ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Пути оптимизации перехода биосферы в ноосферуРазвитие ноосферы вызвало образование не только нового типа миграции элементов, но привело к проявлению новых процессов, ведущих к загрязнению окружающей среды – биосферы. Поэтому охрана окружающей среды в этих условиях становится важнейшей задачей человечества. Пути решения этой проблемы состоят в переходе от современных незамкнутых технологических систем к замкнутым системам производства, миграционные потери которых значительно меньше. Процесс эволюции поверхности нашей планеты можно рассматривать как процесс превращения земной коры в биосферу, а биосферы в ноосферу. 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 загрязнение окружающей среды. Такие ландшафты следует рассматривать как ландшафты ноосферы (рис. 4). Рис. 4. Типы ландшафтов ноосферы В них должны быть сбалансированы все химические элементы, находящиеся в круговороте. В биосфере встречаются ландшафты с избытком или недостатком тех или иных химических элементов, что приводит к развитию эндемических заболеваний. В ноосфере в культурных ландшафтах такое явление недопустимо. В культурном ландшафте можно и должно регулировать баланс круговорота химических элементов. Оптимизация перехода биосферы в ноосферу включает в себя 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. Необходима также минимализация выхода химических элементов из биологического круговорота, с тем чтобы N, Р, К и другие химические элементы не включались в водную миграцию. При этом избыточные элементы должны удаляться из системы, а дефицитные – привноситься. Очень важна мобилизация внутренних ресурсов биосферы для усиления биологического круговорота, например, использование сапропеля, торфа, бурого угля для удобрений. Примером оптимизации биологического круговорота могут служить лесные ценозы. Появление лесных ландшафтов около 350 миллионов лет назад обусловило накопление большой органической массы, а, следовательно, и разложение большого количества остатков растений и животных. Это привело к подкислению почвенного раствора и выщелачиванию почв и стало причиной обеднения почв элементами питания и, следовательно, минерального голодания растений. В процессе эволюции голосемянные растения сменились покрытосемянными, лучше приспособленными к таким условиям, так как они полнее поглощают из почвы Са, Мg, Nа, К. Но до конца природа так и не смогла разрушить это противоречие. В ноосфере это противоречие исчезает, так как человек, удобряя поля, оптимизирует геохимическую обстановку. Но возникают новые противоречия, так как поля появляются на месте сведенных и вырубленных лесов. Оптимизация круговорота воды достигается орошением пустынь, осушением болот, опреснением морских вод, охраной их от загрязнения. Однако геохимическое обоснование инженерных проектов часто оказывается несостоятельным, что приводит к различным нежелательным последствиям. Такие просчеты, накладываясь на глобальные явления изменения климата, могут стать особенно опасными. Перед современным естествознанием стоит множество проблем и одна из наиболее острых – аридизация и опустынивание суши. Причины аридизации суши сложны и многообразны. Можно попробовать их систематизировать. Для этого все возможные причины аридизации суши разделяют на две большие группы: 1) космические и геологические; 2) антропогенные. К первой группе относятся возможное охлаждение климата, поднятие суши и рост поверхности континентов, снижение уровня океана и уменьшение испаряемости влаги, смены морских и воздушных течений. Вторая группа более разнообразна – уничтожение лесной и травянистой растительности, уменьшение гумусности почв на обширных территориях, распашка больших массивов, разрушение и уничтожение почв, запыление и задымление атмосферы. Все это влечет за собой увеличение альбедо на 10–30 %, усиление континентальности и учащение явлений опускания воздушных масс, что всегда способствует их иссушению и уменьшению количества атмосферных осадков. Наблюдающееся увеличение атмосферных осадков над крупными городами может также уменьшить их выпадение на остальной части суши. Появление пленок нефти на поверхности Мирового океана вызывает снижение испаряющейся воды с поверхности. Осушение