Биосфера - сфера жизни. Она представляет собой часть земного шара. Термин биосфера ввел в 1875 году австрийский геолог Э. Зюсс. Последний назвал область жизни на Земле биосферой. Основоположником современного учения о биосфере является русский ученый В. И. Вернадский. В представлении В. И. Вернадского биосфера охватывает то пространство, в котором живое вещество действует как геологическая сила, формирующая облик Земли. В основе его учения лежат представления о планетарной геохимической роли живого вещества в образовании биосферы. Биосфера - продукт длительного превращения вещества и энергии в ходе геологического развития Земли.

В своей работе «Очерки геохимии» Вернадский пишет: «Живое вещество более или менее непрерывно распространено на земной поверхности, оно образует на ней тонкий, но сплошной покров, в котором концентрирована свободная химическая энергия, выработанная им из энергии Солнца. Этот слой есть земная оболочка, которую знаменитый австрийский геолог Э. Зюсс почти 60 лет назад назвал биосферой и которая представляет одну из самых характерных черт организованности нашей планеты. Только в ней сосредоточена та особая форма нахождения химических элементов, которую мы назвали живым веществом». В книге «Химическое строение биосферы Земли и её окружения» он пишет по этому поводу: «Биосфера и её приближённый синоним – Лик Земли – оба понятия, введённые Э. Зюссом, но сейчас коренным образом изменённые ходом дальнейшего исследования, ярко определяют основные черты поверхности нашей планеты: близость к Космосу, не повторяющуюся на нашей Земле, и существование исключительно на ней живого вещества. «Лик Земли» – картина Земли, если смотреть на неё из просторов Космоса».

В книге «Научная мысль как планетное явление» В.И. Вернадский анализирует геологическую историю Земли и утверждает, что наблюдается переход биосферы в новое состояние – в ноосферу под действием новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других в настоящем (мы входим в неё), а иногда связывал формирование ноосферы с появлением человека разумного или с возникновением промышленного производства. Р.К. Баландин пишет: «Надо заметить, что когда в качестве минералога Владимир Иванович писал о геологической деятельности человека, он ещё не употреблял понятий «ноосфера» и даже «биосфера». О формировании на Земле ноосферы он наиболее подробно писал в незавершённой работе «Научная мысль как планетное явление», но преимущественно с точки зрения истории науки».

Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды В.И. Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия, разбросанные по страницам книги «Научная мысль как планетное явление» и отчасти в других публикациях В.И. Вернадского:

1. Заселение человеком всей планеты.

2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами.

3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли.

4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере.

5. Расширение границ биосферы и выход в космос.

6. Открытие новых источников энергии.

7. Равенство людей всех рас и религий.

8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики.

9. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли.

10. Продуманная система народного образования и подъём благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни.

11. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения.

12. Исключение войн из жизни общества.

Классификация загрязнений окружающей среды

           Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.

           Непосредственными объектами загрязнения (акцепторам загрязняющих веществ) служат основные компоненты экотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнения (жертвы загрязнения) являются составляющие биоценоза – растения, животные, микроорганизмы.

           Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков.

           Среди ингредиентов загрязнения – тысячи химических соединений, особенно металлы и оксиды, токсические вещества, аэрозоли. Разные источники выбросов могут быть одинаковыми по составу и характеру загрязняющих веществ. Так, углеводороды поступают в атмосферу и при сжигании топлива, и от нефтеперерабатывающей, и от газодобывающей промышленности.

           Классификация загрязнения предложена Р. Парсоном. Она включает тип загрязнения, его источники, последствия и меры контроля. Он выделяет следующие типы загрязнителей: сточные воды и другие нечистоты, поглощающие кислород; носители инфекций; вещества, представляющие питательную ценность для растений; органические кислоты и соли; минералы и неорганические кислоты и соли; твердый сток; радиоактивные вещества.

           Таким образом, загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический вид (главным образом микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации – предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Различают антропогенные загрязнители, разрушаемые биологическими процессами и не разрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные круговороты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты веществ, а потому разрушаются организмами в пищевых цепях.

           Загрязнения окружающей среды подразделяют на природные, вызванные какими-то естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана селевой поток и т.п.), и антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.

           Среди антропогенных выделяют загрязнение биологическое – случайное или благодаря деятельности человека; механическое – засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий; химическое – изменение естественных химических свойств среды, в результат которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ нормально отсутствующих в ней или в концентрациях превышающих норму.

           Загрязнение физическое подразделяют на:

1) тепловое (термальное), возникающее в результате повышений температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды;

2) световое – нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных;

3) шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня;

4) электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах;

5) радиоактивное, связанное с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

           Загрязнение микробиологическое (микробное) – появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека.

