БИОСФЕРА

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

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

3. Воздушная оболочка- до высоты ≈ 22 км. Основные газы атмосферы: азот - 78%, кислород - 21%, СО2 - 0,03%, аргон - 0,9%, др. газы - 0.01%, только аргон не связан с жизнедеятельностью организмов.

4. 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% воды гидросферы сосредоточено в океанах, 1,7% льды, 1,7% подземные воды и др. Пресной воды в гидросфере всего 2,8% (из них 62% сосредоточено в Антарктиде в виде льда)

5. 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.

6. 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.

7. 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 …).

8. Живоевещество (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:

9. III. Биотическийкруговорот(миграция элементов) - это циркуляция веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Круговорот: воды - 2000 лет, углерода - 300 лет, О2 - 2000 лет, СО2 – 6,3 года I→II→III→IV→V

10. IV. Этапы эволюции биосферы 1) Синтез простых органических соединений(химическая эволюция) в геосферах Земли. Начало этапа – 3,5–4,5 млрд. лет. 2) Биогенез – преобразование косного вещества геосферы земли в живое вещество биосферы. Начало этапа – 2,5–3,5 млрд. лет назад. 3) Антропогенез – появление человека и превращение его в социальное существо, формирование общественной организации человеческих сообществ в процессе производственной трудовой деятельности. Начало этапа – 1,5–3 млн. лет назад. 4) Техногенез – преобразование природных комплексов биосферы в процессе производственной деятельности человека и формирование техногенных и природно–технических комплексов, т.е. техносферы. Начало этапа – 10–15 тыс. лет назад (появление городских поселений).Современное состояние биосферы. ?)Ноогенез – процесс превращения биосферы в состояние разумно управляемой социально–природной системы (ноосферы): а) рациональное использование природы;б) устойчивое развитие мировогосообщества.

11. V. 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).

12. V. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. • Живое вещество. Исчезновение видов. С 1600 с Земли исчезло: - 63 вида и 55 подвидов млекопитающих, - 103 вида и подвида птиц, - 21 вид рептилий, - 23 вида рыб.

13. V. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. 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)

14. V. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. 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

15. V. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. 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.

16. V. Современное состояние биосферы Воздействие на твердую оболочку. • На данный момент: • Около 600 видов позвоночных на грани полного • истребления. • Под угрозой исчезновения - 11 167 видов животных и • 5714 растений. • Ежегодно полностью исчезает1-2 вида организмов. => Это приводит к упрощению сложных природных экосистем, чем нарушается их устойчивость. Охрана: заказники, заповедники, биосферные заповедники.

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

18. Земледелие. 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.

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

20. Земледелие. Пр.:Всемирная выставка в Париже в 1900. Париж. Всемирная выставка.1889 г. Гвоздем программы считался слой русского чернозема. Эталон чернозема из Воронежской обл. = 2,5 м. Был! Париж. Всемирная выставка.1937 г.

21. Лес. В настоящее время лесами покрыта одна треть суши. В доисторическое время лесами было занято не менее 70% суши. Пр.:ДревнийИзраиль. Первый Иерусалимский храм илиХрам Соломона (950 — 586 до н. э.) По приказу царя 80 000 дровосеков рубили лес для Храма.

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

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

24. Лес. Сейчас ежегодно вырубается 100 000 км2 леса. Пр.:В Латинской Америке вырублено 40% лесов. Пр.:В Африке 50% девственных лесов вырублено. • Вырубка леса приводит: • - изменение водооборота, обмеление рек, ↑ испарения воды => ↑ засушливости => наступлению пустынь, • эрозия почвы, • ↓ синтеза О2 (леса дают 25% кислорода), • ↑ СО2 в атмосфере => ↑ парникового эффекта, • сокращению биоразнообразия, • ↓ биомассы.

25. Опустынивание. Вырубка леса и распахивание территорий приводит к наступлению пустынь. По оценке экспертов ВОЗ S искусственных пустынь сейчас составляет 9 млн. км2. Т.о. за последние 300 лет биомасса Земли уменьшилась начетверть.