болот, откачка подземных и грунтовых вод также способствуют аридизации суши. В то же время, зная историю прошлого планеты, не следует особенно удивляться тем колебаниям климата, которые происходят на наших глазах в современный период. Глубокие изменения климата Земли: процессы опустынивания или обводнения суши, эпохи оледенения или потепления неоднократно были в истории планеты. Третичная эпоха завершилась значительным похолоданием и общим нарастанием сухости, которая особенно усилилась позже, в четвертичном периоде. Самые крупные колебания температуры и водного режима – ледниковые и межледниковые эпохи, начало которых имело место около 2 млн. лет назад. Плейстоцен сопровождался несколькими повторными оледенениями и межледниковыми плювиалями и аридизацией, охватывавшими каждый раз периоды от 100–120 тыс. лет до 5–10 тыс. лет. Максимальное оледенение (100–120 тыс. лет), по мнению ученых, совпадало по времени с максимальной аридизацией суши внеледниковых территорий, сопровождавшейся соленакоплением и эоловыми явлениями. Такова общая картина ритмики климата планеты, сформулированная Флоном, Брайсоном, Баулером (Flohn, 1975; Вгуson, 1974; Воwlег, 1976). На эти общие циклы накладывались тысячелетние – двухтысячелетние циклы увлажнения, похолодания, аридизации. По мнению некоторых ученых (Шнитников, 1961; Тушинский, 1966; Калинин и Быков, 1969; Ковда, 1981), в настоящую эпоху наблюдается растущая аридизация суши. Возможно, что текущий период является кульминацией и концом нарастания сухости в общем цикле продолжительностью 1800–2000 лет. Различают также периоды возрастающей сухости и интервалы между ними, составляющие циклы в 100–200 и более лет. На фоне этих продолжительных циклов развертываются не очень упорядоченные, различные 2–3, 5–7, 11–13, 22–28-летние климатические колебания. Изучение погребенных почв и погребенных солевых горизонтов в лессах Евразии и наносах Африки показало, что за минувшие 10–20 тыс. лет было несколько таких «малых» периодов опустынивания суши. Они охватывали периоды от 500 до 3000 лет. Каждый из таких циклов начинался увлажнением и потеплением, сменялся нарастающей сухостью и заканчивался значительным опустыниванием и соленакоплением. Как же обстоит дело сейчас? После сурового холодного периода от конца средневековья и включая XVIII век (так называемый «малый ледниковый период») началось устойчивое потепление, установилась сравнительно устойчивая повторяемость и равномерность времен года. После засух конца XIX и начала XX вв. на северном полушарии планеты в 30–40-х и частично в 50-х годах сохранялся относительно теплый и благоприятный по увлажненности климатический режим, облегчивший освоение севера и сухих степей и устойчивое повышение продуктивности земледелия в индустриально развитых странах. Потепление климата в среднем составило 0,4–0,6 ºС. Однако, в 50-х и особенно в 70-х годах стала проявляться противоположная тенденция – похолодание, смещение к югу границы арктических снегов и льдов, смещение границ и времени наступления муссонных дождей в Азии и Африке, учащение засух и заморозков. Похолодание к настоящему времени составляет в среднем 0,3–0,4 ºС. Наметились общая нестабильность, неравномерность, изменчивость погоды, учащение засух и таких явлений, как снежные лавины, ураганы, торнадо, наводнения, оползни. Сельское хозяйство степей, сухих степей, полупустынь может в перспективе чаще, чем в прошлом, подвергаться влиянию засух. Данные метеорологических наблюдений свидетельствуют, что вегетационный период степей Русской равнины делается суше. Так, за время с 1938 по 1958 год по Донской метеостанции отклонения от среднемноголетнего в сторону сухости были в 2 раза чаще, чем в сторону их увеличения, а отклонения в сторону уменьшения в 2–3 раза превышают отклонения в сторону увеличения. Периоды засухи могут незакономерно перемежаться с влажными годами. Правильнее будет, если системы земледелия будут ориентированы на опасность засухи, на необходимость накопления влаги в почвах богарных районов и на орошение полей, сенокосов и пастбищ там, где это возможно. При этом «степное орошение» должно быть технически очень мобильным, управляемым и играть роль спорадического или дополнительного к осадкам источника влаги. В отдельные