Поняття про біосферу. Вчення В.І. Вернадського про ноосферу.

Учитель.

У давні часи життя людей залежало від примх навколишньої природи. Наші далекі предки схилялися перед силою природи, гостро відчували залежність від неї. Але поступово багато що змінилося. З’явилися поля, заводи, затишні будинки, різноманітна техніка і багато чого іншого .

Вирувало життя. Перед обличчям природи постала людина розумна, яка сказала, що ми не можемо чекати милості від природи, взяти її наше завдання.

Мабуть людина забула, що разом з розвитком господарської діяльності особливих змін зазнала оболонка, що населена мікроорганізмами, рослинами та тваринами. Саме вони визначають її склад, структуру, характер функціонування. А називають її…біосферою.

Історик.

Термін «біосфера» з’явився у науковій літературі у 1875 році. Його автором був Едуард Зюсс, де вчений у межах Земної кулі, виділив декілька оболонок, які назвав геосферами. Одна з геосфер отримала назву біосфера.

Біосфера (від грецького bios – життя, sfegia –куля) – жива оболонка Землі.

Термін, уведений австрійським геологом Едуардом Зюссом має два значення. По-перше, у широкому розумінні біосфера – зовнішня оболонка землі, у якій існує життя в усіх його проявах, а також усі сфери Землі більш-менш змінені життям. По-друге, у вузькому розумінні біосфера – сукупність усіх організмів, які населяють географічну оболонку.

Але поширення термін біосфера набув після праць нашого видатного вченого, засновника та першого президента Академії наук України, В.І. Вернадського.

Вчення про біосферу було розроблене у 1926 році В.І. Вернадським і цим же роком датована його книга «Біосфера», де він дав таке визначення біосфери – це оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої значною мірою обумовлені життєдіяльністю живих організмів.

Він довів, що живі організми відіграють дуже важливу роль у процесах, котрі відбуваються у всіх сферах Землі. «Якби на Землі було відсутнє життя, - писав учений, - обличчя її було б таким же незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил»

Географ.

На відміну від інших оболонок Землі, біосфера не має власних меж, а розміщується в межах інших оболонок. Другою особливістю біосфери є те, що життя зосереджене у вузькому приповерхневому шарі Землі. Але у розсіяному вигляді (переважно у вигляді бактерій) має висоту близько 10000м, захоплюючи всю тропосферу, і проникає вглиб земної кори до 4,5 тис. м. Така просторова локалізація життя пов’язана з фізичними та хімічними умовами життя. Так пристосованість живих організмів вражає. Живі   бактерії виявлено в гарячих гейзерних джерелах з температурою води 98^оС, а також в тріщинах антарктичних льодовиків, де температура рідко коли піднімається вище 0^оС. Бактерії живуть у глибинах Чорного моря, насичених сірководнем, деякі бактерії виявлено навіть у атомних реакторах.

Біолог.

Одним із проявів біологічної активності організмів є швидкість їх розмноження. За ідеальних умов (теоретичних) вона може досягати швидкості звуку. Французький вчений К. Лінней якось підрахував, що три мухи можуть з’їсти тушу антилопи з такою ж швидкістю, як це робить лев (враховуючи швидкість розмноження мух).

Найбільша концентрація життя спостерігається в зонах контакту трьох оболонок: на межі стикання гідросфери, літосфери й атмосфери. Тут найбільш сприятливі умови для життя:оптимальна температура і вологість повітря, вміст кисню, а також речовин, необхідних для живлення організмів.

Отже, більша частина високоорганізованих видів рослин і тварин функціонує  там, де найбільш інтенсивно відбувається обмін речовин і енергії живих організмів з навколишнім середовищем.

Людина, як біологічна істота, також є складовою частиною біосфери. Вона не може існувати в іншому середовищі, а тільки в тому, що склалося на планеті за її довгу історію – не може дихати повітрям іншого складу, не може пити воду, забруднену шкідливими домішками, не витримує радіаційної небезпеки та інше.

Негативно діє на здоров’я й психіку людини зміна звичайних умов її існування, заміна природних ландшафтів «кам’яними джунглями» міст – перенаселених, перенасичених хімічним смогом, шумом, електромагнітними полями.

Географ.

Чудова і неповторна наша планета! Що робить її неповторною? Життя! У найрізноманітніших формах воно пронизує не тільки водну та повітряну стихії, а й верхні шари земної кори. Наявність життя – унікальна властивість Землі. Протягом 4 млрд. років збільшувалася різноманітність живих організмів, тривала їх еволюція, що зумовила існування в наш час різноманітних живих істот, які активно впливають на всі інші сфери Землі.

Сукупність усіх організмів відомий учений, наш співвітчизник, Володимир Іванович Вернадський назвав «живою речовиною». /Див. схему 1

Хімік.

Жива речовина біосфери виконує різноманітні функції 

Газова функція живої речовини полягає в тому, що живі істоти в процесі  життєдіяльності впливають на газовий склад атмосфери, світового океану і ґрунту. Аеробні організми в процесі дихання поглинають із довкілля кисень і виділяють туди вуглекислий газ. Рослини і ціанобактерії в процесі фотосинтезу , навпаки, поглинають  вуглекислий газ і виділяють кисень.

