дистанция от Солнца, наклон оси планеты), что определяет климат, протекание жизненных циклов на планете;
• солнечная энергия является источником жизни всех существ биосферы.

Пожалуй, это ключевые понятия о живой среде, которые заложил Вернадский в своем учении, хотя его труды глобальны и нуждаются в дальнейшем осмыслении, актуальны и по сей день. Они стали основой для исследований других ученых.

Вывод

Подводя итоги, стоит отметить, что жизнь в биосфере размещается по-разному и неравномерно. Большое количество живых организмов обитает на земной поверхности, будь то водная среда или суша. Все существа соприкасаются с водой, минералами и атмосферой, находясь с ними в непрерывной связи. Именно это обеспечивает оптимальные условия для жизни (кислород, вода, свет, тепло, питательные вещества). Чем глубже в толщу воды океана или под землю, тем жизнь более однообразна. Живое вещество также распространяется и по площади, и стоит отметить разнообразие форм жизни по всей земной поверхности. Чтобы понять эту жизнь, нам понадобиться еще не один десяток лет, а то и сотен, но ценить биосферу и уберечь ее от нашего вредного, человеческого, влияния нужно уже сегодня.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние деятельности человека на биосферу и ландшафты Земли

1. Особенности биосферы и роль в экосфере

3. Современные ландшафты мира

4. Проблемы опустынивания, обезлесения, сохранения биоразнообразия Земли

Литература

экосфера ландшафт биоразнообразие

1. Особенности биосферы и ее роль в экосфере

В научной литературе встречаются несколько понятий, обозначаемых словом «биосфера». В особенности распространены два понятия. Согласно одному, более широкому, биосфера это область существования живого вещества вместе со средой его обитания. В этом смысле биосферу понимал В. И. Вернадский, и в этом же смысле оно часто встречается в литературе. В более узком смысле биосфера - одна из геосфер Земли, область распространения живого вещества. Биосфера сконцентрирована в основном в виде относительно тонкой пленки на поверхности суши и преимущественно (но не исключительно) в верхних слоях океана. Она не может функционировать без тесного взаимодействия с атмосферой, гидросферой и литосферой, а педосфера без живых организмов просто не существовала бы.

Наличие биосферы отличает Землю от других планет Солнечной системы. Особо следует подчеркнуть, что именно биота, т.е. совокупность живых организмов мира, создала экосферу в том виде, как она есть (или, точнее, какой она была до начала активной деятельности человека), и именно биота играет важнейшую роль в стабилизации экосферы. Кислородная атмосфера, глобальный круговорот воды, ключевая роль углерода и его соединений связаны с деятельностью биоты и характерны только для Земли. Биота играет значительную, если не определяющую роль во всех глобальных биогеохимических циклах. В основном благодаря биоте обеспечивается гомеостазис экосферы, т.е. способность системы поддерживать ее основные параметры, несмотря на внешние воздействия, как естественные, так и в возрастающей степени антропогенные.

Главным процессом образования органического вещества является фотосинтез. Процесс фотосинтеза, т.е. создания живого вещества из неживого, обеспечивает устойчивое образование важнейшего из природных ресурсов - первичной биологической продукции.

2. Биотическое управление экосферой и роль деятельности человека

Величина первичной биологической продукции - это общее количество органического вещества, создаваемого в ходе фотосинтеза за единицу времени (обычно за год) на определенной площади. Ожидается, что в 2050 году, вследствие изменения климата, «чистая» первичная продукция биосферы увеличится и составит 82,5 млрд. т/год при экосистемной продукции, равной 8,1 млрд. т/г. Таким образом, степень разомкнутости процессов увеличится до 10%, что указывает на прогрессирующее неблагополучие экосферы, в том случае, если стратегия человечества в отношении проблем геоэкологии не будет коренным образом изменена.

Процесс фотосинтеза - основа жизнеобеспечения на Земле, а его результат, биологическая продукция - наиважнейший возобновимый ресурс. Эти 220 млрд. т органического вещества в год - главнейший возобновимый ресурс экосферы, обеспечивающий сельское хозяйство, лесоводство, рыбное хозяйство и другие сектора экономики, связанные с использованием возобновимых природных ресурсов.

Еще более важна роль биологической продукции и биоты в целом в обеспечении устойчивого функционирования экосферы. Об этой наиважнейшей, стабилизирующей роли биоты часто забывают. Синтез и соответствующая ему деструкция органического вещества лежат в основе глобального биогеохимического цикла углерода, а в локальном плане -- в основе устойчивости экосистем. При этом, на глобальном уровне синтез и деструкция балансируются с точностью 10 4 для промежутков времени продолжительностью порядка 10 тыс. лет.

Значительна роль биоты в глобальном гидрологическом цикле. Поскольку живое вещество приблизительно на 90% состоит из воды, то ежегодно биота связывает во вновь фотосинтезированном органическом веществе 60 млрд. т углерода и около 500 км! воды. В процессе синтеза органического вещества растительность пропускает сквозь себя на два порядка больше воды, чем то количество, которое, оказалось связанным в органическом веществе. Эта вода забирается растениями из почвенной влаги, участвует в функционировании растений, а затем поступает в атмосферу. Таким путем в биологическом звене глобального круговорота воды (гидрологического цикла) участвует около 30 тыс. км3 воды в год. Это около 25% суммарного количества осадков, выпадающих на поверхность суши.

Величина солнечной энергии, используемой для построения органического вещества в процессе фотосинтеза, составляет 133 х 1012 Вт. Это в 13 раз больше общемирового потребления энергии человеком, но всего лишь 0,16% приходящей к поверхности Земли солнечной радиации.

Установлено, что в пределах биосферы биота сохраняет способность контролировать условия окружающей среды, если человек в процессе своей деятельности использует не более 1% чистой первичной продукции биоты. Остальная часть продукции должна распределяться между видами, выполняющими функции стабилизации окружающей среды. Следовательно, с точки зрения человечества, биота представляет собой механизм, обеспечивающий человека питанием (энергией) с коэффициентом полезного действия 1%, а 99% идет на поддержание устойчивости окружающей среды.

Если рассматривать человека как биологический вид, находящийся на вершине экологической пирамиды, то ему, по законам биологической экологии, полагалось бы на питание лишь несколько процентов производимой на суше первичной биологической продукции, т.е. порядка 10 млрд. т в год. Фактически, благодаря использованию пашни, пастбищ и лесов, человек поглощает сельскохозяйственные и лесные продукты общей массой 31 млрд. т. Ясно, что потребление первичной биологической продукции человеком превосходит все мыслимые пределы уже сейчас. При дальнейшем росте населения мира его потребности можно будет удовлетворять только за счет потребностей других живых организмов, а это неизбежно, рано или поздно, приведет к катастрофической деградации биосферы и, следовательно, и экосферы в целом.

В проблемах деградации биосферы есть два наиболее серьезных аспекта:

во-первых, как мы только что видели, чрезмерное, не соответствующее установленному природой уровню антропогенное поглощение и разрушение возобновимых биологических ресурсов;

во-вторых, снижение роли биосферы в стабилизации состояния экосферы. Обе проблемы чрезвычайно серьезны, но, вероятно, вторая проблема более важна, потому что она затрагивает основные, глубинные, системные процессы функционирования экосферы. Можно считать, что величина антропогенной доли поглощения и разрушения первичной биологической продукции суши - важнейший геоэкологический индекс чрезвычайно неблагоприятного, кризисного состояния экосферы.

3. Современные ландшафты мира

Величина биологической продуктивности каждого участка земной поверхности зависит от соотношения тепла и влаги, поступающих к этому участку. Чем больше величина солнечной энергии, поглощаемой поверхностью Земли, тем лучше условия для синтеза первичной биологической продукции. Однако это верно только в том случае, если этот участок получает оптимальное количество воды. Наибольшая величина первичной продуктивности характерна для влажных лесов экваториального пояса (около 4000 т/км2 в год). Субтропические леса производят 2000 т/км2, а тайга - 700 т/км2. В этом ряду различных типов лесных ландшафтов определяющим фактором является тепло, т.е. радиационный баланс.

Закон географической зональности позволяет описать пространственное распределение основных черт зональных процессов, по и их сочетаний в виде природно-территориальных комплексов, или ландшафтов, в том виде, какие сейчас существовали бы на Земле, если бы на ней не действовал человек.

