Osvita.ua Вища освіта Реферати Біологія Біосфера як джерело ресурсів. Реферат
Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції. З питань розміщення інформації звертайтесь за телефоном (044) 200-28-38.

Біосфера як джерело ресурсів. Реферат

Природні ресурси і їхнє використання. Межі стійкості. Біопродуктивність екосистем

Природні ресурси і їхнє використання

Біологічні, у тому числі харчові, ресурси планети обумовлюють можливості життя людини на Землі, а мінеральні й енергетичні є основою матеріального виробництва людського суспільства. Серед природних багатств планети розрізняють вичерпні і невичерпні ресурси.

Невичерпні ресурси. Невичерпні ресурси підрозділяються на космічні, кліматичні і водяні. Це енергія сонячної радіації, морських хвиль, вітру. З урахуванням величезної маси повітряного і водяного середовища планети невичерпними вважають атмосферне повітря і воду. Виділення це відносно. Наприклад, прісну воду вже можна розглядати як ресурс вичерпний. оскільки в багатьох регіонах земної кулі виник гострий дефіцит води. Можна говорити і про нерівномірність її розподілу, і неможливості її використання через забруднення. Умовно вважають і кисень атмосфери невичерпним ресурсом.

Сучасні вчені-екологи думають, що при сучасному рівні технології використання атмосферного повітря і води цим ресурси можна розглядати як невичерпні тільки при розробці і реалізації великомасштабних програм, спрямованих на відновлення їхньої якості.

Вичерпні ресурси. Вичерпні ресурси поділяються на поновлювані і не поновлювані.

До поновлюваних відносяться рослинний і тваринний світ, родючість ґрунтів. З числа природних ресурсів, що заповнюються, велику роль у житті людини грає ліс. Ліс має не менш важливе значення як географічний і екологічний фактор. Ліси запобігають ерозії ґрунтів, затримують поверхневі води, тобто служать для накопичення вологи, сприяють підтримці рівня ґрунтових вод. У лісах живуть тварини, що представляють матеріальну і естетичну цінність для людини: копитні, хутрові звірі і дичина. У нашій країні ліси займають близько 30% усієї її суші і є одним із природних багатств.

До не поновлюваних ресурсів відносяться корисні копалини. Їхнє використання людиною почалося в епоху неоліту. Першими металами, що знайшли застосування, були самородні золото і мідь. Добувати руди, що містять мідь, олово, срібло, свинець уміли вже за 4000 років до н. е. У даний час людина втягнула у сферу своєї промислової діяльності переважну частину відомих мінеральних ресурсів. Якщо на зорі цивілізації людина використовувала для своїх нестатків усього близько 20 хімічних елементів, на початку XX століття - близько 60, то зараз більш 100 - майже всю таблицю Менделєєва.

Щорічно добувається (витягається з геосфери) близько 100 млрд. т руд, палива, мінеральних речовин, що приводить до виснаження цих ресурсів. З земних надр витягається все більше різних руд, кам'яного вугілля, нафти і газу. У сучасних умовах значна частина поверхні Землі розорана чи являє собою цілком чи частково окультурені пасовища для домашніх тварин. Розвиток промисловості і сільського господарства зажадало великих площ для будівництва міст, промислових підприємств, розробки корисних копалин, спорудження комунікацій. У такий спосіб до цього часу людиною перетворено близько 20% суші.

Значні площі поверхні суші виключені з господарської діяльності людини внаслідок нагромадження на ній промислових відходів і неможливості використання районів, де ведеться розробка і видобуток корисних копалин.

Людина завжди використовувала навколишнє середовище в основному як джерело ресурсів, однак, протягом дуже тривалого часу його діяльність не робила помітного впливу на біосферу. Лише наприкінці минулого сторіччя зміни біосфери під впливом господарської діяльності звернули на себе увагу вчених. Ці зміни наростали і у даний час обрушилися на людську цивілізацію. Прагнучи до поліпшення умов свого життя людство постійно нарощує темпи матеріального виробництва, не задумуючись про наслідки. При такому підході велика частина узятих від природи ресурсів повертається їй у виді відходів, часто отруйних чи не придатних для утилізації. Це приносить загрозу існуванню біосфери, і самої людини.

Межі стійкості

Більшість процесів, що змінюються протягом геологічного часу на нашій планеті, розглядали раніше як чисто фізичні чи хімічні явища (розмивання, розчинення, осадження, гідроліз і т. п.). Біосферою В. І. Вернадський назвав ту область нашої планети, у якій існує чи коли-небудь існувало життя і яка постійно піддається чи піддавалася впливу живих організмів.

Частка шкіряного окремого організму в геологічній історії Землі мізерно мала. Однак живих істот на Землі нескінченно багато, що мають високий потенціал розмноження, активно взаємодіють із середовищем проживання й у кінцевому рахунку представляють у своїй сукупності особливий, глобальних масштабів фактор, що перетворює верхні оболонки Землі.

