15. Общие экологические закономерности организации биосферы. Законы экодинамики Ю.Голдсмита. Взаимодействие биосферы с космосом

  • От :
  • Категории : Без рубрики

15. Общие экологические закономерности организации биосферы. Законы экодинамики Ю.Голдсмита. Взаимодействие биосферы с космосом.Общие экологические закономерности организации биосферыКонечно же, для биосферы наиболее важны многофакторные процессы взаимодействия живого и неживого вещества природы, что отразил В.И.Вернадский в законе о биогенной миграции атомов, определив возможности сознательного управления биогеохимическими процессами на различных структурно-пространственных уровнях ее организации. Им же были сформулированы законы константности количества живого вещества в пределах геологических эпох (в условиях природно-климатического постоянства) и его физико-химического единства. Это в совокупности и объясняет глобальное динамическое равновесие в биосфере. Поскольку живая субстанция экосистем по сути своей лишь посредник между Солнцем и Землей, тогда либо ее объем не меняется, либо должны измениться вещественно-энергетические параметры ее существования. Развитие идей В.И.Вернадского и собственные исследования Ю.Голдсмита позволили ему сформулировать четыре закона экодинамики. Первый является прямым следствием выше перечисленных и формулирует, что “информационная и соматическая структура биосферы постоянны”. Второй закон гласит, что биосфера и ее подсистемы в своем развитии не выходят за рамки вещественно энергетических возможностей природы и стремятся к состоянию экологического равновесия (зрелости)  “закон стремления к климаксу”. Логическим продолжением этого в рамках экодинамики является третий закон  “принцип экологического порядка”, объясняющий взаимообусловленность целого и частного в биосфере и ее подсистемах, свойства стабильности и отторжение природой инородных (в том числе и антропогенных) образований. В тех случаях, когда рассматривается реакция экосистем на внешние воздействия и адаптация к изменениям в окружающей среде, то определяющим их поведение будет четвертый закон  “самоконтроля и саморегуляции”. Совместное действие всех перечисленных законов формирует правило “автоматического поддержания глобальной среды обитания”. В согласии с ним живая часть экосистем поддерживает пригодные условия среды обитания, противодействуя в пределах устойчивости внешним разрушающим факторам.Отдельно следует остановиться на взаимодействии биосферы с космосом, а точнее с Солнцем, имеющим превалирующее значение. Биосфера весьма существенно трансформирует солнечно-земные связи. Так, на треть поглощается поток суммарной солнечной радиации, а озоновым слоем – жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца и т.д. Наряду с этим, многие процессы в биосфере оказываются под влиянием ритмической составляющей состояния Солнца. В колебаниях абиотических параметров и состояния неживой природы (температура воды и воздуха, повторяемости тропических ураганов, явления “Эль-ниньо” и др.), а также количественных показателей популяций отдельных видов (птиц, рыб, планктона, саранчи и др.) отмечается высокая корреляция с периодическими изменениями солнечной активности. Учет таких зависимостей весьма важен, например, при оценке негативного эффекта техногенных воздействий на природу. В случае с легендарной “переброской” части стока северных рек в бассейн р. Волги и Каспия, где ощущался дефицит воды, при проведении проектно-изыскательских работ вдруг выяснилось, что виной этому является не хозяйственная деятельность, а очередной климатический минимум, вызванный колебанием солнечной активности. Его окончание довольно скоро вызвало естественный подъем уровня воды в Каспийском море. Хорошо, что природа в этом случае “поторопилась” …
16. Современная эволюция Биосферы. Ноосфера. Коэволюция человека и биосферы.
3.4. Современная эволюция Биосферы.
Ноосфера. Коэволюция человека и Биосферы.
переход в эпоху ноосферы является одним из актов “приспособления” человечества с опорой на силу разума, а не инстинктов и рефлексов, как у других организмов.
Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества, в которой разумная деятельность людей становится главным, определяющим фактором развития. Название «ноосфера» происходит от греческого «ноос» — разум и, таким образом, обозначает сферу разума. Понятие ноосферы ввели в 1927 году французские ученые: математик Э. Леруа и геолог-палеонтолог
П. Тейер де Шарден. Они, качественно оценив потенциал воздействия человека на природу, увидели ней современную геологическую стадию (силу) развития биосферы (Э. Леруа), а также «мыслящий пласт», который разворачивается над миром растений и животных – вне биосферы и над ней» и способный вызвать значительные изменения в ее состоянии (П. Тейер де Шарден).
Научный и практический вклад В. И. Вернадского уже известного как основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые глубоко обосновал единство чел­века и биосферы. Сама живая материя, как носитель разума, отмечал В. И. Вернадский, составляет небольшую часть биосферы по массе. Однако именно появление человека на Земле предопределило неизбежность возникновения нового состояния биосферы  переход ее в ноосферу, оболочку разума, охва­ченную целенаправленной деятельностью самого человека. Впервые сформулирована историческая перспектива возможности выживания человечества в пределах биосферы, управляемой разумом на основе биоцентрических законов и с выводом за рамки применения превалирующей ныне антропоцентрической психологии безнаказанного природопокорительства.
