I. Doctrina lui Vernadsky asupra biosferei

Oamenii de știință ruși au adus o mare contribuție la dezvoltarea biologiei în secolul al XX-lea. Școala biologică rusă are tradiții glorioase. Primul model științific al originii vieții a fost creat de A.I. Oparin. IN SI. Vernadsky a fost un student al remarcabilului cercetător al solului V.V. Dokuchaev, care a creat doctrina solului ca un fel de înveliș al Pământului, care este un singur întreg, inclusiv componente vii și nevii. În esență, doctrina biosferei a fost o continuare și o extindere a ideilor lui Dokuchaev la o sferă mai largă a realității.

Semnificația doctrinei lui Vernadsky a biosferei pentru ecologie este determinată de faptul că biosfera este cel mai inalt nivel interacțiunile dintre lucrurile vii și nevii și ecosistemul global. Rezultatele lui Vernadsky sunt așadar valabile pentru toate ecosistemele și reprezintă o generalizare a cunoștințelor despre dezvoltarea planetei noastre.

Termenul „biosferă” a fost introdus în știință de geologul austriac E. Suess în 1875. El a identificat patru învelișuri geologice ale Pământului: atmosfera carcasă de aer, hidrosferă– coajă de apă, litosferă– coajă tare și biosferă- carapace vie. IN SI. Vernadsky, care a studiat interacțiunea dintre sistemele vii și cele nevii, a regândit conceptul de biosfere. El a înțeles biosfera ca sfera unității lucrurilor vii și nevii.

Sub biosferă Vernadsky a înțeles învelișul subțire al Pământului, în care toate procesele au loc sub influența directă a organismelor vii. Biosfera este situată la joncțiunea dintre litosfera, hidrosfera și atmosfera. În atmosferă, limitele superioare ale vieții sunt determinate de ecranul de ozon - un strat subțire de ozon la o altitudine de aproximativ 20 km. Oceanul este populat cu viață până la fundul celor mai adânci depresiuni, la 10-11 km distanță. Viața pătrunde până la 3 km în învelișul solid al Pământului (bacterii din câmpurile petroliere).

El și-a prezentat concluziile despre structura și funcțiile biosferei sub formă de generalizări empirice, care mai târziu au fost numite doctrina biosferei. Principalele generalizări empirice ale lui Vernadsky arată astfel:

1. Prima concluzie din doctrina biosferei este principiul integrității biosferei. „Putem vorbi despre toată viața, despre toată materia vie ca un întreg în mecanismul biosferei.” Structura Pământului, conform lui Vernadsky, este un mecanism coordonat. „Creaturile Pământului sunt crearea unui proces cosmic complex, o parte necesară și naturală a unui mecanism cosmic armonios.” Samo materie vie nu este o creație întâmplătoare.

2. Principiul armoniei biosferei și organizarea acesteia. În biosferă, potrivit lui Vernadsky, „totul este luat în considerare și totul este adaptat cu aceeași acuratețe, cu aceeași mecanicitate și cu aceeași subordonare față de măsură și armonie pe care le vedem în mișcările armonioase ale corpurilor cerești și care încep. pentru a vedea în sisteme de atomi de materie și atomi de energie.”

3. Legea migrației biogene a atomilor: migrația în biosferă elemente chimice are loc cu participarea directă obligatorie a organismelor vii. Biosfera, în principalele sale caracteristici, a reprezentat același aparat chimic încă din cele mai vechi perioade geologice. Fața Pământului este de fapt modelată de viață.

4. Rolul cosmic al biosferei în transformarea energiei. Vernadsky a subliniat importanța energiei și a numit organismele vii mecanisme de transformare a energiei.

5. Energia cosmică provoacă presiunea vieții, care se realizează prin reproducere. Reproducerea organismelor scade pe măsură ce numărul lor crește. Dimensiunea populației crește până când mediul poate suporta creșteri suplimentare, după care se atinge echilibrul. Numărul fluctuează în apropierea nivelului de echilibru.

6. Răspândirea vieții este o manifestare a energiei sale geochimice. Materia vie, ca și gazul, se răspândește pe suprafața pământului în conformitate cu regula inerției. Organismele mici se reproduc mult mai repede decât cele mari. Rata de transmitere a vieții depinde de densitatea materiei vii.

7. Viața este în întregime determinată de domeniul sustenabilității vegetației verzi, iar limitele vieții sunt proprietati fizice si chimice compuși care construiesc organismul, indestructibilitatea lor în anumite condiții de mediu. Câmpul maxim al vieții este determinat de limitele extreme ale supraviețuirii organismelor. Limita superioară a vieții este determinată de radiații, a căror prezență ucide viața și de care protejează scutul de ozon. Limita inferioară este asociată cu atingerea unei temperaturi ridicate. Intervalul de 433 0 C (de la minus 252 0 C la plus 180 0 C) este câmpul termic limitativ.

8. Abundența vieții în biosferă. Viața treptat, adaptându-se încet, a capturat biosfera, iar această captură nu s-a încheiat. Domeniul stabilității vieții este rezultatul adaptării în decursul timpului.

