Основные энергетические типы экосистем и их отличительный особенности.Ноосфера как высшая стадия эволюции биосферы.Учение В.И.Вернадского о ноосфере.
План
1.Экосистема
2. Энергетическая классификация экосистем и оссобенности
3.Понятие о ноосфере
4.Учение В.И.Вернадского
Экосистема — это единый комплекс, образованный живыми организмами исредой их обитания, в котором живые и косные элементы связаны между собойобменом веществ и энергии. Термин предложен английским экологом Й. Тенсли(1935 г.). В зависимости от масштабов выделяют микроэкосистемы (например, стволгниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд, озеро и др.), макро-экосистемы(континент, океан) и глобальную экосистему (биосфера — наружная оболочкапланеты Земля, где существует жизнь и которая видоизменена или сформулирована
Энергетическая классификация экосистемразличает 4 типа:
1) природные несубсидированные экосистемы, получающие энергию только от Солнца (открытые океаны, глубокие озера, высокогорные леса);
2) природные экосистемы, субсидируемые Солнцем и другими естественными источниками (дождевые леса, приливные зоны и т.д.);
3) природные зоны, субсидируемые человеком и Солнцем (агрозкосистемы, аква-культура);
4) зоны, получавшие энергию от других экосистем в виде питания и топлива (города или урбанизированные территории).
Интенсивные агроэкосистемы в настоящее время занимает около 60% всей пашни планеты. Для них характерно применение дополнительного потока энергии (кроме солнечной), резкое уменьшение разнообразия живых организмов и доминирование искусственного отбора. В доиндустриальных агроэкосистемах требовалось меньше затрат, но они были
менее эффективны при большей продуктивности на количество вложенного человеческого труда. В индустриальных агроэкосистемах затраты человеческого труда на единицу продукции меньше (в США 4% населения в сельской местности кормит остальные 96%), но общие затраты резко возрастают, что приводит к выделению больших государственных субсидий на горючее. Обеспечение населения сбалансированными продуктами питания уже сейчас привело к пятикратному, по сравнению с людьми, увеличении расходов на сельскохозяйственных животных. От интенсификации агроэкосистем выигрывают прежде всего богатые страны. Применение же самых современных и высокопродуктивных сортов растений и пород животных без соответствующего обеспечения энергией и необходимыми питательными веществами оборачивается в бедных странах убытками.
Эта классификация принципиально отличается от биомной, основанной на структуре экосистем, так как она основана на свойствах среды. Тем не менее, она хорошо дополняет ее.
Ноосфера.Термин “ноосфера был введен в науку в конце 20-х годов нашего века. С какими событиями было связано появление понятия? Иными словами: почему появление этого термина не произошло ранее, например в ХIX веке? На мой взгляд введение термина “ноосфера” практически приурочено к возникновению нового явления на нашей планете, а точнее новой сферы разума.
Чтобы понять и дать определение данному термину, нужно сначала рассмотреть сферу жизни нашей планеты или, иначе говоря, биосферу и ее изменение с времен зарождения жизни и до наших дней.
Развитие жизни на нашей планете эволюционно. Согласно закону естественного отбора выживает сильнейший, более приспособленный к условиям Среды обитания. Однако, так как закону естественного отбора подвержены абсолютно все организмы, то эволюционирует и усложняется сама Среда обитания — различные биоценозы и биосфера в целом. Развитие биосферы происходит по пути усложнения форм жизни, каждая из которых борется за свое существование со своими природными врагами.
Данный процесс борьбы, как нам известно, привел к возникновению покрытосемянных и млекопитающих, высших представителей растительного и животного мира. При этом процесс естественного отбора не останавливается ни на минуту, а наоборот набирает все более быстрый темп.
По мнению Дарвина, эволюционное развитие живого мира этом не останавливается. Появление человека – вот венец развития животного мира. В условиях естественного отбора появляются предки человека. Но что мог противопоставить человек грозному животному миру – различным хищникам? Неужели у человека имелись острые клыки и когти, позволявшие ему не только выжить в условиях естественного отбора, но и увеличить численность и занять главенствующее положение на планете.
