Знание природы (естествознание) нужно для того, чтобы улучшать жизнь людей, решать возникающие перед человечеством сложные проблемы. Одной из таких проблем, вышедших сегодня на первое место, является проблема быстрого изменения экологической обстановки. По мнению некоторых учёных мы близки к экологическому кризису. А из кризиса два пути: либо находится способ его преодоления, либо всё заканчивается экологической катастрофой.
Поясним разницу между проблемой, кризисом и катастрофой. Экологическая проблема – это возникшие небольшие трудности выживания конкретного биологического вида, которые сравнительно легко устраняются после определённых изменений в поведении организмов.Экологический кризис -серьёзные неблагоприятные изменения, создающие угрозу выживанию вида или сообщества, и требующие приложения больших усилий для изменения ситуации в благоприятную сторону. Экологическая катастрофа –необратимые измененияусловий, при которых никакие усилия не позволяют избежать гибели вида или даже всей системы в целом.
Для того чтобы правильно разобраться в современной экологической ситуации, необходимо выяснить специфику строения и функционирования экологических систем и, применяя современные естественно-научные знания, опираясь на законы природы, определить пути выхода из этой ситуации.
Экосистема – это любая материальная система, в пределах которой находятся живые организмы и между организмами и неживой окружающей средой происходит обмен веществ (круговорот), который поддерживается за счёт потока поступающей и уходящей энергии.
Близким по значению к понятию экосистема является понятие биогеоценоз. Это понятие имеет более узкий смысл и означает сложную, устойчивую, многовидовую, природную экосистему с естественными границами (лес, луг, водоём), сложившуюся в ходе длительной биологической эволюции на поверхности нашей планеты.
Примеры экосистем, не являющихся биогеоценозами:
1. Капля воды с бактериями. Система явно не удовлетворяет определению биогеоценоза. Не является устойчивой, сложное скоординированное сообщество организмов отсутствует, длительной эволюции не имеет, но может считаться естественной системой.
2. Помещение с находящимися в нём людьми. Система искусственная, не многовидовая. После ухода людей перестаёт быть экосистемой или превращается в другую экосистему, если в ней остались, например, цветы или тараканы.
3. Космический корабль в автономном длительном полёте с людьми на борту имеет все признаки экосистемы, но с биогеоценозом его может сближать только то, что в некоторых случаях он, возможно, будет представлять собой относительно многовидовое биологическое сообщество.
Структуру экосистемы можно представить следующим образом (рис.10.1). Двумя её основными компонентами являются абиотическая средаи совокупность живых организмов – биота (для биогеоценоза – биоценоз). Среда – это всё, что воздействует на организм. Каждое воздействие, которое можно выделить и рассматривать как самостоятельное, называется экологическим фактором. Абиотические факторы принято делить на физические и химические. Химические факторы в свою очередь можно разделить на неорганические и органическиевещества.
По способу получения энергии всё живые организмы в экосистеме делят на две большие группы: продуценты и консументы.
Продуценты – автотрофные виды, способные полностью обеспечивать себя органическими веществами, синтезируя их из минеральных, делятся на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Фотоавтотрофами являются все зелёные растения, осуществляющие фотосинтез за счёт энергии света. Хемоавтотрофами являются некоторые виды бактерий, использующие в качестве источника энергии реакции окисления неорганических веществ (см. п.3.12). Растения производят на Земле практически всё органическое вещество, одновременно насыщая атмосферу кислородом.
Консументыполучают энергию для жизнедеятельности в виде готовых органических веществ и высвобождают эту энергию в процессе дыхания, разлагая органические вещества с участием кислорода до углекислого газа и воды. Консументы делятся на макроконсументов, которыми являются все крупные многоклеточные животные, и микроконсументов, к которым относятся большинство бактерий, все грибы и одноклеточные животные.