9. Constanța cantității de materie vie din biosferă. Cantitatea de oxigen liber din atmosferă este de același ordin cu cantitatea de materie vie (1,5 x 10 21 g și 10 20 -10 21 g). Această generalizare este valabilă pe perioade geologice semnificative de timp și rezultă din faptul că materia vie este un intermediar între Soare și Pământ și, prin urmare, fie cantitatea ei trebuie să fie constantă, fie caracteristicile ei energetice trebuie să se modifice.

În structura biosferei, Vernadsky a identificat cinci elemente: 1) materia vie - totalitatea organismelor vii de pe planetă; 2) materie inertă, formată fără participarea vieții; 3) o substanță biogenă creată în timpul vieții organismelor (petrol, cărbune, gaze atmosferice, calcar etc.); 4) substanță bioinertă - rezultatul interacțiunii organismelor vii cu mediul neînsuflețit (sol, nămol, apa lacului); 5) materie de origine cosmică.

După cum reiese din doctrina biosferei, aceasta îndeplinește următoarele funcții: 1) energie - în procesul de fotosinteză, plantele absorb energia Soarelui; 2) gaz - în procesul de fotosinteză, dioxidul de carbon este absorbit și oxigenul este eliberat, în procesul de respirație, dimpotrivă, oxigenul este absorbit și dioxidul de carbon este eliberat, iar azotul molecular este, de asemenea, absorbit din atmosferă și apoi eliberat. în proces de denitrificare; 3) redox - în biosferă există o interconversie a atomilor cu o schimbare a valenței (de exemplu, compuși metalici); 4) concentrare - organismele vii acumulează elemente ale tabelului periodic în corpurile lor, în urma cărora, după moartea lor, se formează minerale, de exemplu; 5) distructiv – descompunerea resturilor de organisme moarte și mineralizarea acestora.

II. Ciclul substanțelor din biosferă

Se crede că există două cicluri principale în natură – mare (geologic) și mic (biogeochimic).

1. Marele Ciclu Geologic este cauzată de interacțiunea energiei solare cu energia profundă a Pământului și realizează redistribuirea materiei între biosferă și orizonturile mai adânci ale Pământului. Rocile magmatice se ridică din adâncurile pământului ca urmare a activității vulcanice și a mișcării plăcilor, se transformă la suprafață în roci sedimentare, apoi în zonele mobile coboară din nou într-o zonă de temperaturi ridicate, unde sunt din nou topite în magmă. Și mișcarea se repetă din nou. Marele ciclu include și ciclul apei: umiditatea care s-a evaporat de la suprafața oceanului cade sub formă de ploaie peste pământ, de unde apa curge înapoi în ocean.

1. Ciclu mic de substanțe (biogeochimic) are loc în interiorul biosferei, condus de ființe vii. Spre deosebire de energia, care odată folosită de un organism este convertită în căldură și pierdută în ecosistem, substanțele circulă în biosferă, ceea ce se numește cicluri biogeochimice. Din cele peste 90 de elemente găsite în natură, aproximativ 40 sunt necesare organismelor vii. Cele mai importante pentru ei și necesare în cantități mari sunt carbonul, hidrogenul, oxigenul, azotul. Oxigenul intră în atmosferă ca rezultat al fotosintezei și este consumat de organisme în timpul respirației. Azotul este îndepărtat din atmosferă prin activitatea bacteriilor fixatoare de azot și returnat acesteia de către alte bacterii.

Ciclurile elementelor și substanțelor se desfășoară datorită proceselor de autoreglare la care participă toate componentele ecosistemelor. Aceste procese sunt fără deșeuri, deoarece nu există nimic inutil sau dăunător în natură.

Există o lege a închiderii globale a ciclului biogeochimic în biosferă, care operează în toate etapele dezvoltării sale, precum și regula închiderii crescânde a ciclului biogeochimic în timpul succesiunii. În procesul de evoluție a biosferei, rolul componentei biologice în închiderea ciclului biogeochimic crește. Oamenii au un rol și mai mare în ciclul biogeochimic. Dar rolul lui se desfășoară în direcția opusă. Omul perturbă ciclurile existente de substanțe, iar aceasta își manifestă puterea geologică, care este distructivă pentru biosfera astăzi.

Când viața a apărut pe Pământ în urmă cu mai bine de 3 miliarde de ani, atmosfera era formată din gaze vulcanice. Avea mult dioxid de carbon și foarte puțin oxigen (dacă exista), așa că primele organisme erau anaerobe. Deoarece producția a depășit în medie respirația, în timpul geologic oxigenul s-a acumulat în atmosferă și conținutul de dioxid de carbon a scăzut. Acum, conținutul de dioxid de carbon din atmosferă crește ca urmare a arderii unor cantități mari de combustibili fosili și a scăderii capacității de absorbție a „centrii verzi”. Acesta din urmă este rezultatul unei scăderi a numărului de plante verzi în sine și se datorează și faptului că praful și particulele poluante din atmosferă reflectă razele care intră în atmosferă.

