Екосистема Землі, біосфера та ноосфера

ЗМІСТ

1 .Вступ……………………………………………………………………………..3

2 .Поняття екосистеми, ознаки та види екосистем………………………………4

3 .Біосфера та сучасне вчення про біосферу В. І. Вернадського………………..6

4 .Ноосфера, як новий еволюційний стан біосфери……………………………10

А) Поняття “ноосфера” за В. І. Вернадським………………………………10

Б)Тлумачення терміна “ноосфера” (Трусов, Олейніков, Перельман, Назаров та інші)…………………………………………………………….12

5 .Висновки……………………………………………………………………….14

6 .Література………………………………………………………………………15

ВСТУП

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов’язана з навколишнім світом. До нинішнього століття людина не дуже відчутно впливала на збалансовану в процесі розвитку екологічну ситуацію і саме тому екологічний розвиток біосфери був гармонійним досить довго. Сьогодні ж різко зростає інтерес до наук про Землю, до економічних і соціальних проблем взаємин людини і природи. Люди зримо перероблюють світ під свої потреби, розширюють кількість сільськогосподарських та промислових угідь, винищує флору та фауну. На планеті майже не залишилося заповідних місць. Люди створили Червону книгу, в яку записані зникаючі види. Але є і Чорна книга, її сторінки заповнені більш менш помітними слідами зниклих вже при людині рослин і тварин. Тільки серед ссавців зникли 63 види і 55 підвидів; активніше вимирають ендемічні тварини, жителі територій, які і до людини були природними заповідниками природи. У біосфері ж відбувається активна боротьба за виживання, природні биогеоценози піддаються невідомим раніше техногенним діям і видова різноманітність життя помітно знижується. Антропогенні порушення компонентів екосистем неминуче позначаються на умовах існування живих організмів.

Мета нашої роботи – визначити та розтлумачити такі поняття, як екосистема, біосфера та ноосфера, розглянути історію виникнення цих питань та з’ясувати взаємозв’язки між цими поняттями.

Основною функціональною одиницею біоекології є екосистема. Цей термін вперше був введений англійським біологом А. Тенслі в 1935 р. Взагалі система – це впорядковано взаємодіючі і взаємопов’язані компоненти, що утворюють єдине ціле. Екологічна система – складна ієрархічна структура організованої матерії, в якій при об’єднанні компонентів в більші функціональні одиниці виникають нові якості, що відсутні на попередньому рівні; є єдиним стійким природним комплексом живих організмів і природнього середовища, в якому вони існують; відкритою термодинамічною системою, що існує за рахунок надходження з навколишнього середовища енергії та речовини і має здатність до саморозвитку та саморегуляції.

У ідеальному випадку екосистеми із збалансованою життєдіяльністю автотрофних організмів і гетеротрофних організмів можуть наближатися до замкнутих систем, що обмінюються з навколишнім середовищем тільки енергією. Проте в природніх умовах тривале існування екосистем можливо тільки при отриманні з навколишнього середовища не тільки енергії, але і більшої або меншої кількості речовини. Усі дійсні екосистеми, в сукупності Землі, що складають біосферу, належать до відкритих систем, що обмінюються із середовищем речовиною і енергією.

Екосистеми характеризуються видовим складом, чисельністю особин окремих видів, їх біомасою, розподілом і сезонною динамікою. Починаючи з 40-50-х рр. XX століття розвернулися дослідження, що дозволяють кількісно характеризувати функціональні особливості екосистеми, перш за все ланцюги живлення, через які здійснюється біологічна трансформація речовини і енергії.

Екосистемам властиві також ознаки систем:

– Емерджентність – виникнення нових властивостей, які характеризують систему, за рахунок взаємодії її окремих елементів

Якісно нові, емерджентні властивості екологічного рівня, не можна передбачити, виходячи з властивостей компонентів, що становлять цей рівень.

Дійсно, окремі лісові дерева, кущі, трави, гриби, птахи, комахи, звірі мають свої якісні характеристики, але всі разом вони творять нову якість – ліс.

– Сукупність – сума властивостей кожної системи, тобто наявність сукупних властивостей (наприклад, народжуваність для популяції – сума індивідуальної плодючості особин виду).

– Гетерогенність системи (або принцип різноманіття) полягає в тому, що система не може складатися з абсолютно ідентичних елементів.

Але не всяка комбінація “життя – середовище” – може бути екосистемою. Нею може стати лише середовище, де має місце стабільність і чітко функціонує внутрішній колообіг речовин.