Деятельность человека весьма значительно преобразовала первичные, или потенциальные, ландшафты Земли. На 20-30% площади суши человек преобразовал ландшафты практически полностью. На территориях с высокой плотностью населения естественные экосистемы почти не сохранились. Вместо этого их территории на 40-80% заняты сельскохозяйственными землями, населенными пунктами, дорогами, промышленными сооружениями и прочими результатами деятельности человека. На остальной части встречаются вторичные или специально выращиваемые леса, деградировавшие земли и водохозяйственные системы, находящиеся, как правило, в далеко не идеальном состоянии. При этом внешне такие территории могут выглядеть благополучно (что и наблюдается, например, в Западной Европе или США), но фактически это области дестабилизации экосферы.

В результате некоторые зональные типы ландшафтов исчезли, другие были трансформированы, так что возникли антропогенные модификации природных ландшафтов. Из 96 зональных типов ландшафтов, выделенных на равнинах мира, 40 типов исчезли или были коренным образом преобразованы. Всего около 60% территории мира в той или иной степени преобразовано человеком.

Территорий, совсем неизмененных человеком, в мире не осталось. Даже в отдаленных от центров экономической деятельности областях, таких как Антарктида или северо-восток нашей страны, выпадения химических веществ из атмосферы изменили, хотя и в малой степени, первоначальное, доантропогенное состояние ландшафтов Земли. Деятельность племен охотников-собирателей, обитающих в слабо измененных ландшафтах, тем не менее, также внесла свой вклад в антропогенное преобразование мира.

И все же большие территории на Земле остаются почти нетронутыми. Они играют огромную, общепланетарную роль в сохранении гомеостазиса экосферы и потому должны рассматриваться как ценнейшее достояние всего человечества.

Деление ландшафтов по степени антропогенной трансформации. 1. Коренные (первичные) ландшафты - это зональные типы ландшафта, не подвергшиеся прямому воздействию хозяйственной деятельности, т.е. практически не трансформированные.

Эта категория включает ландшафты ледниковых пустынь, некоторых тропических пустынь, подавляющую часть высокогорных районов, а также значительные части ландшафтов бореальных лесов (т.е. лесов умеренного пояса Северного полушария) и тундры. Сюда относятся также заповедники и другие строго охраняемые территории. Ряд исследователей рассматривает первичные (коренные) ландшафты как важнейший природный ресурс, играющий важную роль в экологической стабилизации экосферы.

2. Вторично-производные ландшафты - это природно-антропогенные ландшафты, сформировавшиеся на месте первичных в результате хозяйственной деятельности в настоящем или прошлом, существующие в относительно устойчивом состоянии на протяжении десятилетий или первых столетий благодаря естественным процессам саморегулирования. Такие ландшафты отличаются хозяйственной деятельностью средней интенсивности, или же в малоизмененном ландшафте встречаются отдельные пятна высоко интенсивной деятельности.

3. К категории антропогенно-модифицированных ландшафтов относятся ландшафты с весьма высокой степенью трансформации. В них антропогенные изменения отличались большей скоростью, чем природные вариации географических условий. Эти ландшафты управляются, с одной стороны, как природные системы, а с другой -- они в очень большой степени зависят от деятельности человека.

В эту категорию входят, прежде всего, сельскохозяйственные модификации ландшафтов: поля (орошаемые и неорошаемые), огороды, сады, плантации и пастбища разного типа. Сюда относятся также территории интенсивного, целенаправленного выращивания древесины. К категории антропогенно-модифицированных ландшафтов относятся также охраняемые рекреационные области, прежде всего, парки.

4.Техногенные ландшафты - это природные системы, управляемые преимущественно деятельностью человека. Это городские системы со всей городской и пригородной инфраструктурой: жилые кварталы, улицы и площади, места отдыха, промышленные зоны, пути сообщения, системы жизнеобеспечения (водоснабжение и канализация, сбор и переработка мусора, энергоснабжение и отопление) и пр. Это места добычи и переработки минеральных ресурсов (карьеры, шахты, нефтяные промыслы и пр.). Это ландшафты гидротехнических сооружений (плотины, водохранилища, каналы, насосные станции и т.д.) с прилегающими акваториями и территориями.

По типам деятельности человека антропогенные ландшафты могут быть разделены на следующие категории: ландшафты районов неорошаемого земледелия, ландшафты районов орошаемого земледелия, пастбищные ландшафты, лесохозяйственные ландшафты, горнопромышленные ландшафты, урбанизированные ландшафты, рекреационные ландшафты.

Особенности антропогенной трансформации ландшафтов и экосистем

1. Система из почти полностью замкнутой превращается в разомкнутую (открытую) главным образом вследствие отчуждения биомассы в виде продукции, используемся! человеком. Степень открытости системы является, по-видимому, индикатором степени ее антропогенного преобразования.

2. Увеличивается однообразие ландшафтов. Снижение внутри-ландшафтного разнообразия также может быть индикатором антропогенной трансформации.

3. Продуктивность ландшафтов снижается в прямой (возможно, нелинейной) зависимости от интегрального антропогенного давления за определенный интервал времени.

4. Чем выше интегральное антропогенное давление, тем в большей степени нарушено эволюционное развитие ландшафтов и экосистем.

5. Химическое равновесие, сложившееся в ландшафтах и экосистемах в процессе их эволюции в доантропогенную эпоху, нарушено. Антропогенные потоки химических элементов и их соединений часто на один - два порядка превышают уровень естественных потоков химических веществ.

6. Особенно интенсифицировались потоки биогенных веществ.

7. Происходит непрерывная трансформация земельного фонда.

Общей особенностью ландшафтов мира является ухудшение их состояния (деградация), выражающееся, прежде всего, в снижении их естественной биологической продуктивности. При этом главные процессы - это обезлесение в сравнительно влажных ландшафтах и опустынивание в относительно сухих ландшафтах. Природные условия, благоприятные для развития этих двух процессов, имеются на более чем 90% территории суши без ледников, а антропогенные воздействия превращают эту возможность в реальность.

4. Проблемы обезлесения, опустынивания, сохранения биологического разнообразия Земли

Проблема обезлесения. Мы уже обсуждали выше исключительную роль, которую играет биота в целом в стабилизации экосферы Земли. В том числе высока роль лесов. Если чрезвычайно важно воздействие растительности на состояние экосферы, то понятно, что влияние лесов, составляющих около 85% фитомассы мира, не может не быть определяющим. Действительно, леса играют важнейшую роль в формировании как глобального цикла воды, так и глобальных биогеохимических циклов таких элементов, как углерод и кислород. Леса мира регулируют важные особенности климата и водного режима мира. Экваториальные леса являются особенно важным резервуаром биологического разнообразия, сохраняя 50% видов животных и растений мира на 6% площади суши. Вклад лесов в мировые ресурсы не только значителен количественно, но и уникален, поскольку леса это источник древесины, бумаги, лекарств, красок, каучука, плодов и пр.

Согласно Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству (ФАО), в 1995 г. естественные и саженые леса покрывали 26,6% свободной ото льда суши, или примерно 35 млн. км2.

В результате своей деятельности человек уничтожил не менее 10 млн. км2 лесов, содержавших 36% фитомассы суши. Главной причиной уничтожения лесов была потребность увеличить площади пашни и пастбища вследствие роста численности населения.

Заселение и антропогенное преобразование зоны влажных тропических лесов происходили постепенно. Впервые в зоне влажных тропических лесов люди появились 25-40 тыс. лет тому назад в юго-восточной Азии и Океании, 10 тыс. лет назад - в Амазонии, 3 тыс. лет тому назад - в Африке и еще позднее на Мадагаскаре и в Новой Зеландии. Во всех случаях антропогенные изменения лесов были незначительными, поскольку обитающие там племена охотников-собирателей оказывают минимальное воздействие на состояние лесов. Вместе с тем в течение последних 200 лет в этой зоне появилось плантационное сельское хозяйство, выращивающее продукцию на продажу (сахарный тростник, табак, кофе, какао, чай, каучук, кокосовая и масличная пальмы). Экспорт тропической древесины с 1950 г. увеличился в 16 раз. Наряду с этим резко выросло население, что и привело в конце концов к существенному обезлесению и деградации лесов.

Ежегодная потеря площади тропических лесов составляет 13,7-15,5 млн. га за год. В развитых странах площади лесов изменялись незначительно, в среднем увеличиваясь на 1,8 млн. га за год. В некоторых развивающихся странах (например, в Малайзии, Таиланде) сокращение площади лесов происходит особенно быстро.

Основные причины обезлесения в тропической зоне.

1. Освоение новых земель под поля, плантации и пастбища как крестьянами-переселенцами, так и крупными фирмами (в основном животноводческими). Новые дороги, прокладываемые в районах освоения, являются опорой для дальнейшей колонизации территории. Во многих районах основная трудность в сельскохозяйственном освоении - быстрое зарастание расчищенных участков лесной растительностью. На некоторых территориях Бразильской Амазонии через 5-10 лет после расчистки вырастают деревья 50-75 видов высотой до 8 м. Поэтому площадь фактического обезлесения бывает заметно меньше, чем площади ежегодной вырубки. Часто под поля и плантации крестьяне предпочитают расчищать относительно молодой вторичный лес. образовавшийся после сплошной вырубки в процессе лесозаготовок. Это в особенности характерно для стран юго-восточной Азии.

