Негативные факторы техносферы, их воздействие на человека, техносферу и природную среду. Критерии безопасности.

Техносфера - это часть биосферы, преобразованная человеком с помо­щью прямого или косвенного воздействия технических средств, в целях наи­лучшего соответствия индивидуальным и социально-экономическим по­требностям.

Современное общество живёт в мире технических объектов, систем и сооружений. Современную техносферу образуют миллионы дамб, мостов, туннелœей, буровых вышек, морских платформ, кранов, подъёмников, кот­лов, цистерн, резервуаров, сотни тысяч километров водопроводных трубо­проводов, промысловых, технологических, магистральных нефте- , газо-, продуктопроводов, системы коммуникаций, инфраструктура и т.п. Города, пустыни, таёжные просторы, воздушные, водные, наземные т подземные пространства во всё возрастающих масштабах насыщаются объектами тех­носферы. Техносфера стала составной и определяющей частью среды оби­тания человека, которую сегодня правильнее именовать природно-техногенной средой. Одним из базовых элементов техносферы является производственная среда.

От состояния, бесперебойной работы объектов, сооружений и систем техносферы зависят уровень, качество жизни и здоровье людей, состояние окружающей среды, экономическое благополучие предприятий и произ­водств, стабильное развитие городов, регионов, стран и цивилизации в це­лом. Повреждение или разрушение моста в большом городе, разрушение трубы теплосœети или водопровода, отключение электроэнергии, нарушение связи дезорганизуют жизнеобеспечение тысяч людей и работу предпри­ятий. Разрыв магистрального газо-, нефтепровода вызывает экологическую катастрофу и наносит экономический урон странам и регионам.

Со второй половины XX века, особенно в последние два его десятиле­тия, резко увеличился риск негативного воздействия техносферы на здоро­вье людей и природную среду. Возросли число, масштабы, разнообразие аварий и катастроф, что является следствием, с одной стороны, старения техносферы, с другой, - наращиванием ее мощностей и использованием всœе более разрушительных физических процессов. Возможности обеспечения безопасности людей и природы отстают от роста уровня индустриального риска. В целом сегодня человечество не в состоянии эффективно управлять растущей и стареющей техносферой. Кризис усугубляется тем, что техно­сфера чрезвычайно затратна, экономически разорительна. Во всём мире ежегодно на развитие, поддержание и обновление техносферы расходуется порядка 3 триллионов $.

Современная техногенная цивилизация стартовала примерно 300 лет назад в Европе, а затем начала активно распространяться по всœему миру. Несмотря на бесспорные успехи научно-технического прогресса, она приве­ла человечество к целому ряду катастрофических глобальных кризисов: разрушению природной среды, полярности мира, геополитическому переде­лу и наличию для этого силы оружия и т.п.

Урбанизация - это процесс повы­шения роли городов в развитии общества. Предпосылками урбанизации яв­ляются рост индустрии, развитие культурных и политических функций го­родов.

Изначально урбанизация имеет целью формирование оптимальных условий жизни населœения. В городах создаются комфортные для жизнедея­тельности условия, которые не всœегда осуществимы в сельских населœенных пунктах: центральное водоснабжение, отопление, благоустроенные жилища, расширенная сфера услуг в области культуры и быта͵ значительно более вы­сокий уровень медицинского обслуживания, широкие возможности трудоустройства, разностороннего образования и т.д. Вместе с тем, урбанизация наносит непоправимый ущерб человечеству, разрывая веками складывающиеся его связи с природой. Крупный город - это система "дефицитов" воздуха, воды, тишины, природы, красоты; это концентрация пороков цивилизации - наркомании, преступности, терроризма и т.п.

В крупных городах переплелись как положительные, так и отрица­тельные стороны научно-технического прогресса и индустриализации. Фак­тически создана новая экологическая система с высокой концентрацией ан­тропогенных факторов. Одни из них, такие как загрязнение атмосферною воздуха, высокий уровень шума, электромагнитный смог, являются непосредственным продуктом цивилизации, другие, такие как сосредоточение предприятий на ограниченной территории, высокая плотность населœения, миграционные процессы и т.д., - следствие урбанизации как формы расселœе­ния. В крупных городах наиболее сильно изменяется естественная среда обитания, ритмы жизни, психоэмоциональная обстановка труда и быта͵ на­рушается климат. Из социальных факторов наибольшее значение имеют вы­сокая плотность населœения, насыщенность контактами, избыточность инди­видуальной информации. Указанные факторы вызывают перенапряжение нервной системы, эмоциональный стресс. Этому же часто способствует ха­рактер труда человека в городе, который связан с повышенной эмоциональ­ной нагрузкой. Вместе с тем, несмотря на возрастание темпов, образ жизни в целом для горожан становится менее подвижным, населœение городов около 80% времени проводит внутри жилых и производственных помещений, на­блюдается рост гиподинамии.

Для питания современного городского населœения характерно повыше­ние калорийности пищи, увеличение в рационе жиров и углеводов, умень­шение потребления растительной пищи и молока. Одновременно сокраща­ется доля продуктов нерафинированных или не имеющих химических доба­вок.

Все указанные отклонения городской среды от естественно-природной и образ жизни горожанина оказывают неблагоприятное совокупное воздей­ствие на физическое и психическое здоровье человека, на его безопасность.

Но тенденция к урбанизации на границе II и III тысячелœетий неумоли­ма. Еще немногим более столетия назад всœего 5 % населœения земного шара проживали в городах, причем 2 % - в крупных городах с населœением свыше 100 тысяч жителœей. Сегодня почти каждый третий человек планеты - горо­жанин. Городское населœение в последнее время растет вдвое более высоки­ми темпами, чем населœение Земли в целом.

При нынешних темпах рождаемости в первом десятилетии третьего тысячелœетия из прогнозируемой общей численности 7,7 млрд человек 5,5 млрд будут жить в городах. Идет формирование урбанистического мира. Некоторые городские агломерации (скопление городов вокруг крупного го­рода - центра) давно приобрели гипертрофированные размеры - стали мега­полисами (от "megas" - большой u"polis" - город) - гигантскими скоплениями агломераций и городов, слившихся друг с другом. Так назвал известный географ Жан Готман полосовидные скопления 40 сосœедних агломераций вдоль транспортных магистралей в северной части Атлантического побе­режья США. Крупнейший американский мегаполис состоит из переходя­щих друг в друга агломераций Бостона, Нью-Йорка, Филадельфия, Балтимора, Вашингтона (отсюда его более позднее название Босвам) и некоторых других, общей площадью 170 тыс. км 2 . Населœение этой "главной улицы" страны насчитывает около 50 млн человек, здесь производят примерно 1/4 промышленной продукции США. Самый большой на Земле по численности населœения мегалополис Токайдо (около 70 млн человек) сложился на Тихо­океанском побережье Японии (Токио-Осака). В нем сосредоточено почти 60 % населœения этой страны и 2/3 ее промышленного производства.