В. И. Вернадский, оценивая роль человеческого разума и научной мысли, делает следующие выводы: ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живет; это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопут-ствующее росту научной мысли; это изменение биосферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс;
 а так как среда жизни есть организованная оболочка планеты  биосфера, то вхождение в нее в ходе ее геологически длительного существования, нового фактора ее изменения  научной работы человечества  есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние  в ноосферу;
 в переживаемый нами исторический момент мы видим это более ясно, чем могли видеть раньше. Здесь вскрываются перед нами «законы природы». Новые науки  геохимия и биоге­охимия  дают возможность впервые выразить некоторые важные черты процесса математически.
Выводы о том, что биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек  природа, получили название закона ноосферы В. И. Вернадского.
В дальнейшем эволюции биосферы и переходу ее в ноосферу были посвящены научные работы многих зарубежных и отечественных исследователей. Так, М. М. Камшилов (1974), рассматривая эволюцию биосферы, отмечал (рис. ):1  в большом абиотическом круговороте веществ (А) возникла биосфера (Б);2  по мере развития жизни она расширяется;3  в ней появляется человеческое общество (Ч);4  человеческое общество начинает поглощать вещество и энергию не только через биосферу, но и непосредственно из абиотической среды (Т);
5  биосфера, превратившаяся в ноосферу (Н), развивается под контролем разумной деятельности человека (ноогенез); управление взаимными отношениями человеческого общества и природы осуществляется с помощью ноогенетики; жизнь, развиваясь по пути ноогенеза, все полнее осваивает вещество, энергию и потенциал информации неживой природы, распространяясь за пределы Земли (пунктирные линии).
Обобщая значительный фактический материал по биосфере, по особенностям взаимодействия человеческого общества и природы, А.С. Степановских [ ], характеризует формирующуюся ноосферу следующими основными признаками:  возрастающим количеством механически извлекаемого материала литосферы  ростом разработки месторождений полезных ископаемых. В 90-х годах XX столетия оно превышало 100 млрд. т в год, что в 4 раза больше массы материала, выносимого речным стоком в океан в процессе денудации суши; массовым потреблением продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, главным образом в энергетических целях. Химическое равновесие в биосфере в связи с этим смещается в сторону, противоположную глобальному процессу фотосинтеза, что неизбежно приводит к росту содержания углекислого газа в биосфере и уменьшению содержания свободного кислорода; процессы в ноосфере приводят к рассеиванию энергии Земли, а не к ее накоплению, что являлось характерным для биосферы до появления человека. Возникает важная энергетическая проблема; в ноосфере создаются в массовом количестве вещества, которые ранее в биосфере отсутствовали. Происходит металлизация биосферы; характерно для ноосферы появление новых трансурановых химических элементов в связи с развитием ядерной технологии и ядерной энергетики. Овладение ядерной энергией происходит за счет деления тяжелых ядер. Предвидится в недалеком будущем получение термоядерной энергии за счет синтеза легких ядер, что позволит полностью отказаться от горючих полезных ископаемых в качестве источника энергии; ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным прогрессом научно-технической революции. Возникла космонавтика, которая обеспечивает выход человека за пределы планета Земля. Происходит освоение околоземного и космического пространства с непредвиденными возможностями. Создается принципиальная возможность создания искусственных биосфер на других планетах; с образованием ноосферы планета Земля переходит в новое качественное состояние. Если биосфера  это сфера Земли, то ноосфера  это сфера Солнечной системы и в будущем станет ее областью для реализации познавательных и производственных интересов человеческого общества.Однако ряд отечественных и зарубежных ученых (В. Л. Барсуков и А. Л. Яншин, 1988; В. А. Кутырев, 1990 и др.) считая закон ноосферы В. И. Вернадского справедливым по своей сути, относят его больше к религиозной или социальной утопии. По их мнению, он точен в том смысле, что если человечество не начнет разумно регулировать свою численность и давление на природу, в соответствии с ее законами, то в измененном виде биосфера сохраниться, а цивилизация, и вид «человек разумный» не исключено, что погибнут.
Существенным уточнением этого является мнение Н.Н. Моисеева (1997) о том, что развитие цивилизации возможно только через коэволюцию с биосферой Земли. Вопрос лишь в том, что воспользуется ли человечество такой перспективой и сможет научиться (по Н. Ф. Реймерсу 1994), управлять не столько природой, а прежде всего собой и мерой воздействия на окружающую среду. Временная неопределенность реализации данного прогноза, конечно, существует. Одно несомненно, что это необходимо осуществлять. Неизбежность этого также является смыслом закона ноосферы В. И. Вернадского, ибо другую историческую возможность в столь короткое докризисное время вряд ли удастся найти.
17. Строение и состав атмосферы. Границы биосферы и техносферы.