Если лес уже сведен, то проблема заключается в разработке методов устойчивого сельского хозяйства на расчищенных от леса участках. Эта проблема пока не находит успешных решений в полеводстве.

2. Расширение площади земли, используемой под подсечное земледелие, вследствие роста численности населения племен, практикующих этот метод землепользования.

3. Добыча древесины. В отличие от лесов умеренного пояса, в тропических лесах часто производится не сплошная, а выборочная рубка отдельных ценных видов деревьев. При их транспортировке из чащи к дороге гибнет значительное количество леса (согласно одному из исследований, на одно срубленное дерево приходится два погибших или серьезно поврежденных; по другим сведениям, эта пропорция еще больше). Поэтому зачастую основной геоэкологический результат лесозаготовок -- деградация лесов, а не сокращение их площади.

4. Помимо потребностей в ценной древесине, тропические леса удовлетворяют потребности местного населения в дровах. (В большинстве африканских стран от 70 до 95% домашних потребностей в энергии, главным образом для приготовления пищи, удовлетворяются за счет дров.)

Эффективное использование территорий влажных экваториальных лесов приносит немалые трудности. Основная масса биогенных веществ находится преимущественно в деревьях и при вырубке удаляется вместе с ними, а почвы остаются мало плодородными. После вырубки лесов почвы подвержены также неблагоприятному воздействию прямых лучей солнца и сильных дождей. В почвах влажных тропиков отмечается дефицит фосфора и калия, а в сухих тропиках - азота. Плодородные почвы встречаются лишь в специфических местах, таких как склоны вулканов или поймы и дельты рек. В целом чем больше величина осадков за год и продолжительнее сезон дождей, тем сложнее вести сельское хозяйство.

Вследствие очень сложных связей в экосистемах, небольшие изменения в них могут привести к непредвиденным последствиям. По Д. По и Д. Сейерс (Англия), основные принципы управления территориями влажных тропических лесов выглядят следующим образом:

1) принятие во внимание геоэкологических ограничений на всех стадиях осуществления хозяйственных проектов;

2) предоставление тропического леса для удовлетворения потребностей, не связанных с функционированием леса, допускается только после всесторонней (экономической, социальной и экологической) оценки проекта и в диалоге с местными жителями;

3) тропический лес может быть превращен в другие виды использования земель только в том случае, если доказано, что это выгоднее и целесообразнее, чем использование леса;

5) специальное внимание должно уделяться тем лесным территориям, основная задача которых -- сохранение биологического разнообразия или осуществление почво- и водозащитных функций на водосборах;

6) население тропических лесов должно иметь возможность участвовать в управлении ими.

При управлении тропическими лесами часто не принимается во внимание, что выгоды от использования лесов в их устойчивом состоянии могут приносить больше дохода, чем выгоды, связанные с расчисткой лесов и использованием древесины. Показано, например, что сбор плодов, ягод, лекарственных растений, каучука и пр. приносит не меньший, а часто и больший доход, чем вырубка леса, а при этом и лес сохраняется.

В лесах умеренного пояса наибольшие проблемы встречаются в Российской Федерации. Россия отличается наибольшей площадью лесов на Земле, достигающей 7,7 млн км2, что составляет 46% всех нетропических лесов мира. Расчетная лесосека страны (т.е. ежегодный прирост древесины) используется лишь частично. В 1996 г. вырубка леса составила лишь 21,4% от расчетной лесосеки, но в некоторых районах Европейской России, например в Татарстане, Коми и Чувашии, она превышает 100%, т.е. площадь лесов сокращается. Во многих районах России первичные леса замещены вторичными. Часть лесов страдает от кислотных осадков, в особенности вокруг городов. Леса России несут большие потери от пожаров и вредителей, распространяющихся на площадях около 1 млн. га в год.

Вследствие общемировой роли лесов в стабилизации экосферы нужен глобальный подход к управлению ими. Необходимо разработать и принять международную конвенцию по лесам, которая определила бы основные принципы и механизмы международного сотрудничества в этой области с целью поддержания устойчивого состояния лесов и его улучшения.

Один из компонентов этого сотрудничества успешно функционирует. Это Международная Организация по древесине, объединяющая как страны-потребители, так и страны-владельцы лесных ресурсов (не только тропического, но и умеренного пояса).

Проблемы опустынивания. Существует неправильное представление о том, что опустынивание это наступление пустынь на более продуктивные территории. На самом деле Международная Конвенция по борьбе с опустыниванием, заключенная в 1994 г., дает следующее определение процесса опустынивания: «Опустынивание означает деградацию земель в засушливых районах, которая происходит вследствие различных факторов, включая колебания климата и деятельность человека». Почвы районов опустынивания отличаются низким плодородием, что в сочетании с малыми и изменчивыми осадками приводит к тому, что биологическая продуктивность в районах значительного опустынивания не превышает 400 кг/га в год сухого вещества.

В соответствии с климатическими условиями пустыни должны занимать в мире площадь около 48 млн. км2 (включая ледниковые покровы, т.е. ледяные пустыни). Фактически, в соответствии с почвенно-ботаническими данными, их площадь достигает 57 млн. км2. Разность между этими двумя цифрами, равная 9 млн. км2, представляет антропогенные пустыни. Опустынивание различной степени развивается еще на 25 млн. км2. Одна шестая часть населения мира живет в зоне угрозы опустынивания. Мировые экономические потери от опустынивания, по состоянию на 1990 г., оцениваются в 42 млрд. долларов ежегодно.

Признаками опустынивания являются: сокращение степени покры-тости почвы растительностью, увеличение отражательной способности (альбедо) поверхности почвы, значительная потеря многолетних растений, особенно деревьев и кустарников, деградация и эрозия почвы, насту пание песков и засоление почв. Все эти природные процессы типичны для аридных ландшафтов, и они регулируются естественным образом. Но когда они взаимосвязаны с действиями человека, многие изменения становятся необратимыми.

Пример. Сахель, обширная территория к югу от Сахары, в наибольшей степени страдает от опустынивания. В Сахеле плотность населения и скота очевидно превысили потенциальную емкость этой территории. В 1968 г. там началась многолетняя засуха (период с пониженным количеством осадков), продолжавшаяся двумя волнами в течение приблизительно 20 лет. Это привело к снижению продуктивности полей и пастбищ, высыханию колодцев, уменьшению речного стока, падению уровня озера Чад и другим катастрофическим последствиям. Во время первой волны засухи (1968-1973 гг.) погибло от голода свыше 250 тыс. жителей и 40% скота. В Мали и Мавритании погибло более 90% скота.

Климат - важнейший естественный фактор формирования территорий различной степени опустынивания. В особенности это хорошо видно на примере Сахеля, где в направлении с севера на юг имеются резкие гидроклиматический и геоэкологический градиенты, определяющие пространственные изменения основных типов хозяйства. С севера на юг увеличиваются осадки, снижается их изменчивость от года к году, увеличивается продолжительность влажного сезона, улучшается водный баланс за сезон дождей. Соответственно роль земледелия в сельском хозяйстве к югу усиливается, а скотоводства, наоборот, сокращается.

Уровень 600 мм осадков в год разделяет районы с устойчивым и неустойчивым земледелием. Однако эта средняя многолетняя величина не вполне показательна. Малая продолжительность влажного сезона и его вариации во времени от года к году делают земледелие рискованным даже при большем количестве осадков. Краткость сезона дождей резко ограничивает возможности земледелия, заставляя крестьянина выращивать только культуры с коротким вегетационным периодом. Соответственно и в скотоводстве большая изменчивость осадков от года к году изменяет условия существования скота и его хозяев, от почти изобилия до крайнего дефицита воды и пищи.

Неприятная дополнительная агроклиматическая особенность Сахеля в том, что как влажные, так и сухие годы складываются обычно в серии лет, образуя засушливые или влажные периоды. Как земледельцы, так и скотоводы обычно располагают опытом выживания в пределах одного сухого года, но они не в состоянии пережить серию засушливых лет, что приводит их к катастрофе.

В Сахеле благодаря климатическим условиям при перемещении к югу увеличивается биологическая продуктивность территории, а потому и плотность населения. При этом во всех типах ландшафтов и соответствующих им типах хозяйства плотность населения превышает потенциальную емкость территории. В особенности сложная ситуация складывается в зоне неустойчивого земледелия с осадками 400-600 мм, где высокая плотность населения сочетается с конфликтными интересами скотоводства и земледелия, что вызывает, в конечном итоге, усиление опустынивания.

