Итак, газовая функция биосферы состоит в глобальном влиянии живых организмов на атмосферу Земли.

С газовой функцией живого вещества тесно связана окислительно-восстановительная функция. Некоторые микроорганизмы непосредственно участвуют в окислении железа, что привело к образованию осадочных железных руд, другие – восстанавливают сульфаты, образуя биогенные месторождения серы.

Концентрационная функция проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы. Например, такие растения, как осока или хвощи накапливают кремний, а вот щавель накапливает йод. Благодаря осуществлению концентрационной функции, живые организмы создали отложения мела и известняка.

Таким образом, живые существа формируют не только атмосферу, но и твердую оболочку Земли – литосферу.

2. Эволюция биосферы.

Все структурные компоненты биосферы связаны непрекращающимся процессом круговорота веществ. Причем, надо отметить, что биогенные круговороты или, как их называл Вернадский, биогеохимические циклы, действуют как в масштабах одного сообщества, так и в масштабах всей биосферы.

  За всю свою историю биосфера пережила несколько глобальных экологических катастроф, в результате которых жизнь на нашей планете находилась на той грани, за которой следовало бы почти полное уничтожение всего живого.

Бурное развитие жизни в кембрийском и ордовикском периодах было неожиданно прервано древнейшим в истории Земли оледенением. Это произошло приблизительно 450 миллионов лет назад.

На границе палеозойской и мезозойской эр наблюдалось массовое вымирание живых существ. Ученые объясняют это тем, что накопившиеся органические остатки, которые гнили по всей поверхности планеты, вызвали резкое снижение содержания кислорода в атмосфере.

В конце мелового периода, как это вам хорошо известно, произошли драматические события, приведшие к уничтожению многих доминировавших в мезозойскую эру живых существ, в том числе динозавров. Причины этой катастрофы неизвестны. Наиболее распространенной версией считается столкновение Земли с крупным космическим телом, возможно астероидом.

Наступившее в конце третичного периода, примерно 1,5 миллиона лет назад оледенение уничтожило практически всю флору и фауну Земли. Останки живых существ этой эпохи сохранились лишь в некоторых экваториальных районах.

Таким образом, устойчивость биосферы относительна. Катастрофы, которые происходили в прежние эпохи, могут повториться и в будущем. Тем более, что человек всячески этому способствует.

Глобальный круговорот веществ в атмосфере совершается за тысячи лет. Например, показано, что круговорот углерода совершается в течение 3000 – 5000 лет. Доля углерода, выходящего из этого цикла, ничтожно мала – около стомиллионной доли процента от общего количества находящегося в обращении углерода. Но за всю геологическую историю биосферы таких выбросов за пределы атмосферы произошло около ста тысяч, и это привело к накоплению в геологическом прошлом триллионов тонн ископаемого органического вещества, запасенного в углях, нефти, битумах и других полезных ископаемых.

Итак, механизм взаимодействия живого и неживого состоит в вовлечении неорганической материи в сферу жизни, а затем после ряда превращений возврат биотического вещества в абиотическое состояние.

Рождение биосферы можно рассматривать как качественный скачок в эволюции материи. До её возникновения на земной поверхности преобладали процессы неживой природы.

Живые организмы с момента возникновения стали могущественной геологической силой, действующей 3,5 миллиарда лет. Живые существа полностью регулируют состав газовой оболочки нашей планеты, солевой состав вод Мирового океана, обеспечивают круговорот многих химических элементов, использование и трансформацию солнечной энергии, образование почвы, нефти, угля, осадочных пород и других геологических отложений.

Наконец, результатом эволюции биосферы явилось возникновение человека.

В то же время, завершая разговор о развитии биосферы, нельзя пройти мимо факта некоторой цикличности в этом развитии. Эта цикличность выражается, прежде всего, в закономерностях закладки полезных ископаемых. В частности, известно, что закладка более древних и более новых месторождений нефти и газа отделены друг от друга интервалом 176 миллионов лет, такая же разница по времени наблюдается между закладкой каменного и бурого угля... А что же это за удивительная цифра? Это то время, за которое наше светило Солнце вместе со своими спутниками – планетами делает круг вокруг центра нашей Галактики. Иными словами – это Галактический год! Проходя по этому пути, Земля, сталкивается с препятствиями, которые вызывают на ней катаклизмы, что и выражается в сходных геологических процессах.

3. Влияние человека на биосферу.

