ЧЕЛОВЕК И БИОСФЕРА

Читать дополнительно: Основные биомы (экосистемы) Земли

Фото

ГорыЧеловек издавна оказывал влияние на природу, воздействуя как на отдельные виды растений и животных, так и на сообщества в целом. Но лишь в текущем столетии рост населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными факторами планетарного масштаба. Преобразования ландшафтов в города и иные поселения человека, в сельскохозяйственные угодья и промышленные комплексы охватило уже более 20 % территории суши. Количество перемещаемого в процессе производственной деятельности вещества в наше время на порядок выше величин естественных рельефообразующих процессов. Расход кислорода в промышленности и транспорте составляет в масштабе всей биосферы порядка 10 % планетарной продукции фотосинтеза; в некоторых странах техногенное потребление кислорода превышает его производство растениями. В наши дни воздействие человека на природные системы становится направляющей силой дальнейшей эволюции экосистем.

Век научно-технической революции означает переход биосферы в новую фазу, которую акад. В.И. Вернадский назвал сферой ведущего значения человеческого разума. «Биосфера XX столетия,— писал он еще в 1944 г.,—превращается в ноосферу, создаваемую прежде всего ростом науки, научного понимания и основанного на ней социального труда человека» (В.И. Вернадский, 1967, с. 356).

ФотоШироко бытует представление о том, что ноосфера характеризуется в первую очередь разумным ведением хозяйственной деятельности. Видимо, из этого исходил и В.И. Вернадский. Однако принципиальным нужно считать то обстоятельство, что сила человеческого разума через достижения науки и техники становится ведущим фактором перестройки природных систем и их дальнейшей эволюции. «Разумный» образ сочетания различных форм деятельности — одна из составляющих научно-технического прогресса; как показывает опыт, это качество формируется позднее, чем реальная возможность эффективного влияния на природу, и стимулируется негативными результатами стихийного развития хозяйства. В основе отрицательных форм влияния человека на биосферу Лежит именно расхождение технологических возможностей такого влияния и осознания отдаленных экологических последствий вмешательства в биосферные процессы.

Эксплуатация природных ресурсов может иметь разные экологические последствия. Принято делить ресурсы на неисчерпаемые и исчерпаемые. К первым относятся ресурсы космического масштаба, такие, как солнечная радиация, энергия морских приливов и т. п., источник которых не подвержен влиянию со стороны человека. Можно лишь говорить о количественных изменениях, вносимых его деятельностью, например снижение притока солнечной радиации к поверхности Земли, связанное с загрязнением атмосферы. Масштабы такого загрязнения подчас могут быть сопоставимы с результатами интенсивной вулканической деятельности в прошлые эпохи.

К неисчерпаемым относятся и водные ресурсы планеты: в масштабе всей гидросферы запасы воды остаются неизменными. Но в конкретных регионах обмеление рек и озер, связанное с гидростроительством, созданием оросительных сетей и другими формами хозяйственной деятельности, ставит проблему пресной воды на одно из первых мест. Практически неисчерпаемые ресурсы вод Мирового океана подвергаются крупномасштабному изменению в результате загрязнения нефтью и другими веществами, что вносит подчас существенные изменения в состав и структуру водных экосистем.

Нередко говорят о климатических ресурсах, также относя их к неисчерпаемым. По-видимому, трактовка климата как ресурса не точна; правильнее говорить о комплексе климатических факторов, также подверженном определенным влияниям промышленной и иной деятельности человека.

Исчерпаемые ресурсы включают запасы каменного угля, торфа, нефти и других полезных ископаемых, темпы использования которых несравненно выше, чем скорость естественного накопления, если в инфракрасной (длинноволновой) части спектра. Инфракрасное излучение Земли экранируется парами воды, СО2 и озоном. Это предохраняет поверхность Земли от чрезмерной потери тепла излучением и способствует повышению температуры на поверхности планеты. Подсчитано, что без этого «парникового эффекта» температура в околоземном слое была бы примерно на 40°С ниже, чем регистрируемая сейчас. Естественно, такая температурная ситуация не способствовала бы развитию жизни — по крайней мере в тех формах, в каких она известна на Земле.

Происходящее в наши дни постепенное увеличение СО2 в атмосфере, связанное с промышленными выбросами, может быть причиной нарастания «парникового эффекта» и потепления климата. В то же время наблюдающееся сейчас частичное разрушение озонового экрана может в известной мере скомпенсировать этот эффект за счет увеличения потерь тепла с поверхности Земли. Одновременно увеличится поток коротковолнового ультрафиолетового излучения, что опасно для многих живых организмов. Как видим, антропогенное «вмешательство» в структуру атмосферы чревато непредсказуемыми и нежелательными последствиями.

На уровне конкретных экосистем формируются важные детали климата. Известна роль растительности в создании режима температуры и влажности. Транспирация помимо этого прямо связана с образованием осадков: подсчитано, что в Германии количество осадков увеличивается за счет транспирации на 6 %, а в Конго — даже на 30 %. Растительность влияет также на ветровой режим, условия залегания снежного покрова и другие важные климатические параметры. В общем, на фоне фундаментальных географических особенностей климата, определяемых астрономическими факторами, рельеф и тип растительности образуют особенности мезо- и микроклимата, имеющие большое значение в формировании сложных многовидовых сообществ живых организмов. В континентальных водоемах аналогичный эффект достигается влиянием растительности на скорость течения, температурный режим и химизм водоема.

Таким образом, совокупная деятельность всех форм жизни активно преобразует свойства основных сред жизни, соответствующих газовой, каменной и жидкой геологическим оболочкам земного шара. Равным образом и общие свойства биосферы в целом оказываются в значительной степени созданными живым веществом и благоприятствук щими его развитию и функционированию. По меткому выражению В.И. Вернадского «живое вещество само создает себе область жизни». Высокая химическая активность живых организмов придает процессу средообразования темпы, не сравнимые с процессами, происходящими в неживой природе. Известно, что геологические преобразования Земли заняли миллиарды лет. Биогеохимические циклы укладываются в тысячи лет и даже меньше. За время существования жизни элементы, вовлеченные в биологический круговорот, проходили через экосистемы многократно. Подсчитано, что обновление живого вещества в биосфере происходит всего за 8 лет. Это средняя цифра; на суше этот процесс идет медленнее: вся фитомасса обновляется за 14 лет. Зато в океане вся биомасса проходит круговорот всего за 33 дня, а фитомасса —даже за 1 сутки Быстрыми темпами происходит и вовлечение в биологический круговорот неорганических веществ: вся вода гидросферы полностью обновляется за 2800 лет, весь кислород атмосферы — за несколько тысяч лет, а атмосферный диоксид углерода — за 300 лет