Механизмы устойчивости биосферы

В экосистеме между процессами создания органического вещества и его преобразованием и разрушением устанавливается относительное равновесие и система находится в устойчивом состоянии. Устойчивость – это свойство экосистемы, которое проявляется в поддержании своего состава, структуры и функций, а также в способности восстанавливаться в случае, если они будут нарушены. Устойчивость биосферы определяется:

- исключительным разнообразием живого вещества;

- взаимозаменяемостью составляющих ее экосистем;

- дублированием звеньев биогеохимических циклов;

- жизненной активностью живого вещества.

Под биологическим разнообразием биосферы понимают разнообразие всех видов живых организмов, составляющих биосферу, а также все разнообразие генов, образующих генофонд любой популяции каждого вида, а также разнообразие экосистем биосферы в различных природных зонах. В настоящее время всевозможные виды хозяйственной деятельности человека проводят к снижению биологического разнообразия. Можно выделить несколько основных типов деградации окружающей среды, которые наиболее опасны для биологического разнообразия.

- Затопление или заиливание продуктивных земель, их бетонирование,

асфальтирование или застройка лишают диких животных мест обитания.

- Возделывание земель нерациональными методами снижает урожаи из-за эрозии и истощения плодородия почв. В мире потеряно около 1/3 почвенного слоя.

- Обильное орошение полей может привести к засолению почвы, т.е. происходит повышение концентрации солей до уровня, не переносимого растениями. Вследствие чего исчезают типичные растения этих мест.

- Вырубка леса на больших территориях при отсутствии восстановительных посадок приводит к уничтожению местообитаний диких животных, смене растительности, сокращению ее разнообразия. Леса вырублены на 2 / 3, степи как вид ландшафта исчезли совсем, животный и растительный мир только за ХХ век потерял 1/5 своего видового состава, процесс опустынивания идет со скоростью 6 млн.га в год, а сокращение площади лесов составляет 11 млн. га в год. Многие виды исчезают по причине их истребления, а также вследствие загрязнения окружающей среды. Огромных размеров достигло загрязнение: поверхность на больших площадях покрыта нефтяной пленкой, в почвах, донных отложениях, растениях, животных идет накопление тяжелых металлов, продуктов распада пестицидов, пластмасс, радионуклидов, и других вредных веществ. Объем мусора и отходов производства достиг 800 т на человека: мир вступил в эпоху «мусорной цивилизации».

Биохимические реакции протекают с участием мощных биологических катализаторов- ферментов, по скорости в тысячи раз превосходят реакции в неорганическом мире.

Участие ферментов сдвигает температурные и иные условия реакций. Жиры и углеводы, например, окисляются в организмах при температуре 37 ^оС, а в абиотических условиях те же реакции требуют 400-500 ^оС. Высокая химическая активность живого вещества способствует также постоянному вовлечению в круговорот элементов, активно извлекаемых из горных пород. В лабораторных условиях плесневый грибок за неделю высвободил из базальта 3 % содержащегося в нем кремния, 11% алюминия, 59 % магния, 64 % железа. По некоторым подсчетам, если принять, что биосфера существует 3-4 млрд. лет, то вся вода Мирового океана прошла через биологический цикл не менее 300 раз, а кислорода не менее 1 млн. раз. На высокой активности живого вещества основываются и регуляторные процессы в биосфере. Так продукция кислорода поддерживает озоновый экран. Как следствие, относительное постоянство потока лучистой энергии, достигающей поверхности земли. Современный газовый состав атмосферы практически целиком определяется деятельностью живых организмов.

В водной среде - различные организмы постоянно выводят в воду продукты метаболизма, растения выделяют кислород, поглощают СО₂, гидробионты -фильтраторы - извлекают взвешенные вещества и растворимые соли.

Организмы накапливают в своих телах многие химические элементы. Среди металлов по концентрации 1 место занимает кальций. Целые горные хребты сложены остатками животных с известковым скелетом. Концентраторами кремния являются диатомитовые водоросли, радиолярии и некоторые губки, йода - водоросли ламинарии, железа и марганца - особые бактерии.

Позвоночными животными накапливается фосфор, содержащийся в костях.

Выступая как важнейший агент связывания и перераспределения на поверхности Земли космической энергии, живое вещество выполняет тем самым функцию космического значения.

Однако в настоящее время появилась на Земле появилась сила, по мощности воздействия не уступающая суммарному воздействию живых организмов»- человечество с его социальными законами развития и мощной техникой, позволяющей влиять на вековой ход биосферных процессов.

Биосфера способна компенсировать возмущения, вызываемые хозяйственной деятельность человека до тех пор, пока потребление продукции биоты (живых организмов) не превышает 1 %. Вплоть до конца прошлого века глобальная доля потребления людей не превышала порогового значения. Поэтому загрязнения в биосфере в глобальном масштабе не накапливались. К настоящему времени доля потребляемой человеком продукции достигла первых десятков процентов. В результате биота перестала компенсировать возмущения окружающей среды человеком.