4.2. Атмосфера.Атмосфера — газообразная оболочка планеты, состоящая из сме­си различных газов, водяных паров пыли, и являющася транспортным звеном вещественного круговорота планеты, процессов тепло- и влагопереноса. Через атмосферу осуще­ствляется обмен вещества Земли с Космосом. Земля получает косми­ческую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы; водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных газов и иони­зацию атомов. Значительное множество свойств атмосферы определяется ее структурой и составом, сформировавшимися под влиянием гравитационного поля Земли, ее глобальной геологической эволюции и процессов планетной дегазации, а также в результате физико-химического взаимодействия с Мировым океаном.4.2.1. Структура и состав атмосферыАтмосфера имеет четко выраженное слоистое строе­ние. Нижний, наиболее плотный слой воздуха — тропосфе­ра. В зависимости от широты Земли ее высота от 8 км (на полюсах) до 16 км (на экваторе). Здесь содержится 80 % массы атмосферы и до 80% водяного пара, развива­ются физические процессы, формирующие погоду и влияющие на климат различных районов нашей планеты. Над тропосферой до вы­сот около 50 км расположена стратосфера. В ней находится озоновый слой, поглощающий большую часть ультрафиолетовой радиации и предохраняющий жизнь на Земле. Выше находятся мезосфера (до 80км) и термосфера (до≈105 км), которые характеризуются противоположными градиентами температур (падение до -90°С и обратный рост до -20÷30°С). Перечисленные слои атмосферы являются щитом биосферы, так как защищают ее от Rx, УФ- и корпускулярной составляющих солнечного излучения и в них сгорают метеориты. В ионосфере (до 10.000 км) отмечается повышенная ионизациия молекул газа, развитие магнитных бурь и рост температур более 1000°С. Этот слой также оберегает все живое от вредного воздействия космической радиации и влияет на отражение и поглощение радио­волн. Плотность воз­духа в нем с увеличением высоты убывает, приближаясь к разреженности вещества в космическом пространстве.Принято выделять постоянные и переменные компоненты атмосфе­ры в зависимости от длительности пребывания в атмосфере. Таким при­мером является вода, находящаяся в атмосфере в разных формах и кон­центрациях. В то же время такое подразделение составных частей атмос­феры является относительным, так как в течение длительных интервалов времени все компоненты атмосферы оказываются переменными. При­близительный состав атмосферы представлен в таблице 4.3. Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ. Азот, содержание которого в атмосфере составляет 78,084%, яв­ляется инертным разбавителем наиболее важной для жизни челове­ка, животных и растений составной части воздуха – кислорода (20,946%).
Сейчас го­довое производство О2 составляет 100-150 млрд. тонн, и все это тратится на дыхание живых организмов, окисление горных пород и различных видов топлива при его сжигании.
Углерод — основной элемент органической молекулы. Растения получают его, фиксируя атмосферный СО2, а остальные живые су­щества – поедая растения, органические остатки или других жи­вотных. Углекислый газ, образующийся в результате дыхания, воз­вращается в атмосферу. Следует отметить, что часть углерода систе­матически выводится из этого цикла.
Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон О3 . Только с его появлением природа Земли смогла «выбраться» из океана, где спасалась от губительного солнечного излучения. Основная функция озона связана с поглощением жесткой ультрафио­летовой радиации Солнца (λ < 280 нм). Он задерживает также около 20% инфракрасного излучения Земли, по­вышая утепляющее действие атмосферы. Максимальная концентрация озона наблюдается на высоте 22÷26 км, что объясняется балансом скоростей его формирования и разрушения. При этом следует отметить чрезвычайно высокую эффективность действия озонового «экрана», поскольку приведенная толщина озонового слоя при нормальном давлении составила бы на высоте 25 км всего … 3 мм. В целом, мощность воздушной оболочки, эффективно защищающей жизнь планеты от космоса составляет около 1,5 тыс. км. При этом плотность атмосферы максимальна (0,001 г/см³) на уровне моря (в 1000 раз легче воды), а на верхних границах ее разреженность увеличивается в миллиарды раз. Но тем не менее именно «невесомый» воздух защищает биосферу от губительного воздействия космоса. Пробить эту «броню» в состоянии лишь крупные метеориты, с исходной массой в десятки и сотни тонн. 18. Циркуляционные особенности и условия трансформации, переноса и локализации загрязнений в атмосфере 18. Циркуляционные особенности и условия трансформации, переноса и локализации загрязнений в атмосфере.Атмосфера Земли постоянно циркулирует: поднимающийся вверх теплый воздух у экватора замещается холодными воздушны­ми потоками, движущимися от полюсов.Направление ветра зависит от величины перемещающего воз­душные массы градиента атмосферного давления, а скорость вет­ра возрастает с увеличением перепада атмосферного давления. Воздушные массы могут перемещаться потоками, параллельны­ми поверхности Земли, а также вертикальными струями, которые возникают под действием тепловых градиентов. Турбулентное пе­ремешивание приземного слоя атмосферы может происходить при взаимодействии с поверхностью почвы или при тепловом рассло­ении атмосферы. Механические и температурные перемещения наблюдаться могут одновременно. На содержание вредных веществ в атмосфере оказывает влияние их рассеивание турбулентными потоками, действие осадков или их грави­тационное оседание.