В Российской Федерации в городах и посœелках городского типа про­живает почти 75 % всœего населœения (в Аргентинœе 83 %, Уругвае - 82 %, Австралии - 75 %, США - 80 % , Японии - 76 %, Германии - 90 %, Швеции - 83 %). Более 60 % городского населœения РФ сконцентрировано в 30 круп­нейших агломерациях, которые занимают всœего 6 % обжитой (заселœенной) территории.

Зоны экологического неблагополучия являются прямым результа­том несообразной законам природы деятельности человека. Такими зона­ми становятся территории земного шара с испорченной с точки зрения нор­мальной жизнедеятельности природной средой за счёт неразумных, эколо­гически безграмотных действий человека. Их возникновение связано либо с чрезмерным загрязнением среды (к примеру, радиоактивное загрязнение территории вследствие выброса на Чернобыльской АЭС, "мертвые" озера Европы вследствие выпадения кислотных осадков), либо с нерациональным природопользованием (к примеру, озеро Арал и зона Приаралья).

В Законе ʼʼОб охране окружающей природной среды в РФʼʼ экологически неблагополучные территории подразделяются на зоны чрезвычайных экологических ситуаций и зоны экологического бедствия.

Зонами чрезвычайной экологической ситуации объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окру­жающей природной среде, угрожающие здоровью населœения, состоянию экологических систем, генетических фондов растений и животных.

Зонами экологического бедствия объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окру­жающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населœения, природного равновесия, разрушение естественных экологических систем.

Негативные факторы техносферы, их воздействие на человека, техносферу и природную среду. Критерии безопасности. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Негативные факторы техносферы, их воздействие на человека, техносферу и природную среду. Критерии безопасности." 2014, 2015.

1.2. Влияние человека на природу. Техносфера.

Масштабы созданной человечеством материальной культуры поистине огромны. И темпы ее развития постоянно увеличи­ваются. В наши дни так называемая техномасса (все созданное человеком за год) уже на порядок превышает биомассу (вес ди­ких живых организмов). Это тревожный сигнал, он требует вдумчивого отношения к балансу составляющих системы при­рода-биосфера-человек.

Уровень воздействия человека на окружающую среду зави­сит в первую очередь от технической вооруженности общества. Она была крайне мала на начальных этапах развития человече­ства. Однако с развитием общества, ростом его производитель­ных сил ситуация изменилась кардинальным образом. XX сто­летие - век научно-технического прогресса. Связанный с качественно новым взаимоотношением науки, техники и техноло­гии, он колоссально увеличил масштабы воздействия общества на природу и поставил перед человечеством целый ряд новых, чрезвычайно острых проблем.

Изучение влияния техники на биосферу и природу в целом нуждается не только в прикладном, но и в глубоком теоретиче­ском осмыслении. Техника все менее остается только вспомога­тельной силой для человека. Все больше проявляется ее автоном­ность (автоматические линии, роботы, межпланетные станции, сложнейшие компьютерные самоналаживающиеся системы).

Понятие «совокупность техники и технических систем» лишь начинает обретать право на существование в науке. По анало­гии с живым веществом, лежащим в основе биосферы, мы мо­жем говорить о техновеществе как совокупности всех сущест­вующих технических устройств и систем (своеобразных техноценозов). В его состав, в частности, включают технические уст­ройства, добывающие полезные ископаемые и вырабатываю­щие энергию подобно зеленым растениям в биосфере. Выделя­ется также технический блок по переработке полученного сырья и производству средств производства. Далее идет техни­ка, производящая средства потребления. Затем - технические системы по передаче, использованию и хранению средств ин­формации. В особый блок выделяют автономные многофунк­циональные системы (роботы, автоматические межпланетные станции и др.). В последнее время появляются также техносистемы по переработке и утилизации отходов, включенные в не­прерывный цикл безотходной технологии. Это своего рода «технические санитары», действующие подобно биологическим, природным подсистемам. Таким образом, структура техновещества (как совокупность отдельных технических устройств и целых подсистем-техноценозов) все больше воспроизводит аналогич­ную организацию естественных природных живых систем.

Другой подход к пониманию структуры и роли техновещества предлагает швейцарский экономист и географ Г. Беш. Он выделяет в мировом хозяйстве три крупнейшие отрасли: пер­вичная (добыча природных ресурсов), вторичная (обработка добытой продукции) и третичная (обслуживание производства: наука, управление).

По силе своего воздействия на планету техновещество в ви­де системы техноценозов в состоянии как минимум на равных спорить с живым веществом. Дальнейшее развитие техники со всей очевидностью требует просчета оптимальных вариантов взаимодействия составных подсистем техновещества и послед­ствий их влияния на природу, и в первую очередь на биосферу. В результате преобразования человеком естественной среды обитания можно говорить уже о реальном существовании но­вого ее состояния - о техносфере. Понятие «техносфера» вы­ражает совокупность технических устройств и систем вместе с об­ластью технической деятельности человека. Ее структура доста­точно сложна, так как включает техногенное вещество, техни­ческие системы, живое вещество, верхнюю часть земной коры, атмосферу, гидросферу. Более того, с началом эры космических полетов техносфера вышла далеко за пределы биосферы и ох­ватывает уже околоземный космос.

Нет смысла современному человеку подробно говорить о значении техносферы в жизни общества и природы. Техносфе­ра все больше преобразует природу, изменяя прежние и созда­вая новые ландшафты, активно влияя на другие сферы и обо­лочки Земли, и прежде всего опять-таки на биосферу.

Говоря о важнейшем значении техники в жизни человека, нельзя не отметить обостряющуюся сегодня проблему гума­низации техносферы. Пока что наука и техника нацелены главным образом на максимальную эксплуатацию природных ресурсов, удовлетворение нужд человека и общества любой це­ной. Последствия непродуманного, некомплексного и, как следствие, антигуманного воздействия на природу удручают. Технические ландшафты из отходов производства, уничтожение признаков жизни в целых регионах, загнанная в резервации при­рода - вот реальные плоды отрицательного влияния человека, вооруженного техникой, на окружающую среду. Все это является также следствием недостаточного взаимодействия естественных и общественных наук в осмыслении данной проблемы.

