Подробное решение параграф § 67 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Вспомните, из каких этапов складывается история хозяйственной деятельности человечества. Как это повлияло на живую природу?
Ответ. Вся история человечества, в зависимости от способа деятельности, складывается из двух этапов – присваивающего хозяйства и производящего.
Присваивающее хозяйство, которое можно назвать экологическим способом получения пищи, основано на охоте, рыболовстве и собирательстве. При такой форме хозяйствования человек довольствуется тем, что ему дает природа. Это был самый продолжительный этап эволюционного развития человека, который еще называют временем первобытных охотников и собирателей. Пока численность человечества была невысокой, присваивающее хозяйство обеспечивало его всеми необходимыми ресурсами. Однако по мере увеличения народонаселения и уменьшения численности промысловых животных, охота и собирательство уже не могли полностью удовлетворить потребности людей в пище. Возникла угроза голодной смерти и вымирания человека как биологического вида. Это создало предпосылки для появления производящего хозяйства – земледелия и животноводства, которое можно назвать социальным способом получения пищи. При такой форме хозяйствования человек в результате активного воздействия на природу сам создает необходимые ему ресурсы – пищу, корма, удобрения и др.
Итак, с окультуривания растений и одомашнивания животных, которые начались около 12—10 тыс. лет назад, наступил качественно новый этап взаимоотношений человека с природой. Люди стали меньше зависеть от ресурсов среды и научились создавать условия для своего существования и увеличения численности. Начиная с XVII в. человек стал с помощью различных машин и механизмов активно использовать для своих нужд ископаемое топливо (уголь, нефть, газ), освобождая тем самым солнечную энергию, накопленную в биосфере организмами за много лет. Процесс этот, названный промышленной революцией, вызвал бурное развитие промышленности, сельского хозяйства и рост городов.
Вопрос 1. В чём заключается биосферная роль человека?
Ответ. Одни учёные рассматривают появление человека в биосфере как резко отрицательное явление, способное привести к её гибели. Другие учёные полагают, что на раннем этапе эволюционного развития у человека, вероятно, была какая-то своя функция в биосфере (иначе он не появился бы), но затем она была им утрачена. Существует также мнение, что у человека есть своя эволюционно обусловленная биосферная роль – поддержание упорядоченности и устойчивости живой оболочки нашей планеты.
Вопрос 2. Что такое антропогенный круговорот? Докажите, что наибольшее антропогенное воздействие в биосфере сказывается на биогеохимическом цикле углерода. Каковы его последствия для живой и неживой природы?
Ответ. Наиболее существенно влияние человека в современной биосфере сказалось на круговоротах веществ и потоках энергии. Так, биогеохимический цикл углерода был дополнен двумя потоками: при истощении гумуса почв в результате земледелия и при использовании древесины, угля, торфа, растительной и животной пищи. Потребляя углеродсодержащие соединения, человек, с одной стороны, уменьшал запас устойчивости биосферы, заключённый в биомассе её живого вещества, а с другой – включал новый антропогенный механизм поддержания устойчивости её функционирования, непрерывно поставляя в атмосферу углекислый газ. Таким образом, человек не просто изымает углерод из естественного биогеохимического круговорота, а включает его в новый искусственный антропогенный круговорот.
Вопрос 3. Как биосфера компенсирует негативные антропогенные воздействия? В чём смысл действия отрицательной обратной связи в биосфере?
Ответ. В современную эпоху существенную роль играют не только отрицательные последствия антропогенного влияния, но и ослабление естественной реакции биосферы на эти воздействия. Пока биосфера оставалась природной системой, в которой отсутствовал человек, её реакция на изменения носила характер отрицательной обратной связи, компенсирующей эти изменения. Начиная с XIX в. ситуация коренным образом изменилась: человек стал активно сжигать ископаемое топливо – уголь и нефть. Накопленное в земной коре биогенное вещество, которое ранее не вовлекалось в круговорот элементов и в поток энергии, было искусственно введено в них человеком. В результате изменилась и сама система, т. е. биосфера перестала быть только природной экосистемой, а превратилась, по существу, в антропобиосферу.