влажные годы орошение будет не нужно или даже вредно. Последствия аридизации наиболее заметно проявляются в изменениях гидрологии суши и почв. Причем эти изменения довольно глубокие и неблагоприятные. В гидрологии вне лесных территорий в настоящее время наметился ряд тревожных тенденций: · постепенно уменьшается сток и исчезают многие малые реки в Поволжье, Сибири, на Украине, в Казахстане; · увеличилась общая загрязненность речных вод нитратами, фосфатами, биоцидами, нефтеотходами, патогенными микроорганизмами; · сокращается площадь озер и увеличивается минерализация воды в них; · углубляется уровень подземных вод и растет их соленость. Так, уровень грунтовых вод уходит глубже почти повсеместно (за исключением зоны водохранилищ, орошаемых территорий, крупных городов). Во многих колодцах юга Украины, Северного Кавказа, Поволжья, Западной Сибири уровень воды снизился на 1–2 метра и воды стали солоноватыми. На многие метры снизился уровень воды в артезианских скважинах Калифорнии, Ливии, Пакистана, Алжира, и воды в них стали минерализованными. Часто наблюдаются истощение и загрязнение артезианских вод, причем не только на юге страны. Такие явления отмечены, например в Подмосковье. Снижение уровня грунтовых вод даже на 8–15 см заметно повышает сухость почв и увеличивает континентальность местности. Сухие почвы сильнее и быстрее нагреваются, быстрее охлаждаются. В почвах наблюдаются усиление минерализации гумуса и потеря поверхностными горизонтами комковато-зернистой структуры. Это способствует повышению коэффициента завядания растений. Низкая доступность воды растениям вообще характерна для почв аридных территорий. Связано это с тем, что почвы эти часто глинистые, содержат легкорастворимые соли и обменный натрий, а это повышает осмотическое давление почвенных растворов. Как известно, почва отражает и сохраняет в своих горизонтах картину условий почвообразования в историческом развитии. Можно достаточно точно оценить и интерпретировать комплекс прошлых и настоящих условий окружающей среды на основе детального изучения существующих свойств и характеристик почвы и почвообразующей породы. Особенно важен учет взаимоотношений между существующими режимами и балансами почвы и различными неоаккумуляциями (полуторные окислы, кремнезем, карбонат кальция, гипс, растворимые соли). Благодаря тому, что эти аккумуляции являются результатом прошлых и современных миграций, их связь с современными почвенными режимами и балансами может быть достаточно точно понята посредством изучения существовавшей в прошлом и существующей в настоящем окружающей среды. В.А. Ковда, основываясь на этих признаках, а также на определении вероятности засух по их повторяемости в прошлом, составил схематическую карту аридности суши, засоленности грунтов и почв и вероятности засух. Эта карта была опубликована в качестве официального документа ООН в 1977 году и явилась первым опытом в этой области. Идея, положенная в основу карты, и первая общая картина аридности и засоленности суши, сводка сведений о вероятности засух дают достаточно впечатляющую информацию о значении процессов опустынивания на континентах и необходимости мобилизации науки, техники и экономики на борьбу с этим глобальным явлением. Агроландшафты. Изучение агроландшафтов является предметом особого научного направления – агрогеохимии. Агрогеохимия широко использует данные агрохимии, но исследования ведутся на атомарном уровне, так как изучаются также водная и воздушная миграция в агроландшафтах. Предметом изучения является биологический круговорот в агроландшафте. В этих ландшафтах происходит интенсификация биологического круговорота, так как человек старается усилить образование живого вещества. Повышение биологической продуктивности достигается двумя принципиально разными путями. Первый путь – мобилизация внутренних ресурсов ландшафта: распашка почв, усиление окислительных процессов, орошение. Второй путь – химизация. При использовании минеральных удобрений необходим ландшафтно-геохимический анализ, в ходе которого следует учитывать не только потребности растений, но и дальнейшую историю N, Р, К и других элементов, так как значительная их часть выходит из биологического круговорота и загрязняет ландшафт. Необходимо учитывать