Ca urmare a activității antropice, gradul de închidere a ciclurilor biogeochimice scade. Deși este destul de ridicat (nu este același pentru diferite elemente și substanțe), nu este totuși absolut, așa cum arată exemplul apariției unei atmosfere de oxigen. Altfel, evoluția ar fi imposibilă, deoarece cel mai înalt grad de închidere a ciclurilor biogeochimice se observă în ecosistemele tropicale - cele mai vechi și mai conservatoare.

Astfel, nu ar trebui să vorbim despre schimbarea omului a ceva ce nu ar trebui să se schimbe, ci mai degrabă despre influența sa asupra vitezei și direcției schimbărilor și asupra extinderii granițelor acestora, încălcând regula de măsură pentru transformarea naturii. Acesta din urmă este formulat astfel: în timpul funcționării sistemelor naturale nu pot fi depășite anumite limite care să permită acestor sisteme să mențină proprietăți de auto-susținere. Încălcarea măsurii fie în direcția creșterii, fie a scăderii duce la rezultate negative. De exemplu, un exces de îngrășăminte aplicate este la fel de dăunător ca și o deficiență. Acest simț al proporției se pierde omul modern care cred că totul îi este permis în biosferă.

Speranțele pentru depășirea dificultăților de mediu sunt asociate, în special, cu dezvoltarea și punerea în funcțiune a ciclurilor tehnologice închise. Se consideră de dorit să se aranjeze ciclurile de transformare a materialelor create de om astfel încât să fie asemănătoare cu ciclurile naturale ale circulației substanțelor. Atunci problemele furnizării umanității cu resurse de neînlocuit și problema protejării mediului natural de poluare ar fi rezolvate în același timp, deoarece acum doar 1-2% din greutatea lumii. resurse naturale este reciclat în produsul final.

Teoretic, sunt posibile cicluri închise de transformare a substanței. Cu toate acestea, o restructurare completă și finală a industriei conform principiului ciclului materiei din natură nu este realistă. Cel puțin o întrerupere temporară a ciclului tehnologic închis este aproape inevitabilă, de exemplu, atunci când se creează un material sintetic cu noi proprietăți necunoscute naturii. O astfel de substanță este mai întâi testată temeinic în practică și numai apoi pot fi dezvoltate metode de descompunere a acesteia în scopul implementării. părțile constitutiveîn cicluri naturale.

33. Biosfera – definiție. Predarea c. I. Vernadsky despre biosferă.

Termenul „biosferă” a fost inventat de un geolog austriac E. Suess în 1875 pentru a desemna învelișul Pământului locuit de organisme vii.

Biosfera este prezentată mai profund și mai larg în lucrările lui Vladimir Ivanovici Vernadsky.

BIOSFERĂ - acesta este un container al vieții, un sistem complex, integral, al cărui echilibru dinamic se manifestă prin mulți parametri. Cuvântul „biosferă” în sine provine din cuvintele „bio” și „sferă” - aceasta este o zonă a vieții active, care acoperă partea inferioară a atmosferei, partea superioară a litosferei și hidrosferei.

În biosferă, organismele vii (materia vie) și habitatul sunt conectate organic între ele și interacționează între ele, formând un sistem dinamic integral.

V.I. Vernadsky a scris: „ Biosferă - acesta este mediul vieții noastre, aceasta este „natura” despre care vorbim în limbajul colocvial. O persoană, în primul rând, cu respirația sa, manifestarea funcțiilor sale, este indisolubil legată de această „natură”, chiar dacă locuiește într-un oraș sau într-o casă retrasă.”

„Omul... ca toate organismele vii, ca orice substanță vie, este o anumită funcție a biosferei... constituie un anumit model al structurii biosferei.”

BIOSFERĂ este totalitatea tuturor ființelor vii din natură, care are propriile sale limite.

Ideile de bază ale lui Vernadsky asupra problemelor biosferei s-au dezvoltat la începutul secolului trecut. Vernadsky a considerat biosfera ca o zonă a vieții, a cărei bază este interacțiunea substanțelor vii și inerte. Biosfera în sine este un produs al dezvoltării îndelungate a planetei noastre.

Omul de știință a considerat principala caracteristică a biosferei ca fiind migrarea atomilor de compuși chimici cauzată de energia Soarelui și manifestată în procesul de metabolism, creștere și reproducere a organismelor.

Această migrare biogenă este guvernată de două principii biogeochimice:

1) se străduiește pentru manifestare maximă - apare „pretutindeni” vieții;

2) duce la supraviețuirea organismelor care cresc migrația biologică a atomilor.

Pe baza acestui lucru, putem spune că BIOSFERĂ - aceasta este o zonă a scoarței terestre ocupată de transformatoare care transformă energia cosmică în energie terestră - electrică, chimică, mecanică, termică etc.

Biosfera include:

1) organisme vii;

2) materie biogenă (cărbune, petrol, calcar etc., materiale fosile de natură organică);

3) substanță inertă (fierințele vii nu participă la formarea ei);

4) substanță bioinertă (creată cu ajutorul organismelor vii);

5) materie de origine cosmică.

În termeni generali, vom caracteriza biosfera în funcție de cochiliile individuale pe care le acoperă.