Окиснювально-відновна функція живою речовини полягає в тому, що у атмосферному повітрі, воді та ґрунті окислюються  або відновлюються певні хімічні сполуки  заліза.

Концентраційна функція полягає у поглинанні живими істотами  з довкілля і накопиченні у своєму організмі певних хімічних елементів. Так, молюски, десятиногі раки, хребетні тварини накопичують у своїх організмах сполуки кальцію, а радіолярії – сполуки силіцію.

Біолог.

Живі істоти Землі складають три типи організмів:

1. Продуценти, або автотрофи, - організми, що створюють органічну речовину з води, вуглекислого газу й мінеральних солей, використовуючи для цього сонячну енергію. Типові представники – рослини.

2. Консументи, або гетеротрофи, - організми, що отримують життєву енергію, харчуючись рослинами чи іншими тваринами. Це травоїдні тварини, хижаки, празити та гриби.

3. Редуценти – організми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук – води, вуглекислого газу й мінеральних солей /Див. діаграму «Кількісний склад організмів»/.

Історик.

За мільярди років існування Землі живі істоти рішуче змінили склад її атмосфери, створивши, по суті, зовсім нове середовище життя.

Ще в першій половині ХХ ст. В.І. Вернадський передбачав, що біосфера поступово розвиватиметься в ноосферу.

Термін ноосфера у 1927 році запропонували французькі  філософи Едуард Леруа та П’єр Тейар де Шарден. Термін ноосфера  походить від грецького «ноос» - розум) – це  новий стан біосфери, за якого визначальним фактором стає розумова діяльність людини.

У своїй праці «Біосфера» Вернадський стверджував, що біосфера Землі на сучасному етапі розвитку під впливом технічного прогресу поступово переходить у ноосферу – сферу розуму, вищу стадію розвитку біосфери, у якій розумна людська діяльність стає головним чинником розвитку.

Людина в біосфері Землі виступила в ролі нової сили, нового фактора. Завдяки науковії думці, втіленій у технічних досягненнях, людина опановує ті частини біосфери, куди раніше не проникала.

Ноосфері як якісно новому  етапу в розвитку біосфери властивий тісний зв язок законів природи і факторів, які визначають розвиток  людського суспільста.

За В.І. Вернадським, під впливом наукової думки і людської праці біосфера поступово переходить у свій новий стан – ноосферу. Характерною особливістю розвитку ноосфери є екологізація всіх сфер життя людини. Тому до розв’язання будь-яких проблем людина має підходити з позиції екологічного мислення

Людина перебрала на себе керівництво  всіма процесами в біосфері і спрямовує її розвиток у бажаному для себе напрямі. Наведу декілька прикладів.

Наприклад, за рахунок роботи тисяч радіостанцій, телестанцій, релейних ліній Земля сьогодні випромінює енергії в радіодіапазоні більше, ніж Сонце.

Або, щорічно людство лише в сільському господарстві   перевертає, перелопачує своїми плугами та лущильниками масу грунту в 200 разів більшу, ніж увесь пісок, глина, намул, які виносяться в океан усіма ріками Землі.

А як не згадати про штучно створені землетруси? Так, саме за рахунок підземних ядерних вибухів.

То ж сьогодні можна констатувати, що біосфера справді різко змінюється під впливом технологічної діяльності людини, дедалі більше замінюється техносферою. Але сьогодні стало зрозумілим, що наступ техносфери супроводжується такими змінами природного середовища, які  почали вже загрожувати самому існуванню людини на Землі. Активніше рухаючи вперед «технічний прогрес», людство лише погіршує загальну ситуацію в біосфері і своє, власне, в ній становище.

Демограф.

Не думку вчених, серед причини цієї глобальної кризи, що насувається, головними є дві: надмірне зростання населення Землі і надмірне споживання ним основних природних ресурсів.

Розглянемо ці дві причини:

Аналізуючи діаграму «Динаміка зростання чисельності населення Землі» ( див. підручник Біологія 11 клас с.176 К., Генеза 2006), спостерігаємо швидке збільшення населення нашої планети.

Так з 1950 до 2000 року населення збільшилося вдвічі, що дає підстави стверджувати про демографічний вибух, наслідки якого неможливо передбачити. Звичайно, це в першу чергу загострює проблему забезпечення його продовольчими ресурсами, а тому людина все більше вторгається в природу, для забезпечення себе продуктами харчування та власних потреб життя.

Наприкінці ХХ ст.. людина стала споживати їжі, деревини, корисних копалин та іншого більше 10% того, що продукується всією біосферою Землі.

Експерт. 

Сьогодні людство 90% енергії для своїх потреб отримує з не - відновлюваних джерел (спалює нафту, вугілля, газ тощо).

