Екология, биосфера

[bono]

Екология, биосфера
БИОСФЕРА
Земята има няколко слоя, или т.нар. обвивки. Това са литосферата, хидросферата и атмосферата. Всяка една от тях в по-малка или по-голяма част е населена с организми. Изследванията на учените показват, че хидросферата е изцяло населена – организми са намерени и в най-големитедълбочини на Марианската падина в Тихия океан на повече от 11000м. В атмосферата се срещат дребни паячета, спори, цветен прашец и др. до 20км височина. В литосферата организми проникват до по-малка дълбочина в пукнатините до 1200-1500м. Всъщност живот се среща на Земята в слой, дебел около 30км. Тези части на земните слоеве, където са разпространени организмите, са силно променени от тях. В атмосферата например има свободен кислород благодарение на фотосинтезиращите растения. Части от литосферата са променени от взаимодействието и с живота в почвата, водата също е богата на органични вещества, които също са продукт на живота.
Следователно там, където е разпространен животът, земните слоеве са изменени от организмите и заедно с тях образуват биосферата.
Терминът биосфера за първи път бил представен в трудовете на френския учен Ж. Б. Ламарк (1744—1829) а по-късно от австрийският геолог Х. Зюс. Но учението за биосферата като качествено различна в енергетично и геохимическо отношение обвивка на Земята било развито от В. И. Вернадски (1926 г.). Биосфера често се нарича тази част от земното кълбо, в която съществува живот. Но според Вернадски биосферата представлява нещо като "жива ципа" на Земята - сбор от населящите Земята в дадения момент живи организми, "живото вещество" на планетата и областта на "миналите сфери", определени от биогенните утаечни скали.
Според представите на В. И. Вернадски биосферата е:
 пространство, в което е съсредоточен животът и се осъществява постоянно взаимодействие между организмите ("живо вещество") и неорганичните условия на средата ("инертно вещество");
 сложна, многокомпонентна, термодинамично открита, саморегулираща се система от жива материя и природни фактори;
 обвивка на земята, чийто състав, структура и енергетика са обусловени от миналата и сегашната дейност на живите същества;
 включва долната част на атмосферата (тропосферата), хидросферата и повърхностния слой на литосферата-навсякъде, където се срещат биологични организми или където са оставили следи.
Съгласно концепцията на Вернадски, в биосферата има инертно вещество, което остава неизменно, и живо вещество, изменящо се в процеса на еволюция. Самото живо вещество може да влияе на хода на еволюцията, изменяйки околната си среда.
Колкото повече се изучават, толкова повече се намират връзки между живите същества и вече е ясно, че нито едно от тях не може да живее без другите. Нито един организъм не е истински самостоятелен - автархия не съществува. Условията, необходими за живота на всеки организъм се създават от дейността на други организми. Във всеки даден момент от време, от докембрия до наши дни, живата обвивка на Земята винаги е представлявала организирано цяло, съществуващо благодарение на достатъчно добре съгласувано функциониране на своите части.
Биосферата е единство на живите организми и околната среда. Тя включва не само живите организми, но и всички минерални вещества, които участват в изграждането на организмите или са техен продукт. Залежите от каменни въглища, варовиковите пластове в планините, изградени от черупките на мекотели и фораминмфери, почвата, както и организмите, са части от биосферата. Между земната обвивка, нейната безжизнена част и живите вещества протича непрекъснат материален и енергиен обмен, изразяващ се в движение на атомите, предизвикан от живото вещество. Този обмен се изменя закономерно в хода на времето и непрекъснато се стреми към устойчиво равновесие. Органичните и неорганичните вещества постоянно мигрират чрез организмите, освобождавани и отново въвличани в живото вещество. Известна част от тези вещества се извежда от биогеохимичния кръговрат и се погребва в земните недра или дънните утайки.
Извършващият се в биосферата кръговрат на вещества, енергии и елементи се осъществява с участието на всички населяващи я организми. Всички живи същества са част от едно цяло, гигантска съвкупност от живи същества, жива обвивка на Земята. Слънчевата енергия предизвиква два кръговрата на вещества:
 голям или геоложки - например кръговрата на водите и циркулацията на атмосферата;
 малък или биологичен, който се развива на основата на големия и представлява кръгова циркулация на вещества между почвата, растенията, микроорганизмите и животните.
Двата кръговрата са взаимосвързани и представляват част от единен процес. Въвличайки в многочислените си орбити инертни частици от средата, биологичния кръговрат на веществата осигурява възпроизводството на живото вещество и оказва активно влияние на облика на биосферата.Биосферата може да се разглежда като една огромна екосистема. Тя се отличава с пълната си независимост по отношение на материята, тъй като в нея се извършва изцяло кръговрат на веществата. Биосферата е най-интензивно развита на границата на отделните земни слоеве. Такива гранични зони са почвата и повърхностните слоеве на водата.