Атмосфера является термодинамической системой. Вследствие уменьшения давления при подъеме воздушных масс объем воздуха возрастает, а его температура снижается. Воздушная масса при опус­кании уменьшается в объеме, а ее температура возрастает. Данный процесс рассматривается, как адиабатический. Градиент темпера­туры составляет -0,6°С на каждые 100 м (-6°С на 1 км) вертикального подъема. В реальных условиях распределение температуры в воздушной массе не всегда подчиняется этому закону. Различают три типичных состояния атмосферы: нейтральное, неустойчивое и устойчивое.Неустойчивое со­стояние атмосферы, связанное в основном с циклональным типом погоды, ярко выраженной фронтальной деятельностью, протяженными трассами быстрого и направленного переноса воздушных масс, а также выпадением основного количества осадков. Это способствует не только значительному перемешиванию и очистке приземного слоя от загрязнителей, но и их переносу на сотни и тысячи километров. По этой причине кислотные дожди американского происхождения выпадают в Канаде, а западноевропейского  в Швеции, Норвегии и на северо-западе России. Выпадение радиоактивных осадков после чернобыльской аварии происходило в Польше, Швеции, Норвегии, Германии, Франции, Англии и ряде других удаленных стран.При устойчивом состоянии атмосферы, связанным с антициклональным, безветренным и безоблачным типом погоды, рассеивание вред­ных веществ незначительно. При этом наблюдается их значительная концентрация в непосредствен­ной близости от источника выбросов. Ситуация усугубляется инверсией приземного градиента температур. Формирующийся в результате ночного выхолаживания земной поверхности положительный градиент температур (до 200300м) препятствует в условиях безветрия также и вертикальному подъему загрязненного воздуха. В таких случаях мы наблюдаем образование смогов со всеми сопутствующими последствиями. 15. Общие экологические закономерности организации биосферы. Законы экодинамики Ю.Голдсмита. Взаимодействие биосферы с космосом.Общие экологические закономерности организации биосферыКонечно же, для биосферы наиболее важны многофакторные процессы взаимодействия живого и неживого вещества природы, что отразил В.И.Вернадский в законе о биогенной миграции атомов, определив возможности сознательного управления биогеохимическими процессами на различных структурно-пространственных уровнях ее организации. Им же были сформулированы законы константности количества живого вещества в пределах геологических эпох (в условиях природно-климатического постоянства) и его физико-химического единства. Это в совокупности и объясняет глобальное динамическое равновесие в биосфере. Поскольку живая субстанция экосистем по сути своей лишь посредник между Солнцем и Землей, тогда либо ее объем не меняется, либо должны измениться вещественно-энергетические параметры ее существования. Развитие идей В.И.Вернадского и собственные исследования Ю.Голдсмита позволили ему сформулировать четыре закона экодинамики. Первый является прямым следствием выше перечисленных и формулирует, что “информационная и соматическая структура биосферы постоянны”. Второй закон гласит, что биосфера и ее подсистемы в своем развитии не выходят за рамки вещественно энергетических возможностей природы и стремятся к состоянию экологического равновесия (зрелости)  “закон стремления к климаксу”. Логическим продолжением этого в рамках экодинамики является третий закон  “принцип экологического порядка”, объясняющий взаимообусловленность целого и частного в биосфере и ее подсистемах, свойства стабильности и отторжение природой инородных (в том числе и антропогенных) образований. В тех случаях, когда рассматривается реакция экосистем на внешние воздействия и адаптация к изменениям в окружающей среде, то определяющим их поведение будет четвертый закон  “самоконтроля и саморегуляции”. Совместное действие всех перечисленных законов формирует правило “автоматического поддержания глобальной среды обитания”. В согласии с ним живая часть экосистем поддерживает пригодные условия среды обитания, противодействуя в пределах устойчивости внешним разрушающим факторам.Отдельно следует остановиться на взаимодействии биосферы с космосом, а точнее с Солнцем, имеющим превалирующее значение. Биосфера весьма существенно трансформирует солнечно-земные связи. Так, на треть поглощается поток суммарной солнечной радиации, а озоновым слоем – жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца и т.д. Наряду с этим, многие процессы в биосфере оказываются под влиянием ритмической составляющей состояния Солнца. В колебаниях абиотических параметров и состояния неживой природы (температура воды и воздуха, повторяемости тропических ураганов, явления “Эль-ниньо” и др.), а также количественных показателей популяций отдельных видов (птиц, рыб, планктона, саранчи и др.) отмечается высокая корреляция с периодическими изменениями солнечной активности. Учет таких зависимостей весьма важен, например, при оценке негативного эффекта техногенных воздействий на природу. В случае с легендарной “переброской” части стока северных рек в бассейн р. Волги и Каспия, где ощущался дефицит воды, при проведении проектно-изыскательских работ вдруг выяснилось, что виной этому является не хозяйственная деятельность, а очередной климатический минимум, вызванный колебанием солнечной активности. Его окончание довольно скоро вызвало естественный подъем уровня воды в Каспийском море. Хорошо, что природа в этом случае “поторопилась” …

