9. Отличительные признаки ноосферы. Техногенез

Ноосфера – особый этап развития планеты, особая ее оболочка, в которой проявляется деятельность человеческого общества. Геохимическую деятельность человечества А.Е. Ферсман назвал техногенезом [1, с. 282]. Ноосфере свойственны и механическая, и физико-химическая, и биогенная миграция, но они не определяют ее своеобразие. Главную роль играет техногенная миграция. Этап геологической истории, когда техногенез стал важным геохимическим фактором, В. А. Зубков предложил назвать техногеем. Этап этот начался примерно 8000 лет назад, но только в ХХ веке техногенез стал главным геохимическим фактором на поверхности Земли.

Первое существенное отличие ноосферы от биосферы – огромное ускорение миграции.

Процессы техногенеза можно разбить на две группы. Первая группа процессов унаследована от биосферы. К ней относятся: биологический круговорот;

круговорот воды, рассеяние элементов, распыление вещества. При изучении этих процессов в техногенезе используются понятия и методы, разработанные для анализа природных процессов.

Техногенные процессы второй группы находятся в резком противоречии с природными условиями. Так, характерное для ноосферы металлическое состояние Fe, Ni, Cr, V и многих других элементов не свойственно природе, не соответствует физико-химическим условиям земной коры. Человек здесь уменьшает энтропию, ему приходится тратить много энергии, чтобы получить и содержать данные элементы в свободном состоянии.

В ноосфере все больше изготавливают химических соединений, никогда раньше не существовавших и обладающих свойствами, неизвестными у природных материалов (искусственные полимеры, лекарства, лаки, краски, сплавы и т. д.).

Новым для биосферы является и производство атомной энергии, радиоактивных изотопов, сверхчистых веществ.

Для характеристики процессов II-й группы вводятся новые понятия и подходы к исследованиям. Специфическими показателями техногенеза являются технофильность, деструктивная активность элемента, техногенное геохимическое давление, модуль техногенного геохимического давления.

Технофильность - отношение ежегодной добычи элемента (Д) к его кларку в земной коре (К): Т = Д/К.

Например:

T_Fe = (3,110⁸):4,65 = 6,6∙10⁷ ,

T_Mn = (6,0610⁶):0,1 = 6,0∙10⁷ ,

T_Cu = (5,410⁶):(4,710^-3) = 1,110⁹,

T_Ag = (8,0∙10³):(7,0∙10^-6) = 1,110⁹ .

Из этих данных видно, что значения технофильности Cu и Ag, Fe и Mn одинаковы, несмотря на их различную распространенность в земной коре.

Самым технофильным элементом является углерод: Т_с = 1,1∙10¹¹. Наименее технофильны Y,Ga, Cs, Th. Например, у иттрия технофильность равна 1∙10³. Таким образом, технофильность химических элементов колеблется в очень широких пределах, размах колебаний измеряется в миллионах, в то время как контрасты кларков – в миллиардах. Это второе коренное отличие ноосферы от биосферы: техногенез ведет к уменьшению геохимической контрастности ноосферы.

Есть и другие показатели техногенеза.

Деструкционная активность элемента: Д = Т/Б, где Т – технофильность; Б – биофильность (кларк концентрации элемента в живом веществе). Д – харак­теризует степень опасности элемента для живых организмов. Например:

Д_Hg = (10⁴ –10⁵) n;

Д_{Cd, F} = 10³ n;

Д_{Sb, As, U, Pb} = 10² n;

Д_{Se, Be, B, Su} = 10 n;

для прочих элементов деструктивная активность меньше единицы.

Количество элемента, выводимое ежегодно из техногенного потока в природный, называется техногенным геохимическим давлением, а отношение этого показа­теля к единице площади – модулем техногенного геохимического давления. Модуль техногенного геохимического давления измеряется в тоннах на квадрат­ный километр.

Например: модуль техногенного давления фосфора на Дальнем Востоке составляет 7,6∙10^-3 т/км²; а в Молдавии – 0,82 т/км². Наиболее велики модули техногенного давления у Na, Cl, Ca, Fe – в пределах 0,5 – 1,0. Наименьшие модули техногенного давления у Li, Ag, W, Hg, Te: 10^-7 – 10^-5 т/км².

Ноосфера зарождается в недрах биосферы и направлена на ее преобразование. Это преобразование предусматривает создание новых ландшафтов, в которых возникает и может существовать новый тип круговорота химических элементов, исключающий загрязнения окружающей среды. Такие ландшафты следует рассматривать как ландшафты ноосферы (рис. 36).

Рис. 36. Типы ландшафтов ноосферы

Оптимизация перехода биосферы в ноосферу включает оптимизацию биоло­гического круговорота, оптимизацию круговорота воды. Оптими­зиро­ван­ный биологический круговорот должен характеризоваться энергичным фото­синтезом, высокой продуктивностью и разнообразием биологической продукции, а также быстрым разложением остатков организмов и включением продуктов их минерализации в новый цикл круговорота.

Очень важна мобилизация внутренних ресурсов биосферы для усиления биологического круговорота, например, использование сапропеля, торфа, бурого угля для удобрений.

Ноосфера отличается от биосферы большим объемом и разнообразием информации. Это третье коренное отличие ноосферы от биосферы.

Так что же такое ноосфера… ?

[1] естественное и необходимое следствие человеческих усилий;

[2] преобразованная людьми биосфера соответственно познанным и практически освоенным законам ее строения и развития.

[3] характеризуется значительным уменьшением миграции, увеличением геохимической контрастности;

[4] замедление круговорота элементов – непременное, обязательное условие развития ноосферы.