Нет. Человеку был дан разум – одно из удивительнейших явлений всех времен. Чтобы выжить, человеку пришлось использовать подручные средства, заменяющие ему и когти, и клыки, и быстрые ноги, и теплый мех и много другое. На мой взгляд, закон естественного отбора применим и к человеку, хотя многие последователи высоких нравственных идей его отвергают. Человек мог бы и поныне бегать с палкой-копалкой в поисках съестных корней и с каменным топором за дикими животными. Однако разум дал человеку способность учиться, изобретать и усовершенствовать орудия труда, предметы обихода. В условиях соприкосновения ареалов обитания племен, между людьми, вероятно, возникали стычки. Причинами споров могли быть пища, территория. Как правило, победу могло одержать то племя, у которого были лучше орудия труда, в данном случае — оружие.
В дальнейшем, с момента возникновения простейших цивилизаций и до наших дней, люди неотступно были вынуждены совершенствовать свои знания о мире и орудия труда.
Здесь, на мой взгляд, необходимо остановиться и оценить силу воздействия человека на окружающий мир. Сделаем грубое, но яркое сравнение земледельца наших дней и первого исторического землепашца. Сравним используемые орудия труда: мощный трактор, работающий на жидком топливе и заменяющий 70 и более лошадей, с одной стороны, и лошадь, бык, вол или другое животное. Сравним производительности: если на живой тягловой силе человек с трудом кормит себя и свою семью, то используя современные средства механизации несколько процентов населения кормят всю страну и еще поставляют на экспорт (в качестве примера рассматриваем развитые страны).
Из рассмотренного примера видно, что с течением времени сила воздействия человека на окружающий мир неукоснительно возрастает. Под влиянием этой силы окружающий мир преображается и изменяется. В принципе любой организм сосуществуя в этом мире вместе с другими влияет на окружающий мир и изменяет его. Так, например, сине-зеленые водоросли несколько
миллионов лет назад образовали первичную атмосферу планеты, а множество поколений растений произрастающих на одном участке земли преобразовали первичную материнскую породу земли в чернозем. Конечно, здесь также уместно влияние воды, ветра, температуры, но не будем вдаваться в подробности и уклоняться от главной темы.
Итак, мы видим, что эволюция живого мира приводит и к изменению неживой природы, облика нашей планеты.
В целом, ареал распространения живых организмов принято называть биосферой, в которую включаются и неотъемлемые элементы живой природы: воздух, вода, земля, свет и т.д.
Эволюция биосферы очень сложное явление. Появляющиеся новые жизни меняют окружающий мир, которые в свою очередь создает предпосылки для зарождения новых видов и их победы в борьбе с неприспособленными старыми, более простыми, видами. Однако развитие биосферы в данном случае не выходит за пределы ее определения. Усложняющееся разнообразие форм и видов жизни подчинено строгим законам эволюции.
Однако как в таком случае объяснить появление озонных дыр в стратосфере? Или глобальное повышение температур? А образование водохранилищ, смена растительности (освоение целинных земель), разработка месторождений и многое другое? Как объяснить данные явления, которые также являются изменениями окружающей среды, зачастую изменениями биосферы с точки зрения эволюции?
В данном случае основной и единственной силой, влияющей на биосферу является человек, а если говорить точнее, то человеческий разум, так как физиологически человек мало изменился с поры доисторического времени, но благодаря приобретенным знаниям, развитию разума, человек стал использовать такие технические средства, которые приводят к интенсивному изменению окружающего мира.
Практически здесь можно и закончить описание развития биосферы и начать описание развития ноосферы. Таким образом, ноосфера — сфера разума, включает в себя биосферу, видоизмененную под действием человека. Однако это очень грубое определение границ ноосферы и оно действенно только на начальном этапе развития ноосферы.
Темп развития науки и техники позволил современному человеку многое, о чем еще сто лет назад никто бы не подумал. Да что там 100 лет? В настоящее
время компьютеризация и развитие робототехники только набирает темп и можно лишь догадываться об их возможностях через 3-5 лет. Современный человек очень сильно расширил свои знания о мире. В этом столетии ему удалось выйти в космос, “приручить” атом, узнать секреты генетики. Расширились рамки ноосферы. По мнению некоторых ученых границами ноосферы нужно считать пространство, где человек, используя необходимые предметы, орудия, может побывать без какого-либо риска для жизни. То есть верхняя граница ноосферы значительно выше ее же у биосферы. Она располагается на высоте от 300 км до нескольких тысяч километров, или околоземное пространство, куда человеком выведены орбитальные станции и всевозможные спутники.
По мнению Вернадского, рамки биосферы расширяются вместе с расширением ноосферы. Ученый уже тогда предполагал, что человек сможет выйти в космос и уже тогда задал вероятное развитие ноосферы.