16. Современная эволюция Биосферы. Ноосфера. Коэволюция человека и биосферы.

3.4. Современная эволюция Биосферы.

Ноосфера. Коэволюция человека и Биосферы.

переход в эпоху ноосферы является одним из актов “приспособления” человечества с опорой на силу разума, а не инстинктов и рефлексов, как у других организмов.

Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества, в которой разумная деятельность людей становится главным, определяющим фактором развития. Название «ноосфера» происходит от греческого «ноос» — разум и, таким образом, обозначает сферу разума. Понятие ноосферы ввели в 1927 году французские ученые: математик Э. Леруа и геолог-палеонтолог

П. Тейер де Шарден. Они, качественно оценив потенциал воздействия человека на природу, увидели ней современную геологическую стадию (силу) развития биосферы (Э. Леруа), а также «мыслящий пласт», который разворачивается над миром растений и животных – вне биосферы и над ней» и способный вызвать значительные изменения в ее состоянии (П. Тейер де Шарден).

Научный и практический вклад В. И. Вернадского уже известного как основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые глубоко обосновал единство чел­века и биосферы. Сама живая материя, как носитель разума, отмечал В. И. Вернадский, составляет небольшую часть биосферы по массе. Однако именно появление человека на Земле предопределило неизбежность возникновения нового состояния биосферы  переход ее в ноосферу, оболочку разума, охва­ченную целенаправленной деятельностью самого человека. Впервые сформулирована историческая перспектива возможности выживания человечества в пределах биосферы, управляемой разумом на основе биоцентрических законов и с выводом за рамки применения превалирующей ныне антропоцентрической психологии безнаказанного природопокорительства.