С этой точки зрения, территорию Сахеля можно разделить на преимущественно земледельческую и скотоводческую зоны. В первой, вследствие роста населения, сокращаются площади залежных земель. Они превращаются в пашню, довольно быстро деградируют, что снова приводит к необходимости отправить часть пашни в залежь и к необходимости новой распашки, в то время как площади залежи и время «отдыха» земли сокращаются, что вызывает дальнейшую деградацию этих территорий. Так возникают новые очаги опустынивания в этой зоне, весьма далеко от Сахары.

В скотоводческой зоне, несмотря на невысокую биологическую продуктивность на единицу площади, естественная растительность лучше, чем в земледельческой зоне. Производительность пастбищ в Сахеле (на единицу площади) в 1,5-10 раз выше, чем в современных хозяйствах Техаса или Австралии, потому что разнообразный скот в стадах населения Сахеля поедает всю растительность: коровы - траву, овцы - кустарник, козы - ветви деревьев. К тому же в Сахеле на 1 км2 приходится 10-пастухов, а в современных хозяйствах США -- один пастух на 100 км2, т.е. в Сахеле в 1000 раз выше. Эти обстоятельства делают, казалось бы, примитивную систему скотоводства фактически весьма эффективной, приспособленной к агроэкологическим условиям района и практически не угрожающей экологическому состоянию скотоводческой зоны. Однако система скотоводства, созданная опытом многих поколений, не выдерживает повышающегося антропогенного давления.

В процессе циклического отгонного животноводства в пределах скотоводческой зоны скот зимой перегоняют к югу, а летом (в сезон осадков) -- на север, в направлении Сахары. На юге зоны количество и качество пастбищ хуже, чем на севере, вследствие высокой плотности населения и конфликта интересов скотоводов и земледельцев. В результате эти земли подвергаются сверхэксплуатации и деградируют.

Сахель - лишь типичный и наиболее известный пример, но процессы опустынивания и управление им во многом схожи во всех аридных районах мира.

Эффективная борьба с опустыниванием должна основываться на глубоком понимании системы взаимодействующих естественных и социально-экономических факторов и, в конечном итоге, на стратегии социально-экономического преобразования стран, страдающих от опустынивания. Международная Конвенция по борьбе с опустыниванием - один из основных механизмов участия всех стран мира в решении этой проблемы.

Проблемы сохранения биологического разнообразия Земли

Биологическое разнообразие (БР) - это совокупность всех форм жизни, населяющей нашу планету. Это то, что делает Землю не похожей на другие планеты Солнечной системы. БР - это богатство и многообразие жизни и ее процессов, включающие разнообразие живых организмов и их генетических различий, так же как и разнообразие мест существования, сообществ, экосистем и ландшафтов, в которых организмы существуют. БР делится на три иерархические категории: разнообразие среди представителей тех же самых видов (т.е. на уровне генов), между различными видами и между экосистемами.

Генетическое разнообразие чрезвычайно велико. Под ним понимаются вариации генов внутри видов. До недавних пор изменения генетического разнообразия исследовались преимущественно на породах домашних растений и животных, а также на популяциях отдельных видов, находящихся в ботанических садах и зоопарках. По-видимому, исследования глобальных проблем БР на уровне генов - дело будущего.

Что касается видового разнообразия, то до сего времени подсчеты числа видов на Земле, выполненные различными авторами, различаются на порядок. Среди растений и хордовых животных описаны 85-90% видов, но во всех других таксонах описано много менее половины видов. Оценки общего числа видов, по данным различных авторов, находятся в пределах между 3,6 млн. и 112 млн. Столь большое различие связано преимущественно с тем, что число видов насекомых оценивается в пределах от 2 до 100 млн. видов, но даже если не принимать во внимание столь расходящиеся данные по насекомым, все равно уровень знания биологического разнообразия остается невысоким. Наиболее авторитетная оценка видового разнообразия, которая привлекла к этой работе около 1500 специалистов, выполнена в ЮНЕП в 1995 г. Согласно этой оценке, наиболее вероятное количество видов -- 13-14 млн., из которых описаны лишь 1,75 млн. или менее 13%.

Наивысший иерархический уровень биологического разнообразия - экосистемный или ландшафтный. Мелкомасштабные карты зональных типов ландшафтов мира или континентов, по сути дела, отражают это биологическое разнообразие высшего иерархического уровня.

Наибольшим видовым разнообразием отличаются нижеследующие ландшафты (в убывающем порядке): влажные экваториальные леса, коралловые рифы, сухие тропические леса, влажные леса умеренного пояса, океанические острова, ландшафты средиземноморского климата, безлесные (саванные, степные) ландшафты. Богатство влажных экваториальных лесов особенно велико: например, на 200 га леса в Индонезии произрастает столько же видов деревьев, сколько их имеется во всей внетропической Северной Америке. Не меньшим видовым разнообразием отличаются коралловые рифы.

В результате отмечаются глобальные центры максимумов биоразнообразия и прочие центры высокого биоразнообразия. Многие центры были первоначально выделены Н. И. Вавиловым в 1920-е годы.

1. Чоко (Коста-Рика);

2. Тропические Восточные Анды;

3. Приатлантическая Бразилия;

4. Восточные Гималаи (провинция Юннань в Китае);

5. Северный Борнео;

6. Новая Гвинея.

Помимо глобальных центров, выделяются еще 16 центров высокого биоразнообразия (3000 видов и более на 10 000 км2), в пределах которых встречаются пятна наивысшего разнообразия. К таким центрам высокого биоразнообразия относятся, например, Средиземноморье (включая Кавказ), Восточно-Африканская рифтовая долина, Капский центр (юг Африки), Мадагаскар, Гвианское нагорье и др.

В последние два десятилетия биологическое разнообразие стало привлекать внимание не только специалистов-биологов, но и экономистов, политиков, а также общественность в связи с очевидной угрозой антропогенной деградации биоразнообразия, намного превышающей нормальную, естественную деградацию.

За последние 500 млн. лет на Земле было пять периодов массового исчезновения видов. Из них последний был примерно 65 млн. лет тому назад. Для восстановления биологического богатства каждый раз необходимо было примерно 10 млн. лет. В настоящее время, вследствие деятельности человека, имеется реальная опасность еще одного периода массового сокращения биологического разнообразия, но со скоростью, значительно превышающей как скорость в предшествующие периоды массового уничтожения, так и современную естественную скорость уничтожения и замещения видов.

Согласно «Глобальной оценке биологического разнообразия» (Global Biodiversity Assessment, UNEP, 1995), перед угрозой уничтожения стоят более чем 30 тыс. видов животных и растений. Скорость исчезновения видов млекопитающих в XX столетии в 40 раз превышала максимальные скорости, зафиксированные в геологическом прошлом. За последние 400 лет исчезли 484 вида животных и 654 вида растений.

Причины современного ускоренного снижения биологического разнообразия.

1. Быстрый рост населения и экономического развития, вносящие огромные изменения в условия жизни всех организмов и экологических систем Земли;

2. Не принимаются во внимание долговременные последствия действий, разрушающих условия существования живых организмов, эксплуатирующих природные ресурсы и интродуцирующих неместные виды;

3. Рыночная экономика не в состоянии оценить истинную стоимость биологического разнообразия и его потерь;

4. Увеличение миграции людей, рост международной торговли и туризма;

5. Усиливающееся и распространяющееся загрязнение природных вод, почвы и воздуха.

За последние 400 лет основными непосредственными причинами исчезновения видов животных были:

1) интродукция новых видов, сопровождавшаяся вытеснением или истреблением местных видов (39% всех потерянных видов животных);

2) разрушение условий существования, таких как потеря территорий, заселенных животными, и их деградация, фрагментация, усиление краевого эффекта (36% от всех потерянных видов);

3) неконтролируемая охота (23%);

4) прочие причины (2%).

Причины необходимости сохранения генетического разнообразия.

Этическая: все виды (какими бы вредными или неприятными они ни были) имеют право на существование. Это положение записано во «Всемирной хартии природы», принятой Генеральной Ассамблеей ООН.

Наслаждение природой, ее красотой и разнообразием также имеет высочайшую ценность, не выражающуюся в количественных показателях.

Разнообразие -- это основа эволюции жизненных форм. Снижение видового и генетического разнообразия подрывает, следовательно, дальнейшее совершенствование форм жизни на Земле.