Використання цього типу ресурсів викликає такі порушення в біосфері, з якими вона неспроможна боротися. Наприклад, у природи немає механізмів нейтралізації радіоактивного забруднення, викликаного діяльністю АЕС. Не може природа також компенсувати шкоду, заподіяну будівництвом гідроелектростанцій, коли великі ділянки суші затоплюються водою.

Вторгнення людини в природу стає джерелом забруднення природного середовища. Так, за рахунок надмірного внесення в ґрунти мінеральних добрив і пестицидів порушується склад і життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів, що викликає посилене надходження в атмосферу метану й вуглекислого газу. З цієї причини, а також за рахунок швидкого зведення лісів в атмосфері збільшилася кількість СО₂, що прирівнюється до кількості СО₂, що надходить в атмосферу від згорання мінерального палива.

А вуглекислий  газ діє як скло в теплиці: він вільно пропускає до поверхні Землі сонячні промені, але утримує тепло розігрітої Сонцем поверхні Землі. Це викликає розігрівання атмосфери, відоме під назвою парникового ефекту. Тепер ми розуміємо, чому зима у нас стала теплішою, а літо жаркіше.

Еколог.

Біосферні зв’язки  складалися протягом дуже тривалого часу. В екосистемах немає нічого зайвого, непотрібного.

Втручання людини в біосферу, часто приводить до негативних наслідків. Наприклад, у Норвегії було вирішено відстріляти хижих птахів (полярних сов та яструбів), які, як  вважалося, винищували багато цінних промислових птахів – полярних куріпок. Оголошені пільги та премії сприяли повсюдному відстрілу мисливцями хижих птахів. Одразу ж після  цієї акції серед куріпок спалахнула епідемія, що майже повністю знищила цих птахів. Як з’ясувалося, сови   та яструби в природі виконували роль санітарів. що поїдали в першу чергу хворих, ослаблених куріпок і таким чином запобігали поширенню епідемії.

Наведу ще приклад. Збираючи «корисні» гриби – маслюки, лисички, опеньки та інші, грибники пошкоджують «шкідливі» гриби – мухомори, поганки. Їм невтямки, що мухомори й поганки є необхідною ланкою в екосистемі лісу, оскільки їх міцелій розкладає ті органічні рештки, якими не харчуються інші гриби, отже, вони підтримують рівновагу екосистеми лісу.

А як не згадати про антропогенні екологічні катастрофи, які найчастіше виникають через безвідповідальну діяльність людини. Наслідки таких забруднень вічні, глобальні , і ми можемо говорити не про їх усунення, а лише про пристосування до них.

Вчитель.

Діти! Ви ще раз переконалися, що «Природа – єдина книга, кожна сторінка якої сповнена глибокого змісту» (Гете).

Тому, щоб гармонійно співіснували природа і людина, потрібно прийняти до уваги слідуючі заходи з економного та бережливого ставлення до природи в цілому:

Пам’ятка охоронця природи

• раціональне використання природних ресурсів;

• впровадження безвідходних виробництв;

• створення ефективних засобів очищення шкідливих речовин та газів в атмосфері;

• впровадження в практику екологічно чистих засобів одержання енергії;

• рекультивація ґрунтів, правильний обробіток ґрунтів;

• виробництво компосту;

• будівництво сучасних надійних очисних споруд та сміттєпереробних заводів;

• практикувати обробку води  озонуванням або ультрафіолетовим промінням чи активованим вугіллям, заборонивши хлорування;

• штучне вирощування і розведення риб;

• створення заповідників;

• вживати заходів щодо попередження та причин виникнення антропогенних аварій та катастроф;

• проводити просвітницьку роботу серед населення з питань охорони природи.

Завдання 1.

Уявіть собі, що сучасна оболонка Землі – ноосфера, як і людина має настрій. Відобразіть  це  на малюнку і прокоментуйте.

Завдання 4. Знайди другу частину прислів’я

Завдання 3. Поміркуй і дай відповідь «так» чи «ні».

1. У природі  ніщо не існує самостійно, окремо, всі її елементи взаємопов’язані. (Так)

2. Людина є царем природи. (Ні)

3. Вирубування лісів призводить до збільшення вмісту вуглекислого газу в повітрі. (Так)

4. Зміни, викликані в навколишньому середовищі виробничою діяльність людини, небезпечні безпосередньо для неї. (Так)

5. Чистої питної води на Землі – невичерпна кількість. (Ні)

6. Глобальне потепління клімату приносить більше користі, ніж шкоди. (Ні)

7. Уміння співробітничати з природою – запорука прогресу людства. (Так)

8. Споживацьки ставитися до природи – все одно, що пиляти сук, на якому сидиш. (Так).

9. Зелені насадження допомагають у боротьбі з водною та вітровою ерозією. (Так)

10. Коли в річки стікають потоки бруду – це не страшно, адже вода може самовідновлюватися. (Ні).

11. Унаслідок господарської діяльності людини погіршується якість не лише наземних, а й підземних вод. (Так)

12. Якби людство розумно користувалося запасами прісної води, її вистачило б на 20 млрд. років. (Так)