1.3. Трансформация биосферы в ноосферу

Благодаря взаимосвязи всего существующего космос оказы­вает активное влияние на самые различные процессы жизни на Земле.

В. И. Вернадский, говоря о факторах, влияющих на разви­тие биосферы, указывал среди прочих и космическое влияние. Так, он подчеркивал, что без космических светил, в частности без Солнца, жизнь на Земле не могла бы существовать. Живые организмы трансформируют космическое излучение в земную энергию (тепловую, электрическую, химическую, механиче­скую) в масштабах, определяющих существование биосферы.

На существенную роль космоса в появлении жизни на Земле указывал шведский ученый, Нобелевский лауреат С. Аррениус. По его мнению, занос жизни на Землю из космоса был возмо­жен в виде бактерий благодаря космической пыли и энергии. Не исключал возможности появления жизни на Земле из кос­моса и В. И. Вернадский.

Влияние космоса на происходящие на Земле процессы (например, Луны на морские приливы и отливы, солнечные за­тмения) люди подметили еще в древности. Однако многие века связь космоса с Землей осмысливалась чаще на уровне научных гипотез и догадок или вообще вне рамок науки. Во многом это было обусловлено ограниченными возможностями человека, на­учной базы и имевшегося инструментария. В XX столетии знания о влиянии космоса на Землю существенно пополнились. И в этом есть заслуга и российских ученых, в первую очередь пред­ставителей русского космизма - А.Л.Чижевского, К.Э.Циол­ковского, Л.Н.Гумилева, В.И.Вернадского и др.

Понять, оценить и выявить масштабы влияния космоса, и прежде всего Солнца, на земную жизнь и ее проявления во многом удалось А.Л.Чижевскому. Об этом красноречиво сви­детельствуют названия его работ: «Физические факторы исто­рического процесса», «Земное эхо солнечных бурь» и т.п.

Ученые давно обратили внимание на проявления активно­сти Солнца (пятна, факелы на его поверхности, протуберанцы). Эта активность в свою очередь оказалась связанной с электро­магнитными и другими колебаниями мирового пространства. А.Л.Чижевский, проведя многочисленные научные исследова­ния по астрономии, биологии и истории, пришел к выводу об очень значительном влиянии Солнца и его активности на био­логические и социальные процессы на Земле («Физические факторы исторического процесса»).

> ТЕХНОСФЕРА

1.1. Общая характеристика

1.2. ресурсы техносферы

1.3. Взаимодействие техносферы с окружающей средой

1.4. Источники воздействия на окружающую среду

1.5. Мероприятия по снижению уровня негативного воздействия на окружающую среду и их предупреждение

1.6. Сбалансированное использование и воспроизводство природных ресурсов

> Общая характеристика техносферы

С появлением людей на Земле началось влияние их деятельности на круговорот вещества и энергии в биосфере. Это способствовало изменению как процессов миграции веществ, так и изменении потоков энергии в окружающей среде. На путь, который усиливает конфронтацию с биосферой, предки современного человека вступили около 1,5-3 млн. Лет назад, когда впервые зажгли костер. Практически с этого момента пути человека и биосферы начали расходиться, началось их противостояние. Но наиболее существенно влияние человека на окружающую среду начал ощущаться с появлением земледелия и животноводства (сельскохозяйственного производства) в эпоху голоцена почти 10000 лет до н.э. Это стало началом непрерывных антропогенных изменений в биосфере через трансформацию биогеохимических циклов - как крупного, геологического, так и малого, биологического. Геохимическую деятельность человека академик А.Е. Ферсман назвал техногенезом. В современном понимании, техногенез - процесс изменения природных комплексов под влиянием производственной деятельности. Техногенез имеет большое значение, особенно при рассмотрении вопросов загрязнения и охраны окружающей среды. Процесс существенно активизировался после "революции машин" в 18 веке и чрезвычайно обострился в середине XX века, постепенно превратив биосферу на техносферу .

Техносфера - это совокупность искусственных и природных объектов, созданных или измененных целенаправленной деятельностью человека. Техносфера является составной частью биосферы, которая со временем может превратиться в ноосферу, что по теории В.И. Вернадского должно стать основной целью современного общества. Однако, на сегодня, хозяйственная деятельность человека обусловила деградацию и истощение природных ресурсов, что привело к трансформации сложившихся в течение многих миллионов лет материальных и энергетических потоков на планете.

Активное преобразование биосферы в техносферу связано с активизацией деятельности человека и появлением факторов негативного воздействия на окружающую среду. Промышленная, сельскохозяйственная, лесохозяйственная, рекреационная и другие виды производственной деятельности сопровождаются не только получением желаемых результатов (экономический рост), но и усилением эколого-экономических и эколого-социальных проблем, возникновение которых определило кризисную для развития общества экологическую ситуацию во многих регионах мира и на земном шаре в целом. Состояние окружающей природной среды нашей планеты в XXI веке. продолжает неуклонно ухудшаться вследствие растущего техногенного воздействия. Человек и биосфера все больше теряют способность адаптироваться к быстрым глобальных изменений. Кроме того, обостряется демографическая проблема, связанная как с ростом численности населения, так и с ограниченностью природных ресурсов и жизненного пространства на земном шаре. Масштабы влияния общества на природу росли так быстро, что человечество постепенно превратилось в определяющую геологическую силу мирового масштаба, которая все больше влияет на природные процессы (по Вернадскому). Эксплуатируя природные ресурсы, человечество в значительной степени ухудшило условия собственной жизнедеятельности.

Об этом свидетельствуют известные цифры и факты. Так, за последние 100 лет человечество больше чем в 1000 раз увеличило использование энергетических ресурсов, а за последние 40 лет в 2 раза увеличились объемы мирового производства индустриальной и сельскохозяйственной продукции. В развитых странах общий объем товаров и услуг возрастает в 2 раза каждые 15 лет. Соответственно увеличивается и количество отходов производственной деятельности, загрязняющих атмосферу, водоемы, почву. В расчете на каждого жителя индустриально развитых стран, ежегодно добывается около 30 тонн природных ресурсов, из них только 11 - 15% принимает форму продукта используется (потребляется), а остальные попадают в отходы.

В течение XX столетия из недр Земли добыто полезных ископаемых больше, чем за всю историю человечества, причем значительную часть сырья получено за последние 25 - 30 лет. Добывая из земных недр ежегодно более 10 млрд, тонн горных пород, человечество тысячами скважин, шахт, различных горных выработок нарушает земную поверхность, ослабляет прочность верхней части земной коры и неузнаваемо меняет ее вид карьерами, терриконами, горами отвальных пород, шлаконакопителя и свалками. Общая масса веществ, ежегодно перемещается под воздействием хозяйственной деятельности человека, составляет около 2-1011 т, что превышает суммарные последствия воздействия на поверхность суши всех экзогенных рельефообразующих сил.