ATMOSFERA.

Lungimea sa este de 2-3 mii km. Limita vieții se extinde până la 10 km (spori de ciuperci și bacterii se găsesc la altitudini de până la 20 km). Atmosfera este formată din scoici: troposfera, stratosfera si ionosfera.

TROPOSFERĂ- stratul inferior al atmosferei, înalt de 15 km, include vapori de apă suspendați în aer, amestecându-se cu încălzirea neuniformă a suprafeței Pământului.

STRATOSFERĂ- un strat situat deasupra troposferei până la o înălțime de 40 km. În partea superioară, oxigenul liber se transformă în ozon, care formează un ecran care absoarbe radiațiile cosmice și razele ultraviolete cu unde scurte ale Soarelui, care sunt distructive pentru ființele vii.

IONOSFERĂ- un strat situat deasupra stratosferei, unde predomină gazele rarefiate.

LITOSFERĂ.

Lungimea sa este de 30-70 km, iar limitele sale de viață sunt de 6-8 m (până la 100 m). Aceasta este învelișul stâncos dur al Pământului. Partea superioară a litosferei este formată din roci sedimentare. Sub ele se află straturi de granit și bazalt. Pe suprafața litosferei se află sol - un strat al Pământului care este modificat de atmosferă și organisme. Rămășițele organismelor vii sunt descompuse în sol de către descompozitoare, care includ elemente chimice utilizate de plantele verzi în ciclu. Plantele joacă un rol cosmic, acționând ca un intermediar între Soare și toată viața de pe Pământ, deoarece eliberează oxigen și sintetizează substanțe organice.

HIDROSFERĂ.

Ocupă 70% din suprafața Pământului, lungimea sa este de 11 km (Șanțul Marianei).

Acesta este învelișul de apă al Pământului, situat între atmosferă și scoarța terestră. Oceanul mondial are o adâncime medie de 3,8 km, o adâncime maximă de până la 11 km, în el sunt dizolvați compuși de până la 100 de elemente chimice și, ceea ce este deosebit de important pentru animale și plante, oxigen și dioxid de carbon. Organismele vii care locuiesc în Oceanul Mondial sunt împărțite în planctonul și bentosul.Plancton- locuiește în coloana de apă, și bentos- atașat la fund. Oceanul are o mare influență asupra climei - înmoaie căldura și frigul. Procesele de depunere de roci sedimentare au loc la fund.

Biosferă este un sistem de autoreglare în care toate organismele vii sunt interconectate. Acest sistem s-a format pe parcursul a sute de mii de ani și a avut trei etape de dezvoltare:

1) Paleoliticul inferior, în timpul căruia a avut loc principala formare a biomasei planetei - Paleoliticul superior;

2) de la paleoliticul superior până la începutul mileniului nostru. Este momentul în care intervenția omului, care se consideră o ființă supremă, a dus la prima criză majoră a mediului, care a dus la dispariția multor specii de animale mari;

3) dezvoltarea progresului științific și tehnologic și managementul irațional al mediului. Continuă până astăzi.

Mari realizări în științele naturii au fost realizate de V.I. Vernadsky. Are multe lucrări și a devenit fondatorul biogeochimiei, un nou domeniu științific. Se bazează pe doctrina biosferei, care se bazează pe rolul materiei vii în procesele geologice.

Esența biosferei

Astăzi, există mai multe concepte ale biosferei, dintre care principalul este considerat a fi următorul: biosfera este mediul pentru existența tuturor organismelor vii. Regiunea acoperă cea mai mare parte a atmosferei și se termină la începutul stratului de ozon. Biosfera include, de asemenea, întreaga hidrosferă și o parte din litosferă. Tradus din greacă, cuvântul înseamnă „minge” și în acest spațiu trăiesc toate organismele vii.

Omul de știință Vernadsky credea că biosfera este o sferă organizată a planetei care este în contact cu viața. El a fost primul care a creat o doctrină holistică și a dezvăluit conceptul de „biosferă”. Lucrarea omului de știință rus a început în 1919 și deja în 1926 geniul și-a prezentat cartea „Biosfera” lumii.

Potrivit lui Vernadsky, biosfera este un spațiu, regiune, loc care constă din organisme vii și habitatul lor. În plus, omul de știință a considerat biosfera ca fiind derivată. El a susținut că este un fenomen planetar de natură cosmică. Particularitatea acestui spațiu este „materia vie” care locuiește în spațiu și oferă, de asemenea, un aspect unic planetei noastre. Prin materie vie, omul de știință a înțeles toate organismele vii de pe planeta Pământ. Vernadsky credea că limitele și dezvoltarea biosferei sunt influențate de diverși factori:

• materie vie;
• oxigen;
• dioxid de carbon;
• apa in stare lichida.

Acest mediu în care viața este concentrată poate fi limitat de temperaturile ridicate și scăzute ale aerului, minerale si apa excesiv de sarata.