Отрицательная обратная связь действует таким образом, что в ответ на усиление действия элемента А увеличивается противоположная по направлению сила действия элемента В. Такая связь позволяет сохраняться системе в состоянии устойчивого динамического равновесия. Это наиболее распространенный и важный вид связей в природных системах. На них прежде всего базируется устойчивость и стабильность экосистем. Например, умеренное загрязнение водной среды органическими и биогенными (необходимыми для жизнедеятельности организмов) веществами обычно сопровождается интенсификацией деятельности организмов, потребляющих эти вещества, результатом чего является самоочищение водоемов.
Вопрос 4. С чем связано снижение биоразнообразия видов организмов, сообществ и экосистем в современной антропобиосфере? Ответ проиллюстрируйте примерами.
Ответ. Биоразнообразие – сокращенное от «биологическое разнообразие» – означает разнообразие живых организмов во всех его проявлениях: от генов до биосферы. Существует три основных типа биоразнообразия:
- генетическое разнообразие, отражающее внутривидовое разнообразие и обусловленное изменчивостью особей;
- видовое разнообразие, отражающее разнообразие живых организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов). В настоящее время описано около 1,7 млн. видов, хотя их общее число, по некоторым оценкам, составляет до 50 млн.;
- разнообразие экосистем охватывает различия между типами экосистем, разнообразием сред обитания и экологических процессов. Отмечают разнообразие экосистем не только по структурным и функциональным составляющим, но и по масштабу – от микробиогеоценоза до биосферы;
В геологической истории Земли в биосфере постоянно происходило возникновение и исчезновение видов – все виды имеют конечное время существования. Вымирание компенсировалось появлением новых видов, и в результате, общее число видов в биосфере возрастало. Вымирание видов – естественный процесс эволюции, который происходит без вмешательства человека.
В настоящее время под воздействием антропогенных факторов происходит сокращение биологического разнообразия за счет элиминации (вымирания, уничтожения) видов. В последнее столетие под влиянием человеческой деятельности скорость вымирания видов во много раз превысила естественную (по некоторым оценкам в 40000 раз). Происходит необратимое и некомпенсированное разрушение уникального генофонда планеты.
Элиминация видов в результате деятельности человека может происходить по двум направлениям – прямое истребление (охота, промысел) и косвенное (разрушение среды обитания, нарушение трофических взаимодействий). Чрезмерный промысел – наиболее очевидная прямая причина прямого сокращения численности видов, однако он гораздо менее влияет на вымирание, чем косвенные причины изменения среды обитания (например, вследствие химического загрязнения реки или вырубки леса).
Каждый вид, каким бы незначительным он не казался, вносит свой вклад в обеспечение устойчивости не только «родной» локальной экосистемы, но и Биосферы в целом. Продолжающееся исчезновение видов организмов и разрушение природных экосистем отчасти объясняется тем, что большое биоразнообразие, т. е. количество видов растений, животных, сообществ и экосистем, современной биосфере не нужно. Избыточный углерод, согласно закону отрицательной обратной связи, должен выводиться из неё, что и достигается через уменьшение биомассы живого вещества.
Вопрос 5. Что такое ноосфера? Охарактеризуйте два этапа ноосферогенеза.
Ответ. Понятие ноосфера (от лат. noos – разум и sphaire – шар) ввели в науку в 1927 г. французские учёные Эдуард Леруа и Пьер Тейяр де Шарден, которые дали ей идеалистическое толкование как особого надбиосферного «мыслящего пласта», окутывающего планету.
В. И. Вернадский, оценивая роль человека в биосфере, развил представление о ноосфере с материалистических позиций. Несмотря на то что человечество составляет незначительную часть биомассы Земли, антропогенные воздействия стали мощнейшей природной силой, превосходящей по масштабам все известные геологические процессы. В эволюции живой природы происходит постепенный переход от биологических факторов, управляющих её развитием (биогенеза), к эволюции, управляемой человеческим сознанием (ноогенезу). Человек всё сильнее воздействует на живую и неживую природу, в десятки раз ускоряет миграцию химических элементов по сравнению с естественными биогеохимическими циклами, усиливает давление на растительный и животный мир и др.
В становлении ноосферы – ноосферогенезе – выделяют два этапа. Первый этап характеризовался использованием людьми солнечной энергии, аккумулированной в современной им биосфере (при собирательстве, охоте, земледелии). На втором этапе человечество стало активно использовать энергию, накопленную не только современной, но и прошлыми палеобиосферами (при сжигании угля, потреблении нефти, газа и т. п.). Таким образом, непрерывный рост энергопотребления является особенностью ноосферогенеза.