Еще 30 – 40 лет назад в научных, да и в политических кругах существовала точка зрения, что биосфера обладает сверхвысокой устойчивостью, что мир живых существ практически неисчерпаем. Последние годы развития человеческого общества и его взаимоотношений с биосферой убеждают, что это далеко не так. Промышленность и сельское хозяйство развитых стран заметно нарушили круговорот воды и связанный с ним круговорот химических элементов, загрязнили атмосферу, которая снабжает нас кислородом.  

Наше время, таким образом, требует от нас не только осознания проблемы, но и предвидения результатов нашего труда. Пора осознать свою ответственность перед природой.

Разберем теперь подробнее некоторые проблемы, которые стоят перед человечеством в плане охраны биосферы. Перечислим их: проблема нарушения кислородного баланса Земли, загрязнение вод, разрушение плодородных почв, сокращение видового разнообразия.

Нарушение кислородного баланса Земли – одна из наиболее острых проблем, стоящих перед человечеством. В основе насыщения воздуха кислородом лежит процесс фотосинтеза, осуществляемый зелеными растениями. Кислород, которым мы дышим, и который используется в качестве окислителя при сгорании ископаемого топлива, образовался за 2-3 тысячи лет фотосинтетической деятельности растений всего мира.

С точки зрения сохранения баланса кислорода на Земле нас не может удовлетворить равенство между гектарами вырубленного и посаженого леса, поскольку продуктивность взрослого дерева значительно выше продуктивности саженца. Уже сейчас в ряде промышленных стран при сгорании топлива расходуется гораздо больше кислорода, чем выделяется при фотосинтезе.

Особую роль в обеспечении Земли кислородом играют влажные экваториальные леса Центральной Африки и Южной Америки. Арнольд Ньюмен, известный натуралист и эколог, образно назвал эти леса «легкими нашей планеты». Вызывают опасения проекты, связанные с освоением этих лесов и их интенсивной вырубкой. К сожалению, эти проекты находятся уже на стадии реализации. Гибель этих лесов может вызвать гибель всего человечества. Решение данной проблемы связано, скорее, с экономикой и политикой, чем с экологией.

Под угрозой находится озоновый слой Земли. Причины этого многообразны. Нарушение озонового слоя снова сделает жизнь на суше нашей планеты невозможной. Возобновление этого слоя происходит медленно и длится тысячи лет.

Другой проблемой, стоящей перед человечеством, является проблема чистой воды. Вода абсолютно необходима для существования жизни на Земле.

Чистота воды – это результат биогенных процессов, то есть биологической очистки водоемов, как больших, так и малых.

Вода в озере Байкал чистая не потому, что в него впадают около 300 относительно чистых рек. Эти реки несут с собой муть, взвеси, остатки отмерших организмов. Если бы не уникальная фауна и флора Байкала, которые осуществляют очистку его вод, то озеро, скорее всего, представляло бы собой отстойник привносимой в него, то есть «мертвой воды». Только один уникальный вид байкальских рачков – эпишура – за год профильтровывает через свои жабры 50-ти метровую толщу поверхностных вод Байкала. А за чистоту более глубоких слоев ответственны другие уникальные байкальские эндемики. Все организмы Байкала связаны между собой тысячами связей и обеспечивают существование этого уникального природного сообщества. Сколько сказано об угрозе промышленного освоения Прибайкалья, но опасность того, что мы можем потерять это уникальное явление природы, по-прежнему существует.

Ощутимый вред был нанесен гидрологии нашей страны при строительстве гидроэлектростанций. Под угрозой оказалось само существование великих рек Волги, Енисея, Оби. Особенно страдает Волга, где нарушаются все мыслимые нормы водозабора, на нужды промышленности и сельского хозяйства.

Не менее острой проблемой является проблема сохранения плодородия земли. Почва – это продукт жизнедеятельности многих десятков тысяч организмов. Наши предки еще не вышли из пещер, когда в результате взаимодействия тысяч и тысяч микроорганизмов, грибов, растений и животных шло образование чернозема.

Наш российский чернозем – уникальное явление природы. На Первой всемирной выставке в Париже, наряду с Эйфелевой башней, в российском павильоне, как величайшее чудо природы демонстрировался гигантский стеклянный куб с тамбовским черноземом. А сейчас это чудо природы находится под угрозой. Неумелое применение удобрений, ядохимикатов повлекло за собой уничтожение почвенной микро- и макрофауны, что вызывает разрушение почвы.

Неправильная агротехника приводит к такому явлению, как эрозия. Эрозия – это вымывание или выветривание самого плодородного слоя почвы. Именно это явления наблюдается в Казахстане на знаменитой некогда целине.

Большую опасность для самого существования жизни на Земле таит сокращение видового разнообразия.