В. И. Вернадский, оценивая роль человеческого разума и научной мысли, делает следующие выводы: ход научного творчества является той силой, которой человек меняет биосферу, в которой он живет; это проявление изменения биосферы есть неизбежное явление, сопут-ствующее росту научной мысли; это изменение биосферы происходит независимо от человеческой воли, стихийно, как природный естественный процесс;

 а так как среда жизни есть организованная оболочка планеты  биосфера, то вхождение в нее в ходе ее геологически длительного существования, нового фактора ее изменения  научной работы человечества  есть природный процесс перехода биосферы в новую фазу, в новое состояние  в ноосферу;

 в переживаемый нами исторический момент мы видим это более ясно, чем могли видеть раньше. Здесь вскрываются перед нами «законы природы». Новые науки  геохимия и биоге­охимия  дают возможность впервые выразить некоторые важные черты процесса математически.

Выводы о том, что биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек  природа, получили название закона ноосферы В. И. Вернадского.

В дальнейшем эволюции биосферы и переходу ее в ноосферу были посвящены научные работы многих зарубежных и отечественных исследователей. Так, М. М. Камшилов (1974), рассматривая эволюцию биосферы, отмечал (рис. ):1  в большом абиотическом круговороте веществ (А) возникла биосфера (Б);2  по мере развития жизни она расширяется;3  в ней появляется человеческое общество (Ч);4  человеческое общество начинает поглощать вещество и энергию не только через биосферу, но и непосредственно из абиотической среды (Т);

5  биосфера, превратившаяся в ноосферу (Н), развивается под контролем разумной деятельности человека (ноогенез); управление взаимными отношениями человеческого общества и природы осуществляется с помощью ноогенетики; жизнь, развиваясь по пути ноогенеза, все полнее осваивает вещество, энергию и потенциал информации неживой природы, распространяясь за пределы Земли (пунктирные линии).

Обобщая значительный фактический материал по биосфере, по особенностям взаимодействия человеческого общества и природы, А.С. Степановских [ ], характеризует формирующуюся ноосферу следующими основными признаками:  возрастающим количеством механически извлекаемого материала литосферы  ростом разработки месторождений полезных ископаемых. В 90-х годах XX столетия оно превышало 100 млрд. т в год, что в 4 раза больше массы материала, выносимого речным стоком в океан в процессе денудации суши; массовым потреблением продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, главным образом в энергетических целях. Химическое равновесие в биосфере в связи с этим смещается в сторону, противоположную глобальному процессу фотосинтеза, что неизбежно приводит к росту содержания углекислого газа в биосфере и уменьшению содержания свободного кислорода; процессы в ноосфере приводят к рассеиванию энергии Земли, а не к ее накоплению, что являлось характерным для биосферы до появления человека. Возникает важная энергетическая проблема; в ноосфере создаются в массовом количестве вещества, которые ранее в биосфере отсутствовали. Происходит металлизация биосферы; характерно для ноосферы появление новых трансурановых химических элементов в связи с развитием ядерной технологии и ядерной энергетики. Овладение ядерной энергией происходит за счет деления тяжелых ядер. Предвидится в недалеком будущем получение термоядерной энергии за счет синтеза легких ядер, что позволит полностью отказаться от горючих полезных ископаемых в качестве источника энергии; ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным прогрессом научно-технической революции. Возникла космонавтика, которая обеспечивает выход человека за пределы планета Земля. Происходит освоение околоземного и космического пространства с непредвиденными возможностями. Создается принципиальная возможность создания искусственных биосфер на других планетах; с образованием ноосферы планета Земля переходит в новое качественное состояние. Если биосфера  это сфера Земли, то ноосфера  это сфера Солнечной системы и в будущем станет ее областью для реализации познавательных и производственных интересов человеческого общества.Однако ряд отечественных и зарубежных ученых (В. Л. Барсуков и А. Л. Яншин, 1988; В. А. Кутырев, 1990 и др.) считая закон ноосферы В. И. Вернадского справедливым по своей сути, относят его больше к религиозной или социальной утопии. По их мнению, он точен в том смысле, что если человечество не начнет разумно регулировать свою численность и давление на природу, в соответствии с ее законами, то в измененном виде биосфера сохраниться, а цивилизация, и вид «человек разумный» не исключено, что погибнут.

Существенным уточнением этого является мнение Н.Н. Моисеева (1997) о том, что развитие цивилизации возможно только через коэволюцию с биосферой Земли. Вопрос лишь в том, что воспользуется ли человечество такой перспективой и сможет научиться (по Н. Ф. Реймерсу 1994), управлять не столько природой, а прежде всего собой и мерой воздействия на окружающую среду. Временная неопределенность реализации данного прогноза, конечно, существует. Одно несомненно, что это необходимо осуществлять. Неизбежность этого также является смыслом закона ноосферы В. И. Вернадского, ибо другую историческую возможность в столь короткое докризисное время вряд ли удастся найти.