В процессе технологической деятельности постоянно растет загрязнение биосферы отходами производственной деятельности. Так, ежегодные потери нефти при добыче составляют около 25 млн. Тонн на суше, 8 млн. Тонн в океане, и около 17 млн. Тонн ее поступает в атмосферу в виде паров бензина и других углеводородов. Подсчитано, что за год в мире сжигается около 9 млрд, тонн условного топлива - около 70 кг на один м2 поверхности планеты. А в таких индустриальных районах, как Рурский или Донецкий, поступления диоксида серы достигает 100 т / км2. Ежегодно мировая промышленность сбрасывает в реки более 160 км3 загрязненных стоков.

Для интенсификации сельского хозяйства в почвы ежегодно вносится около 500 млн. Тонн минеральных удобрений, 4 млн. Тонн пестицидов, значительная часть которых оседает в почве и выносится поверхностными водами в реки, озера, моря и океаны и накапливается в искусственных водохранилищах, которые питают водой промышленные центры. На сегодня в Украине накоплено около 11 000 тонн устаревших пестицидов. Проблема их утилизации до сих пор не решена. Многие хранилищ, где они хранятся, находятся в катастрофическом состоянии. Ежегодно в мире около 6 млн. Га сельскохозяйственных угодий превращаются в пустыни, во время сельскохозяйственных работ разрыхляется и выветривается более 3 тыс. Км3 почвы.

За последние 100 лет человечество уничтожило почти половину лесов планеты. К сожалению, уничтожение лесов продолжается не только в Азии, Африке и Южной Америке, но и в Украине. В Украине покрытые лесом территории составляют около 16% против научно рекомендованных 30 - 36%.

Рост выбросов углекислого газа из-за сжигания различных видов топлива объектами хозяйственной деятельности, может привести в начале XXI века к повышению среднегодовой температуры на 1,5-2 ° С, может в свою очередь привести к таянию ледников, повышению уровня Мирового океана, к увеличение площади пустынь и др.

Искусственно созданные радиоактивные вещества, испытания ядерного оружия, аварии на АЭС привели к значительному усилению радиационного фона планеты. Во время аварий атомных реакторов, разгерметизации хранилищ радиоактивных отходов, радиационный грязь распространяется на десятки и сотни километров, а в результате взрывов ядерного оружия - по всей планете. Трудно переоценить трагические последствия Чернобыльской катастрофы, ставшей для Украины фатальным фактором, который вызвал угрозу здоровью нации.

Десятилетиями в Украине приоритетными были такие ресурсоемкие и энергоемкие отрасли, как горно-металлургическая, энергетическая, нефтехимическая. К тому же предприятия годами не модернизировались, производственные процессы устарели. Морально и физически изношенные предприятия становятся мощными источниками загрязнения окружающей среды и представляют опасность для населения.

Среди промышленных предприятий больше загрязняют окружающую среду горно-металлургические. Наибольший вред эти предприятия наносят воздушном бассейновые, вызывая появление кислотных дождей, а также земельным ресурсам через образование карьеров, отвалов, шламонакопителей и т.д. (1 га металлургических шламов в отвалах загрязняет около 5 га соседних земель, выделяя в атмосферу пыль, сернистые и другие газы). Кроме того, происходит значительное тепловое загрязнение окружающей среды. Большой вред окружающей среде наносят также горнодобывающие предприятия Украины.

Даже в случае использования малоотходных и сверхсовременных ресурсосберегающих технологий количество сырьевых ресурсов, затраченных на производство продукции (в частности, воды и органического топлива), будет значительно превышать количество конечных продуктов производства. В добывающей промышленности, энергетике, химической промышленности, металлургии, машиностроении, строительстве возникают отходы объемы и масса которых в мире постоянно растет. Главной опасностью этих отходов, которые называют техногенными, является то, что основная масса их не перерабатывается и не может быть переработана на тех предприятиях, где они образуются. В таблице 1.1 приведены данные техногенного воздействия различных отраслей промышленности на природно-хозяйственные регионы Украины в конце XX в.

Вблизи некоторых предприятий за многие годы образовались горы из техногенных отходов, которые ранее не утилизировали. Такие скопления иногда называют техногенными месторождениями. Если состав отходов позволяет их использовать на том же производстве, где они образовались, то применяют "производственный рециклинг", распространенный, в частности, в черной металлургии.

Таким образом, можно сделать вывод, что человек давно живет не в "естественном", а в антропогенно-измененном среде, трансформированном под воздействием своей же деятельности, то есть в техносфере.

Таблица 1.1

Техногенное воздействие на естественно-хозяйственные регионы Украины

n1.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

Факультет дистанционного образования

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Экология»

на тему «Биосфера, техносфера, ноосфера. Сущность и значение»

Вариант 1.

Выполнил:

студент гр.

Проверил:

Новосибирск – 2011

1. Биосфера, ее структура и функции………………………………………….…...4

2. Основные понятия и сущность техносферы…………………………………….8

3. Превращение биосферы в ноосферу…………………………………………....11

Заключение………………………………………………………………………….14

Список используемой литературы………………………………………………...15
Введение.
Тема данного реферата – «Биосфера, техносфера, ноосфера. Сущность и значение».

Факты и положения о биосфере, техносфере и ноосфере накапливались постепенно в связи с развитием различных научных дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы, техносферы и ноосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды.

Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов. В результате преобразования человеком естественной среды обитания можно говорить уже о реальном существовании нового ее состояния - о техносфере. Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, когда преобразующая деятельность человека основывается на научном понимании естественных и социальных процессов с учетом общих законов развития природы.

Целью написания реферата служит более глубокое изучение и понимание биосферы, техносферы и ноосферы с точки зрения экологии.

В реферате рассматриваются следующие вопросы:

Изучение биосферы, ее структуры и функций,

Исследование основных понятий и сущности техносферы,

Изучение превращения биосферы в ноосферу.

1. Биосфера, ее структура и функции.
Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. В составе биосферы различают: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, известняки и др.); косное вещество, образующееся без участия живых организмов (основные породы, лава вулканов, метеориты); биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как космического тела и протекающих в ее недрах химических преобразований, биологической эволюцией живых организмов и развитием человеческого общества.