           С экологических позиций загрязнение означает не просто внесение в атмосферу, почву или воду тех или иных чуждых им компонентов. В любом случае объектом загрязнения является элементарная структурная единица биосферы – биогеоценоз. Кроме того, избыток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов, поскольку вредные вещества по сути дела и есть экологические факторы. Следовательно, режим этих факторов (или их состав) отклоняется от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы иного обмена веществ, снижается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биогеоценоза в целом. Таким образом, с экологических позиций загрязнению можно дать следующее определение: загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается ее продуктивность.

           Загрязнение среды – сложный многообразный процесс. Отходы производств оказываются обычно там, где их раньше не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав тканей живого организма, или активно окисляться на воздухе. Понятно, что такие вещества оказываются ядами по отношению ко всему живому.

           Отрицательное влияние изменения качества внешней химической среды на метаболизм живых организмов в последнее время получило название «экологическом ловушки». В качестве примера такой ловушки приводят воздействие метилртути на физиологические процессы в организме человека (болезнь «Минамата»), а также влияние некоторых пестицидов. Так, диизопропилфторфосфат (ДФФ) отрицательно воздействует на нервные ткани человека. Ядохимикаты обладают побочным негативным эффектом, и их применение в хозяйственные целях может приводить к сильному загрязнению среды и нежелательным последствиям. В свое время создание высокоэффективного ядохимиката для борьбы с вредителями растений –дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) было отмечено Нобелевской премией. Его мировое производство в течение почти 30 лет достигало ежегодно 100 тыс. т; применение его спасало урожаи многих сельскохозяйственных культур, а также лесные насаждения. Препараты ДДТ создавали помехи в экосистемах для экономически вредных консументов, защищали урожаи, но сам ДДТ и некоторые примеси в препаратах, помимо токсичности для теплокровных животных, способны прогрессивно накапливаться в звеньях пищевых цепей. Есть данные, что при попадании препаратов, близких к ДДТ, в воду в дозировке 0,014 части на миллион его содержание в планктоне составляет уже 5,0 частей на миллион, а в мышцах рыб – 221 часть, т.е. возрастает более чем в 10 тыс. раз.

           Последствия загрязнения далеко не всегда ощущаются сразу. Скачкообразным проявлениям загрязнения нередко предшествуют скрытые. Именно поэтому в настоящее время ученые интенсивно ищут способы своевременной косвенной индикации загрязнения в самые начальные его моменты.

           Но загрязнение – это не только выброс в природную среду вредных веществ. При отводе воды в естественные водоемы от систем охлаждения в них изменяется естественный режим температуры, что представляет собой тепловое загрязнение. Причем тепловое загрязнение – это не обязательно увеличение температуры воды: возможно и ее понижение. Важно то, что меняется режим температуры. В качестве загрязнения можно рассматривать и отклонение от оптимальных параметров уровней шума и освещенности.

           С экологических позиций загрязнение представляет собой комплекс помех в экосистемах, воздействующих на потоки энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. Эти помехи часто превышают приспособительные возможности организмов, определяемые эволюционно выработанной на уровне популяций нормой реакции, т.е. экологическим стандартом. Поэтому в отличие от естественных помех помехи антропогенные ведут не к отбору, а к массовой гибели организмов.

           В качестве системы помех (а значит, и загрязнения) можно рассматривать разрушение биогеоценозов при открытой добыче полезных ископаемых, зарегулировании водотоков, осушении, эрозии почв. Источником комплекса помех являются шахтные отвалы и терриконы, в которых идут сложные физико-химические процессы с выделением вредных веществ в атмосферу, воду и почву. Известно самовозгорание терриконов. В некоторых случаях загрязнение принимает самые неожиданные формы. Например, опасным источником загрязнения водоемов в США оказалась спортивная охота, и даже велась борьба за запрещение использования свинцовой дроби, так как водоплавающие птицы принимают ее за гравий и семена растений. Считается, что ежегодно в США от отравления свинцом погибают 2,4 млн. водоплавающих птиц (примерно 2,5 % от всех перелетных), поскольку за охотничий сезон на дне водоемов остается около 3 тыс. т свинцовой дроби.

Резюмируя изложенное, можно кратко сформулировать последствия загрязнения следующим образом:

1. Загрязнение среды есть процесс нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере.

2. Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение, как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на глобальные физико-химические параметры среды.

3. Вследствие загрязнения теряются плодородные земли, снижается продуктивность экологических систем и биосферы в целом.

4. Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухудшению физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества.

5. Защита окружающей среды от загрязнения – одна из ключевых задач в общей проблеме оптимизации природопользования, сохранения качества среды для насто­ящего и будущих поколений людей.