Существует серьезная экономическая целесообразность сохранения биоразнообразия, по крайней мере, вследствие двух главных причин: а) дикая живая природа -- источник селекции домашних растений и животных, а также и генетический резервуар, необходимый для обновления и поддержания устойчивости сортов; б) дикая природа -- источник лекарств: от 25 до 40% лекарств содержат естественные биологические компоненты.

Экономическая ценность биологического разнообразия.

1. Непосредственная ценность. Стоимость тех компонентов биоразнообразия, которые удовлетворяют потребности общества. Потребительское использование генов, видов, экологических сообществ или же биологических процессов для обеспечения таких нужд, как продовольствие, топливо, медицина, энергия и древесина. Непотребительское использование компонентов биоразнообразия для отдыха, туризма, науки или образования.

2. Опосредованная ценность. Использование биоразнообразия для обеспечения экономической или другой деятельности общества. Эта ценность вытекает из роли биоразнообразия в сохранении тех «услуг» экосистем, которые поддерживают биологическую продуктивность, стабилизируют климат, поддерживают плодородие почв и очищают природные воды и воздух.

Неиспользуемые, или пассивные, ценности

Ценность для блага других членов современного общества. Это то, за

что люди готовы платить, с тем, чтобы другие члены данного поколения могли использовать определенные компоненты биоразнообразия. Ценность завещания для будущих поколений: Это то, за что люди готовы платить (или выгоды, от которых они согласны отказаться) с тем, чтобы будущие поколения могли использовать определенные компоненты биоразнообразия. Ценность существования биоразнообразия: Это то, за что люди готовы платить (или выгоды, от которых они согласны отказаться) с тем, чтобы обеспечить непрерывное существование биоразнообразия или его определенных компонентов. Иногда ее называют истинной ценностью.

Способы защиты биологического разнообразия.

а) Защита биологического разнообразия на уровне видов.

Стратегия в месте обитания - основная. При ней отдельные виды или популяции охраняются законом, регулируется охота на них и торговля ими (в том числе международная), разрабатываются и осуществляются стратегии по охране отдельных, наиболее ценных и редких видов (например, носорог, уссурийский тигр) или по реинтродукции видов в дикую природу (лошадь Пржевальского, бизон, зубр). На уровне стран принимаются законы, регулирующие вопросы охраны диких животных и растений.

При стратегии вне места обитания для сохранения ограниченного количества особей диких животных используются зоопарки, ботанические сады, аквариумы, коллекции семян и микроорганизмов. Выпускаются также Красные книги, содержащие список видов, находящихся под угрозой исчезновения.

Охрана биоразнообразия на уровне видов -- дорогой и трудоемкий путь, возможный только для избранных видов, но недостижимый для охраны всего богатства жизни на Земле.

б) Защита биологического разнообразия на экосистемном уровне.

Наиболее эффективный и относительно экономичный способ охраны БР на экосистемном уровне - охраняемые территории. В соответствии с классификацией Всемирного союза охраны природы (IUCN) выделяются 8 видов охраняемых территорий:

1. Заповедники. Цель - сохранение природы и природных процессов в ненарушенном состоянии.

2. Национальные парки. Цель - сохранение природных областей национального и международного значения для научных исследований, образования и отдыха. Обычно это значительные территории, в которых использование природных ресурсов и другие материальные воздействия человека не допускаются.

3. Памятники природы. Это обычно небольшие территории, нуждающиеся в охране: валуны, дубы, родники.

4. Управляемые природные резерваты. Сбор некоторых природных ресурсов разрешается под контролем администрации.

5. Охраняемые ландшафты и приморские виды. Это живописные смешанные природные и окультуренные территории с сохранением традиционного использования земель.

6. Ресурсные резерваты, создаваемые, чтобы предотвратить преждевременное использование территории.

7. Антропологические резерваты (резервация), создаваемый для сохранения традиционного образа жизни коренного населения.

8. Территории многоцелевого использования природных ресурсов, ориентированная на устойчивое использование вод, леса, животного и растительного мира, пастбищ и для туризма.

Имеются еще две дополнительные категории, накладывающиеся на вышеперечисленные восемь:

9. Биосферные заповедники. Создаются с целью сохранения БР. Включают несколько концентрических зон различной степени использования: от зоны полной недоступности (обычно в центральной части заповедника) до зоны разумной, но достаточно интенсивной эксплуатации.

10. Места всемирного наследия. Создаются для охраны уникальных природных особенностей мирового значения. Управление осуществляется в соответствии с Конвенцией по всемирному наследию.

Всего в мире в 1994 г. было 9793 охраняемые территории категорий 1-5 по классификации IUCN общей площадью 9,6 млн. км2, или 7,1% от общей площади суши (без ледников). Цель, которую ставит перед мировой общественностью Всемирный Союз охраны природы, - добиться расширения охраняемых территорий до размеров, составляющих 10% площади каждой крупной растительной формации (биома) и, следовательно, мира в целом. Это способствовало бы не только охране биоразнообразия, но и повышению устойчивости экосферы в целом.

В Северной и Центральной Америке имеется 2549 охраняемых территорий, занимающих 10,2% площади континента.

Стратегия расширения числа и площади охраняемых территорий находится в противоречии с использованием земли для других целей, в особенности имея в виду растущее население мира. Поэтому для охраны биологического разнообразия необходимо, наряду с охраняемыми территориями, в возрастающей степени совершенствовать использование «обычных», заселенных земель и управление популяциями диких видов, причем не только исчезающих, и местами их обитания на таких землях.

К эффективным способам защиты биологического разнообразия относятся и международные соглашения, общее число которых в области охраны БР весьма значительно. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (1992 г.) приняла Международную конвенцию по охране биологического разнообразия, являющуюся центральной и важнейшей в этой области. Этот всеобъемлющий документ, обязательный к исполнению участниками Конвенции, ориентирован на вопросы использования и охраны биоразнообразия. Он требует, чтобы страны-участницы разработали и осуществляли стратегию устойчивого использования и защиты биоразнообразия. Конвенция обеспечивает форум для продолжения дискуссий по вопросам биоразнообразия.

Важным соглашением является Конвенция о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой уничтожения (CITES). К Конвенции присоединились более ста государств. Существует также ряд других конвенций, охраняющих различные аспекты биологических ресурсов и биоразнообразия: Конвенция по охране мигрирующих видов диких животных, Конвенция по охране водно-болотных угодий, Конвенция по защите китов и др. Наряду с глобальными конвенциями существуют и многочисленные региональные и двухсторонние соглашения, регулирующие конкретные вопросы биоразнообразия.

К сожалению, пока можно констатировать, что, несмотря на многочисленные меры, ускоренная эрозия биологического разнообразия мира продолжается. Однако без этих мер защиты степень потери биоразнообразия была бы еще выше.

Литература

Основная литература

1. Голубев Г.Н. Геоэкология: Учебник для студентов вузов/Г.Н. Голубев. 2-е изд. испр. и доп. М.:Аспект Пресс, 2006. 288с.

2. Петров К.М. Геоэкология: Учеб. пособие. Спб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. 274 с.

3. Егоренков Л.И., Кочуров Б.И. Геоэкология: Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2005. 320 с.

4. Братков В.В. Геоэкология: Учеб. пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по экологическим специальностям/ В.В. Братков, Н.И. Овдиенко. М.: Высшая школа, 2006. 271 с.

Дополнительная литература

1. Орленок В.В., Федоров Г.М. Региональная география России. Калининградская область: Учеб. пос. для студ., 2005. - 259с. НА (377 экз.)

2. Географический атлас Калининградской области, 2002. - 275с. НА (52 экз.)

3. География Калининградского региона. Полевая общегеографическая практика: учеб.пособие. 2007. -261 с. НА (152 экз.)

4. Лопатин К.И. Проблемы геоэкологии / К.И.Лопатин, С.А. Сладкопевцев. М.: МВД, 2008. 259 с.

5. Экология и геоэкология недропользования: Учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки бакалавров, магистров и дипломированных специалистов «Геология, разведка и разработка полезных ископаемых» / А.Г. Милютин и др.; под ред. А.Г.Милютина. М.: Высш.шк., 2007. 439 с.

6. Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование: Учеб. пособие для высш. пед. учеб. заведений / Н.Г. Комарова. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 192 с.

7. Родзевич Н.Н. Геоэкология и природопользование: Учеб. для вузов/ Н.Н. Родзевич. М.: Дрофа, 2003. 256 с. Ч.з. №1 (1 экз).

8. Емельянов А.Г. Основы региональной геоэклогии: Учеб. пособие / А.Г. Емельянов, О.А. Тихомиров; М-во образования Рос. Федерации. Твер гос. ун-т. Тверь: Твер.гос. ун-т, 2000. 154 с. НА (13 экз.).