Значення організмів обумовлене їхньою розмаїтістю, повсюдним поширенням, тривалістю існування в історії Землі, виборчим характером біохімічної діяльності і винятково високою хімічною активністю в порівнянні з іншими компонентами природи.

Особливою категорією є біокосна речовина. Вернадський писав, що воно "створюється в біосфері одночасно живими організмами і відсталими процесами, представляючи системи динамічної рівноваги тихнув і інших". Організми в біокосній речовині відіграють ведучу роль. Біокосна речовина планети - це ґрунти, кора вивітрювання, усі природні води, властивості, що залежать від діяльності на Землі живої речовини. Біосфера - це та область Землі, що може бути охоплена впливом живої речовини. Із сучасних позицій біосферу розглядають як найбільш велику екосистему планети, що підтримує глобальний кругообіг речовин.

Біосфера виступає як величезна, надзвичайно складна екосистема, що працює в стаціонарному режимі на основі тонкої регуляції всіх складових її частин і процесів.

Стабільність біосфери ґрунтується на високій розмаїтості живих організмів, окремі групи яких виконують різні функції в підтримці загального потоку речовини і розподілі енергії, на найтіснішому переплетенні і взаємозв'язку біогенних і абіогенних процесів, на узгоджених циклів окремих елементів і зрівноважуванні ємності окремих резервуарів. У біосфері діють складні системи зворотних зв'язків і залежностей.

Як показують дослідження, принаймні останні 600 млн. років, починаючи з Кембрію, характер основних кругообігів на Землі істотно не мінявся. Здійснювалися фундаментальні геохімічні процеси, характерні і для сучасної епохи: нагромадження кисню, зв'язування інертного натрію, осадження кальцію, утворення кременистих сланців, відкладення залізних і марганцевих руд, сульфідних мінералів, нагромадження фосфору і т. д. Мінялися лише швидкості цих процесів. Очевидно, не мінявся істотно і загальний потік атомів, що утягуються в живі організми.

Є підстава вважати, що маса живої речовини залишалася приблизно постійною, починаючи з карбону, тобто біосфера з тих пір підтримує себе у визначеному режимі кругообігів. Стабільний стан біосфери зумовлений у першу чергу діяльністю самої живої речовини, що забезпечує визначену швидкість фіксації сонячної енергії і біогенної міграції атомів. Таким чином, життя на Землі сама стабілізує умови свого існування, що дає їй можливість розвиватися нескінченно довго.

Однак стабільність атмосфери має визначені межі, і порушення її регуляторних можливостей може закінчитись серйозними наслідками.

Виступаючи як найважливіший агент зв'язування і перерозподілу на поверхні Землі космічної енергії, жива речовина виконує тим самим функцію космічного значення.

Однак у даний час на Землі з'явилася нова сила, по потужності впливу не уступає сумарній дії живих організмів - людство з його соціальними законами розвитку і могутньою технікою, що дозволяє впливати на віковий хід біосферних процесів. Сучасне людство використовує не тільки величезні енергетичні ресурси біосфери, але і не біосферні джерела енергії (наприклад, атомної), прискорюючи геохімічні перетворення природи.

Деякі процеси, викликані технічною діяльністю людини, спрямовані протилежно стосовно природного ходу їх у біосфері (розсіювання металів, руд, вуглецю й ін. біогенних елементів, гальмування мінералізації і гуміфікації, звільнення законсервованого вуглецю і його окислювання, порушення великомасштабних процесів в атмосфері, що впливають на клімат і т. п.).

Вернадський вважав за можливе говорити навіть про автотрофну роль людини, розуміючи під цим зростаючі масштаби штучного синтезу органічних речовин, часто навіть що не мають аналогів у живій природі.

Сучасна діяльність людини багато в чому завдала непередбаченої шкоди навколишньому середовищу, що в остаточному підсумку загрожує подальшому розвитку самого людства. Ці зміни на даному етапі ще не є непоправними. Тому одна з задач сучасної екології - це вивчення регуляторних процесів у біосфері, створення наукового фундаменту її раціонального використання. Основні закони функціонування біосфери уже вимальовуються, але має бути ще багато що зроблене об'єднаними зусиллями екологів усіх країн світу.

Біопродуктивність екосистем

Швидкість, з яким продуценти екосистеми фіксують сонячну енергію в хімічних зв'язках синтезованої органічної речовини, визначає продуктивність співтовариств. Органічну масу, створювану рослинами за одиницю часу, називають первинною продукцією співтовариства. Продукцію виражають кількісно в сирій чи сухій масі рослин або в енергетичних одиницях - еквівалентному числі джоулів.