Compoziția biosferei după Vernadsky

Inițial, Vernadsky credea că biosfera este formată din șapte substanțe diferite conectate geologic. Acestea includ:

• materie vie - acest element constă dintr-o energie biochimică enormă, care este creată ca urmare a nașterii și morții continue a organismelor vii;
• substanță bio-inertă – creată și prelucrată de organismele vii. Aceste elemente includ solul, combustibilii fosili etc.;
• substanță inertă - se referă la natura neînsuflețită;
• substanță biogenă - o colecție de organisme vii, de exemplu, pădure, câmp, plancton. În urma morții lor, se formează roci biogene;
• substanță radioactivă;
• materie cosmică – elemente de praf cosmic și meteoriți;
• atomi împrăștiați.

Puțin mai târziu, omul de știință a ajuns la concluzia că biosfera se bazează pe materie vie, care este înțeleasă ca o colecție de ființe vii care interacționează cu materia osoasă nevie. Tot în biosferă există o substanță biogenă care este creată cu ajutorul organismelor vii, iar acestea sunt în principal roci și minerale. În plus, biosfera include materie bioinertă, care a apărut ca urmare a interrelației dintre ființe vii și procese inerte.

Proprietățile biosferei

Vernadsky a studiat cu atenție proprietățile biosferei și a ajuns la concluzia că baza funcționării sistemului este circulația nesfârșită a substanțelor și energiei. Aceste procese sunt posibile numai ca rezultat al activității unui organism viu. Ființele vii (autotrofe și heterotrofe) creează elementele chimice necesare în timpul existenței lor. Astfel, cu ajutorul autotrofilor, energia este convertită lumina soareluiîn compuși chimici. Heterotrofei, la rândul lor, consumă energia creată și duc la distrugerea substanțelor organice în compuși minerali. Acestea din urmă sunt fundamentul creării de noi substanțe organice de către autotrofi. Astfel, are loc o circulație ciclică a substanțelor.

Datorită ciclului biologic, biosfera este un sistem care se autosusține. Circulația elementelor chimice este fundamentală pentru organismele vii și existența lor în atmosferă, hidrosferă și sol.

Prevederi de bază ale doctrinei biosferei

Vernadsky a subliniat prevederile cheie ale doctrinei în lucrările sale „Biosferă”, „Area vieții”, „Biosferă și spațiu”. Omul de știință a conturat limitele biosferei, inclusiv întreaga hidrosferă împreună cu adâncurile oceanului, suprafața pământului ( strat superior litosferă) și o parte din atmosferă până la nivelul troposferei. Biosfera este un sistem integral. Dacă unul dintre elementele sale moare, învelișul biosferei se va prăbuși.

Vernadsky a fost primul om de știință care a folosit conceptul de „materie vie”. El a definit viața ca o fază a dezvoltării materiei. Organismele vii sunt cele care subordonează alte procese care au loc pe planetă.

Caracterizând biosfera, Vernadsky a afirmat următoarele puncte:

• biosfera este un sistem organizat;
• organismele vii sunt factorul dominant pe planetă și s-au format starea curenta planeta noastră;
• Viața pământească este influențată de energia cosmică

Astfel, Vernadsky a pus bazele biogeochimiei și teoriilor biosferei. Multe dintre declarațiile sale sunt actuale astăzi. Oamenii de știință moderni continuă să studieze biosfera, dar se bazează, de asemenea, cu încredere pe învățăturile lui Vernadsky. Viața în biosferă este distribuită peste tot și organismele vii trăiesc peste tot, care nu pot exista în afara biosferei.

Concluzie

Lucrările celebrului om de știință rus sunt distribuite în întreaga lume și sunt folosite în timpul nostru. Aplicarea pe scară largă a învățăturilor lui Vernadsky poate fi văzută nu numai în ecologie, ci și în geografie. Datorită muncii omului de știință, protecția și îngrijirea umanității a devenit una dintre cele mai presante sarcini astăzi. Din păcate, în fiecare an apar tot mai multe probleme cu mediul înconjurător, ceea ce amenință existența deplină a biosferei în viitor. În acest sens, este necesar să se asigure dezvoltarea durabilă a sistemului și să se minimizeze dezvoltarea impacturilor negative asupra mediului.

Biosferă, conform învățăturilor academicianului V.I. Vernadsky, este învelișul exterior al Pământului, incluzând toată materia vie și zona de distribuție a acesteia (habitat). Limita superioară a biosferei este stratul protector de ozon din atmosferă la o altitudine de 20-25 km, peste care viața este imposibilă din cauza expunerii la radiații ultraviolete. Limita inferioară a biosferei este: litosfera la o adâncime de 3-5 km și hidrosfera la o adâncime de 11-12 km. (Fig. 1.3).

Componentele biosferei: atmosfera, hidrosfera, litosfera - indeplinesc cele mai importante functii pentru asigurarea vietii pe Pamant.

Biosfera a apărut în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani și a trecut prin mai multe etape de dezvoltare evolutivă: de la ciclul inițial al materiei organice până la ciclul biologic - schimbul continuu de materie și energie între organismele vii și mediul înconjurător de-a lungul vieții organismelor și după moartea lor.