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Давление человека на биосферу. Активизация хозяйственно-производственной деятельности человека. Загрязнение мирового океана. Поступление кислорода в атмосферу Земли в результате фотосинтетической деятельности. Химические и радиационные загрязнения.

контрольная работа , добавлен 16.12.2011


Рассмотрение особенностей экологии человека в сельской местности. Влияние сельскохозяйственный культур на наземные экосистемы. Внедрение в ХХ веке интенсивных технологий (монокультур, незащищенных сортов, химизация почв) и их влияние на биосферу Земли.

контрольная работа , добавлен 29.03.2011


Роль растительного мира в создании органического вещества. Распределение органического вещества по планете. Пространственная неоднородность биосферы. Влияние человека на флору Земли. Исчезновение и охрана растительного мира. Биологический круговорот.

курсовая работа , добавлен 13.07.2013


Сущность и причины возникновения глобальных экологических проблем. Распространение загрязняющих веществ в атмосфере. Разрушение озонового слоя Земли. Загрязнение гидросферы и литосферы. Влияние антропогенной деятельности на животный и растительный мир.

презентация , добавлен 19.12.2013


Влияние хозяйственной деятельности человека на появление ландшафтов, близких к пустынным, с редким растительным покровом. Основные причины деградации земель по всему миру. Анализ динамики обмеления Аральского моря и опустынивания территорий Кавказа.

презентация , добавлен 18.11.2012


Биологическое разнообразие биосферы. Сохранение биологического разнообразия и генофонда биосферы под влиянием деятельности человека, оказывающей негативное воздействие. Задачи селекции, акклиматизация видов. Охраняемые территории и природные объекты.

курсовая работа , добавлен 12.03.2016


Общая характеристика загрязнения природной среды. Экологические проблемы биосферы. Атмосфера - внешняя оболочка биосферы. Влияние человека на растительный и животный мир. Пути решения проблем экологии. Рациональное природопользование.

реферат , добавлен 24.01.2007


Изменение видового и популяционного состава фауны и флоры, вызванные деятельностью человека. Красные книги. Технологические формы воздействия человека на биосферу. Экологические формы воздействия человека на биосферу.

контрольная работа , добавлен 07.12.2006


Биосоциальная природа человека и его популяционная характеристика. Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человека. Влияние антропогенных факторов на природную среду живых организмов. Пути решения основных экологических проблем.

реферат , добавлен 21.02.2012


Изучение причин, вызвавших кризисы на разных этапах развития биосферы. Оценка отрицательной деятельности человека, повлекшей к деградации глобальной экологической системы. Районы острых экологических ситуаций в России. Переработка промышленных отходов.

ЛЕКЦИЯ 11

БИОСФЕРА. ПОНЯТИЕ О ГЕОГРАФИЧЕСКОМ ЛАНДШАФТЕ.

Учение В.И. Вернадского о биосфере. Биосфера, ее границы, состав. Биостром. Биологический круговорот. Понятие о географическом ландшафте. Природные и антропогенные ландшафты.

Биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом. Живое вещество одно из самых древних известных на Земле природных тел. В химическом строении биосферы главная роль принадлежит кислороду, углероду и водороду, составляющим по весу 96,5% живого вещества, а также азоту, фосфору и сере, которые называются биофильными.

Понятие биосферы появилось в биологии в 18 в., однако первоначально оно имело совсем иной смысл, чем теперь. Биосферой именовали небольшие гипотетические глобулы (ядра органического вещества), которые якобы составляют основу всех организмов. К середине 19 ст., в биологии уточняются позиции научных представлений о реальных органических клетках, и термин «биосфера» утрачивает свой прежний смысл. К идее биосферы в ее современной трактовке пришел Ж.-Б. Ламарк (1744-1829), основатель первой целостной концепции эволюции живой природы, однако данный термин он не использовал. Впервые в близком к современному смысле понятие «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс, который в книге «Происхождение Альп» (1875) определил ее как особую, образуемую организмами оболочку Земли. В настоящее время для обозначения этой оболочки используются понятия «биота», «биос», «живое вещество», а понятие «биосфера» трактуется так, как его толковал академик В.И. Вернадский (1863-1945). Основной труд В.И. Вернадского «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения» был опубликован после его смерти.

Целостное учение о биосфере представлено в его ставшей классической работе «Биосфера» (1926). В.И. Вернадский определил биосферу как особую охваченную жизнью оболочку Земли . В физико-химическом составе биосферы В.И. Вернадский выделяет следующие компоненты:

-живое вещество – совокупность всех живых организмов;

-косное вещество – неживые тела или явления (газы атмосферы, горные породы магматического, неорганического происхождения и т.п.);

-биокосное вещество – разнородные природные тела (почвы, поверхностные воды и т.д.);

-биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (гумус почвы, каменный уголь, торф, нефть, сланцы и т.п.);

-радиоактивное вещество (образуется в результате распада радиоактивных элементов радия, урана, тория и т. д.);

-рассеянные атомы (химические элементы, находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии);

-вещество органического происхождения (космическая пыль метеориты).

Учение В.И. Вернадского нацеливало на изучение живых, косных и биокосных тел в их неразрывном единстве, что сыграло значительную роль в подготовке естествоиспытателей к целостному восприятию природных систем.

С учетом современных представлений, биосфера включает оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с этими организмами. Иными словами биосфера – это область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.

Структура биосферы представляет собой совокупность газообразной, водной и твердой оболочек планеты и живого вещества, их населяющего. Масса биосферы составляет приблизительно 0,05% массы Земли, а ее объем – 0,4% объема планеты. Границы биосферы определяет распространение в ней живых организмов. Несмотря на различную концентрацию и разнообразие живого вещества в разных районах земного шара, считается, что горизонтальных границ биосфера не имеет. Верхняя же вертикальная граница существования жизни обусловлена не столько низкими температурами, сколько губительным действием ультрафиолетовой радиации и космического излучения солнечного и галактического происхождения, от которого живое вещество планеты защищено озоновым экраном. Максимальная концентрация молекул озона (трехатомного кислорода) приходится на высоту 20-25 км, где толщина озонового слоя составляет 2,5-3 км. Озон интенсивно поглощает радиацию на участке солнечного спектра с длиной волны менее 0,29 мкм.

Поскольку граница биосферы обусловлена полем существования жизни, где возможно размножение, то она совпадает с границей тропосферы (нижнего слоя атмосферы), высота которой от 8 км над полюсами до 18 км над экватором Земли. Однако в тропосфере происходит лишь перемещение живых организмов, а весь цикл своего развития, включая размножение, они осуществляют в литосфере, гидросфере и на границе этих сред с атмосферой (только споры и бактерии заносятся на высоту до 20 км, в толще литосферы на глубине 4,5 км в скважинах найдены только анаэробные бактерии).

В состав биосферы полностью входит вся гидросфера (океаны, моря, озера, реки, подземные воды, ледники), мощность которой составляет 11 км. Наибольшая концентрация жизни сосредоточена до глубины 200 м, в так называемой эвфотической зоне , куда проникает солнечный свет и возможен фотосинтез. Глубже начинается дисфотическая зона , где царит темнота и отсутствуют фотосинтезирующие растения, но активно перемещаются представители животного мира, непрерывным потоком опускаются на дно отмершие растения и останки животных.

Нижняя граница биосферы в пределах литосферы лежит в среднем на глубине 3 км от поверхности суши и 0,5 км ниже дна океана (верхний слой земной коры с давлением 4 х 10 7 Па и температурой 100 0 С).

Возникновение жизни и биосферы представляет собой крупнейшую проблему современного естествознания. Можно говорить о двух гипотезах – о возникновении (самозарождении) жизни и о появлении жизни из космоса.

Согласно первой гипотезе о самозарождении жизни на Земле на поверхности безжизненной планеты происходил медленный абиогенный синтез органических веществ, которые образовались из вулканических газов при разрядах молний. Примитивные организмы сформировались из белковых структур в конце раннего архея, около 3 млрд. лет назад. Первые одноклеточные организмы, способные к фотосинтезу, возникли около 2,7 млрд. лет назад, а первые многоклеточные – не менее чем на 1 млрд. лет позже. В условиях отсутствия озонового экрана жизнь могла развиваться только в прибрежных частях морей и внутренних водоемах, на дно которых проникал солнечный свет. Из органических соединений возникали многомолекулярные системы, взаимодействующие со средой, благодаря эволюции они приобретали свойства живых организмов.