Структурни части на биосферата са екосистемите и биомите. Отделните екосистеми не са напълно независими по отношение на кръговрата на веществата, тъй като между тях се обменя материя. Същото се отнася и за биоценозите им. Съществува обмяна на организми между тях, макар и в не особено голяма степен. Сложното съчетание и взаимодействиемежду организми, биотопи и климат формират няколко пояса на Земята, всеки от които въпреки разнообразието на организми и среда има редица общи особености, различни от тези на другите пояси. Такива пояси се наричат биоми. На сушата биомите от север на юг са – тундра, тайга, широколистни гори, степи, пустини, влажни тропически гори. Характерните особености на биомите се определят от климата. В океана такова рязко обособяване на пояси няма, но все пак и тук може да се обособят няколко зони: плитководна до около( 150-200м дълбочина), батиална, в която светлина все още прониква, но тя е недостатъчна, за да се извършва фотосинтеза и абисална, обхващаща най-големите дълбочини където не прониква светлина.
В.И. Вернадски считал термодинамиката на живото за противоположна на термодинамиката на останалата материя. Ето някои от формулираните от него биогеохимически принципи:
 Биогенната миграция на атомите на химичните елементи в биосферата винаги се стреми към своята проява - принцип, свързан със способността на живото вещество неограничено да се размножава при оптимални условия.
 Еволюцията на видовете в хода на геоложкото време, довеждаща до създаване на форми на живот, устойчиви в биосферата, се развива в посока на увеличиване на биогенната миграция на атомите в биосферата - в хода на еволюцията растенията активно въвличат все нови и нови минерални вещества в биогеохимическия кръговрат.
В течение на цялото геоложко време, разселването на организмите на планетата е максимално възможното за цялото живо вещество, което е съществувало тогава - този принцип е свързан с "повсеместността" на живота. Живото вещество се стреми да запълни със себе си цялото възможно пространство (в границите на земното кълбо, а що се касае до човека, то той ще отиде и по-далече). Новите организми се размножавали и заемали все повече пространство, годно за живот, докато не завършило формирането на биосферата като цяло. Вернадски определил принципа за постоянството на биомасата живо вещество, распространявайки го за цялата история на планетата. Но трябва да се отбележи, че този принцип има относително значение.
Най-енергичната експанзия на живота се изразява във високи темпове на размножение на най-дребните организми и именно тя води до планетарно равновесие между естествения прираст на живо вещество и неговия разпад. Затова сега е по-правилно е да се говори за многовековна тенденция за установяване на постоянна биомаса за определени, значителни интервали геоложко време.
Биосферата е най-сложната организация на материята. Милионите видове организми, съществуващи в биосферата, живеят не сами за себе си, а във взаимнозависещи и закономерно свързани общества от многочисленни индивиди - биоценози. Всъщност, раждането на първите живи организми на нашата планета било появата на биоценоза. С други думи, всяка форма на живот е свързана с определена среда, и така, проблемът за произхода на живота е проблем за произхода на биосферата.
Съгласно Вернадски, произходът на живота се свежда до произход на биосферата, която от самото начало била сложна саморегулираща се система. Голямото разнообразие геохимични функции на живото вещество произтичало от това, че всяка, и най-примитивната клетка, намирайки се във водна, морска среда, имала тесен контакт с всички химични елементи от таблицата на Менделеев. Тези примитивни организми, естественно, избирали не всички елементи, а на предимно тези, които благоприятствали растежа им и подпомагали физиологичните им процеси. Според мнението на редица съвременни изследователи, в ранните си етапи на развитие животът не бил свързан с отделни живи организми, а се изявявял като единно живо вещество.
Биоценозната концепция за абиогенеза твърди, че животът е възникнал в началото под формата на примитивна биоценоза, а по-късно се разделя на отделни индивиди и видове. В началото на планетата ни са съществували само геохимични кръговрати на вещества, а след това са възниквали една след друга тези реакции, които ние сега наричаме метаболични - под формата на звена, които се вграждали в предишните кръговрати, - а след това са възниквали отделните индивиди, наследственността и размножаването.