Cele mai importante componente ale biosferei sunt:

materie vie (plante, animale, microorganisme);

Substanță biogenă de origine organică (cărbune, turbă, humus de sol, ulei, cretă, calcar etc.);

Materie inertă (roci de origine anorganică);

Substanță bioinertă (produse ale degradarii și procesării rocilor de către organismele vii).

Potrivit lui V.I. Vernadsky, materia vie este purtătoarea energiei libere a biosferei și este conectată cu materia nevie prin migrarea biogenă a atomilor. Biomasa materiei uscate a organismelor vii de pe Pământ, inclusiv aproximativ 500 de mii de specii de plante și 1,5 milioane de specii de animale, este extrem de mare și se ridică la aproximativ 2,4232 * 10 12 tone. Creșterea anuală a materiei vii pe Pământ este de aproximativ 8,8 * 10 11 tone.Prin aceste organisme vii au trecut un număr mare de elemente din partea superioară a litosferei, atmosferei și hidrosferei.

Important în relațiile dintre organisme este alimente— factor trofic(din greaca. trofeu- alimente). Materia organică primară este creată de plantele verzi (producători - producători) folosind energia solară. Ei consumă dioxid de carbon, apă, săruri și eliberează oxigen.

Consumatori (consumatori) poate fi împărțit în două ordine:

I - organisme care se hrănesc cu alimente vegetale;

II - organisme care se hrănesc cu hrană animală.

Descompunetoare(agenți reducători) - organisme care se hrănesc cu organisme în descompunere, bacterii și ciuperci. Aici rolul microorganismelor este deosebit de mare, distrugând complet reziduurile organice și transformându-le în produse finite (săruri minerale, dioxid de carbon, apă, substanțe organice simple) care intră în sol și sunt re-consumate de plante.

Toate animalele și plantele sunt selective în compoziția alimentelor, în funcție de nevoia anumitor elemente minerale. Animalele și plantele sunt factori de mediu necesari în relație cu alte animale și plante; sunt necesari reciproc.

Orice organism este adaptat existenței în limite destul de înguste ale condițiilor în schimbare. mediu inconjurator, iar plecarea parametrilor de mediu dincolo de limitele stabilite implică suprimarea activității vitale a unei anumite specii sau moartea acesteia. Limitele de distribuție a unui organism (zonă) sunt determinate de conformitatea cu cerințele necesare ale organismului dat la condițiile (factorii) mediului. Fiecare specie ocupă un loc determinat de cerințele sale pentru teritoriu, hrană, reproducere și alte funcții ale corpului. Acest set de parametri de mediu pentru habitatul unei specii, locul pe care îl ocupă în biosferă, se numește nișă ecologică. Toți factorii dintr-o nișă ecologică sunt interconectați: o schimbare a unuia dintre ei implică o schimbare a celorlalți.

Capacitatea organismelor vii de a se adapta la factorii de mediu se caracterizează prin valență ecologică, sau plasticitate.

Organismele vii sunt în interacțiune constantă cu mediul înconjurător, constând din numeroase fenomene, condiții, elemente care se modifică în timp și spațiu, numite factori de mediu de mediu. Acestea sunt orice condiții de mediu care au un efect pe termen lung sau pe termen scurt asupra organismelor vii care răspund la aceste influențe cu reacții adaptative. Ele sunt împărțite în abiotic(factori natura neînsuflețită) Și biotic(factori ai naturii vii). Versiunea acceptată în prezent a clasificării factorilor de mediu de mediu este prezentată în fila. 1.2.

Caracteristicile principalelor factori abiotici care trebuie luați în considerare la restaurarea monumentelor de arhitectură sunt date în Anexa 1.1. Aceasta este compoziția atmosferei; raportul punctelor de pe scara seismică de 12 puncte cu magnitudinea cutremurelor; scara seismica; scara forței vântului.

Factorii biotici de mediu determină relațiile dintre organisme. Acești factori în acest caz se numesc trofici, adică. alimente.

Factorii de mediu sub influența substanțelor chimice nou obținute care nu există în natură și componentele artificiale artificiale sunt modificați foarte mult. Apar poluanții, ceea ce duce la perturbarea interacțiunii saprofite (menținerea echilibrului în ecosistem) în mediul natural. Acest lucru este adesea însoțit de moartea animalelor și a plantelor, duce la perturbarea funcțiilor, moartea tuturor viețuitoarelor și deșertificarea pământului. Speciile predominante în microbiotă devin microorganisme patogene, care pot fi clasificate drept poluanți biologici. Compoziția atmosferei se modifică negativ, iar agresivitatea apelor subterane și subterane crește. Planeta se confruntă cu încălzirea, epuizarea stratului de ozon și ploile acide devin din ce în ce mai frecvente.

Toți acești factori influențează nu numai organismele vii (inclusiv oamenii), ci și monumentele, iar neconsiderarea măcar a unuia dintre ei poate afecta calitatea restaurării și poate duce chiar la moartea monumentului.