17. Строение и состав атмосферы. Границы биосферы и техносферы.

4.2. Атмосфера.Атмосфера — газообразная оболочка планеты, состоящая из сме­си различных газов, водяных паров пыли, и являющася транспортным звеном вещественного круговорота планеты, процессов тепло- и влагопереноса. Через атмосферу осуще­ствляется обмен вещества Земли с Космосом. Земля получает косми­ческую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы; водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных газов и иони­зацию атомов. Значительное множество свойств атмосферы определяется ее структурой и составом, сформировавшимися под влиянием гравитационного поля Земли, ее глобальной геологической эволюции и процессов планетной дегазации, а также в результате физико-химического взаимодействия с Мировым океаном.4.2.1. Структура и состав атмосферыАтмосфера имеет четко выраженное слоистое строе­ние. Нижний, наиболее плотный слой воздуха — тропосфе­ра. В зависимости от широты Земли ее высота от 8 км (на полюсах) до 16 км (на экваторе). Здесь содержится 80 % массы атмосферы и до 80% водяного пара, развива­ются физические процессы, формирующие погоду и влияющие на климат различных районов нашей планеты. Над тропосферой до вы­сот около 50 км расположена стратосфера. В ней находится озоновый слой, поглощающий большую часть ультрафиолетовой радиации и предохраняющий жизнь на Земле. Выше находятся мезосфера (до 80км) и термосфера (до≈105 км), которые характеризуются противоположными градиентами температур (падение до -90°С и обратный рост до -20÷30°С). Перечисленные слои атмосферы являются щитом биосферы, так как защищают ее от Rx, УФ- и корпускулярной составляющих солнечного излучения и в них сгорают метеориты. В ионосфере (до 10.000 км) отмечается повышенная ионизациия молекул газа, развитие магнитных бурь и рост температур более 1000°С. Этот слой также оберегает все живое от вредного воздействия космической радиации и влияет на отражение и поглощение радио­волн. Плотность воз­духа в нем с увеличением высоты убывает, приближаясь к разреженности вещества в космическом пространстве.Принято выделять постоянные и переменные компоненты атмосфе­ры в зависимости от длительности пребывания в атмосфере. Таким при­мером является вода, находящаяся в атмосфере в разных формах и кон­центрациях. В то же время такое подразделение составных частей атмос­феры является относительным, так как в течение длительных интервалов времени все компоненты атмосферы оказываются переменными. При­близительный состав атмосферы представлен в таблице 4.3. Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ. Азот, содержание которого в атмосфере составляет 78,084%, яв­ляется инертным разбавителем наиболее важной для жизни челове­ка, животных и растений составной части воздуха – кислорода (20,946%).

Сейчас го­довое производство О2 составляет 100-150 млрд. тонн, и все это тратится на дыхание живых организмов, окисление горных пород и различных видов топлива при его сжигании.

Углерод — основной элемент органической молекулы. Растения получают его, фиксируя атмосферный СО2, а остальные живые су­щества – поедая растения, органические остатки или других жи­вотных. Углекислый газ, образующийся в результате дыхания, воз­вращается в атмосферу. Следует отметить, что часть углерода систе­матически выводится из этого цикла.

Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон О3 . Только с его появлением природа Земли смогла «выбраться» из океана, где спасалась от губительного солнечного излучения. Основная функция озона связана с поглощением жесткой ультрафио­летовой радиации Солнца (λ < 280 нм). Он задерживает также около 20% инфракрасного излучения Земли, по­вышая утепляющее действие атмосферы. Максимальная концентрация озона наблюдается на высоте 22÷26 км, что объясняется балансом скоростей его формирования и разрушения. При этом следует отметить чрезвычайно высокую эффективность действия озонового «экрана», поскольку приведенная толщина озонового слоя при нормальном давлении составила бы на высоте 25 км всего … 3 мм.

В целом, мощность воздушной оболочки, эффективно защищающей жизнь планеты от космоса составляет около 1,5 тыс. км. При этом плотность атмосферы максимальна (0,001 г/см³) на уровне моря (в 1000 раз легче воды), а на верхних границах ее разреженность увеличивается в миллиарды раз. Но тем не менее именно «невесомый» воздух защищает биосферу от губительного воздействия космоса. Пробить эту «броню» в состоянии лишь крупные метеориты, с исходной массой в десятки и сотни тонн.

