Воздействие на климат катастрофических явлений на Земле

       1 Воздействие на климат катастрофических явлений на Земле 
 

       Климат  планеты меняется на наших глазах. И подтверждают это природные катастрофы, все чаще обрушивающиеся на Землю. Наиболее сильное извержение на памяти человечества - взрывы вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году. При этом на высоту тропопаузы  было выброшено около 100 км³ пыли. Частицы пыли размером менее 4 мкм могут находиться в атмосфере более года, поглощая солнечное излучение. Дошедшие рассказы очевидцев свидетельствуют не только о красивых закатах, но и необычно холодном и дождливом лете в Европе. Однако климатические изменения, связанные с этим явлением природы, вряд ли превосходили фоновые колебания климата.

       Иная  ситуация возникает при огромных пожарах. При этом в атмосферу  попадет не только огромное количество пыли, но и сажи. При этом инициировать гигантский пожар может как природное  явление, так и, скорее всего, человек. Не так давно во время конфликта  между Ираком и Кувейтом возникли гигантские пожары на нефтяных приисках. Такой "спичкой" может быть ядерный  взрыв.

       В результате ядерного взрыва пожар может  вспыхнуть не только в лесах, но и  в городах, где плотность горючих  материалов в 5-8 раз больше, чем в  лесу. В случае ядерной войны даже при применении только 10% боевого  ядерного потенциала в костер превратится 1 миллион квадратных километров леса. В результате этого в атмосферу  будет выброшено около 4 миллиардов тонн сажи (примерно столько же по массе, сколько было выброшено  вулканом Тамбора). Однако это уже сажа, и она понизит количество энергии, поступающей к поверхности, по меньшей мере, в два раза. Более того, в этом случае облака сажи над городами будут много плотнее, чем над лесами. Углерод во много раз интенсивнее любой пыли поглощает солнечное излучение. Следовательно, нагревается и поднимается в стратосферу. Нагревает ее и увеличивает испарение окружающих облаков. То есть увеличивается количество осадков.

       Общее длительное (несколько месяцев) снижение температуры планеты может в  результате этого составить 20-40°С. Отсюда и название - "ядерная зима". Это привело бы к исчезновению практически всех форм жизни, кроме  насекомых. Таким образом, неразумные действия политиков могут привести к таким глобальным последствиям, которые не способно вызвать ни одно локальное катастрофическое природное  явление.

       Процесс экономического развития является, по существу, процессом увеличения потребления  энергии для обеспечения большей  производительности и эффективности  труда человека. Оценки показывают, что мировое потребление энергии  на душу населения увеличивается  с темпом 1,3% в год. Тогда при  учете скорости роста населения  суммарное увеличение потребления  энергии составляет 3,4% в год. При  этом 97% энергетических потребностей человечества удовлетворяется за счет сжигания ископаемого  топлива. Выделение углекислого  газа в атмосферу при этом составляет почти 20 миллиардов тонн. За счет этого  обеспечивается рост концентрации СО₂ на 0,2%. Примерно половина выделяемого CO₂ поглощается океаном. Оценки показывают, что с середины XIX века до начала XXI века концентрация СО₂ в атмосфере выросла на 31%.

       Существует  и еще один побочный эффект, связанный  с использованием энергоресурсов, не зависящий от типа используемого  топлива. В соответствии с законами термодинамики, вся используемая энергия, в конце концов, рассеивается в виде тепла. Если энергоресурс отличается от естественной солнечной энергии, то это тепло будет выделяться в атмосферу, приводя к ее потеплению. Известно, что избыточный нагрев воды нарушает жизненный баланс водных организмов. Скопление тепловых отходов около городов приводит к образованию вокруг них "тепловых островов" со многими метеорологическими аномалиями.

       Так, выход неиспользованной тепловой энергии  в воздушный бассейн над Лос-Анджелесом, занимающим площадь более 6000 км², в 1972 году составлял 5% от общего притока солнечной энергии, поглощаемой этой поверхностью. В настоящее время в промышленных зонах выход избыточного тепла достигает 18% от потока солнечной энергии.

       Если  термальное загрязнение достигнет  величины, заметной по сравнению с  получаемой от Солнца и поглощаемой  естественным образом Землей, оно  сможет оказать весьма значительное влияние на глобальный климат планеты.

       Только  в последние 10 000 лет не было ощутимых помех в установившемся равновесии климата, оказавшегося стабильным. Но никто не знает причин этого. Человечеству предоставилась счастливая возможность жить в таких исключительно стабильных климатических условиях, и оно должно помнить: производя те или иные действия, связанные с вторжением в биосферу, нельзя нарушать установленное самой природой равновесие климата. 

       2 Основные биогеохимические принципы 
 

       Биосферология (от биосфера и ...логия), наука, изучающая возникновение, эволюцию, структуру и механизмы функционирования биосферы; учение о биосфере. В основу Б. легли биосферные постулаты В. И. Вернадского.

       Советский ученый В. И. Вернадский открыл (1940) фундаментальные законы (принципы), управляющие геохимич. деятельностью живых организмов в биосфере.

       В формулировке В.И.Вернадского они  звучат следующим образом:

       I принцип:”Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению”.

       II принцип: “Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы” (или в другой формулировке: “При эволюции видов выживают те организмы, которые своею жизнью увеличивают биогенную геохимическую энергию”).