Население Земли постоянно растет, в настоящее время увеличивается на 172 человека в минуту. В связи с ростом населения в хозяйственную деятельность человека включаются все новые земли. Это ведет к уменьшению пространства для диких животных и растений, разрушению их мест обитания и, в конечном итоге, к сокращению их численности и разнообразия.

По данным Международного союза охраны природы на Земле ежегодно исчезает по одному виду или подвиду позвоночных животных. Вытесняя из жизни очередной биологический вид, мы теряем часть генофонда биосферы. Техносфера не может заменить биосферу, как не может магнитофонная запись шума леса заменить сам лес. Водохранилища не равноценны озерам, а оранжереи не равноценны экзотическим уголкам природы. Искусственные ландшафты не способны к самообновлению и самосохранению.

Правда, не все живые существа чувствуют себя плохо в антропогенных условиях обитания. Как вольготно чувствуют себя полчища крыс в канализациях больших городов, а тараканы в наших домах, домовые мухи на наших столах. Но ведь это исключения из общего правила.

4.Экологические проблемы и ноосфера.

Человек должен позаботиться об охране биосферы, так как эта задача, без решения которой он погибнет сам и погубит жизнь на Земле.

Между тем человечество занято совсем другими проблемами: войнами и политикой, борьбой с организованной преступностью и терроризмом. А ведь все эти проблемы созданы самими людьми, все эти проблемы говорят о несовершенстве человеческого общества. Да, это важные проблемы, но все они ничто по сравнению с глобальной экологической катастрофой.

Нужно, наконец, проникнуться главной экологической идеей, высказанной ещё Вернадским: человечество стало, пожалуй, самым мощным экологическим фактором нашего времени.

Вернадский верил в человеческий разум. Он был убежден, что человек найдет путь к сохранению биологического равновесия на планете. Биосфера, по его мнению, должна преобразоваться в ноосферу – сферу разума, создаваемую, прежде всего, развитием науки. Только человек способен принять на себя функцию управления экологическим развитием планеты в целом. При этом понятия ноосфера и техносфера – разные.

Перед человечеством стоит несколько главных задач, которые оно должно решить в ближайшие годы: 1) регулирование численности населения; 2) борьба с загрязнением окружающей среды; 3) разработка новой сельскохозяйственной стратегии; 4) сохранение природных сообществ.

Экологическая ситуация в мире и численность населения нашей планеты – вещи взаимосвязанные. При этом динамика роста населения наводит на некоторые размышления.

Численность населения Земли возросла с 1750 года в 7 раз, с 1900 года в три раза, а 1950 года в два раза. К середине текущего столетия численность населения нашей планеты достигнет 9 миллиардов человек.

Самое неприятное, что рост населения происходит, прежде всего, за счет бедных стран. Таким образом, решение демографических проблем невозможно без решения социально-экономических проблем так называемых развивающихся стран.

Важнейшей задачей является также выработка новой стратегии развития промышленности и энергетики, направленной на борьбу с загрязнением окружающей среды. Эти задачи решаются довольно успешно в развитых странах. Здесь следует отметить создание технологий очистки вредных выбросов и разработку технологий безотходного производства. В частности это позволило замедлить разрушение озонового слоя Земли.

Достаточно успешно решается задача разработки новых сельскохозяйственных технологий. Работы по биотехнологии призваны решить главную задачу, стоящую перед сельским хозяйством – повышение урожайности. Это позволит не увеличивать посевные площади, но в то же время прокормить растущее население Земли. Тенденции в развитии сельского хозяйства позволяют надеяться, что в текущем столетии население Земли будет обеспечено продуктами питания.

Наиболее сложной представляется задача сохранения природного разнообразия нашей планеты.

Как уже подчеркивалось выше, каждый вид обладает неповторимым генофондом. Чтобы выжить и не потерять ценных свойств, он должен обитать в своих сообществах, участвовать во внутривидовой и межвидовой борьбе. Вот поэтому охрана мирового генофонда требует сохранения не только отдельных видов, но и сообществ со всем разнообразием, составляющих их популяций. Сохранение генетического фонда должно сыграть важнейшую роль и в улучшении культурных растений и домашних животных. Не менее важно сохранение генофонда ценнейших лекарственных растений. Между тем эти программы требуют вложения немалых средств.                

Решение экологических задач – это глобальная проблема мировой экономики, политики, фундаментальной и прикладной науки. Экология призвана помочь в осознании и решении этих проблем. И тогда будет создана на Земле подлинная ноосфера – сфера разума, ведущая к счастью и процветанию всех людей. Ах! Как бы это было хорошо! Как бы это было прекрасно!