Organismele vii în natură există sub formă populatii - populații naturale dezvoltate istoric de indivizi dintr-o anumită specie, conectate prin relații și adaptare în condițiile unei anumite zone sau alt habitat (biotop). În condiții naturale, numărul și densitatea populației nu sunt aleatorii, ele sunt determinate de factorii de mediu de reglare (control). Se numește capacitatea mediului de a sprijini funcționarea normală a unui organism sau a unei populații Capacitate Ecositulpini.

Sistem ecologic (ecosistem) este o colecție de conviețuire interconectate și interdependente diferite feluri organismele și condițiile de existență ale acestora. Conectat în ecosistem biocenoza(o comunitate de organisme vii împreună) și biotop(habitat). Sunt enumerate principalele tipuri de ecosisteme naturale de pe glob orez. 1.4.

Academicianul V.N. Sukaciov a propus conceptul biogeocenoza(din greaca. bios- viata, Gaia - Pământ, cenoza - general) este un sistem natural de organisme vii și mediul lor abiotic înconjurător, conectat prin schimbul de substanțe, energie și informații. Acum termenii „ecosistem” și „biogeocenoză” sunt considerați aproape sinonimi.

Biogeocenoza include:

Componenta plantelor (fitocenoza);

Componenta animala (zoocenoza);

Microorganisme (microbiocenoza);

Solul și sol-apele subterane, în interacțiune cu componentele vegetale, animale și microorganismele formând un edafotop;

Atmosfera, care, interacționând cu alte componente, formează un climat;

Natura neînsuflețită, care este o substanță inertă, este un ecotop.

Astfel, biogeocenoza este o unitate elementară integrală izolată spațial a biosferei, toate componentele căreia sunt strâns interconectate. Componentele principale ale biogeocenozei sunt trei grupe de organisme - plante, animale și microbi, cu ajutorul cărora substanțele se deplasează de la o componentă la alta, reflectând un model general binecunoscut. ciclul substanțelor din natură.

Componentele ecologice ale biogeocenozei(sau peisajul sau componentele care formează mediul) în ecologie sunt considerate principalele componente materiale și energetice ale sistemelor ecologice. Pentru ei, potrivit lui N.F. Reimers (Figura 1.5.), includ: energia, compoziția gazelor (atmosfera), apa (componenta lichidă), substratul solului, producătorii autotrofe (plante) și organisme heterotrofe (consumatori și descompunetori). Astăzi, informațiile sunt adăugate la această listă de componente de mediu.

În același timp, toate componentele de mediu sunt resurse naturale, a căror calitate determină calitatea vieții umane, iar perturbarea antropică a interacțiunilor dintre ele poate reduce această calitate.

În ecosistemele reale, ciclul este de obicei deschis, deoarece unele substanțe părăsesc ecosistemul, iar unele vin din exterior. Dar, în general, principiul ciclului în natură rămâne același. Ecosistemele mai simple sunt unite într-un ecosistem planetar comun (biosferă), în care ciclul substanțelor se manifestă pe deplin - viața pe Pământ a apărut cu miliarde de ani în urmă și dacă nu ar exista un flux închis de substanțe necesare vieții, rezervele lor ar fi fost epuizat de mult și viața ar fi încetat.

Intervenția umană afectează negativ procesele de circulație. De exemplu, defrișarea sau perturbarea proceselor de asimilare a substanțelor de către plante ca urmare a poluării duc la scăderea intensității asimilării carbonului. Un exces de elemente organice în apă, care apare sub influența apelor uzate industriale, provoacă degradarea rezervoarelor și consumul excesiv de oxigen dizolvat în apă, ceea ce elimină aici posibilitatea dezvoltării bacteriilor aerobe (consumătoare de oxigen). Prin arderea combustibililor fosili, prin fixarea azotului atmosferic în produsele industriale și prin legarea fosforului în detergenții sintetici, oamenii perturbă ciclul acestor elemente.

Circulația substanțelor în natură presupune o consistență generală a locului, timpului și vitezei proceselor care au loc la diferite niveluri – de la populație până la biosferă. Această consistență a fenomenelor naturale se numește echilibru ecologic; Acest echilibru este mobil, dinamic.

Într-un sistem ecologic (fără intervenția omului) se menține un echilibru care exclude distrugerea ireversibilă a anumitor verigi din lanțurile trofice. Omul, în procesul activităților sale, influențează constant ecosistemul în ansamblu, precum și legăturile sale individuale. Acest lucru se poate manifesta sub forma introducerii de noi componente în ecosistem, inclusiv a poluanților, sau distrugerea unor componente individuale (împușcarea animalelor, defrișările etc.). Aceste influențe nu duc întotdeauna și nu imediat la dezintegrarea întregului sistem sau la perturbarea stabilității acestuia. Dar menținerea sistemului nu înseamnă că acesta a rămas neschimbat. Sistemul este în curs de transformare și este extrem de dificil de evaluat numărul și direcția schimbărilor care au avut loc.