18. Циркуляционные особенности и условия трансформации, переноса и локализации загрязнений в атмосфере

18. Циркуляционные особенности и условия трансформации, переноса и локализации загрязнений в атмосфере.Атмосфера Земли постоянно циркулирует: поднимающийся вверх теплый воздух у экватора замещается холодными воздушны­ми потоками, движущимися от полюсов.Направление ветра зависит от величины перемещающего воз­душные массы градиента атмосферного давления, а скорость вет­ра возрастает с увеличением перепада атмосферного давления. Воздушные массы могут перемещаться потоками, параллельны­ми поверхности Земли, а также вертикальными струями, которые возникают под действием тепловых градиентов. Турбулентное пе­ремешивание приземного слоя атмосферы может происходить при взаимодействии с поверхностью почвы или при тепловом рассло­ении атмосферы. Механические и температурные перемещения наблюдаться могут одновременно. На содержание вредных веществ в атмосфере оказывает влияние их рассеивание турбулентными потоками, действие осадков или их грави­тационное оседание.Атмосфера является термодинамической системой. Вследствие уменьшения давления при подъеме воздушных масс объем воздуха возрастает, а его температура снижается. Воздушная масса при опус­кании уменьшается в объеме, а ее температура возрастает. Данный процесс рассматривается, как адиабатический. Градиент темпера­туры составляет -0,6°С на каждые 100 м (-6°С на 1 км) вертикального подъема. В реальных условиях распределение температуры в воздушной массе не всегда подчиняется этому закону. Различают три типичных состояния атмосферы: нейтральное, неустойчивое и устойчивое.Неустойчивое со­стояние атмосферы, связанное в основном с циклональным типом погоды, ярко выраженной фронтальной деятельностью, протяженными трассами быстрого и направленного переноса воздушных масс, а также выпадением основного количества осадков. Это способствует не только значительному перемешиванию и очистке приземного слоя от загрязнителей, но и их переносу на сотни и тысячи километров. По этой причине кислотные дожди американского происхождения выпадают в Канаде, а западноевропейского  в Швеции, Норвегии и на северо-западе России. Выпадение радиоактивных осадков после чернобыльской аварии происходило в Польше, Швеции, Норвегии, Германии, Франции, Англии и ряде других удаленных стран.При устойчивом состоянии атмосферы, связанным с антициклональным, безветренным и безоблачным типом погоды, рассеивание вред­ных веществ незначительно. При этом наблюдается их значительная концентрация в непосредствен­ной близости от источника выбросов. Ситуация усугубляется инверсией приземного градиента температур. Формирующийся в результате ночного выхолаживания земной поверхности положительный градиент температур (до 200300м) препятствует в условиях безветрия также и вертикальному подъему загрязненного воздуха. В таких случаях мы наблюдаем образование смогов со всеми сопутствующими последствиями.

огромным прогрессом научно-технической революции,сопут-ствующее росту научной мысли,параллельны ми поверхности земли,увеличением перепада атмосферного давления,впервые глубоко обосновал единство,ибо другую историческую возможность,противоположную глобальному процессу фотосинтеза,горючих полезных ископаемых,характеризуются противоположными градиентами температур,росту содержания углекислого газа

Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Планы мероприятий
Игра викторина по ЭКОЛОГИИ-10 класс

  Цель игры «Викторина по экологии» : углубить экологические знания Весь класс разбит на четыре команды по 6 человек. Время обдумывания ответа -1 минута. Ведущий читает высказывания великих людей с паузами , там , где пропущены слова. Команды должны вставить эти слова «Оценивать … только по стоимости её материальных богатств- …

Задания
Хирургия и Реаниматология. Тесты. Методическое пособие

Тестовые задания. Хирургия и Реаниматология.   Профилактика хирургической инфекции. Инфекционная безопасность в работе фельдшера   Обезболивание   Кровотечение и гемостаз   Переливание крови и кровозаменителей, инфузионная терапия   Десмургия   Ведение больных в полеоперационном периоде   Синдром повреждения. Открытые повреждения мягких тканей. Механические повреждения костей, суставов и внутренних органов   …

Планы занятий
Профориентационный тест Л.А. Йовайши на определение склонности человека к тому или иному роду деятельности

ПРОФЕССИЯ – это вид трудовой деятельности человека, который требует определенного уровня знаний, специальных умений, подготовки человека и при этом служит источником дохода. Профессиональная принадлежность – одна из важнейших социальных ролей человека так как, выбирая профессию, человек выбирает себе не только работу, но и определенные нормы, жизненные ценности и образ жизни, …