Границы жизни определяются факторами земной среды, которые препятствуют существованию живых организмов. Верхняя граница биосферы проходит на высоте около 20 км от поверхности Земли и отграничена озоновым слоем, который задерживает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца, губительную для жизни. В гидросфере земной коры живые организмы населяют все воды Мирового океана – до 10–11 км в глубину. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5–7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии. Рассмотрит основные составляющие биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, состоящая в основном из азота и кислорода. В небольших количествах в ней содержатся диоксид углерода (0,003 %) и озон. Состояние атмосферы оказывает большое влияние на физические, химические и биологические процессы на поверхности Земли и в водной среде. Для процессов жизнедеятельности особенно важны: кислород, используемый для дыхания и минерализации мертвого органического вещества; диоксид углерода, используемый зелеными растениями в фотосинтезе; озон, создающий экран, защищающий земную поверхность от ультрафиолетового излучения. Атмосфера образовалась в результате мощной вулканической и горообразовательной деятельности, кислород появился значительно позднее как продукт фотосинтеза.

Вода – важный компонент биосферы и необходимое условие существования живых организмов. Большое значение имеют газы, растворенные в воде: кислород и диоксид углерода. Их содержание широко варьируется в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше диоксида углерода, чем в атмосфере. Гидросфера формировалась в связи с развитием геологических процессов в литосфере, при которых выделялось большое количество водяного пара.

Основная масса организмов литосферы находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва состоит из неорганических веществ (песок, глина, минеральные соли), образующихся при разрушении горных пород, и органических веществ – продуктов жизнедеятельности организмов.

Одним из первых учение о биосфере стал создавать и разрабатывать выдающийся русский ученый В.И. Вернадский. Огромной заслугой В.И. Вернадского является обоснование нового содержания представлений о живом веществе. Живым веществом Вернадский называл «совокупность организмов, сведенных к их весу, химическому составу и энергии». Живое вещество по своей массе представляет собой ничтожную часть биосферы. Если все живое вещество Земли равномерно распределить по ее поверхности, то оно покроет нашу планету слоем толщиной 2 см. Однако именно живое вещество, по мнению В. И. Вернадского, выполняет ведущие функции в формировании земной коры. Живым веществом в биосфере выполняются важные функции:

1. Энергетическая функция – поглощение солнечной энергии и энергии при хемосинтезе, дальнейшая передача энергии по пищевой цепи.

2. Концентрационная функция – избирательное накопление определенных химических веществ.

3. Средообразующая функция – преобразование физико-химических параметров среды.

4. Транспортная функция – перенос веществ в вертикальном и горизонтальном направлениях.

5. Деструктивная функция – минерализация необиогенного вещества, разложение неживого неорганического вещества.

Живые организмы осуществляют миграцию химических элементов в биосфере в процессе дыхания, питания, обмена веществ и энергии. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

В отличие от предшествующих исследователей природы В.И. Вернадский не стал ограничивать понятие «биосферы» только «живым веществом», под которым он понимал совокупность всех живых организмов планеты. В биосферу он включал одновременно и все продукты жизнедеятельности, выработанные за время существования жизни. Масштабы впечатляют. Этот так называемый «культурный слой» особенно наглядно заметен в городах. На целые метры уходят в землю здания, построенные человеком всего каких-то 100 - 300 лет тому назад. Главное значение этого слоя в том, что данная почва, богатая гумусом, другими питательными органическими веществами, дает возможность появления, существования и развития новых видов жизни, как и кислород, вырабатываемый растениями и лесами, которых называют «легкими планеты».

Развитие биосферы происходит путем все большего взаимодействия живых организмов и окружающей среды. В ходе эволюции постепенно идет процесс интеграции путем усиления и развития взаимозависимости и взаимодействия живого и неживого. Процесс интеграции В.И. Вернадский считал очень важной, сущностной характеристикой биосферы. Длительное развитие биосферы, когда-то оказывавшей некое локальное влияние, постепенно становится фактором планетарного масштаба и означает прогрессирующее, все более полное овладение жизнью всей планеты. Существование жизни на Земле в итоге коренным образом изменило, преобразило облик нашей планеты и такие его важные составляющие, как ландшафт, климат, температуру Земли.

2. Основные понятия и сущность техносферы.
Масштабы созданной человечеством материальной культуры поистине огромны и темпы ее развития постоянно увеличиваются в геометрической прогрессии. В наши дни так называемая техномасса (то есть все, созданное человеком за год) уже на порядок превышает биомассу (вес диких живых организмов), соответственно 1013 т./год и 1012 т./год. Это тревожный сигнал о необходимости вдумчивого отношения к балансу составляющих системы «природа - биосфера - человек».

Уровень воздействия человека на окружающую среду во многом определяется степенью технической вооруженности общества. Она была крайне мала на начальных этапах развития человечества. Однако в дальнейшем, с ростом его производительных сил, ситуация начала меняться кардинальным образом. Двадцатое столетие - век научно-технического прогресса. Связанный с качественно новым взаимоотношением науки, техники и технологии, он колоссально увеличил масштабы воздействия общества на природу и поставил перед человечеством целый ряд новых, чрезвычайно острых проблем.

Изучение влияния техники на биосферу и природу в целом нуждается не только в прикладном, но и в глубоком теоретическом осмыслении. Техника все менее остается только вспомогательной силой для человека, все больше проявляется ее автономность (автоматические линии, роботы, межпланетные станции, сложнейшие компьютерные самоналаживающиеся системы и прочее).

Понятие «совокупность техники и технических систем» лишь начинает обретать право на существование в науке. По аналогии с «живым веществом», лежащим в основе биосферы, мы можем говорить о техновеществе как совокупности всех существующих технических устройств и систем.

Структура техновещества рассматривается сегодня с разных точек зрения. Так, в одном случае классификация ее структуры производится точно по аналогии со структурой и взаимодействием составляющих живого вещества. И в ее состав включают: во-первых, технические устройства, добывающие полезные ископаемые и вырабатывающие энергию, подобно зеленым растениям в биосфере; во-вторых, технический блок по переработке полученного сырья и производству средств производства; в-третьих, технику, производящую средства потребления; в-четвертых, технические системы по передаче, использованию и хранению средств информации. В особый блок выделяют автономные многофункциональные системы (роботы, автоматические межпланетные станции и другие). В последнее время появляются также техносистемы по переработке и утилизации отходов, включению их в непрерывный цикл безотходной технологии. Это своего рода «технические санитары», действующие аналогично биологическим, природным подсистемам. Таким образом, структура техновещества (как совокупность отдельных технических устройств и целых подсистем - техноценозов) все больше воспроизводит аналогичную организацию естественных природных живых систем.

