Этапы взаимодействия человечества с биосферой

Возникнув как биологический вид, человечество прошло 5 исторических этапов взаимодействия с биосферой:

Первый этап - взаимодействие как обычного биологического вида. На этом этапе потребности человекообразных существ в ресурсах не отличались от потребностей других обитателей Земли и воздействие на биосферу ограничивалось добыванием необходимого минимума пищи.

Второй этап - становление человечества без изменения экосистем. В этот период на Земле сформировались племена охотников-собирателей. Эти племена не располагали способами создания избытков продовольствия и топлива. Они могли выжить, лишь ведя подвижный образ жизни и накапливая знания о возможностях продуктивности экосистемы.

Динамика численности населения в этих обществах характеризовалась короткой продолжительностью жизни, низкой рождаемостью и высокой смертностью. Уровни рождаемости и смертности колебались в зависимости от условий окружающей среды, а эти условия не могли способствовать существенному росту населения.

Такие общества, будучи зависимы от экосистемы как источника средств пропитания, а также других необходимых для жизни материалов, могли выжить лишь при условии ведения кочевого или полукочевого образа жизни. Следовательно, у экосистемы было достаточно времени для восстановления исчерпанных ресурсов и ее способность к воспроизводству сохранялась.

Потребности охотничье-собирательских обществ в энергии удовлетворялись за счет солнца, а также древесины и других неископаемых видов биомассы. Однако со временем, вследствие участившихся случаев нерационального использования продукции экосистем, человечество было вынуждено перейти к другому жизненному укладу. Наступил третий этап его взаимодействия с биосферой.

Третий этап - уничтожение части экосистем созданием пастбищ для скота и выжиганием трав при земледелии.

Как только человечество научилось искусству возделывания сельскохозяйственных культур и разведения домашних животных, возврат к кочевому укладу жизни стал невозможен. Более комфортные условия жизни земледельческих общин привели прежде всего к росту численности населения и увеличению продолжительности жизни. Для сельскохозяйственных работ требовалось все больше и больше людей.

Вторым важнейшим результатом перехода к земледелию было усиление воздействия человека на окружающую среду. Самым негативным последствием этого усиления стала эрозия почв, вызванная главным образом сведением лесов и разрушением естественного растительного покрова на горных склонах, а также непродуманным орошением земель.

На Ближнем Востоке орошение земель на горных склонах практиковалось уже 6 тыс. лет назад. Эрозия горных склонов вела к засорению рек, питавших обширную сеть ирригационных каналов, и наносы в конце концов перекрывали эти каналы, а орошаемые земли превращались в пустыню.

Выбивание пастбищ стадами овец также способствовало разрушению почвенного покрова и последующей эрозии.

В ряде районов мира земледельцы, по сложившейся традиции, ежегодно засевали поля одной культурой до тех пор, пока минеральные запасы почвы не истощались и урожайность не падала до нуля. Тогда земледелец просто распахивал новый участок, предварительно очистив его от леса.

И, наконец, концентрация населения в оседлых общинах привела к глубоким изменениям в энергопотреблении. Это привело к уничтожению ценной древесной растительности. Человечество вступило в 4-й этап своего взаимодействия с биосферой.

Четвертый этап - ускоренное уничтожение экосистем путем интенсивной распашки земель и вырубки лесов.

Пятый этап - глобальные изменения биосферы. Началом этого этапа можно считать промышленную революцию, которая началась в Англии в XVIII в. с открытия нового источника энергии - каменного угля. Это повлекло за собой бурный рост промышленности, коренной переворот в земледелии, где стали использоваться механизмы и ископаемое топливо; промышленная революция привела и к росту численности населения.

 

 

Глава 3.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ

 

Классификация экологических факторов

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, состоящей из множества меняющихся во времени и пространстве явлений, условий, энергий, материальных тел, различных элементов, в совокупности называемых экологическими факторами среды.

Экологические факторы - это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, которые реагируют на это влияние приспособительными реакциями.

Воздействие любого фактора может быть прямым (например, прямое воздействие температуры на течение физиологических процессов) и косвенным (прямое угнетающее воздействие ультрафиолетового облучения на развитие растений является косвенным воздействием на животных, питающихся этими растениями).

Экологические факторы делятся на биотические (факторы живой природы) и абиотические (факторы неживой природы: от греческих «а» - не, «био» - живущий). Классификация экологических факторов среды может быть представлена следующим образом (табл.1):

 

Таблица 1.

Классификация экологических факторов среды

 

Абиотические факторы	Биотические факторы
1. Климатические: свет, температура, влажность, подвижность воздуха, давление. 2. Эдафогенные (от «эдафос» - почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность почвы. 3. Орографические: рельеф местности, высота над уровнем моря, экспозиция склона. 4. Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов.	1. Фитогенные: растительные организмы. 2. Зоогенные: животные. 3. Микробиогенные: вирусы, бактерии, простейшие. 4. Антропогенные: результаты деятельности человека.

 

Абиотические факторы

 

К абиотическим факторам наземной среды относятся прежде всего климатические факторы. Рассмотрим основные из них.

1. Свет или солнечная радиация. Биологическое влияние солнечного света зависит от его интенсивности, продолжительности действия, спектрального состава, суточной и сезонной периодичности.

Поступающая от Солнца лучистая энергия распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн: ультрафиолетовые лучи (длина волны l < 0,4 мкм), видимые лучи (l = 0,4 ¸ 0,75 мкм) и инфракрасные лучи (l > 0,75 мкм).