Під час детального вивчення екосистем, характеризують:

– видовий чи популяційний склад і кількісне співвідношення видових популяцій;

– абіотичні умови та ресурси, що властиві даній системі;

– сукупність усіх зв’язків, у першу – ланцюгів живлення, співвідношення організмів з різним типом живлення;

– розмір первинної і вторинної продукції;

– просторовий розподіл окремих елементів;

– швидкість колообігу.

За розмірами розрізняють екосистеми:

– мікроекосистеми (трухлявий пень, мурашник, мертві стовбури дерев);

– мезоекосистеми, або біогеоценози (ділянка лісу, озеро, водосховище);

– макроекосистеми (континент, океан);

– глобальні екосистеми – охоплюють величезні території чи акваторії, що визначаються характерними для них макрокліматами і відповідають цілим природним зонам (екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван, листяних і мішаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, морські екосистеми, а також біосфера нашої планети).

За ступенем трансформації людською діяльністю екосистеми поділяються на:

– природні – у промислове розвинутих країнах екосистем не захоплених людською діяльністю майже не залишилося, хіба що в заповідниках;

– антропогенно-природні – лісові насадження, луки, ниви хоча й складаються, майже, виключно з природних компонентів, але створені і регулюються людьми;

– антропогенні – переважають штучно створені антропогенні об’єкти і крім людей можуть існувати лише окремі види організмів, що пристосувалися доцих специфічних умов. Прикладом є міста, промислові вузли, села (в межах забудови), кораблі тощо.

Біогеоценоз і екосистема – поняття подібні, але не тотожні. Обидва поняття – це взаємодіючі сукупності живих організмів і середовища, але екосистема – поняття безмежне. Мурашник, болото, гірський хребет, біосфера загалом – все це екосистеми. Біогеоценоз – це екосистема, межі якої визначені фітоценозами. Іншими словами, біогеоценоз – окремий випадок, певний ранг екосистеми.

Біогеоценоз – не проста сукупність живих організмів та інших природних тіл, а особлива, узгоджено організована форма існування організмів і навколишнього середовища, що здатна до саморегуляції і самовідтворення.

Людина своєю господарською діяльністю створює штучні біогеоценози – агроценози (поля, пасовища, сади, виноградники, парки). На відміну від природних біогеоценозів, до складу яких входять сотні і тисячі різноманітних видів, агроценози характеризуються однотипністю видового складу і не здатні до саморегуляції.

Розміри біогеоценозів (і агроценозів) можуть коливатися від незначних (пеньок, калюжа, город) до дуже великих, що вимірюються гектарами (ліс, озеро, поле). Кожний біогеоценоз характеризується власним колообігом речовин, трансформацією сонячної енергії і продуктивністю біомаси.

Найбільш велика екосистема – біосфера. Біосфера – оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої в істотних рисах обумовлені минулою або дійсною діяльністю живих організмів. Біосфера охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, які взаємозв’язані складними биогеохимічними циклами міграції речовин і енергії ; початковий момент цих циклів поміщений в трансформації сонячної енергії рослинами і синтезі біогенних речовин на Землі.

Сучасне вчення про біосферу створив і розвинув В. І. Вернадський (1863 – 1945). Його творчому генієві були притаманні не тільки глобальність мислення, а й вихід за рамки експериментальної науки. Президент Української академії наук, академік Петербурзької АН, а потім АН СРСР, член численних іноземних академій, непересічний природознавець-мислитель залишив нам цілісне бачення світу і завдань людини як на Землі, так і у Всесвіті. В. І. Вернадський створив цілий комплекс наук про Землю – від генетичної мінералогії до біохімії, радіології, вчення про біосферу.

Він принципово відкинув старий біологічний підхід – дослідження окремо того чи іншого живого організму, а висунув на перше місце поняття життя як організованої сукупності живої речовини. Вчений підкреслював, що речовина планети (а також і в Космосі) утворюється в кругообігу “мертве – живе – мертве”, що “біогенні породи” (тобто створені живою речовиною) становлять значну частину її (біосфери) маси, “… йдуть далеко за межі біосфери… вони перетворюються, втрачаючи всякі сліди життя, в гранітну оболонку”.

В. І. Вернадський відніс до біосфери ширші шари земних оболонок, де не тільки мешкають живі організми, а й знаходяться речовини, створені в минулому живою матерією (торф, кам’яне вугілля, осадові породи тощо). Він розглядав біосферу не просто як просторову категорію, а як складну єдину систему – оболонку, в якій живі істоти перебувають у складній взаємодії як із неживою природою (повітрям, водою, сонячною енергією), так і між собою і цим визначають хімічний стан зовнішньої кори нашої планети.