и другие негативные последствия техногенеза агроландшафтов, так как распашка почв приводит к усилению механической денудации за счет смыва и ветровой эрозии. Однако все эти отрицательные последствия техногенеза не являются неизбежными. Рассмотрим возможное решение проблемы на примере использования пестицидов. Агроландшафты в настоящее время немыслимы без широкого использования пестицидов, хотя опасность их применения уже ни у кого не вызывает сомнений. Особенно вредны галогенированные углеводороды, наиболее известным представителем, которых является ДДТ. Их высокая токсичность обусловлена способностью биоаккумулироваться вследствие медленного разрушения. Так, например, период полураспада ДДТ около 20 лет, т.е. через 20 лет после его применения половина его количества еще сохраняется в окружающей среде. Признав этот факт, агрохимическая промышленность значительно сократила применение галогенированных углеводородов и заменила их нестойкими пестицидами. Нестойкие пестициды разлагаются на простые неядовитые продукты уже через несколько дней или недель после их применения, а значит, отсутствует опасность их миграции на большие расстояния и пролонгированность действия на животных и человека. Но провозглашать их экологически безопасными не стоит. Дело в том, что общее воздействие на среду наряду со стойкостью определяется еще тремя факторами: токсичностью, дозировкой и местом применения. Многие нестойкие пестициды токсичнее, чем ДДТ. Это их свойство наряду с необходимостью проводить более частые обработки очень опасно для сельскохозяйственных работников. Кроме того, применение даже нестойких пестицидов может вызвать далеко идущие экологические последствия. Яркий пример этого являет собой трагедия, разыгравшаяся несколько лет назад в Канаде. Для борьбы с гусеницами елового листовертки-почкоеда леса в Нью–Брансуике были обработаны неустойчивым фосфорорганическим пестицидом, считавшимся экологически безопасным. Однако в результате этого погибли примерно 12 млн. птиц частью от прямого отравления, частью из-за потери корма, так как должны в день съедать почти столько же насекомых, сколько весят сами. Таким образом, нестойкие пестициды могут очень сильно нарушить экологию обработанного района, причем нарушения могут идти во всех компонентах ландшафта: гибнут насекомые, питающиеся планктоном, происходит взрывообразное увеличение популяций последнего. В почве угнетаются процессы разложения органики и высвобождения биогенов, могут возрастать популяции почвенных вредителей из-за исчезновения их естественных врагов. Кроме того, пестициды без разбора уничтожают насекомых, в том числе и таких, как пчелы. А медоносная пчела не только собирает мед, но и является одним из главных опылителей. И, наконец, вредители быстро вырабатывают устойчивость к нестойким пестицидам и заставляют изыскивать все новые и новые химикаты в борьбе с вредителями сельского хозяйства. Где же выход? Экологи считают, что выход в следующем. Надо изучить динамику экосистемы и разработать экологические методы борьбы с вредителями. В основе экологических методов лежит использование различных природных процессов, а не синтетических препаратов. Причем арсенал этих экологических методов борьбы с вредителями сельского хозяйства не так уж и мал. Существует пять основных категорий природных, или биологических, методов борьбы с вредителями: 1) с помощью естественных врагов; 2) генетические; 3) использование стерильных самцов; 4) культурные; 5) с помощью природных химических соединений. Примеры борьбы с помощью естественных врагов: божья коровка родолия, питающаяся опасным вредителем цитрусовых – желобчатым чернецом, позволила избавиться от его угрозы; численность различных гусениц удается контролировать с помощью паразитических перепончатокрылых и т.д. Т.е. суть метода состоит в том, чтобы найти естественных врагов и «натравить» их на вредителя, не нанося ущерба остальным видам. Это очень сложно и требует тщательной проверки (не наносит ли предполагаемый естественный враг вредителя вреда другим безвредным насекомым). Но игра стоит свеч, так как когда естественный враг обнаружен, размножен и выпущен в природу, он может вести борьбу с вредителем неопределенно долго. Вредители обычно не могут выработать «устойчивость» к естественным врагам, так как последние эволюционируют вместе с ними. Примеры генетической борьбы: большинство растительноядных насекомых и патогенов растений (бактерий, вирусов и т.