Здесь необходимо остановиться, чтобы прокомментировать яркое, на мой взгляд, сравнение двух сфер. Человек — живое существо и в принципе относится к “живому веществу” нашей планеты. По определению Вернадского живое вещество — это вся растительность, животный мир, то есть все органическое, вся живая природа. Поэтому человек также относится к живому веществу, а следовательно является одним из представителей оболочки жизни на нашей планете — биосферы. Таким образом, где бы ни находился человек, там по определению должна быть и биосфера.
Однако выход человека в космос или покорение полярных льдов открывают дополнительное пространство, которое затруднительно напрямую причислить к территории биосферы, хотя представитель жизни — человек- в этих условиях уже может существовать. В данном случае происходит увеличение, расширение границ ноосферы, сферы, где существование жизни возможно лишь благодаря приспособлениям, которые получены лишь благодаря деятельности человека и его разуму. Вот почему, описывая границы ноосферы нужно знать и определение ноосферы. От греческого noos — разум. Поэтому “ноосфера ” означает сфера разума, буквально “мыслящая оболочка”.
Таким образом, зарождение жизни на нашей планете привело к возникновению и развитию биосферы. В условиях эволюции жизни, усложнения и изменения биосферы появляется человек — разумное, мыслящее существо. Благодаря разуму ему становится подвластно интенсивное
изменение окружающего мира. И благодаря разуму человека эволюция биосферы перетекает в зарождение ноосферы — высшей стадии биосферы.
УЧЕНИЕ В.И.ВЕРНАДСКОГО О НООСФЕРЕ.
Вся долгая творческая жизнь Владимира Ивановича Вернадского была насыщенна неустанным трудом, поисками, новыми и новыми взлетами его гениальной мысли. В результате деятельности ученого были заложен фундаменты нескольких новых наук: геохимии, биогеохимии и радиологии. Учения В.И.Вернадского о биосфере и ноосфере были внедрены в разделы
естественных наук, особенно в физическую географию, геохимию ландшафта, почвоведение и другие.
Необыкновенная прозорливость ученого предугадала ту необычайную огромную силу, которая скрывается в атомной энергии. В книге “Очерки и речи”, опубликованной в 1922 г Вернадский писал: “Недалеко то время, когда человек получит в свои руки атомную энергию, такой источник силы, который даст ему возможность строить свою жизнь, как он захочет. Это может случиться в ближайшие годы, может случиться через столетия. Но ясно, что это должно быть. Сумеет ли человек воспользоваться этой силой, направить ее на добро, а не на самоуничтожение? Дорос ли он до умения использовать ту силу, которую неизбежно должна дать ему наука? Ученые не должны закрывать глаза на возможные последствия их научной работы, научного процесса. Они должны чувствовать себя ответственным за последствия их открытий. Они должны связать свою работу с лучшей организацией всего человечества”.
Не правда ли, это звучит вполне современно, как выступление крупного ученого или общественного деятеля на авторитетной международной конференции, посвященной защите мира? А ведь это было сказано более 70 лет назад, когда даже физики не верили в практическое значение ядерной энергии. И произнес эти слова отнюдь не физик.
Не менее ярко гениальность мысли Вернадского и его прозорливость сказалась и в подходе к другим проблемам естествознания, в том числе и в учении о ноосфере. Ведь в то время ученому нужно было раскрыть сущность явления ноосферы, предугадать направление и тенденции ее развития, установить основные проблемы, связанные с развитием науки и техники, с
интенсификацией изменения окружающей Среды и увеличения силы воздействия человека на неё.
К своим первым выводам будущего учения о ноосфере В.И.Вернадский пришел изучая геологические процессы нашей планеты и подойдя вплотную к периоду начала второй мировой войны. Война возобновилась в Европе после более чем 20-летнего перерыва, и к 1944 г длилась в Западной Европе пять, а у нас, в Восточной Европе, три года. На Дальнем Востоке она началась раньше — в 1931 г и длится уже 13 лет.
В истории человечества и биосферы вообще война такой мощности, длительности и силы — небывалое явление. К тому же ей предшествовала тесно с ней связанная причинно, но значительно менее мощная первая мировая война с 1914 по 1918 г.
По мнению Вернадского исторические явления такой мощности можно и должно рассматривать как единый большой земной геологический, а не только исторический процесс. В атмосфере первой мировой войны ученый, по его словам, подошел в геологии к новому для него и для других и тогда забытому пониманию природы — к геохимическому и биогеохимическому, охватывающему и косную и живую природу с одной и той же точки зрения.