Багато уваги у своїх працях В. І. Вернадський приділяв зеленій речовині рослин, тобто хлорофілу, оскільки лише він здатний кристалізувати променисту енергію Сонця та з її допомогою створювати первинні органічні сполуки з вуглекислого газу, повітря і водних розчинів. Розглядаючи обсяг і енергетичні коефіцієнти різних груп рослинності, вчений дійшов висновку, що головними трансформаторами сонячної енергії в хімічну енергію біосфери є одноклітинні зелені водорості океану, що дуже швидко розмножуються. Значну роль у цьому процесі відіграють також ліси тропічного поясу. Ось чому інтенсивне вирубування тропічних лісів у Південній Америці, Африці та Індонезії, забруднення океану, що пригнічує ріст водоростей, є вкрай несприятливими факторами, що порушують екологічну рівновагу біосфери наприкінці XXст.

Мислитель підходив до дослідження простору – часу як до явища, котре має будову, тобто структуру, підкреслюючи, що це явище не тільки структурно, а й фізично володіє різними станами. Він наполягав на значних відмінностях, які існують між часом, що вимірюється всередині живих організмів, і часом “косної” (неживої”) матерії. Позаяк існує різниця симетрії простору в просторі – часі живої та “косної” речовини, необхідно розрізняти і відокремлювати час життя від планетного часу.

Упродовж десятків років учений досліджував роль людини в перебудові поверхні Землі. Вивчаючи мінералогію, він зацікавився масштабами технічної діяльності людства в царині видобування з надр Землі різних мінералів і руд, їх переробки, отримання людиною нових, невідомих у природі в самородному вигляді, металів і хімічних сполук. Він дійшов висновку, що масштаби людської діяльності зростають і їх можна порівняти з масштабами природних геологічних явищ. Уже в ранніх працях В. І. Вернадський писав, що технічна діяльність людства являє собою процес, накладений на природні процеси, тому він чужий їм і протиприродний. У пізніших працях мислитель стверджував, що еволюційна поява людини і розвиток наукової думки – це також природний процес, як усе в навколишньому світі. А звідси – його висновок про те, що наукова думка людства має розвиватися відповідно до законів природи, а не протиставляючи себе їм. Мислитель наполягав на нерозривності зв’язку людини з живою речовиною планети, з сукупністю організмів, які водночас існують з ним чи існували до нього, і, насамперед, – походженням. “Хоч як далеко занурювалися б ми в минуле, – писав він, – можемо бути певними, що стрінемо в ньому живі покоління, поза сумнівом генетичне зв’язані одне з одним”.

Водночас він поділяв принцип флорентійського натураліста Ф. Реді (1626 – 1698), який твердив, що будь-який живий організм походить від іншого живого організму. А тому Вернадський не погоджувався з твердженням, начебто живий організм зародився в земній корі завдяки самочинним змінам “косної” матерії.

Біосфера включає не тільки область життя (біогеосферу, фітогеосферу, геомериду, вітасферу), але і інші структури Землі, генетично пов’язані з живою речовиною. По Вернадському, речовина біосфери складається з семи різноманітних, але геологічно взаємозв’язаних частин: жива речовина; біогенна речовина; відсталаречовина; біовідстала речовина; радіоактивна речовина; розсіяні атоми; речовина космічногопоходження. У межах біосфери скрізь зустрічається або жива речовина, або сліди її біогеохімічної діяльності. Гази атмосфери (кисень, азот, вуглекислота), природні води, так само як і каустобіоліти (нафти, вугілля), вапняки, глини і їх метаморфичні похідні (сланці, мрамори, граніти і ін.) в своїй основі створені живою речовиною планети. Шари земної кори, позбавлені в наш час живої речовини, Вернадський відносив до області “минулої біосфери”. Біосфера мозаїчна по структурі і складу, відображаючи геохімічну і геофізичну неоднорідність лиця Землі (океани, озера, гори, рівнини і т. д.) і нерівномірність в розподілі живої речовини по планеті як в минулих епохи, так і у наш час. Максимальний зміст живої речовини гідросфери приурочений до мілини, мінімальне, – до глибинних акваторій (абіссаль); на суші ця нерівномірність виявляється у мозаїці биогеоценотичного покриву (ліси, болота, степи, пустелі і ін.) з мінімумом щільності живої речовини у высокогір’ях, пустелях і полярних областях.