д.) поражают только один или несколько близкородственных видов растений. Это происходит из-за генетической несовместимости вредителей и видов растений, которые они обходят. Суть генетической борьбы – развитие у поражаемых видов растений черт, обуславливающих такую несовместимость, т.е. устойчивость к поражению, путем выведения новых сортов и гибридов. Метод стерильных самцов: предполагает массовое внедрение в природную популяцию бесплодных мужских особей, выращенных в лаборатории. Именно этот метод был применен для борьбы с мясной мухой во Флориде, где она размножилась настолько широко, что разведение скота стало экономически невыгодно (мясная муха откладывает яйца в открытые ранки животных и ее личинки питаются кровью и лимфой, не давая заживать ранам и приводя к нагноению, вторичному инфицированию и гибели животного). За два года (1958–1959) мясную муху в результате распыления с воздуха стерильных куколок мясной мухи (радиационное облучение) удалось уничтожить. К культурным методам борьбы относятся такие, как правильная дозировка удобрений и влаги, время сева (более ранний или более поздний в зависимости от распространенного вида вредителей), уничтожение остатков сельскохозяйственных культур, применение севооборотов, введение поликультурного хозяйствования (кукурузный пояс, хлопковый пояс с этой точки зрения не приемлемы), таможенный контроль и введение карантина. Природные средства химической борьбы. Ярким примером использования природного средства в целях борьбы с вредными насекомыми является применение полового аттрактанта – ферромона, с помощью которого, выделив и синтезировав его, можно заманивать самцов в ловушки. Итак, в агроландшафтах борьба с вредителями должна основываться на нарушениях системных условий существования вредных видов, на периодическом исключении из местной среды экологически необходимых вредителям звеньев в годовом цикле их развития. Важнейшее значение имеют следующие принципы: 1) выполнение агротехнических правил на всей обрабатываемой площади; 2) усиление амплитуды колебаний экологических условий среды, например, введением севооборотов; 3) особое внимание необходимо уделять борьбе с вредителями на необрабатываемых участках в неблагоприятные для них периоды жизни. Так, во время освобождения полей от растений вредители концентрируются на полевых обочинах, на межполевых полосах и т.д.; 4) применение других специальных мер, диктуемых обстановкой, например привлечение птиц и полезных насекомых. Существует три стратегических составляющих рационального природопользования: 1) научность, предполагающая обоснование всех мероприятий, влияющих на состояние биосферы, законами природы; 2) единство принципов, заключающееся в объединении в единую систему мер по охране, воспроизводству, рациональному использованию природных ресурсов и в единстве систем пользования каждым природным объектом всеми лицами, предприятиями, странами; 3) массовость творческого осуществления, привлечение широких кругов населения к изучению природы и ее охране. Переход на этот путь предполагает соблюдение следующих принципов: · единство человечества; · единство природопользования; · единство мировой системы производства и распределения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Свою научную деятельность Владимир Иванович Вернадский (1863–1945) начал как почвовед, участвуя в 80-е годы прошлого века, еще студентом, в экспедициях своего учителя, основателя современного почвоведения В.В. Докучаева. Изучая состав различных почв, В.И. Вернадский глубоко заинтересовался минералогией и кристаллографией, и это на долгие годы определило направление его научной деятельности. Из общего числа его работ, а их около 400, примерно третья часть посвящена различным вопросам минералогии. Именно В.И. Вернадский впервые полностью включил в таблицу кларков химический состав гидросферы, атмосферы и биосферы, внес существенные поправки в величины кларков некоторых органогенных элементов в связи с изучением живого вещества. В.