Валова первинна продукція - кількість речовини, створюваного рослинами за одиницю часу при даній швидкості фотосинтезу. Частина цієї продукції йде на підтримку життєдіяльності самих рослин (витрати на подих). Ця частина може бути досить великою, вона складає від 40 до 70% валової продукції. Частина створеної органічної, що залишилася, маси характеризує чисту первинну продукцію, що являє собою величину приросту рослин, енергетичний резерв для консументів і редуцентів.

Переробляючи в ланцюгах харчування, вона йде на поповнення маси гетеротрофних організмів. Приріст за одиницю часу маси консументів - це вторинна продукція співтовариства. Її обчислюють окремо для кожного трофічного рівня, тому що приріст маси на кожнім з них відбувається за рахунок енергії, що надходить з попереднього.

Гетеротрофи, включаючи в трофічні ланцюги, живуть в остаточному підсумку за рахунок чистої первинної продукції співтовариства. У різних екосистемах вони витрачають її з різною повнотою. Якщо швидкість первинної продукції в ланцюгах харчування відстає від темпів приросту рослин, то це веде до поступового збільшення загальної біомаси продуцентів. Під біомасою розуміють сумарну масу організмів даної чи групи всього співтовариства в цілому. Часто біомасу виражають в еквівалентних енергетичних одиницях.

Недостатня утилізація продуктів життєдіяльності в ланцюгах розкладання має як наслідок нагромадження органічної речовини, що відбувається, наприклад, при заростанні мілководних водойм. Біомаса співтовариства з урівноваженим кругообігом речовин залишається щодо постійної, тому що практично вся первинна продукція витрачається з метою харчування і розмноження.

Найважливішим практичним результатом енергетичного підходу до вивчення екосистем з'явилося здійснення досліджень по Міжнародній біологічній програмі, що проводилися вченими різних країн світу починаючи з 1969 року з метою вивчення потенційної біологічної продуктивності Землі.

Світовий розподіл первинної біологічної продукції вкрай нерівномірний. Найбільший абсолютний приріст рослинного світу досягає в середньому 25 м у день у дуже сприятливих умовах. На великих площах продуктивність не перевищує 0,1 г/м (жаркі пустелі і полярні пустелі). Загальна річна продукція сухої органічної речовини на Землі складає 150-200 млрд. тонн. Біля третини його утвориться в океанах, біля двох третин - на суші. Майже вся чиста первинна продукція Землі служить для підтримки життя всіх гетеротрофних організмів. Енергія, недовикористана консументами, запасається в їхніх тілах, органічних опадах водойм і гумосі ґрунтів.

Ефективність зв'язування рослинністю сонячної радіації знижується при недоліку тепла і вологи, при несприятливих фізичних і хімічних властивостях ґрунту і т. п. Продуктивність рослинності змінюється не тільки при переході від однієї кліматичної зони до іншу, але й у межах кожної зони.

Для п'яти континентів світу середня продуктивність розрізняється порівняно мало. Виключенням є Південна Америка, на більшій частині якої умови для розвитку рослинності дуже сприятливі.

Харчування людей забезпечується в основному сільськогосподарськими культурами, що займають приблизно 10% площі суші (близько 1,4 млрд. га). Загальний річний приріст культурних рослин складає близько 16% від усієї продуктивності суші, велика частина якої приходиться на ліси. Приблизно 1/2 врожаю йде безпосередньо на харчування людей, інша частина - на корм домашніх тварин, використовується в промисловості і губиться в смітниках. Усього людина споживає близько 0,2% первинної продукції Землі.

Рослинна їжа обходиться для людей енергетично дешевше, ніж тваринна. Сільськогосподарські площі при раціональному використанні і розподілі продукції могли б забезпечити приблизно вдвічі більше населення Землі, чим існуюче. Але це вимагає великих витрат праці і капіталовкладень. Особливо важко забезпечити населення вторинною продукцією. У раціон людини повинне входити не менш 30 м білків у день.

Наявні на Землі ресурси, включаючи продукцію тваринництва і результати промислу на суші й в океані, можуть забезпечити щорічно близько 50% потреб сучасного населення Землі. Велика частина населення Землі знаходиться, таким чином, у стані білкового голодування, а значна частина людей страждає також і від загального недоїдання.

Таким чином, збільшення біопродуктивності екосистем, і особливо вторинної продукції, є однієї з основних задач, що коштують перед людством.

Література

  1. Вернадський В. И. "Філософські думки натураліста", М. – 1988р.
  2. Вернадський В. И. "Біосфера і ноосфера", М. – 1989р.
  3. Вернадський В. И. "Наукова думка як планетне явище", М. – 1989р.
  4. Вернадський В. И. "Початок і вічність життя", М. – 1989р.
  5. Лапо А. В. "Сліди колишніх біосфер", М. – 1979р.
  6. Лемеза Н. А. "Біологія. Домашній репетитор", М. – 1997р.


18.12.2011

Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції.

Щоб отримувати всі публікації
від сайту «Osvita.ua»
у Facebook — натисніть «Подобається»

Osvita.ua

Дякую,
не показуйте мені це!