       III принцип: “В течение всего  геологического времени, с криптозоя,  заселение планеты должно было  быть максимально возможное для  всего живого вещества, которое  тогда существовало”.

       Для Вернадского I биогеохимический принцип  был тесно связан со способностью живого вещества неограниченно размножаться в оптимальных условиях. “Вихрь атомов”, который представляет собой жизнь, по определению Жоржа Кювье, стремится к безграничной зкспансии. Следствием этого и является максимальное проявление биогенной миграции атомов в биосфере.

       II биогеохимический принцип, по  существу, затрагивает кардинальную  проблему современной биологической  теории – вопрос о направленности  эволюции организмов.

       III биогеохимический принцип также  связан со “всюдностью” или “давлением” жизни. Этот фактор обеспечивает безостановочный захват живым веществом любой территории, где возможно нормальное функционирование живых организмов. 

       3 Среда обитания. Условия жизни.  Экологический фактор 
 

       Среда обитания - это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них прямое или косвенное воздействие. Из среды организмы получают всё необходимое для жизни и в неё же выделяют продукты обмена веществ. Среда каждого организма слагается из множества элементов неорганической и органической природы и элементов, привносимых человеком и его производственной деятельностью. При этом одни элементы могут быть частично или полностью безразличны организму, другие необходимы, а третьи оказывают отрицательное воздействие.

       Нетронутая  человеком среда обитания многих растений и животных

       Различают естественную и искусственную (созданную  человеком) среду обитания.

       Отдельные свойства и элементы среды, воздействующие на организмы, называют экологическими факторами. Все экологические факторы можно разделить на три большие группы:

       Абиотические факторы - это комплекс условий неорганической среды, влияющих на организм. (Свет, температура, ветер, воздух, давление, и т. д.)

       Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие. (Влияние растений и животных на других членов биогеоценоза)

       Антропогенные (антропические) факторы - это все формы деятельности человеческого общества, изменяющие природу как среду обитания живых организмов или непосредственно влияющие на их жизнь. Выделение антропогенных факторов в отдельную группу обусловлено тем, что в настоящее время судьба растительного покрова Земли и всех ныне существующих видов организмов практически находится в руках человеческого общества.

       Возможно, также выделить следующие компоненты среды обитания: естественные тела среды обитания, гидросреду, воздушное пространство среды, антропогенные тела, поле излучений и тяготения среды.

       Факторы, которые обеспечивают условия жизни на Земле:

       - Биосфера.

       Совокупность  всех живых организмов образует живую  оболочку Земли, или биосферу. Она  охватывает верхнюю часть литосферы (твердую оболочку Земли), нижнюю часть атмосферы (газообразной оболочки) -тропосферу - и всю гидросферу (водную оболочку).

       В биосфере протекает жизнедеятельность  всех живых организмов, связанных  с естественными процессами. Живые организмы - это гигантская сила, которая превращает внешний вид планеты. Зеленые растения сформировали современную атмосферу планеты и поддерживают постоянство ее состава. Растения соединяют нас с космосом, используя энергию Солнца в процессе фотосинтеза и запасая ее в виде химической энергии органических веществ. Из органических остатков при участии микроорганизмов образуется грунт. Каменный уголь, горючие газы, торф, нефть - все это образовано растениями и другими живыми организмами.

       Живые организмы приспособились к разным средам существования.

       Среды существования: Вода; Суша; Почва; Живые  организмы.

       Анализируя  многообразие живых организмов нашей  планеты и процессы жизнедеятельности  биосферы, можно сделать такие  выводы. Для развития жизни на нашей  планете необходимые: кислород, вода в жидком состоянии, углекислый газ, солнечный свет, минеральные соли, определенный температурный режим.

       Экологический фактор - любое, далее неделимое, условие среды обитания, оказывающее воздействие на организм, хотя бы на протяжении одной стадии онтогенеза. Среда включает в себя все тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях.

       Экологические факторы - температура, влажность, ветер, конкуренты и т. д. - отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Степень изменчивости каждого из этих факторов зависит от особенностей среды обитания. Например, температура сильно варьируется на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер.

       Один  и тот же фактор среды имеет  разное значение в жизни совместно  обитающих организмов. Например, солевой  режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных растений, а в жизни гетеротрофных организмов (грибов и водных животных) свет не оказывает заметного влияния на их жизнедеятельность.

       Экологические факторы действуют на организмы  по-разному. Они могут выступать  как раздражители, вызывающие приспособительные  изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие  невозможность существования тех  или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфологические  и анатомические изменения организмов.

       Принято выделять биотические, антропогенные и абиотические экологические факторы.

       Биотические факторы - всё множество факторов среды, связанных с деятельностью живых организмов. К ним относятся фитогенные (растения), зоогенные (животные), микробиогенные (микроорганизмы) факторы.

     Антропогенные факторы - всё множество факторов, связанных с деятельностью человека. К ним относятся физические (использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации и др.), химические (использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта; биологические (продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания), социальные (связанные с отношениями людей и жизнью в обществе) факторы.

     Абиотические факторы - всё множество факторов, связанных с процессами в неживой природе. К ним относятся климатические (температурный режим, влажность, давление), эдафогенные (механический состав, воздухопроницаемость, плотность почвы), орографические (рельеф, высота над уровнем моря), химические (газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность), физические (шум, магнитные поля, теплопроводность, радиоактивность, космическое излучение).