Ультрафиолетовые лучи характеризуются самой высокой энергией квантов и высокой фотохимической активностью. В организме животных они способствуют образованию витамина D и синтезу пигментов клетками кожи, у растений оказывают формообразовательный эффект и способствуют синтезу биологически активных соединений. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,29 мкм губительно для всего живого. Однако благодаря озоновому экрану до поверхности Земли доходит лишь незначительная его часть.

Видимая часть спектра имеет особенно большое значение для организмов. Благодаря видимому свету у растений сформировался аппарат фотосинтеза. Для животных световой фактор является прежде всего необходимым условием ориентации в пространстве и во времени, а также участвует в регуляции многих процессов жизнедеятельности.

Инфракрасное излучение повышает температуру природной среды и самих организмов, что особенно важно для холоднокровных животных. У растений инфракрасные лучи играют значительную роль в транспирации (испарение воды с поверхности листьев обеспечивает удаление излишков тепла) и способствуют поглощению растениями углекислого газа.

2. Температура влияет на все жизненно важные процессы. Прежде всего она обуславливает скорость и характер протекания реакций обмена веществ в организмах.

Оптимум температурного фактора для большинства организмов находится в пределах 15 ¸ 30 ⁰С, однако некоторые живые организмы выдерживают ее значительные колебания. Например, отдельные виды бактерий и синезеленых водорослей могут существовать в горячих источниках при температуре около 80 ⁰С. Разнообразными представителями растительного и животного мира населены полярные воды с температурой от 0 до -2 ⁰С.

3. Влажность атмосферного воздуха связана с насыщением его водяными парами. Сезонные и суточные колебания влажности наряду со светом и температурой регулируют активность организмов.

Помимо климатических факторов важное значение для живых организмов имеет газовый состав атмосферы. Он относительно постоянен. Атмосфера состоит в основном из азота и кислорода с небольшими примесями диоксида углерода, аргона и других газов. Азот участвует в образовании белковых структур организмов, кислород обеспечивает окислительные процессы.

Абиотические факторы водной среды - это:

1 - плотность, вязкость, подвижность воды;

2 - температурная стратификация (изменение температуры по глубине);

3 - прозрачность и мутность;

4 - соленость;

5 - наличие кислорода и диоксида углерода, концентрация водородных ионов;

6 - наличие растворенных в воде природных или синтетических токсинов.

Абиотические факторы почвенного покрова связаны с плодородием почвы.

 

Биотические факторы

 

Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие организмы.

Взаимоотношения (или взаимодействия) между организмами отличаются сложностью и многообразием. Различают внутривидовые и межвидовые взаимоотношения.

К внутривидовым взаимодействиям относятся факторы, наиболее рельефно проявляющиеся на популяционном уровне: это особенности поведения, продолжительность жизни, возрастной состав, плотность населения популяции и т.д. Сюда же можно отнести конкуренцию.

Межвидовые взаимодействия могут быть безразличными, вредными и полезными для партнеров. К ним относят:

1 - хищничество; одной из форм хищничества является каннибализм;

2 - паразитизм (один организм живет внутри или на теле другого);

3 - форезия (перенос одного вида другим);

4 - комменсализм (жизнедеятельность одного вида предоставляет пищу и убежище друго-

му);

5 - синойкия (использование одним видом гнезд или нор других видов);

6 - нейтрализм (независимость видов);

7 - мутуализм (одни виды развиваются только в присутствии других);

8 - аменсализм (противоположность мутуализму);

9 - протокооперация (совместное проживание и защита от хищников);

10 - интерференция (непреднамеренное подавление одного вида другим).

Все животные и растения, независимо от их роли в межвидовых и внутривидовых взаимодействиях, являются необходимыми факторами среды по отношению к другим организмам; все они взаимно необходимы: это нужно учитывать при их возможном истреблении или переселении на новые территории.

Важным во взаимоотношениях живых организмов является пищевой (трофический) фактор. Все животные, растения, микроорганизмы избирательны к составу пищи и в зависимости от потребности в тех или иных элементах способны усваивать только определенные, присущие данным видам белковые и минеральные продукты.

К биотическим факторам относятся и факторы, вызванные деятельностью человека, т.е. антропогенные факторы. Они значительно ухудшают условия существования живых организмов и включают:

а) сельскохозяйственные и промышленные факторы;

б) факторы, связанные с добыванием средств существования, а также социально-экономические факторы.

К первой группе относятся:

· уничтожение лесов;

· строительство плотин и переброска стоков рек;

· осушение и засыпка переувлажненных земель;

· распашка лугов;

· использование искусственных удобрений и пестицидов;

· чрезмерное и неправильное применение огня;

· уничтожение хищников;

· загрязнение поверхностных вод сельскохозяйственными, химическими, термальными и другими промышленными и бытовыми отходами;

· эвтрофикация водоемов;

· промышленные токсины (образующиеся, например, при выплавке металлов, добыче руды, очистке нефти, в химическом производстве);

· загрязнение атмосферного воздуха, кислотные осадки.

Факторы второй группы составляют:

¨ чрезмерный отлов рыбы и охота;

¨ браконьерство в отношении отдельных видов;

¨ чрезмерный неконтролируемый туризм;

¨ разведение экзотических (не местных) видов;

¨ неправильная рекреационная деятельность (восстановление здоровья и трудоспособности людей путем их отдыха в санаториях, домах отдыха, на лоне природы и т.д.);

¨ пожары, вызванные неосторожной хозяйственной деятельностью;

¨ заражение болезнями от домашних растений и животных.