Сейчас на первое место вышла космохимическая гипотеза происхождения жизни в пределах Солнечной системы (теория панспермии). Есть данные, свидетельствующие о том, что жизнь существовала на Земле намного раньше, чем 3 млрд. лет (по А.И. Опарину). Наиболее древним участком земной коры является комплекс Исуа в Западной Гренландии, возраст которого не менее 3,8 млрд. лет. В горных породах Исуа обнаружены явные следы геохимического характера, указывающие на присутствие биосферы с фотоавтотрофными организмами, следовательно, на существование жизни в это время. Однако автотрофным организмам должны предшествовать гетеротрофные, как более примитивные, поэтому начало жизни отодвигается за пределы даты в 4 млрд. лет, т.е., возможно, что жизнь на Земле существует столько же времени, сколько и сама планета. Получены данные, указывающие на существование жизни в космических условиях – обнаружены органические соединения в метеоритах и осколках астероидов, исследованиями подтверждено их биогенное происхождение.. вероятно, образование органических соединений в Солнечной системе на ранних стадиях ее эволюции было типичным и массовым явлением.

Длительное время жизнь размещалась по планете «пятнами», «пленка жизни» была прерывистой. Широкому и быстрому распространению жизни на Земле способствовали удивительная приспособляемость организмов к среде, разнообразие видов и поразительные потенциальные возможности размножения. Разнообразие видов живых организмов обеспечило заполнение всех экологических ниш. Микроорганизмы найдены в промерзающих почвах и в воде с температурой 100 0 С, они переносят большую концентрацию кислот, существуют в щелочной среде, микроорганизмы найдены в теплоносителях атомных реакторов.

Биостром . На границе атмо-, гидро- и литосферы сконцентрирована наибольшая масса живого вещества планеты, и эта земная оболочка названа биостромом (биогеосферой), или пленкой жизни. Только в ее пределах возможны жизнедеятельность и существование человека. Синонимами биогеосферы являются «эпигенема» (Р.И. Аболин), «витасфера» - сфера жизни (А.Н. Тюрюканов и В.Д. Александров), «биостром», «фитогеосфера» (Е.М. Лавренко), «фитосфера» (В.Б. Сочава), «биогеоценотический покров» (В.Н. Сукачев) и другие близкие по содержанию термины.

В структурном отношении биостром слагается из фитострома, зоострома и микробиострома. Зоостром в создании органического вещества не участвует. Роль микробиостврома в этом процессе невелика и осуществляется с помощью некоторых, в основном водных, фотосинтезирующих бактерий, хемосинтезирующих бактерий (растущих за счет химического окисления неорганического вещества) и сероводородоокисляющих бактерий (обитают в гидротермальных источниках или вблизи их на разных глубинах Океана, включая абиссаль). Основным продуцентом, создателем первичного органического вещества, был и остается фитостром. Он создает его в процессе фотосинтеза в дневные часы, закрепляя в себе в форме потенциальной энергии пищи часть энергии солнечного света.

В.И. Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки и сгущения жизни. Жизненные пленки, занимающие огромные пространства, приурочены к границам раздела фаз. В частности, отличительной особенностью океанического биострома является наличие в нем двух пленок жизни: водно-поверхностной (эвфотической или планктонной) и донной . Планктонная пленка приурочена к эвфотической зоне Мирового океана, границе соприкосновения атмосферы и гидросферы, где с помощью фтосинтеза фитопланктон создает органическое вещество – пищу для подавляющей части организмов на всех глубинах океана. Донная пленка жизни занимает дно (бенталь) океана (заселен бентосом), находится на разделе жидкой и твердой фаз вещества. Водно-поверхностный и донный слои биострома вблизи берегов, на мелководье, смыкаются, образуя здесь единый океанический биостром, отличающийся в равной мере богатым и разнообразным планктоном и бентосом.

На суше существуют две пленки жизни – наземная и почвенная . Наземная пленка (наземный биостром) находится на поверхности почвы и полностью включает растительный покров (фитостром) и животное население суши (зоостром и микробиостром). Почвенная пленка приурочена к тонкому поверхностному слою литосферы, преобразованному почвообразующими процессами. С позиций анализа структурных частей ГО почва представляет верхний преобразованный биостромом слой современной коры выветривания. Она – вместилище подземной части биострома, место сосредоточения корневых систем и среда обитания богатой и разнообразной фауны – от крота и слепыша, до множества беспозвоночных и микроорганизмов. На суше пленки жизни имеют непосредственный контакт, и резкой границы между ними не существует.

Живое вещество в биосфере распределено неравномерно не только по вертикали, но и по площади, образуя сгущения жизни. На суше такими сгущениями жизни являются леса, болота, поймы рек и озера; в океане выделяют следующие типы сгущения жизни: прибрежное (возникает там, где перекрываются планктонная и донная пленки жизни – побережье, шельф и эстуарии рек); саргассовое (приурочено к участкам океана, занятым бурой водорослью саргассум); рифтовое (массовое мелководное поселение коралловых полипов и других морских организмов с твердым известняковым скелетом – Большой Барьерный риф в Тихом океане); апвеллинговое (образовано там, где ветры отгоняют теплую поверхностную воду от берегового склона в субтропических и тропических широтах, в результате чего на поверхность поднимается холодная глубинная вода, богатая биогенными элементами; чаще всего наблюдается у западных берегов континентов); абиссальное рифтовое (оазисы небольших размеров в глубоководных желобах и вне их, населенные рифтиями, полихетами, двухстворчатыми моллюсками, слепыми крабами и рыбами при полном отсутствии растений – открыто к северо-востоку от Галапагосских островов, на глубине 2450 м).

Функции живого вещества в биосфере. Суммарная биомасса живого вещества биосферы составляет 2-3 трл. т, причем 98% ее – это биомасса наземных растений. Биосферу населяют около 1 500 000 видов животных и 500 000 (350 000 – растений и 1 700 000 – животных по Ф.Н. Мильков, 1990) видов растений (Г.В. Войткевич, В.А. Вронский, 1989). В процессах самоорганизации биосферы живое вещество играет ведущую роль и выполняет следующие функции:

Энергетическую – перераспределение солнечной энергии между компонентами биосферы;

Средообразующую (газовую) – в процессе жизнедеятельности живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, метан и др.; живые организмы участвуют в миграциях газов и их превращениях; делятся на кислородно-диоксидуглеродную, диоксидуглеродную, азотную, углеводородную, озонную и пероксидводородную),

Концентрационную – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов (кислорода, углерода, водорода, азота, натрия, магния, калия, алюминия, серы и др.) в концентрациях, в сотни тысяч раз превышающих их содержание в окружающей среде (в углях содержание углерода больше, чем в среднем для земной коры; в кораллах концентрируются карбонаты, формируется органогенный известняк; в диатомовых водорослях концентрируется кремний, в водорослях ламинариях – йод);

Деструктивную (проявляется в минерализации органического вещества);

Окислительно-восстановительную (заключается в химическом превращении веществ биосферы);

Биохимическую (связана с жизнедеятельностью живых организмов – их питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением тел; в результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, после отмирания, в косное)

Биогеохимическая деятельность человечества (приводит к видоизменению всей планеты).

Водная функция живого вещества в биосфере связана с биогенным круговоротом воды, имеющим важное значение в круговороте воды на планете.

Выполняя перечисленные функции, живое вещество адаптируется к окружающей среде и приспосабливает её к своим биологическим (а если речь идёт о человеке, то и социальным) потребностям. При этом живое вещество и среда его обитания развиваются как единое целое, однако контроль над состоянием среды осуществляют живые организмы.

Процесс создания органического вещества в биосфере происходит одновременно с противоположными процессами потребления и разложения его гетеротрофными организмами на исходные минеральные соединения (воду, углекислый газ и др.). Так осуществляется круговорот органического вещества в биосфере при участии всех населяющих ее организмов, получивший название малого , или биологического (биотического), круговорота веществ в отличие от вызываемого солнечной энергией большого, или геологического, круговорота , наиболее ярко проявляющегося в круговороте воды и циркуляции атмосферы. Большой круговорот происходит на протяжении всего геологического развития Земли и выражается в переносе воздушных масс, продуктов выветривания, воды, растворенных минеральных соединений, загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных.

Малый (биологический) круговорот начинается с возникновения органического вещества в результате фотосинтеза зеленых растений, то есть образования живого вещества из углекислого газа, воды и простых минеральных соединений с использованием лучистой энергии Солнца. Фотосинтез осуществляется наземными растениями, пресноводными водорослями и океаническим фитопланктоном. Образовавшиеся в листе органические вещества перемещаются в стебли и корни, где уже в синтез включаются поступившие из почвы минеральные соединения – соли азота, серы, калия, кальция, фосфора. Растения (продуценты ) извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, медь, цинк и другие элементы. Растительноядные животные (консументы первого порядка ) поглощают соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения. Хищники (консументы второго порядка ) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и т.д. Останки животных и отмершие растения перерабатываются насекомыми, грибами, бактериями (редуцентами ), превращаясь в минеральные и простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями. Так начинается новый виток биологического круговорота.