Микроконсументы выделены в отдельную группу, потому что им принадлежит особо важная роль в экосистеме. Они выполняют основную работу по окончательному разложению всей произведённой органики до минеральных веществ, несмотря на то, что эту функцию выполняют все организмы, обладающие дыханием, в том числе и растения. Особая роль микроконсументов определяется очень высокой скоростью преобразования энергии, высокой продуктивностью, приходящейся на единицу собственной массы. Каждая бактерия в благоприятных условиях тратит на одно деление не боле 0,5 ч. Это значит, что масса бактерий в 200 кг через полчаса может увеличиться до 400 кг. Для того чтобы также изменить массу, например, крупному копытному животному требуется не меньше одного года. Разница во времени, а, следовательно, и в скорости преобразования вещества составляет десятки тысяч раз. Поэтому именно на микроконсументов приходится вся основная нагрузка по разложению органических отходов. За своё особое положение в круговороте веществ микроконсументы получили специальное название редуценты.
Представленное на рис.10.1 химическое выражение можно считать упрощенной сжатой формой изображения круговорота веществ в экосистеме и в природе в целом. Роль редуцентов в круговороте веществ настолько существенна, что в некоторых учебниках можно встретить схемы с делением всей биоты на три равноправные части: продуцентов, консументов и редуцентов, что не совсем правильно.
На схеме рис.10.1 несколько двойственным является положение мёртвого органического вещества, которое, с одной стороны, является компонентом неживой природы, а с другой стороны, источником органики являются живые организмы. Поэтому некоторые авторы предлагают делить экосистему не на две основные части, а на три: живое вещество, неорганическое вещество и промежуточное состояние в виде мёртвой органики.
Заключение
Биосфера - не статическая структура “оболочки жизни”, выступающая как извечная данность окружающего нас мира, а, прежде всего геобиоисторический процесс.
Положение человека в биосфере двоякое: с одной стороны, человек как биологический вид является составной частью биосферы и, как все организмы, включен в трофические цепи; с другой стороны, человек, в отличие от других живых существ, имеет не только биологические, но и небиологические потребности (он создает и использует технику, строит здания, прокладывает дороги, печатает книги и т.п.) с точки зрения взаимодействия с биосферой в качестве одного из биологических видов человек является гетеротрофом. Это означает, что он в своем организме не может создавать органические вещества, а должен получать их извне. Кроме того, человек дышит кислородом, пьет воду и, следовательно, связан с природой по всем своим биологическим каналам. С точки зрения того, что человек имеет еще и небиологические потребности, он вынужден брать из окружающей среды ресурсы (руды, нефть, древесину и т.д.), которые другие живые существа не потребляют. При этом человек возвращает в природу массу отходов: пластики, металлы, стройматериалов и т.п. Так как последние природе несвойственный, то есть не имеют в ней своих редуцентов, то возникают и накапливаются загрязнения.
Для своей хозяйственной деятельности человек использует все больше и больше пространства. Вследствие этого нарушается значительная часть ресурсов биосферы, подрывается многообразие форм жизни, нарушается состояние среды обитания. Так, по Всемирного фонда диких животных, каждый день на нашей планете вымирает, по меньшей мере, один вид живых организмов, и предполагается, что в ближайшие десятилетия исчезнут гориллы, носороги, бенгальские тигры, орангутанги. К сожалению, темпы вымирания живых организмов возрастают.
Возросшая эксплуатация природных ресурсов, нарастающее загрязнение среды обитания отбросами промышленного производства, рост заболеваний, постоянный голод миллионов людей - для устранения всего этого требуются согласованные усилия науки и человечества в целом.
Необходимость оптимизации биосферы ученый связывал не только с чисто биосферными потребностями человека. Человек понимается им не только как чисто природная сила, «геологический субстрат», а как сила, оптимизирующая свою деятельность в природе в соответствии с законами природы и красоты. Ноосфера - это целостная геологическая оболочка Земли, формирующаяся в результате синтеза технической и культурной деятельности людей и естественных природных процессов на началах социальной справедливости и красоты. Объединяющим началом этой целостности служит гармония человека с природой, ее красотой.
Мы должны учитывать все эти факторы, думать о том, что ресурсы, которые мы используем в нашей повседневной жизни, не бесконечны, и относиться к ним бережно, не растрачивать бесцельно.
Список использованной литературы:
1. Концепции современного естествознания: учебник для вузов/ В. Н. Лавриненко, В. П. Ратников, Г. В. Баранов и др.; Под ред. проф. В. Н. Лавриненко, В. П. Ратникова. - 2-е издание, перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999.
2. Потеев М.И. Концепции современного естествознания., - СПб., Издательство «Питер», 1999.