Другой подход в понимании структуры и роли техновещества предлагает швейцарский экономист и географ Г. Беш. Он выделяет в мировом хозяйстве три крупнейшие отрасли: первичную (добыча природных ресурсов), вторичную (обработка добытой продукции), третичную (обслуживание производства: наука, управление).

По силе своего воздействия на планету техновещество в виде системы техноценозов уже в состоянии как минимум на равных спорить с живым веществом. Развитие техники со всей очевидностью требует просчета оптимальных вариантов взаимодействия составных подсистем техновещества и последствий их влияния на природу, и в первую очередь на биосферу.

В результате преобразования человеком естественной среды обитания можно говорить уже о реальном существовании нового ее состояния - о техносфере. Техносфера есть совокупность технических устройств и систем вместе с областью технической деятельности человека. Ее структура достаточно сложна, так как включает техногенное вещество, технические системы, живое вещество, верхнюю часть земной коры, атмосферу, гидросферу. Более того, с началом эры космических полетов техносфера вышла далеко за пределы биосферы и охватывает уже околоземный космос.

Нет смысла современному человеку подробно говорить о роли и значении техносферы в жизни общества и природы. Техносфера все больше преобразует природу, изменяя прежние и создавая новые ландшафты, активно влияя на все другие сферы и оболочки Земли, и в первую очередь на биосферу.

Отмечая важнейшее значение техники в жизни человека, нельзя не остановиться на постоянно обостряющейся проблеме необходимости гуманизации техносферы. До последнего времени наука, и техника были нацелены главным образом на максимальную эксплуатацию природных ресурсов, удовлетворение нужд человека и общества любой ценой. Последствия непродуманного, некомплексного и, как следствие, антигуманного воздействия на природу удручают. Технические ландшафты из отходов производства, уничтожение признаков жизни в целых регионах, загнанная в резервации природа - реальные плоды отрицательного влияния человека, вооруженного техникой, на окружающую среду. Все это является также следствием недостаточного взаимодействия естественных и общественных наук в осмыслении данной проблемы.

3. Превращение биосферы в ноосферу.
Современная биосфера сложилась в результате длительного эволюционного процесса живого и косного вещества нашей планеты. Роль человека в развитии биосферы определяется, прежде всего, его биосоциальной природой. Существование человека как гетеротрофного организма зависит от наличия органической пищи, воздуха, воды и так далее. В то же время человек обладает существенными особенностями, выделяющими его из живой природы, – это разум, способность к труду, творческой деятельности, производственным отношениям. На ранних этапах существования человека его деятельность не нарушала равновесия в биосфере. Потребляемые человечеством ресурсы природы и продукты его жизнедеятельности циркулировали в общем, круговороте веществ, так же как и продукты деятельности других видов живых существ. Постепенно деятельность человека стала не просто приспособлением к условиям среды, но приобрела разумный целенаправленный характер, изменяя окружающую природу. Человек вывел много новых сортов растений и пород животных, увеличивая разнообразие природных видов, но в тоже время многие виды исчезли или находятся на грани уничтожения.

Деятельность человека становится мощным экологическим фактором, нарушающим равновесие в природе, биосфере. В результате деятельности человека происходят изменения климата, ландшафтов, состава атмосферы, видового и численного состава живых существ. Повсеместное уничтожение лесов приводит к снижению выделения в атмосферу кислорода и утилизации углекислого газа, к эрозии почв, изменению климата, нарушению водного режима. Сгорание органического топлива снижает содержание кислорода в атмосфере (так, например, при пробеге автомобилем 100 км пути расходуется годовая норма кислорода для одного человека). В последние годы отмечается повышение содержания углекислого газа в атмосфере, накопление промышленной пыли. Это ведет к возникновению «парникового эффекта» – нарушению рассеивания тепла с поверхности Земли в космос, что приводит к постепенному потеплению климата на планете. В атмосферу ежегодно поступают миллионы тонн загрязненных веществ. Особую опасность представляет сернистый газ, который соединяется с парами воды и является причиной выпадения кислотных дождей. Повсеместно на нашей планете отмечается ухудшение состояния водных систем в результате ирригационных и мелиоративных мероприятий. Происходит истощение подземных вод, массовая гибель малых рек, сокращение крупных рек, высыхание крупных водоемов (например, исчезло с лица Земли Аральское море-озеро). Значительно воздействие человека на литосферу – распахивание земель для сельскохозяйственных нужд (сегодня 30 % суши занято угодьями) приводит к эрозии почв, их засаливанию, поднятию грунтовых вод. Человек создает техносферу, не составляющую целостную систему с биосферой, не создающую новых запасов энергии. Деятельность человека представляет угрозу для экологического равновесия, для существования биосферы.

Выходом из экологического кризиса должно стать создание на Земле ноосферы. Концепция ноосферы явилась логическим результатом научной деятельности В. И. Вернадского, который говорил, что «биосфера перейдет однажды в сферу разума – ноосферу. Произойдет великое объединение, в результате которого развитие планеты сделается направленным силой разума». Рассматривая переход биосферы в ноосферу («сферу разума»), Вернадский указал ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Нужно, чтобы: человечество стало единым целым, заселив и преобразовав всю планету; резко преобразовались – стали мобильными – средства связи и обмена информацией между странами; усилились связи, в том числе политические, между всеми странами Земли; расширились границы биосферы, произошел выход в космос; были открыты и начали активно использоваться новые источники энергии, развивалась энергетика; установилось реальное равенство людей всех рас и религий; наладилось разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать ее способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения; были исключены войны из жизни общества; произошел рост общего уровня жизни, были побеждены голод и болезни.

Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, когда преобразующая деятельность человека основывается на научном понимании естественных и социальных процессов с учетом общих законов развития природы. Ноосфера не может формироваться стихийно, для ее формирования необходимы сознательная деятельность людей, активное вмешательство разума в судьбу природы. Изменения биосферы должны происходить в интересах человечества, но без ущерба для самой биосферы. Такое взаимоотношение человека и биосферы называется коэволюцией. В структуре ноосферы выделяют следующие компоненты: человечество, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой. Ноосфера предполагает не выживание человечества, а сохранение экосферы в гармонии живой и неживой природы, сохранение природы с сохранением ресурса органического мира в биогеоценозах.