Ответы к тестам

№ варианта	Номера вопросов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	1	3,4	4,5	3	4	1	4	1,5	2	3
2	2	4,5	1,2,5	2,4,5	1,3	3	1,2	4	4	1,2,3
3	2	Самост.. Выбор	1,2	3	a	2	2,3,4	1	1,2,3	3
4	3	2	1,2,4	3	1	1,3,4	3	2	2	1,2
5	2,3	3	а	1,2	1	1,2,4	1,3	4	1,3,4	1,2

Библиографический список

1. Безуглова О. С., Орлов Д. С. Биогеохимия: Учебник для студ. вузов учебных заведен. – Ростов Д: Феникс, 2000. – 320 с.

2. Бродский А. К. Краткий курс общей экологии: Учеб. пособие. – Спб.: ДЕАН. 2000. – 224 с.

3. Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере: Учеб. пособие для вузов. - Ростов н/Д: Изд-во Феникс, 1996. – 480 с.

4. Воронков Н. А. Экология общая социальная прикладная: Учебник. – М.: Агар, 1999. - 424 с.

5. Вронский В. А. Прикладная экология: Учеб. пособие. -Ростов н/Д: Изд-во Феникс, 1996. – 512 с.

6. Добровольский В. В. Основы биохимии: Учеб пособие для геогр., биол., геолог., с.-х. спец. вузов. – М.: Высш. шк, 1998. – 413 с.

7. Кормилицин В. И., Цицкишвили М .С., Яламов Ю. И. Основы экологии: Учеб. пособие. М.: МПУ, 1997. – 368 с.

8. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. – Ростов н/Д: Изд-во Феникс, 2001. – 576 с.

9. Маврищев В. В. Основы общей экологии: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 2000. – 317 с.

10. Морозова Е.Г. Введение в естествознание: Учеб. пособие. – М.: Паломник, 2001. – 271 с.

11. Радкевич В.А. Экология: Учебник. – 4-е изд., стер. – Минск: Высш. шк., 1998. – 159 с.

12. Степановских А.С. Общая экология. – Курган: ШПП «Зауралье», 1999. – 512 с.

13. Шилов И.А. Экология: Учебник для биол. и мед. спец. вузов. – 2-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2000. – 512 с.

14. Экология: Учеб. пособие /Под ред. В. В. Денисова. – Ростов н/Д: Изд. центр «Март», 2002. – 640 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие …………………………………………………………….. 3

Рекомендации к тестовым заданиям……………………………………. 4

Вариант 1………………………………………………………………… 5

1. Экология …………………………………………………………… 5

2. Определение экологии …………………………………………….

3. Понятие биоценоза ……………………………………………… 6

4. Видовое разнообразие биоценоза………………………………… 8

5. Пространственная структура биоценоза…………………………. 10

6. Отношения организмов в биоценозах…………………………… 12

7. Трофическая структура биоценоза ……………………………… 14

8. Понятие о популяции ……………………………………………. 16

9. Свойства популяционной группы ……………………………… 18

10. Рождаемость популяции и смертность………………………… 20

Вариант 2

1. Предмет и основные задачи экологии…………………………… 23

2. Экосистемы ………………………………………………………… 25

3. Биогеоценоз ………………………………………………………… 27

4. Биомы. Основные типы сухопутных биомов …………………… 30

5. Экологические пирамиды………………………………………… 32

6. Экологические факторы …………………………………………… 35

7. Основные экологические факторы. Температура………………… 37

8. Типы экологических взаимодействий…………………………… 40

9. Развитие и эволюция экосистемы ………………………………… 42

10. Общие закономерности сукцессии …………………………….. 44

Вариант 3

1. Биосфера Земли………………………………………………… 47

2. Биосфера как внешний уровень организации живых систем.

Совершенный дизайн не может быть продуктом случая……… 49

3. Границы биосферы …………………………………………….. 52

4. Неоднородность, мозаичность биосферы ……………………… 54

5. Организованность биосферы …………………………………… 56

6. Компоненты биосферы …………………………………………… 58

7. Живое вещество планеты ………………………………………… 60

8. Средообразующая роль живого вещества ……………………… 62

9. Средообразующая роль живого вещества. Состав атмосферы… 63

10. Функции живого вещества в биосфере …………………………. 66

Вариант 4

1. Биологическое разнообразие как основа стабильности

Биосферы……………………………………………………….. 68

2. Биологическая продуктивность экосистем ………………… 70

3. Уровни биологической организации и экология…………… 72

4. Развитие организма как живой целостной системы ……….. 74

5. Органические соединения в живом веществе……………… 76

6. Фотосинтез – основной процесс в экосистеме……………… 79

7. Хемосинтез …………………………………………………… 82

8. Саморегуляция и устойчивость экосистем ………………… 83

9. Экологическая ниша ………………………………………… 85

10. Биологические ритмы ……………………………………… 88

Вариант 5

1. Баланс энергии и круговорот вещества в биосфере………… 90

2. Круговорот воды ……………………………………………… 92

3. Биогеохимические циклы …………………………………… 95

4. Круговорот углерода…………….…………………………… 97

5. Биогеохимический круговорот азота ………………………. 99

6. Биохимические циклы кислорода ………………………… 102

7. Биохимический цикл водорода ……………………………… 104

8. Биохимический цикл серы ………………………………… 106

9. Биохимический цикл фосфора ……………………………. 109

10. Отличительные признаки ноосферы. Техногенез………… 111

Ответы к тестам……………………………………………… 114

Библиографический список………………………………… 114

11