В ученні про біосферу виділяють слідуючі основні аспекти: енергетичний, освітлюючий зв’язок біосферно-планетарних явищ з космічними випромінюваннями (у осн. сонячними) і радіоактивними процесами в земних надрах; біогеохімічний, такий, що відображає роль живої речовини в розподілі і поведінці атомів (точніше за них ізотопів) у біосфері і її структурах; інформаційний, такий, що вивчає принципи організації і управління, здійснювані в живій природі у зв’язку з дослідженням впливу живої речовини на структуру і склад біосфери; просторово-часовий, освітлюючий формування і еволюцію різних структур біосфери у геологічному часу у зв’язку з особливостями просторово-часової організованості живої речовини в біосфері (проблеми симетрії і ін.) та інші.

У 1944 р. В. І. Вернадський написав знамениту статтю “Декілька слів про ноосферу”. Термін “ноосфера” було запропоновано Е. Леруа 1927 р. Розглянувши закономірності еволюції життя, Е. Леруа дійшов висновку, що в людині біологічна еволюція себе вичерпала. Подальша еволюція живого на нашій планеті, за його твердженням, здійснюватиметься тільки духовними засобами: індукція, суспільство, мова, розум і т. д. І це буде ноосфера, яка заступить біосферу. Під ноосферою Е. Леруа розумів закономірний етап розвитку органічного світу, коли домінуюча роль в еволюції належатиме духовній творчості людини та продуктові її праці. І в цьому його погляди відрізнялись від уявлень Тейяра де Шардена, який розглядав ноосферу як такий собі мислячий пласт, що поступово розгортається зі світу тварин і рослин і приходить на останньому етапі психогенезу до усвідомлення тотожності всього сущого з точкою “Омега” – божеством.

За В. І. Вернадським, поняття “ноосфера – останній з багатьох етапів еволюції біосфери в геологічний історії – етап наших днів. Перебіг цього процесу тільки починає нам прояснюватися з вивчення її геологічного минулого у деяких своїх аспектах… Ноосфера – нове геологічне явище на нашій планеті. У ній людина вперше стає величезною геологічною силою. Вона може й повинна перебудувати своєю працею і думкою царину свого життя, перебудувати докорінно порівняно з тим, що було раніше”.

Вернадський підкреслював, що людство фізично являє собою надзвичайно малу масу речовини планети, але міць його пов’язана не з його матерією, а з роботою його свідомості, з його розумом і спрямованою цим розумом працею. Ноосферу Вернадський розумів як природне тіло, компонентами якого будуть літосфера, гідросфера, атмосфера та органічний світ, перетворений розумною діяльністю людини.

Вчений був переконаний у закономірному характері виникнення ноосфери: “Вибух наукової думки у XXст. підготовлений усім минулим біосфери і має глибокі корені в її будові. Він не може зупинитися і піти назад. Він може хіба що сповільнитись у своєму темпі… Біосфера неминуче перейде так чи інакше, рано чи пізно, в ноосферу”

Водночас В. І. Вернадський добре розумів, що людство знаходиться лише на підступах до ноосфери. Він неодноразово зазначав, що посилений вплив людини на біосферу призводить до зниження багатьох видів, до зміни кількісних співвідношень між іншими видами. Природні екосистеми замінюються культурними, а в тих, що залишилися, перебудовуються біотичні зв’язки, спрощується структура трофічних ланцюгів. Але фактори органічної еволюції не перестають діяти, а проявляються на кожній території, де існує людина. При цьому процеси боротьби за існування і природного відбору на­бирають специфічних рис у культурних екосистемах. Та особливо великі зміни відбуваються в масштабі всієї планети, що характерно для нинішнього етапу розвитку біосфери наприкінці XXст.

В працях Вернадського вказаний ряд конкретних умов, необхідних для становлення та існування ноосфери. Це наступні умови:

■ заселення людиною всієї планети;

■ різке вдосконалення засобів зв”язку та обміну інформацією між країнами;

■ посилення зв”зків, у тому числі політичних, між всіма країнами Землі;

■ початок переважання геологічної ролі людини над іншими геологічними процесами, які протікають в біосфері;

■ розширення меж біосфери та вихід в космос;

■ відкриття нових джерел енергії;

■ рівність людей усіх рас та релігій;

■ збільшення ролі народних мас у вирішенні питань зовнішньої та внутрішньої політики;

■ свобода наукової думки та наукового пошуку від тиску релігійних, філософських та політичних побудов та створення в державі умов, сприятливих для вільної наукової думки;

■ продумана система народної освіти та підйом рівня життя людства. Створення реальної можливості не допустити недоїдання та голоду, злиднів та суттєво послабити хвороби;

■ розумне вдосконалення первинної природи Землі з метою зробити її здатною задовольнити усі матеріальні, естетичні та духовні потреби кількісно зростаючого людства;

■ виключення війн з життя суспільства.