Идеи В. И. Вернадского нашли отражение в современной концепции устойчивого развития. Человеческая цивилизация достигла критического уровня, после которого одинаково возможны и качественно новая степень развития, и катастрофа. Устойчивое развитие предполагает как установление баланса между потреблением и воспроизводством природных ресурсов, так и обеспечение устойчивого роста благосостояния, социальной защищенности и возможности гармоничного развития личности. Ноосферные преобразования требуют от человечества способности к рациональному мышлению, научному предвидению, единства экологии, экономики и политики.
Заключение.
Биосфера – это сфера жизни на Земле, ее зеленая оболочка. Биосфера в том виде, котором мы ее достигли, появилась не сразу, она есть продукт формирования. Формирование биосферы было обусловлено особыми уникальными планетарными физическими и химическими условиями, которые сложились на Земле. Под влиянием силы тяготения все химические вещества на Земле расположены концентрически. Ниже всех расположены твердые вещества, которые образуют литосферу, более легкие образуют гидросферу, выше располагаются газообразные вещества, они образуют атмосферу.

Человечество в своем стремлении к улучшению условий существования постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. В результате преобразования человеком естественной среды обитания можно говорить уже о реальном существовании нового ее состояния - о техносфере. Например, современный человек увеличил объем привычных для природы загрязнений настолько, что она не успевает их перерабатывать. Мало того, он стал вырабатывать такие загрязнения, для переработки которых в природе пока нет соответствующих видов, а для некоторых загрязнений, к примеру, радиоактивных, их никогда и не появится. Поэтому «отказ» биосферы перерабатывать плоды человеческой деятельности неизбежно будет действовать как все более нарастающий ультимативный фактор в отношении человека. Человеческая цивилизация достигла критического уровня, после которого одинаково возможны и качественно новая степень развития, и катастрофа. Высшая стадия развития биосферы, когда преобразующая деятельность человека основывается на научном понимании естественных и социальных процессов с учетом общих законов развития природы – ноосфера. Ноосферные преобразования требуют от человечества способности к рациональному мышлению, научному предвидению, единства экологии, экономики и политики.

Список используемой литературы.
1. Вернадский В. И. Биосфера и Ноосфера. - М: Айрис-Пресс, 2008 г.- 576 с.

2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студ. вузов / Татьяна Яковлевна Дубнищева. - 6-е изд., испр. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2006 г. - 608 с.

3. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. / Под ред. проф. В.Н. Лавриненко, проф. В.П. Ратникова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006 г. - 317 с.

4. Маврищев В.В. Основы экологии: учебник / В.В. Маврищев. – 3-е изд. испр. и доп. - Минск: Высшая школа, 2007 г. – 446 с.

5. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. - М.: Гардарики, 2006 г. - 303 с.

Негативное влияние регионов техносферы на природную среду и здоровье людей
Загрязнение атмосферного воздуха или водоемов приводит к заболеваниям или смерти значительного числа людей.
Известны ситуации, когда в кризисных регионах в последние десятилетия появились приоритетные заболевания, о чем свидетельствуют данные таблицы.
Таблица − Отдельные случаи чрезмерно высоких загрязнений компонент биосферы и их последствия

Место и год
Вредный фактор
Патология, обусловленная загрязнением
Число пострадавших
Лондон, Великобритания, 1952
Сильное загрязнение воздуха SO2 и взвешенными частицами серы
Увеличение числа случаев заболеваний сердца и легких
3 тыс. случаев смерти
Мина мата, Япония, 1956
Загрязнение моря и рыбных продуктов ртутью
Неврологическое заболевание, «Болезнь Мина мата»
200 случаев тяжелых заболеваний
Бхопал, Индия, 1985
Сильное загрязнение воздуха метилизоцианатом
Острые заболевания легких
2 тыс. случаев смерти, 200 тыс. случаев отравления
Таблица − Влияние состава атмосферного воздуха на здоровье людей

Группа болезней
Показатели среднемесячной заболеваемости взрослого населения на 1 тыс. чел
Средний показатель
г. Липецк
г. Березники
Злокачественные новообразования
0,25
0,48
0,32
Болезни эндокринной системы
0,26
1,09
0,30
Болезни органов пищеварения
1,9
12,11
6,64
Болезни органов дыхания
14,7
32,29
24,96
Болезни системы кровообращения
3,06
18,85
11,70
Болезни кожи
0,76
2,4
1,3
Болезни органов чувств
1,18
4,1
3,2
Кроме прямого негативного воздействия на человека токсичных веществ, поступающих в среду обитания селитебных зон, существуют и вторичные воздействия.
Эти явления и воздействия возникают» из −за поступления в окружающую среду (прежде всего в атмосферный воздух) избыточного количества техногенных выбросов.
Широко известны и достаточно изучены:
- образование фотохимического смога;
- выпадение кислотных дождей;
- возникновение парникового эффекта;
- разрушение озонового слоя.
Фотохимический смог
Для его образования необходимо наличие в атмосфере в солнечную погоду оксидов азота, углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия).
Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40 − х гг. XX в, в Лос −теперь периодически наблюдаются во многих городах мира.
Кислотные дожди
Кислотные дожди известны более 100 лет. Однако проблема кислотных дождей возникла около 20 лет тому назад. Впервые выражение «кислотный дождь» использовал Роберт Ангус Смит (Великобритания) в 1872 г.
Источниками кислотных дождей являются газы, содержащие серу и азот. Наиболее важными среди них являются: SO2, NOх, H2S.
Кислотные дожди возникают из − за неравномерного распределения этих газов в атмосфере.
Различают прямое и косвенное воздействия кислотных осадков на человека. Прямое воздействие обычно не представляет собой опасности, так как концентрации кислот в атмосферном воздухе не превышают 0,1 мг/м3, т. е. находятся на уровне ПДК (ПДКс.с = 0,1 и ПДКм.р = 0,3 мг/м3 для H2SO4). Такие концентрации нежелательны лишь для детей и астматиков.
Прямое воздействие представляет собой опасность для металлоконструкций (коррозия со скоростью до 10 мкг/год), зданий, памятников и т. п., особенно из песчаника и известняка из-за разрушения карбоната кальция.
Наибольшую опасность кислотные осадки представляют при их попадании в водоемы и почву, что приводит к уменьшению рН воды (рН = 7 − нейтральная среда). От значения рН воды зависит растворимость алюминия и тяжелых металлов в ней и, следовательно, их накопление в корнеплодах, а затем и в организме человека. При изменении рН воды меняется структура почвы и снижается ее плодородие. Снижение рН питьевой воды способствует прямому поступлению в организм человека указанных выше металлов и их соединений.
В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН = 4...5,5) отмечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагополучными являются города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Северодвинск, Вологда, Петрозаводск, Омск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/(км2/год), зарегистрирована в 22 городах страны, а в четырех городах − более 8... 12 т/(км /год): Алексин, Новомосковск, Норильск, Магнитогорск.
Парниковый эффект
Состояние и состав атмосферы определяют во многом процессы лучистого теплообмена между Солнцем и Землей. В тепловом балансе Земли теплота солнечной радиации является определяющей, поскольку на ее долю приходится основная часть поглощаемой биосферой теплоты.
Экранирующая роль атмосферы в процессах передачи теплоты от Солнца к Земле и от Земли в Космос влияет на среднюю температуру биосферы, которая длительное время находилась на уровне около + 15 °С. Расчеты показывают, что при отсутствии атмосферы средняя температура биосферы составляла бы приблизительно − 15 °С.
Основная доля солнечной радиации передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне излучений, а отраженная от земной поверхности − в инфракрасном. Поэтому доля отраженной лучистой энергии, поглощаемой атмосферой, зависит от количества многоатомных минигазов и пыли в ее составе. Чем больше концентрация минигазов и пыли в атмосфере, тем меньше доля отраженной солнечной радиации уходит в космическое пространство, тем больше теплоты задерживается в биосфере за счет парникового эффекта.
Отраженное ИК − излучение поглощается метаном, фреонами, озоном, оксидом диазота и т. п. в диапазоне длин волн от 1 до 9 мкм, а парами воды и углекислым газом − при длинах волн 12 мкм и более. В последние годы наметилась тенденция к значительному росту концентраций СО2, СН4, N2О и других газов в атмосфере. Аналогично изменяются концентрации метана, оксида диазота, озона и других газов. Рост концентраций СО2 в атмосфере происходит из − за уменьшения биомассы Земли и из − за техногенных поступлений.
Источниками техногенных «парниковых» газов являются: энергетика, промышленность (на их долю приходится до 50 %) и автотранспорт (до 50 %), выделяющие СО2; химические производства, утечки из трубопроводов, гниение мусора и отходов животноводства − СН4; холодильное оборудование, бытовая химия − фреоны;- автотранспорт, ГЭС, промышленность − оксиды азота и т. п.
Техногенные парниковые газы способствуют увеличению теплоты биосферы на величину порядка 70 1020 Дж/год, при этом вклад отдельных газов распределяется следующим образом, %: СО2 − 50; СН4 − 20; фреоны − 15; N20 (оксид диазота) − 10; Оз − 5. Доля парникового эффекта в нагреве биосферы в 16,6 раза больше доли других источников антропогенного поступления теплоты.
Рост концентраций минигазов в атмосфере и, как следствие, повышение доли теплоты ИК − излучения, задерживаемого атмосферой, неизбежно сопровождается ростом температуры поверхности Земли.
В 1880...1940 гг. средняя температура в Северном полушарии возросла на 0,4°С, а в период до 2030 г. она может повыситься еще на 1,5...4,5 °С.
Это весьма опасно для островных стран и территорий, расположенных ниже уровня моря. Есть прогнозы, что к 2050 г. уровень моря может повыситься на 25...40 см, а к 2100 − на 2 м, что приведет к затоплению 5 млн. км суши, т. е. 3 % суши и 30 % всех урожайных земель планеты.
Парниковый эффект в атмосфере − довольно распространенное явление и на региональном уровне. Антропогенные источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность), сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление парниковых газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов пространства радиусом до 50 км и более с повышенными на 1...5°С температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из космического пространства. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.
Озоновый слой
Техногенные загрязнения атмосферы не ограничивают свое негативное влияние только приземной зоной. Определенная доля примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земную поверхность. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний.
Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора и азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 105 молекул, а одна молекула оксидов азота − до 10 молекул озона.
Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы, технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд», военные), в выхлопных газах которых содержатся до 0,01 % от общей массы газов соединения NO и NO2; ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора.
Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет и более. Источниками поступления фреонов являются холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п.
По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973 г. достигло 0,4...1%; к 2000 г. − 3 %, а к 2050 ожидается 10 %. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20...70 %. Заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на уровне 8...10 % от общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд.т. Заметим, что один запуск ракеты «Шаттл» сопровождается разрушением около 0,3 % озона, что составляет около 10 т озона.
Принудительная гибель людей, занятых в сфере производства, ежегодно находится на уровне 5000 человек, что составляет около 0,24 % от числа умерших естественной смертью в тот же период; из − за загрязнения среды обитания и продуктов питания ежегодно умирает 2,2 %, а в результате техногенных катастроф − 0,06 %.
О чем говорят эти проценты? В экологии для описания устойчивости природных процессов используют правило 1 и 10 % (точки Пастера). Отклонения до 1 % от положения устойчивого равновесия свидетельствуют о возможности сохранения состояния устойчивости процессов. Отклонения в 1 % и более − о начале выхода системы из состояния устойчивости, а при отклонениях более 10 % системы и процессы попадают в ситуацию саморазрушения. Из сказанного следует, что принудительная смертность людей из-за плохого состояния компонент, среды обитания достигла опасных уровней и в случае непринятия экстренных мер грозит потерей устойчивости в процессе выживаемости населения России.
Разрушение природных зон
При создании производственных и селитебных зон природная среда полностью или частично замещается техносферой (строения, дороги, коммуникации и т. п.); при градостроительстве элементы природной среды частично сохраняются − зеленые зоны, сады, водоемы и др. Однако в основной своей части природная среда в городах оказывается нарушенной.
Обычно в городах под постройками и транспортными магистралями находится до 70...80 % всей территории города, а доля зон отдыха и зеленых насаждений составляет не более 20 %. В то же время известно, что для длительного сохранения элементов природной среды в условиях города необходимо, чтобы доля застройки и транспортных магистралей не превышала 50 % от всей территории города.
Применительно к взаимодействию природной среды с техносферой следует учитывать закон растворения системы в чужой среде − принцип деградации (Хильми Г.Ф.) − «Чем выше разница между островной биосистемой и ее окружением, тем быстрее происходит деградация биоты». При этом взаимодействие систем, как правило, бывает кратковременным и неизбежно сопровождается разрушением природной среды.
Принцип деградации имеет значение не только для островных биотических систем, он распространяется и на граничные зоны между техносферой и биосферой. Чем ближе природная зона расположена к техносфере, тем больше проявляется разрушительное влияние техносферы на биосферу. Влияние техносферы промышленно − городской зоны обычно сказывается на природной зоне в радиусе до 30...50 км, на глубине до 4 км и на высоте до 3 км от центра зоны.