На мой взгляд новизна научной мысли В.И.Вернадского заключалась в том, что события, традиционно рассматриваемые под определенным углом зрения (традиционная наука, в данном случае история), ученым рассматривались в совершенно другом аспекте, под другим углом зрения (другая наука — геология). Это в некотором смысле помогло ему в процессе творческого поиска натолкнуться на мысль о смене биосферы ноосферой.
Изучая биосферу, ученый заметил, что в нашем столетии она получает совершенно новое понимание и выявляется как планетное явление космического характера. Космический характер биосферы проявляется в том, что по мнению ученого жизнь (живые организмы) реально существует не только на одной нашей планете, не только на Земле. Факт существования жизни установлен, мне кажется, без сомнений для всех так называемых земных планет, то есть для Венеры, Земли и Марса.
В своем учении о ноосфере Вернадский подчеркивает огромную роль живого вещества. Ученый разграничивает понятия “жизнь” и “живое вещество”. “Живое вещество” есть совокупность живых организмов, а понятие “жизнь” всегда выходит за пределы понятия “живого вещества” в области философии,
фольклора, религии, художественного творчества. Это все отпало в “живом веществе”.
Живое вещество пол весу составляет ничтожную часть планеты. По-видимому, это наблюдается в течение всего геологического времени, то есть геологически вечно. Оно сосредоточено в тонкой, более или менее сплошной, пленке на поверхности суши в тропосфере — в полях и лесах — и проникает весь океан. Количество его исчисляется долями, не превышающими десятых долей процента биосферы по весу, порядка близкого к 0.25%. На суше оно идет в сплошных скоплениях на глубину в среднем, вероятно, менее 3 км. Вне биосферы его нет.
В ходе геологического времени оно закономерно изменяется морфологически. История живого вещества в ходе времени выражается в медленном изменении форм жизни, форм живых организмов, генетически между собой непрерывно связанных, от одного поколения к другому, без перерыва.
Веками эта мысль поднималась в научных исканиях: в 1859 г она получила прочное обоснование в великих достижениях Ч.Дарвина и А.Уоллеса. Она вылилась в учение об эволюции видов растений и животных, в том числе и человека.
Эволюционный процесс присущ только живому веществу. И только живое вещество меняясь во времени изменяет и окружающий мир — биосферу. В.И.Вернадским была рассмотрена эволюция живого вещества, которая стала непосредственной предпосылкой образования ноосферы.
Живое вещество, эволюционируя на определенном этапе развития биосферы, рождает человека — разумное существо, Как показывает Вернадский в своем учении, человеку, чтобы выжить, пришлось использовать, единственное преимущества перед животным миром — разум. Умение учиться, перенимать и передавать опыт рождает такую категорию, как “труд”, которая по природе своей совершенно чужда остальным представителям, живого вещества. Благодаря труду, человек смог выделиться не только из живого вещества, но и из группы животных, близких к нему исторически в процессе эволюции. Благодаря своей деятельности, человек в дальнейшем смог не только выделиться, но и занять главенствующее место в живой природе и даже бросить вызов различным природным явлениям, очевидным законам и попытаются изменить окружающие его мир в соответствии с возникающими потребностями.
Исходя из геологической роли человека А.П.Павлов (1854-1929) в последние годы своей жизни говорил об антропогенной эре, нами теперь переживаемой. Он правильно подчеркнул, что человек на наших глазах становится могучей геологической силой, все растущей.
В геологической истории биосферы перед человеком открывается будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление.
Геологический эволюционный процесс отвечает биологическому единству и равенству всех людей — Homo sapiens и его геологических предков Sinanthropus и др. потомство которых для белых, красных, желтых и черных рас — любым образом среди них всех — развивается безостановочно в бесчисленных поколениях.
По мнению Вернадского, это закон природы. Все расы между собой скрещиваются и дают плодовитое потомство.
Исторический процесс на наших глазах коренным образом меняется. Впервые в истории человечества интересы народных масс — всех и каждого — и свободной мысли личности определяют жизнь человечества, являются мерилом его представлений о справедливости. Перед человечеством, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого.
Это новое состояние биосферы, по мнению В.И.Вернадского, и есть “ноосфера”. В условиях ноосферы человек может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше. Благодаря приобретенным знаниям перед ним открываются все более и более творческие возможности.
Литература
WWW.works.tarefer.ru
Вернадский В.И. Биосфера, М. 1967
www.ecosystema.ru
Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология.