БИОСФЕРА Владимир Иванович Вернадский Владимир Иванович Вернадский ("Биосфера" 1926 г.) Биосфера Биосфера - общепланетарная оболочка, обусловленная деятельностью живых организмов в течение геологического времени.

I. Строение биосферы. Биосфера включает: 1.Воздушную оболочку – нижнюю часть атмосферы – тропосферу. 2. Водную оболочку (всю гидросферу). 3. Твердую оболочку (верхнюю часть литосферы).

Воздушная оболочка - до высоты 22 км. Основные газы атмосферы: азот -78%, кислород -21%, СО 2 -0,03%, аргон -0,9%, др. газы -0.01%, только аргон не связан с жизнедеятельностью организмов.

Водная оболочка – Гидросфера, занимает ~70% поверхности Земли. Нижняя граница жизни достигает глубины ~11 км. Химический состав гидросферы формируется под действием организмов непосредственно или опосредовано. 96,5 96,5% воды гидросферы сосредоточено в океанах, 1,7 1,7% льды, 1,7 1,7% подземные воды и др. Пресной воды2,8% Пресной воды в гидросфере всего 2,8% (из них 62% сосредоточено в Антарктиде в виде льда)

Твердая оболочка (верхняя часть литосферы). Максимальное количество организмов литосферы сосредоточено в почве, всего в нескольких метрах. Исходным материалом для почвообразования служат поверхностные слои горных пород, под действием климатических факторов, микроорганизмов, растений и животных разрушение пород (50% твёрдая среда) + Отмирание и разложение животных приводит к аккумулированию биогенных элементов и накоплению не полностью разложившихся органических в-в (гумус). => Формирование почвенного покрова. + живые организмы.

Твердая оболочка (верхняя часть литосферы). В литосфере жизнь обнаружена до глубины 7500 м. Органогенное происхождение в литосфере имеют: карбонатные породы - известняки, - доломиты, - мрамор, - мел кремнистые породы - диатомит, каустобиолиты - угли, горючие сланцы, нефть, газ, асфальты, торфы, сапропели, др. - марганцевые руды, - железные руды, - сера, - фосфориты, - бокситы, - залежи урана, - кобальта, - меди, - цинка и т.д.

II. Компоненты биосферы: 1. Живое вещество - совокупность всех организмов в целом (биомасса планеты). неживое вещество 2. Биогенное вещество - создается и преобразуется в процессе жизнедеятельности организмов ( Пр.: Газы атмосферы, каменный уголь, нефть … ) 3. Биокостное вещество - результат совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов ( Пр.: почва ). 4. Косное вещество - образуется без участия живых организмов ( Пр.: извержение горных пород, метеориты … ).

Живое вещество (совокупность всех организмов в целом) составляет лишь 0,01% массы земной коры, но преобразует все оболочки. В.И.Вернадский: "На Земле нет силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом". Распределение живых организмов на поверхности Земли неравномерно: растенияживотные Видов300 тыс. видов1,5 млн. видов2 млн. Масса сухопутных 99,2%0,8%99,87% Масса водных 6,3%93,7%0,13% биомасса99%1% (0,0002% - люди)

III. Биотический круговорот (миграция элементов) - это циркуляция веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Круговорот: воды лет, углерода лет, О лет, СО 2 – 6,3 года I II III IV V

IV. Современное состояние биосферы биомасса людей - 0,0002% Самой мощной химической силой на Земле до появления человека было живое вещество в целом. Но, начиная с неолита, ничтожная часть живого вещества (человечество) приобрела особые свойства, такие как: разум, социальную организацию, производственную деятельность, что позволило человечеству, практически мгновенно, приспосабливать окружающую среду к своим потребностям и приобрести такое влияние на биосферу, что геохимическая мощь человечества начала превосходить силу самого живого вещества (планета заболела человечеством).

IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. Живое вещество. Исчезновение видов. С 1600 с Земли исчезло: - 63 вида и 55 подвидов млекопитающих, вида и подвида птиц, - 21 вид рептилий, - 23 вида рыб.

IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. Пр.: 1741 Пр.: Стеллерова корова (Hydrodamalis gigas), была открыта в 1741 г., малоподвижное беззубое животное длиной 6-8 метров, питалось водорослями. Место обитания - Командорские острова Промысловики истребили её за 27 лет (к 1768 году)

IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. Пр.:1810 Пр.: 1810 г. – популяция Странствующего голубя (Ectopistes migratorius) 2 млрд. особей. Место обитания - лиственные леса восточной части Сев. Америки и южной Канады Промысловики истребили его к 1910 году

IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. Пр.: начале XVI века Пр.: Дронт c острова Маврикий, Реюньон и Родригес. Остров Маврикий был открыт португальцами в начале XVI века, и первое животное с которым они столкнулись – это именно Дронт В 1680 году была убита последняя птица.

IV. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. На данный момент: Около 600 видов позвоночных на грани полного истребления. Под угрозой исчезновения видов животных и 5714 растений. Ежегодно полностью исчезает 1-2 вида организмов. => Это приводит к упрощению сложных природных экосистем, чем нарушается их устойчивость. Охрана: заказники, заповедники, биосферные заповедники.

Земледелие. 10% Сейчас 10% поверхности Земли - пахотные земли. При этом обрабатываемые почвы ежегодно теряют в среднем 1 - 2% гумуса.

Земледелие. Пр.: Пр.: Древний Египет Сахара самая молодая пустыня, ей 2000 лет. До этого - это саванны с рощами акаций, многочисленными озерами, многоводными реками и огромными стадами крупного рогатого скота, буйволами, козами, слонами, жирафами, носорогами, львами и т.д.

Земледелие. Наскальные рисунки в Эннеди (плато в южной части Сахары, Республика Чад) и Тассили (часть Сахары на юго- востоке Алжира).

Земледелие. Пр.: Пр.: Всемирная выставка в Париже в Гвоздем программы считался 7 м слой русского чернозема. Эталон чернозема из Воронежской обл. = 2,5 м. Париж. Всемирная выставка.1889.

Лес. В настоящее время лесами покрыта одна треть суши. В доисторическое время лесами было занято не менее 70% суши. Пр.: Пр.: Древний Израиль. Первый Иерусалимский храм или Храм Соломона ( до н. э.) По приказу царя дровосеков рубили лес для Храма.

Лес. Пр.: Пр.: Перед приходом весны. Водохранилище Вади Алараби и гора с городищем Талль Зирав.

Лес. Пр.: Пр.: Центральная Россия. Троице Сергиева Лавра.

Лес км 2 Сейчас ежегодно вырубается км 2 леса. Пр.: Пр.: В Латинской Америке вырублено 40% лесов. Пр.: Пр.: В Африке 50% девственных лесов вырублено. Опустынивание. Вырубка леса и распахивание территорий приводит к наступлению пустынь. По оценке экспертов ВОЗ S искусственных пустынь сейчас составляет 9 млн. км 2. Т.о. Т.о. за последние 300 лет биомасса Земли уменьшилась на четверть.

Воздействие на атмосферу. Парниковый эффект. Для производства энергии человек сжигает топливо, в результате чего происходит выброс СО 2. За последние 100 лет концентрация СО 2 в атмосфере на 30%. СО 2 препятствует тепловому излучению земли, что приводит к техногенному парниковому эффекту. Температура Земли на 0,5°С

Воздействие на атмосферу. Парниковый эффект. => Таяние льдов. 1,7% воды запасено в Антарктиде в виде льда, после таяния, которого существенно изменится береговая линия, вода на 1,5 м. Антарктида тает! Уровень озёр в Антарктиде последние 5 лет ежегодно повышается на 1 метр. Антарктида тает! => Изменится уровень грунтовых вод, что приведет к затоплению многих прибрежных территорий во всем мире.

Воздействие на атмосферу. Парниковый эффект. => Таяние льдов. Арктика нагревается вдвое быстрее, чем вся остальная планета. Средняя температура в Арктике за последние годы повысилась с -16,7 до -13,8°С. Количество отложений льда сократилось на 40%.

Воздействие на атмосферу. Парниковый эффект. Повышение температуры земли приведёт к интенсификации гидрологического цикла и усилению погодных катаклизмов. Климат станет более резко континентальным. 3ºС Повышение температуры на 3ºС – это тот уровень, при котором произойдут необратимые климатические изменения. Это поставит 400 млн. человек перед угрозой голодной смерти из-за недостатка плодородной почвы и дефицита воды. В декабре 1997 года на встрече в Киото, делегатами из более чем 160 стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выброс СО 2. Киотский протокол призывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008–2012 годам выбросы СО 2 на 5% от уровня 1990 года.

Воздействие на атмосферу. "Кислотные" дожди. Выброс в атмосферу в год: - диоксида серы (SO 2 ) 150 млн. т., - закиси азота (N 2 O) 70 млн. т. Эти вещества в определенных условиях в атмосфере реагируют с водой, образуя серную (H 2 SO 4 ) и азотную кислоту (HNO 3 ), что приводит к выпадению "кислотных" дождей. Подкисление почвы и водоемов, существенно изменяет ценозы, гибнет рыба, уничтожаются леса, уменьшается биомасса.

Воздействие на атмосферу. Нарушение озонового слоя. Антропогенные газы (такие как хлор-фтор-углероды, закись азота и др. хлор- и бромсодержащие газы), попадая в верхние слои атмосферы, расщепляются под действием солнечных лучей, после чего атомы хлора и брома действуют в качестве катализатора в процессе разрушения озона, что приводит к истончению озонового слоя, крайним проявлением которого является появление "озоновых дыр" ( содержания озона на 40 %).

Воздействие на атмосферу. Нарушение озонового слоя. «Озоновые дыры» над Антарктидой С 1980 г.по 1984 г. содержание озона 3% в мире по 1987 г. 4% по 2000 г. 8% Ежегодное глобальное уменьшение озонового слоя составляет 0,5%. Пр.: Пр.: 1995 г. озона над Европой на 10%, над Уралом - 30%, над районами Восточной Сибири - 40%.

Воздействие на атмосферу. Нарушение озонового слоя. = Увеличивается УФ облучение поверхности Земли, что приводит к: нарушению экосистем ( снижается первичная продуктивность => биомасса). вредному влиянию на здоровье человека, возникают или усугубляются: пигментная ксеродерма, плоскоклеточный рак кожи, базилиома, меланома, катаракта. усилению мутационного процесса г. в Монреале 50 стран подписали соглашение о производства фреонов на 50% г. в Лондоне 92 государства – прекратить в Мире производство ХФУ до 2010 г.

Воздействие на гидросферу. Сооружение каналов, переброска водостока рек. Приводит к: истощению грунтовых вод, осушению территорий, засолению почв … Пр.: Пр.: Проблема Аральского моря. Из Сырдарьи и Амударьи, рек впадающих в Аральское море, воду забрали на орошение. Уровень моря снизился на 14 м. S в 4 раза (осталось 40%). Полное исчезновение Большого Арала предрекают к 2015 г.

Воздействие на гидросферу. Сооружение плотин и водохранилищ (более ) нарушает путь миграции рыб, что приводит к резкому уменьшению их численности. Пр.: Пр.: Каспийская белорыбица. повышение уровня воды до плотины уничтожение лесов, земельных угодий, заболачиваемость. уменьшению уровня воды после плотины. Пр.: Пр.: река Иордан. В самом ее начале Израиль построил дамбу, обеспечивающую питьевой водой большую часть его территории, и тем самым, почти полностью перекрыл отток воды из Галилейского моря в реку. 3% В настоящий момент водные ресурсы Иордана в нижнем течении составляют лишь 3% от первоначальных.

Химическое загрязнение Пестициды (загрязнители 1) Пр.: Пр.: ДДТ (дихлор-дифенил-трихлор-метан). - Мюллер, открывший инсектицидные свойства ДДТ, получил нобелевскую премию гг. в первые годы применения в Америке, был получен потрясающий эффект. в борьбе с вредителями сельского хозяйства, с комарами, как переносчиками малярии, с мухой це-це. Но! Оказался токсичным и очень устойчивым во внешней среде (время его распада составляет 150 лет). В 1964 году запрет на ДДТ (1997 г. – США 26,2 млрд. $, дихлофос)

Химическое загрязнение Пестициды (загрязнители 1) Тяжелые металлы (свинец, ртуть …) Бензол, формальдегид, 1-3 бутадиен - летучие органические вещества образуются при неполном сгорании автомобильного топлива Диоксины - группа хлорорганических соединений И др… Ежегодно синтезируется около 250 тысяч новых веществ, из них ~ 500 начинают использовать.

Химическое загрязнение Радиоактивное загрязнение Феномен Эль-Ниньо Загрязнение воды сточными водами Загрязнение океана нефтью Увеличение концентрации азота в атмосфере Перелов водных биоресурсов Истощение исчерпаемых ресурсов Проблема ксенобиотиков Техногенные биогеохимические провинции Электромагнитное загрязнение окружающей среды Проблема городских/промышленных отходов (мусора) Дампинг (сброс отходов в море) Перенаселение и др…

Партия «Зелёных» оценивает возможность существования человечества в сегодняшних условиях загрязнения окружающей среды по самым оптимистическим прогнозам лет. Дальнейшие перспективы развития биосферы. Два пути: 1 путь 1 путь - дальнейшее неконтролируемое воздействие на биосферу, которое приведет к экологической катастрофе: - острой - хронической в конечном счёте гибели биосферы. 2 путь 2 путь - ноосфера - сфера разумного регулирования процессов, происходящих в биосфере.

«Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель. - Разрабатывали 10 лет (создали в гг.) - S = 1,27 га. - V = м 3. - Полностью замкнута видов растений и животных. - 7 биомов: дождевой лес, саванна, пустыня, болото, океан с коралловым рифом, интенсивное сельское хозяйство, апартаменты людей. = 150 млн. $ г. 8 добровольцев вошли в эту сферу.

«Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель г. вошли г. вышли. - Через 15 месяцев уровень кислорода упал до критического и кислород пришлось экстренно нагнетать извне. - Через некоторое время стало не хватать пищи. - Вымерло 18 из 25 позвоночных, - Вымерло большинство насекомых, в частности все опылители. - Возникли серьёзные проблемы с загрязнением воды и воздуха, с контролем температуры. Отрицательный результат – это тоже результат "Отрицательный результат – это тоже результат".

«Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель. Отрицательный результат – это тоже результат "Отрицательный результат – это тоже результат". не можем Вывод: Истинная ситуация в биосфере нам неизвестна и последствия мы просчитать не можем!!!

V. Ноосфера ??? Сделаны лишь первые шаги: Созданы международные организации при ООН - ЮНЕСКО и ЮНЕП, координирующие и направляющие усилия разных стран в этом направлении. Запрещены испытания ядерного оружия в атмосфере и гидросфере. Приняты соглашения по очистке Мирового океана от нефти. Приняты ограничения выброса многих химических веществ во внешнюю среду. Пр.: Монреальский протокол – фреоны. Киотский протокол - СО 2. Ограничение выбросов серы, азота и др. Соглашения по охране исчезающих животных. Созданы национальные парки, заказники, биосферные заповедники. Объявлен "Всемирный день охраны окружающей среды" – 5 июня. и др. …

Спасибо за внимание!