С появата на човека за биосферата настъпва един нов етап на развитие. Никой друг организъм дотогава не е предизвиквал толкова големи и толкова бързи изменения в нея. Може да се предполага, че през стотици хиляди години от еволюцията си човекът не е влияел върху биосферата повече от което и да е друго живо същество. Първата рязка промяна в степента на това влияние настъпва с овладяването на огъня, но въздействието, което са могли да оказват тези първобитни хора е било нищожно. Човекът обаче непрекъснато усъвършенствал своите ловни оръжия и увеличавал знанията си за околния свят. Наблюденията го научили да засажда семената на растенията и да очаква тяхното поникване – така с появята на земеделието хората започнали да водят по-заседнал начин на живот. Употребата на огъня, отглеждането на растения, постоянното ловуване в един и същ район започват по-осезателно да се отразяват върху екосистемите. Като се прибави и опитомяването на някои животни, за които е било необходимо да се осигурят пасища, ролята на човека в промените на биосферата става очевидна.
Влиянието на човека върху биосферата започва преди 5-10 хиляди години. През този период се усъвършенстват значително оръдията на производство и значително се увеличава броя на населението. Неговият заседнал начин на живот и неефективното земеделие, унищожаването чрез опожаряване на гори увеличават ерозията а от своястрана и плодородието намалява. Хората са били принудени да напускат земите си. Днес, там, където са живели по-дълго време древните цивилизации – земята е оголена, силно ерозирала и загубила плодородието си. Когато говорим за отрицателното влияние на човека върху биосферата, имаме предвид и нетовата дейност през последните десетилетия. Откриването на парната машина, на електричеството, а внаши дни и на атомната енергия превръща човека в изключително силен фактор, оказващ въздействие на биосферата. Използването на големи енергийни мощности, новите технологии, индустриализацията, изключително бързата и ефективна комуникация между хората са само някои от предпоставките, които правят човека сила, влияеща в глобален мащаб върху биосферата. Днес повече от 1/3 от хората живеят в градовете. Някои от тях достигат размери от 100 и повече километра в диаметър. Това са огромни количества струпан метал, бетон, асфалт, индустриални зони, които замърсяват с прах и газове, транспорт, чийто шум надминава всякакви норми. Това е съвременната околна среда, в която живеят няколко милиарда човека.Това е техносферата, която човек сам си създава и живее в нея – обстановка, в която парковете и градините са само нищожна отцеляла част от природата.
Ако съвременната човешка цивилизация продължи по същия начин да живее и да се развива, единствения възможен изход е в биосферата да настъпят коренни изменения, които ще породят нови закономерности в нейната структура и функции. В тази биосфера ще се променят силно качествено и количествено биоценозите и биотопите. В такава нова биосфера обаче, остава под съмнение отцеляването на човешкия вид. Големите изменения в биосферата, които се отразяват отрицателно върху човешкия живот карат учени и политици да се замислят по-сериозно за стратегията на човека в отношенията му с природата. Да се спре развитието на техниката, за да се върнем по-близо до природата би било неразумно. Но не е разумно и да се смята, че човек е достатъчно могъщ, за да се справи без помоща на природата, като биосферата се замени с техносфера и всичко необходимо за съществуването на човека се осигури от техниката. Единственият логичен и разумен изход е да съчетае човешкият прогрес със природните закони. Прогресът на техниката трябва да стане част от биосферата. Нейното развитие от началото до днес е било свързано с придобиването на нови качества. С възникването на живота се е появил и кръговрата на веществата – той се е усъвършенствал като животът се е обогатявал с нови видове. С възникването на човека и неговия разум се е появил вид, който много силно влияе върху биосферата. Това налага тя да премине в едно ново качествено състояние. Установява се ново равнище – равнището на разума. В екологията това ново състояние на биосферата се нарича ноосфера – сфера на разума.
Най-важното събитие в историята на еволюцията било появата на човека. Това определило в границите на биосферата и развитието на нова обвивка - антропосфера - сфера на активното влияние на цивилизацията върху околната среда.
Терминът "ноосфера" (гр.Noos - разум) бил предложен от френските учени в 1927 г. Е. Льороа (1870-1954) и П. Тейяр де Шарден (1881-1955) под влиянието на идеите на Вернадски, чиито лекции са слушали в Сорбоната. В книгата си "Феноменът човек"' П. Тейяр де Шарден определя ноосферата като "нова обвивка", "мислещ пласт". Ето основните положения в теорията на де Шарден:
 Възникването на разума е закономерен резултат от развитието на материята, подготвено от всички предишни етапи на развитието. Тези представи са близки до "антропния принцип".
 Възникването на човешкия разум е качествено нов етап от еволюцията на живата материя, преход от биологичната фаза на еволюцията към социална, духовна; превес на духовното начало над материалното в организацията и функционирането на биосферата.
 Човекът не се приспособява към средата като другите животни, а изменя и я подчинява на себе си.
 Дейността на човека приема глобален характер
 Социалната еволюция е обективно насочена към единение на човечеството, социално и духовно смесване на раси, народи, различни слоеве обществото, към формиране на "единомислещ" човек.