Ca urmare a activității de producție umană, a apărut un nou proces de metabolism și energie între natură și societate (în același timp menținând schimbul biologic) - schimbul antropic, care modifică semnificativ ciclul planetar al substanțelor, accelerându-l brusc. Schimbul antropogen diferă de ciclul biotic prin faptul că nu este închis; este de natură deschisă. Aportul schimbului antropic este resursele naturale, iar rezultatul este deșeurile industriale și menajere. Imperfecţiunea ecologică a schimbului antropic constă în faptul că coeficientul utilizare benefică Resursele naturale sunt, de regulă, extrem de reduse, iar deșeurile de producție poluează mediul natural. Mai mult, multe dintre ele nu se descompun în starea lor naturală. Amploarea și viteza schimburilor antropice cresc brusc, provocând stres vizibil în biosferă.

Pe ultimul pas dezvoltarea biosferei, activitatea umană a devenit o forță puternică, schimbând ireversibil și intenționat mediul natural. Format biotehnosfera - o consecinţă a dezvoltării sociale şi ştiinţifico-tehnice a omenirii. Relația dintre natură și om în multe cazuri este dezechilibrată, ducând la oprimarea mediului (în special, distrugerea mediului arhitectural și istoric), ceea ce poate duce la degradarea biosferei.

Format din constructori sistem nou poate fi numit natural-tehnogen (PTS). Procesul de formare a acestuia, dacă nu este corectat în conformitate cu componentele ecologice (cu alte cuvinte, în conformitate cu legile dezvoltării ecosistemelor), de regulă, duce la o încălcare a mediului natural.

interacțiunile într-un sistem natural, în principal datorită introducerii de componente „străine” în acesta, care pot fi percepute de ecosistem ca poluanți. Subestimarea acestor interacțiuni în timpul activităților de construcție este inacceptabilă, deoarece duce la o scădere a calității construcției și deteriorează calitatea mediului de viață.

Activitățile necorespunzătoare pentru mediu ale constructorilor și restauratorilor provoacă daune ireparabile peisaj naturalși componenta informațională a ecosistemului. După cum notează Prutsyn O.I., mediul arhitectural și istoric este distrus*: „Silueta compozițiilor spațiale, subordonarea armonioasă a întregii structuri și unitatea ansamblului sunt perturbate. Silueta și proporționalitatea realizate în perioada istorică trebuie păstrate pe deplin, deoarece, datorită proporțiilor clasice, ele pot fi ușor combinate cu orice dezvoltare viitoare.”

Nu trebuie uitat că peisajul este o realitate cuprinzătoare și atemporală în care omul a existat în epoca pre-urbană. Tocmai simțul impecabil al peisajului era inerent oamenilor din secolele trecute, când clădirile s-au contopit cu mediul natural. Arhitectura de odinioară și de astăzi reprezintă o școală de excelență în arhitectură și urbanism în Rus'. Deja din secolul al XI-lea. Autoritățile orașului au obligat dezvoltatorii să respecte regulile de urbanism și legile care reglementează relația dintre arhitectură și natură. In Rus' inca din secolul al XI-lea. Era în vigoare „Legea orașului” bizantină, scrisă în cărțile cârmaciilor**. Printre prevederile sale s-au numărat, de exemplu, următoarele: „Numai atunci o clădire poate fi văzută cu adevărat atunci când este amplasată într-un loc bine ordonat. Înainte de a construi, inspectați zona cu atenție. Alegeți o locație astfel încât clădirea să nu interfereze cu natura.” Sau acestea: „...poruncim ca cei care renovează o curte dărăpănată să nu ia lumina aproapelui și să nu-l lipsească de aspectul lor, să nu schimbe imaginea inițială”; „...nu bloca cu forța vederea vecinului tău dacă vede direct marea în timp ce stă în curtea lui.” Și astăzi, în activitățile de construcție și restaurare, logica „naturală” ar trebui să devină fundamentală.

În stadiul dezvoltării unei atitudini rezonabile față de conservarea naturii, ar trebui să existe o transformare treptată a biotehnosferei în noosfera - sfera rațiunii, care, potrivit lui V.I.Vernadsky, este o etapă inevitabilă și naturală în dezvoltarea biosferei.

Dovadă a începutului unei astfel de transformări este conceptul de „dezvoltare durabilă”, „construcții durabile”, „restaurare durabilă” adoptat de ONU, care este direct legat de conceptul de „durabilitate ecologică”. Acesta din urmă implică capacitatea unui ecosistem de a-și menține structura și caracteristici funcționale atunci când sunt expuse la factori externi. Adesea, „durabilitatea mediului” este considerată un sinonim pentru stabilitatea mediului.

Mai jos sunt prezentate conceptele și cerințele de bază legate de categoria de durabilitate a mediului. Înțelegerea acestora este necesară pentru rezolvarea problemelor actuale de management de mediu în domeniile activităților de construcții și restaurare, crearea unui mediu de locuit confortabil și determinarea strategiei pentru activități din domeniul „dezvoltare durabilă”, „construcții durabile”, „restaurare durabilă”.

* Prutsyn O., Rymashevsky B., Borusevich V. Mediu arhitectural și istoric. - M.: Stroyizdat, 1990.

** Alferova G.V. Cartea cârmaciului ca sursă cea mai valoroasă a artei urbane antice rusești // Cartea temporară bizantină, 1973. - T. 35.