На сьогодні ми маємо змогу спостерігати більшість з вищенаведених ознак. Проте, наприклад, така умова як виключення війн, яку Вернадський вважав надзвичайно важливою для створення та існування ноосфери, не виконана; і досі не ясно, чи зможе бути виконана.

Неточність у визначенні поняття “ноосфера”, часу її виникнення й ототожнення її з окремо взятою подією призвели до істотних відхилень у тлумаченні цього глобального феномена. Терміном ноосфера називали все те, що стосувалось розуму, розумової діяльності людини, носія розуму, охопленої ним сфери і навіть, суспільно-політичної формації.

Ю. П. Трусов (1968) вважав ноосферу особливим структурним елементом космосу, виділеним за ознакою соціального охоплення природи, і пов’язаним з іншими структурними елементами природи, який просторово, матеріально і енергетично взаємодіє і перехрещується з цими елементами (зокрема з літосферою і гідросферою), але логічно різко від них відрізняється.

Олейников (1971) пов’язує ноосферу із земними структурами і розглядає їх як певну функціональну єдність. Між усіма планетними оболонками і різноманітністю форм впливу на довкілля існує тісна взаємодія. Ноосфера локалізована в межах чотирьох планетних оболонок (літосфери, гідросфери, атмосфери та біосфери) і її можна розглядати як систему живої природи і неживої речовини, охопленої людським розумом.

О. І. Перельман (1964, 1973) визначив ноосферу як перетворену внаслідок техногенезу біосферу, котра характеризується новою, вищою формою руху матерії – суспільною діяльністю людей і величезним прискоренням розвитку. Людина, вирвавшись за допомогою ракет за межі біосфери, підняла межі ноосфери на сотні кілометрів. Але ноосфера – це техногенно перетворена біосфера, а підняти межі біосфери за допомогою ракет неможливо.

Інші автори (Козиков, Камшилов, Гіляров) пов’язують формування ноосфери з високим рівнем продуктивних сил суспільства, високим ступенем їх інтернаціоналізації. Камшилов відзначає, що діяльність людини, хоча і базується на розумних намірах, у масштабах біосфери часто виявляється руйнівною.

Назаров вважав ноосферу таким еволюційним станом біосфери, де закони природи переплітаються з соціально-економічними законами розвитку суспільства, а головною рушійною силою є наукова думка і наукова творчість. Концепція ноосфери відповідає ідеалам гуманізму і несе в собі великий ідеологічний заряд. В інших працях хоча і немає явного ідеологічного забарвлення, але зберігається двопланове тлумачення ноосфери з перевагою ідеї майбутнього цілеспрямованого перетворення біосфери в “сферу розуму” в найрізноманітнішому і найширшому розумінні цих слів.

ВИСНОВКИ

Виконуючи цю роботу ми глибоко вивчили та розглянули історію виникнення таких понять, як екосистема, біосфера та ноосфера. Були встановлені взаємозв’язки між ними, які показали, що кожне з цих визначень є частиною іншого.

Усі дійсні екосистеми, в сукупності Землі, складають біосферу. Не всяка комбінація “життя – середовище” – може бути екосистемою. Нею може стати лише середовище, де має місце стабільність і чітко функціонує внутрішній колообіг речовин. Найбільш велика екосистема – біосфера. Біосфера – оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої в істотних рисах обумовлені минулою або дійсною діяльністю живих організмів. Біосфера охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, які взаємозв’язані складними биогеохимічними циклами міграції речовин і енергії. За В. І. Вернадським, поняття “ноосфера – останній з багатьох етапів еволюції біосфери в геологічний історії – етап наших днів”. Сьогодні, ноосфера – це новий еволюційний стан біосфери, при якому розумна діяльність людини стає вирішальним чинником її розвитку. Саме тому, грунтуючись на цих твердженнях можна виділити залежність “Екосистема – біосфера – ноосфера”, розгляд якої і був метою нашої роботи.

ЛІТЕРАТУРА

1. Запольський А. К., Салюк А. І. Основи екології. – К.:Вища школа,2003.- 358 с.

2. Корабльова А. І. Екологія : взаємовідносини людини і середовища.- Д.:Вища школа,1999.- 256с.

3. Білявський Г. О., Р. С. Фурдуй. Основи екологічних знань. – К.:Либідь,1995.- 376с.

4. Черняк В. М. Основи екології. – Т.:Астон,1999.-116с.


Екосистема Землі, біосфера та ноосфера