 Ноосферата е резултат от дейността на цялото човечество
 Формирането на ноосферата е естествен процес, независещ от волята на човека, но може да бъде ускорен от дейността на човека.
Тези идеи се споделяли и от Вернадски. В статията си "Няколко думи за ноосферата" (1944 г.), в последните години на живота си, казва: "Човечеството, взето като цяло, става мощна геологична сила. И пред него, пред неговата мисъл и неговия труд застава въпросът за преустройството на биосферата в интерес на свободомислещото човечество като единно цяло. Това ново състояние на биосферата, към което ние, без да забелязваме това, се приближаваме, е ноосферата". Вернадски определил като основен проблем на бъдещето запазването на природния баланс на Земята. Неразумните действия на хората могат да доведат до глобална катастрофа. Това би се избегнало, ако човечеството разшири границите на знанията си за природата, запази нейното богатство, преобразува биосферата в ново и висше състояние - ноосферата.
С развитието на космонавтиката ноосферата вече излиза зад пределите на земната биосфера. Усвояването на космическото пространство е с непредвидени възможности. Има вече принципна възможност за създаване на изкуствени биосфери от земен тип на някои планети. Животът, зародил се в процеса на космическата еволюция, се завръща в космическото пространство.
Взаимодействието на човека с биосферата е многостранно и с развитието на техниката непрекъснато се засилва. В тези взаимоотношения възникват и много проблеми. По-съществените от тях са пренаселеността и замърсяванията на ресурсите, които човек използва. Човешкият вид бързо увеличава своята численост. Причините за това са различни, но основно се свеждат до намаления риск за човешкия живот – той няма сериозни врагове сред останалите видове, техниката му позволявада се снабдява с ресурси, медицината е на ниво в което намалява смъртността и т.н. Всичко това води до бързото нарастване на броя на хората на Земята. Този брой не е равномерно разпределен – той е съсредоточен в отделни райони и най-вече в големите градове. Тази висока плътност на хора довежда до необходимостта да се използват големи количества ресурси. Това не е само храна, но и ресурси за поддържането на техниката. Отпадъците от общата производствена дейност се изхвърлят в средата, в която живее човекът. Промишлеността замърсява както въздуха, така и почвата и водата. Повишената концентрация на серни оксиди във въздуха води до увеличението на респираторните заболявания. В селското стопанство все повече се прибягва до употребата на изкуствени торове, които от своя страна се натрупват в растенията и от там във всяко следващо звено на хранителната верига.Тази концентрация на различни отпадъчни продукти в биосферата повиши чувствителността на човешкия организъм към тях. Масово се разпространиха една група малко познати в миналото заболявания – алергиите. Днес от алергии страдат стотици хора. Алергични реакции вече се получават не само от вредни замърсители, но и от нормални доскоро храни, тъкани от изкуствени материи, поленовия прашец и др.Пренаселеността на хората в големите градовеи високото напрежение на живота, забързаността, грижите, борбата за преуспяване и развитие водят след себе си неврози и по-тежки психически заболявания. Използването на атомната енергия породи неизвестни досега усложнения – увеличената радиоактивност. Авариите в атомните централи, атомните подводници, използването на оръжия с атомен заряд силно увеличават радиационния фон, а това както е известно причинява сериозни заболявания и увреждания в човешкия организъм.
Нерационалното стопанисване на земята, изсичането на горите и изхвърлянето на отпадъци от промишленото производство причинява ерозия на почвите. А това означава унищожаванена почвата и нейното плодородие. До ерозия довежда и разработването на каменни кариери и открити мини. Производството на нефт и транспортирането муна големи разстояния понякога е съпроводено с тежки аварии, при които се разливат хиляди тонове. Когато това се случи на сушата, се унищожава почвата. Когато аварията стане в океан или море, разливът на нефт обхваща стотици квадратни километри. На цялата тази площ всяко живо същество е обречено на гибел.
Ако човекът продължава да действа както досега, новите мощни технически постижения ще направят биосферата негодна за живота на хората. Човешкият вид, както много други досега в историята на биосферата, ще бъде обречен да изчезне като вид се н. Опирайки а постиженията на съвременната цивилизация, неуморно полагаме усилия за унищожението на биосферата. И никакви забрани, споразумения, защитни мерки, глоби и пр. не са в състояние да спрат тази разрушителна дейност. Може да е трудно да го приемем, но на човечеството наистина му е съдено да загине. Да, то е обречено на измиране като всеки биологичен вид.Това не е достоен край за едно разумно същество. Единственият изход,за да отцелее е да използва разума си, да разбере, че срещу природата е невъзможно да се воюва. С природата трябва да се живее в разбирателство или казано по друг начин – човекът трябва да се съобразява със законите и.