В отличие от большого круговорота малый имеет разную продолжительность: различают сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты. Биологические круговороты вещества не замкнуты. При отмирании органического вещества в почву возвращаются не только те элементы, которые из нее забирались, но и новые, образованные самим растением. Некоторые вещества надолго выходят из круговоротов, задерживаясь в почве или образуя осадочные горные породы.

Образование и разрушение органического вещества – противоположные, но неотделимые друг от друга процессы. Ускорение или отсутствие одного из них неизбежно приведет к исчезновению жизни. Если будет происходить только накопление органического вещества, то атмосфера вскоре лишится углекислого газа, литосфера – фосфора, серы, калия. Следовательно, фотосинтез прекратится, и растения погибнут. С другой стороны, если увеличится скорость разложения, все органическое вещество быстро разложится до минеральных соединений и жизнь прекратится.

Понятие биогеохимического цикла. Обмен веществом и энергией, осуществляющийся между различными структурными частями биосферы и определяющийся жизнедеятельностью микроорганизмов, называется биогеохимическим циклом. Именно с введением В.И. Вернадским понятия «биогеохимический цикл» перестало существовать представление о круговороте веществ как о замкнутой системе. Все биогеохимические циклы составляют современную динамическую основу существования жизни, взаимосвязаны друг с другом и каждый из них играет свойственную ему роль в эволюции биосферы.

Отдельные циклические процессы, слагающие общий круговорот веществ в биосфере, не являются полностью обратимыми. Одна часть веществ в повторяющихся процессах превращения и миграции рассеивается или связывается в новых системах, другая возвращается в круговорот, но уже с новыми качественными и количественными признаками. Часть веществ может также извлекаться из круговорота, перемещаясь вследствие физико-геологических процессов в нижние горизонты литосферы или рассеиваясь в космическом пространстве. Продолжительность циклов круговорота тех или иных веществ чрезвычайно различна. Время, достаточное для полного оборота углекислого газа атмосферы через фотосинтез, составляет около 300 лет, кислорода атмосферы тоже через фотосинтез – 2000 – 2500, воды через испарение – около 1 млн. лет.

В большом и малом круговоротах участвует множество химических элементов и их соединений, но важнейшими из них являются те, которые определяют современный этап развития биосферы, связанный с хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся круговороты углерода, серы и азота (их оксиды – главнейшие загрязнители атмосферы), а также фосфора (фосфаты – главный загрязнитель вод суши). Большое значение имеют круговороты токсичных элементов – ртути (загрязнитель пищевых продуктов) и свинца (компонент бензина).

Вмешательство человека в природные круговороты приводит к серьезным изменениям в состоянии биосферы. Возвращаясь к учению В.И. Вернадского, необходимо отметить, что он оценил появление человека на Земле как огромный шаг в эволюции планеты. Ученый считал, что с возникновением человека и развитием его производственной деятельности человечество становится основным геологическим фактором всех происходящих в биосфере планеты изменений, приобретающих глобальный характер: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой». Дальнейшее неконтролируемое развитие деятельности людей таит в себе большую опасность и потому, считал В.И. Вернадский, биосфера должна постепенно превращаться в ноосферу , или сферу разума (от греческих ноос – разум, сфериа – шар).

Основателями концепции ноосферы можно считать трех ученых – видного французского математика, антрополога и палеонтолога Э. Леруа (1870-1954), французского теолога, палеонтолога и философа П. Тейяра де Шардена (1881-1955) и выдающегося российского ученого естествоиспытателя В.И. Вернадского.

Под понятием «ноосфера» В.И. Вернадский подразумевал высшую форму развития биосферы, определяемую гармонично существующими процессами развития общества и природы. Учение Вернадского утверждает принцип совместной эволюции человечества и природной среды (сейчас этот процесс называют коэволюцией), нацеливает на поиск практических путей обеспечения общественно-природного равновесия.

Понятие «ноосфера» отражает будущее состояние рационально организованной природы, новый этап развития биосферы, эпоху ноосферы, когда дальнейшая эволюция планеты будет направляться разумом в целях обеспечения необходимой гармонии в сосуществовании природы и общества.

Качественные отличия ГО ноосферного этапа развития:

Оболочка характеризуется разнообразием вещественного состава, первичное вещество преобразовывается, возникают новые почвы, породы и минералы, культурные растения и животные;

Возрастает количество механически извлекаемого материала литосферы, оно уже превышает массу материала, выносимого речным стоком;

Происходит массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, преимущественно в энергетических целях; в ноосфере начинается уменьшение содержания кислорода и увеличение углекислого газа, среднегодовая температура планеты увеличивается (примерно на 1-1,5 0), что обуславливает разогрев планеты;

Присутствуют различные виды энергий, используются ядерная и термоядерная энергия;

В пределах ноосферы наблюдается тесное взаимодействие всех компонентов, приводящее к созданию новых систем: природно-территориальных и антропогенных;

В ноосфере проявляется разумная деятельность человека, благодаря появлению разума возникает общество (совокупность индивидуумов, личностей, способных к совместному труду);

Ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным прогрессом НТР: появляется космонавтика, обеспечивающая выход человека за пределы планеты.

Таким образом, биосфера – развивающееся образование, причём в процессе его развития можно выделить следующие этапы:

собственно биосфера (воздействие человека на природную среду не приобрело глобального масштаба);

биотехносфера – биосфера сегодняшнего дня, результат длительного преобразующего влияния технически вооружённого человеческого общества на природу Земли;

ноосфера – состояние биосферы, характеризующееся гармонией и единством природы и общества на основе позитивной и созидательной научной мысли.

Дифференциация ГО. Природный комплекс. Понятие о географическом ландшафте.

Дифференциация ГО – разделения единого планетарного комплекса на объективно существующие природные комплексы разного ранга. Дифференциация зависит от зональных и азональных причин.

Природный комплекс (ПК) – саморегулируемая и самовоспроизводимая система взаимосвязанных компонентов и комплексов более низкого ранга (определение Ф.Н. Милькова). Природные комплексы делятся на природно-территориальные (ПТК) и природно-аквальные (ПАК). Наиболее изучены ПТК суши. ПК характеризуется относительно однородным участком поверхности, единство которого обусловлено географическим положением, единой историей развития, происходящими в его пределах природными процессами.

Все ПК образованы взаимодействием компонентов: горные породы, вода, воздух, растения, животные, почвы. Роль компонентов в ПК учеными оценивается по-разному. Н.А. Солнцев отводит литогенной основе (комплекс геолого-геоморфологических особенностей изучаемой территории, включая стратиграфию, литологию горных пород, тектонику, рельеф) роль ведущего фактора в формировании и устойчивости ПК. Впервые мысль о равнозначности всех компонентов была высказана В.В. Докучаевым, применительно к почве. Ученый считал, что почва есть результат взаимной деятельности климата, растительности, животных, грунтов.

ПК по своим размерам и сложности подразделяются на планетарные (ГО), региональные (материки, физико-географические страны и области, географические пояса и зоны), локальные (приурочены к мезо- и микроформам рельефа – оврагам, речным долинам, моренным холмам).

Основной единицей в ландшафтоведении предлагается считать ландшафт, т.е. такой полный ПТК, в структуре которого непосредственно участвуют все основные компоненты, начиная с земной коры и заканчивая животными, населяющими данный ПТК.

Термин «ландшафт имеет» международное признание. Он взят из немецкого языка (Land – земля и schaft – взаимосвязь).

В научную литературу термин ландшафт был введен в 1805 г. немецким ученым А. Гоммейером. Под ландшафтом он подразумевал совокупность обозреваемых из одной точки местностей, заключенных между ближайшими горами, лесами и другими частями земли. В нашей стране развитие ландшафтоведения связано с трудами выдающихся географов Л.С. Берга, А.А. Григорьева, С.В. Калесника, Ф.Н. Милькова и др.

Известны три трактовки географического ландшафта.

Ландшафт – территориально ограниченный участок земной поверхности, характеризующийся генетическим единством и тесной взаимосвязью слагающих его компонентов (А.А. Григорьев, Н.А. Солнцев. С.В. Калесник, А.Г. Исаченко).

Ландшафт – обобщенное типологическое понятие физико-географических комплексов. Эта точка зрения развивалась в трудах Б.Б. Полынова Н.А. Гвоздецкого. В одну типологическую единицу включаются территориально разрозненные, но сходные относительно однородные комплексы. Ландшафт характеризуется однотипной растительностью, увлажнением, но территориально может находиться на разных континентах (ландшафт степей существует на разных материках в Северной Америке и Евразии).