26. Воздействие на атмосферу. • Парниковый эффект. Для производства энергии человек сжигает топливо, в результате чего происходит выброс СО2. За последние 100 лет концентрация СО2 в атмосфере ↑ на 30%. СО2 препятствует тепловому излучению земли, что приводит к техногенному парниковому эффекту. → Температура Земли ↑ на 0,5°С

27. 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. => Изменится уровень грунтовых вод, что приведет к затоплению многих прибрежных территорий во всем мире. Уровень озёр в Антарктиде последние 5 лет ежегодно повышается на 1 метр. Антарктида тает!

28. Воздействие на атмосферу. • Парниковый эффект. => Таяние льдов. Арктиканагревается 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%.

29. Воздействие на атмосферу. • Парниковый эффект. Повышение температуры земли приведёт к интенсификации гидрологического цикла и усилению погодных катаклизмов. Климат станет более резко континентальным. 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 СО2. Киотский протокол призывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008–2012 годам выбросы СО2 на 5% от уровня 1990 года.

30. Воздействие на атмосферу. • "Кислотные" дожди. Выброс в атмосферу в год: - диоксида серы (SO2) ≈ 150 млн. т. , - закиси азота (N2O) ≈ 70 млн. т. Эти вещества в определенных условиях в атмосфере реагируют с водой, образуя серную (H2SO4) и азотнуюкислоту (HNO3), что приводит к выпадению "кислотных" дождей. • Подкисление почвы и водоемов, существенно изменяет ценозы, • гибнет рыба, уничтожаются леса, уменьшается биомасса.

31. 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 %).

32. Воздействие на атмосферу. • Нарушение озонового слоя. 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.:1995 г. ↓ озона над Европой на 10%, ↓ над Уралом - 30%, над районами Восточной Сибири - 40%. «Озоновые дыры» над Антарктидой►

33. 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. 1987 г. в Монреале 50 стран подписали соглашение о ↓ производства фреонов на 50%. 1990 г. в Лондоне 92 государства – прекратить в Мире производство ХФУ до 2010 г.

34. Воздействие на гидросферу. • Сооружение каналов, переброска водостока рек. • Приводит к: • истощению грунтовых вод, • осушению территорий, • засолению почв … Пр.: Проблема Аральскогоморя. 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.

35. Воздействие на гидросферу. • Сооружение плотин и водохранилищ (более 45 000) • нарушает путь миграции рыб, что приводит к резкому уменьшению их численности. Пр.:Каспийская белорыбица. • повышениеуровня воды до плотины → уничтожение лесов, земельных угодий, заболачиваемость. • уменьшениюуровня воды после плотины. 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. В настоящий момент водные ресурсы Иордана в нижнем течении составляют лишь 3% от первоначальных.

36. Химическое загрязнение • Пестициды (загрязнители №1) Пр.:ДДТ (дихлор-дифенил-трихлор-метан). - Мюллер, открывший инсектицидные свойства ДДТ, получил нобелевскую премию. - 45-46 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 наДДТ (1997 г. – США 26,2 млрд. $, дихлофос)

37. Химическое загрязнение • Пестициды (загрязнители №1) • Тяжелыеметаллы (свинец, ртуть, кадмий /б. Итай-Итай/ …) • 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.

38. 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…

39. Партия «Зелёных» оценивает возможность существования человечества в сегодняшних условиях загрязнения окружающей среды по самым оптимистическим прогнозам 40-50 лет. • Дальнейшие перспективы развития биосферы. Два пути: • 1 путь - дальнейшее неконтролируемое воздействие на биосферу, которое приведет к экологической катастрофе: • - острой • - хронической • в конечном счёте гибели биосферы. • 2 путь - ноосфера - сфера разумного регулирования процессов, происходящих в биосфере.

40. «Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель. - Разрабатывали 10 лет (создали в 1984-91 гг.) - S = 1,27 га. - V = 203 760 м3. - Полностью замкнута. • 3000 видов растений и животных. • 7 биомов: дождевой лес, саванна, пустыня, болото, океан с коралловым рифом, интенсивное сельское хозяйство, апартаменты людей. • = 150 млн. $. 26.09.1991г. 8 добровольцев вошли в эту сферу.

41. «Biosphere 2» - замкнутая экологическая модель. 26.09.1991г. вошли. 26.09.1993г. 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".

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

43. VI. 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 ограничениявыброса многих химических • веществ во внешнюю среду. Пр.: Монреальский протокол – • фреоны. Киотский протокол - СО2.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. …

44. Спасибо за внимание!