И. Вернадский опубликовал ряд работ, имевших огромное значение в становлении биогеохимии как науки. В 1926 году вышла в свет его «Биосфера», в 1927 – «Очерки геохимии», в 1940 – «Биогеохимические очерки». Под влиянием трудов В.И. Вернадского биогеохимические исследования стали проводить во Франции, США и в других странах. Однако объем этих исследований был невелик. В 20-е–30-е годы биогеохимия как наука развивалась медленно, в научных кругах бытовало скептическое отношение. Это было связано с исключительной дискретностью жизни, ничтожностью геологической роли отдельного организма по сравнению с работой рек, ледников, ветра, вулканов, морей и океанов. Удел живых организмов – приспосабливаться к обстановке, создаваемой этими могучими силами – так считало большинство натуралистов XIX–начала XX столетий. Чтобы оценить геологическую роль организмов, понадобился совершенно иной подход к работе организмов: рассмотреть жизнь в целом. И это сделал В.И. Вернадский введением в науку понятия – «живое вещество», под которым понимал совокупность организмов планеты, или какой-нибудь ее части, выраженную в единицах массы, энергии, информации. При таком подходе роль организмов в земной коре предстала в совершенно новом грандиозном виде. Изучая живое вещество, В.И. Вернадский естественно подошел к анализу строения той оболочки Земли, в пределах которой оно существует – биосферы. Он очертил пределы биосферы, включив в нее всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть земной коры. Он определил общую массу живого вещества биосферы и закономерности его распределения в пространстве, выделив пленки сгущения живого вещества, соответствующие почвенному слою на суше и нескольким верхним метрам воды в океане. Он положил начало изучению циклов химических элементов, проходящих через живое вещество биосферы. Итак, первым трудом, содержащим общую концепцию биосферы и основы новой науки, была книга В.И. Вернадского «Биосфера» (1926), написанная на основе лекций, прочитанных им в 1922–1926 годах в Карловом университете в Праге и в Сорбонне. Представления В.И. Вернадского о биосфере не оставались неизменными. Ф.Т. Яншина, изучив его труды, посвященные биосфере, пришла к выводу, что наиболее существенный пересмотр представлений о биосфере был сделан В.И. Вернадским в середине 30-х годов. Так, в своих ранних работах, в том числе и в «Биосфере», В.И. Вернадский, придерживаясь взглядов флорентийского ученого Франческо Реди, провозглашает «принцип Реди» – «всё живое – от живого». Он разделяет гипотезу шведского ученого Сванте Аррениуса, согласно которой жизнь в виде спор была занесена на Землю солнечным ветром. Позже, основываясь на последних достижениях в различных областях знания, он отказался от этих представлений и признал возможность появления жизни на Земле путем абиогенеза. В.И. Вернадский показал эволюцию биосферы, акцентируя внимание на постепенном увеличении в процессе геологической истории Земли массы живого вещества и изменении его химического состава. Он изменил свою точку зрения на деятельность человечества и стал рассматривать ее как закономерный эволюционный этап развития биосферы. Ученый верил в могущество человеческого разума и полагал, что рано или поздно человечество преодолеет негативные последствия техногенеза и обеспечит в будущем разумное преобразование компонентов биосферы. Для этого будущего эволюционного состояния биосферы Земли В.И. Вернадский принял термин «ноосфера», предложенный в 1927 году французским философом и математиком Э. Леруа (Lе Rоу, 1870–1954). Завершая краткий и далеко не полный обзор вклада В.И. Вернадского в развитие науки, необходимо заметить следующее. В.И. Вернадский был своеобразным ученым. Многие термины он использовал в несколько отличных от общепринятого смыслах. В его трудах запечатлено в большой мере течение мыслей, нежели набор фактов. Поэтому научное наследие ученого скорее философский анализ ряда очень важных проблем, рассуждения на различные темы, его мнения, а не конкретные положения и факты. Но именно этим и объясняется очень большое влияние В.И. Вернадского на развитие науки. Его труды явились основой для развития многих других современных научных направлений (гидрохимии, космохимии, радиохимии и радиогеологии). Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|