Динамика биосферы. Парниковый эффект

Оказывается, благодарить за возникновение жизни на Земле мы должны парниковый эффект и азот в частности. Все дело в том, что когда-то, около 4,5 млрд лет назад, молодая Земля не имела Луны и слабо обогревалась молодым тусклым Солнцем.

По расчетам ученых, тогда наша планета получала солнечного тепла на 20-30% меньше, чем сегодня, и если бы не парниковый эффект, шансы на зарождение жизни были

бы очень малы.

Тем не менее, жизнь возникла, и возникла она благодаря парниковому эффекту. Ученым давно известно, что он образовался из определенных газов в атмосфере, однако какой основной газ участвовал в создании парникового эффекта на только зарождавшейся Земле — долгое время было загадкой.

И вот недавно в результате компьютерного моделирования ученые получили новые данные, позволяющие утверждать, что это был азот. Хотя азот и не является парниковым газом, тем не менее, его большое содержание в атмосфере создает чрезмерное давление, вследствие которого нижние слои воздуха становятся плотнее, удерживая тепло. Именно таким образом поддерживалась достаточная для возникновения жизни температура на Земле в ту пору, когда Солнце было тусклым.

Напомним, ранее российские ученые опровергли гипотезу о том, что земная жизнь появилась в океане. По мнению исследователей, препятствием к возникновению живого является наличие солей натрия в океанической воде. А натрий губительно сказывается на обменных белковых процессах, необходимых для зарождения клетки.

Чтобы эти процессы были запущены, необходим другой элемент – калий. А он находится в глинистых соединениях. Такие соединения могли появиться в скоплениях пресной воды, например, в лужах, озерах. Тем более, что ,согласно религиозным представлениям, человек создан из глины. Ученые также предполагают космическое происхождение первых клеток.

Динамика биосферы под влиянием индустриальных выбросов CO2, вырубки лесов и эрозии почв

Примем в рассмотрение следующие антропогенные воздействия на биосферу, приводящие к росту CO2 в атмосфере: сжигание ископаемых органических топлив (индустриальные выбросы), вырубка лесов, эрозия почв.

Моделировалась динамика биосферы с 1860 г. по 2050 г. Рассмотрим следующий сценарий. Антропогенное поступление CO2 в атмосферу происходит в результате индустриальных выбросов, вырубки лесов и эрозии почв. После 1996 г. темпы роста индустриальных выбросов сохраняются такими же, какими они были в предыдущем десятилетии.

Основной эффект вырубки лесов проявляется в тропических лесах. Согласно сценарию с 1950 по 2050 г. идет вырубка и последующее уничтожение тропических лесов. В этот период масса тропических лесов каждый год уменьшается на 0.6%. Величина вырубки на единицу площади одинакова во всех ячейках.

Рассматривается эрозия почв, связанная с неправильным сельскохозяйственным землепользованием. Эрозия начинается в 1860 г. и составляет 0.15% в год. Задаются типы экосистем, в которых идет эрозия. Величина эрозии на единицу площади во всех ячейках предполагается одинаковой.

Расчет динамики биосферных параметров показан на рисунке. Биосферная реакция на воздействия приводит к росту продуктивности растений суши и увеличению их биомассы и поглощению выбросов СО2. Количество гумуса почвы длительное врем снижается, затем по мере увеличения годичной продукции растительности, связанного с ростом концентрации CO2 и температуры, начинает увеличиваться. В целом экосистемы суши и океан поглощают около половины выбросов, и результат воздействия частично компенсируется. Следоватеьно, в биосфере выполняется принцип Ле-Шателье.

Последствия глобального потепления для России

В целом территория России в течение 1860-1995 гг. стоком СО2 , хотя отдельные экосистемы СО2 выделяли. Больше всего СО2 поглощали лесные экосистемы, а выделяли травяные системы. Фитомасса увеличивалась во всех типах экосистем. Уменьшение гумуса в некоторых экосистемах объясняется эрозией почв и влиянием изменений климата. Расчеты показывают, что в настоящее время и в последующие годы на территории России будет происходить увеличение годичной продукции растений, увеличение их биомассы и поглощение СО2 из атмосферы. В целом будет увеличиваться количество гумуса, за исключением ряда территорий, находящихся в зоне активного сельскохозяйственного использования, преимущественно находящихся в южных районах (см. анимационную карту изменения гумуса).

3. Единая государственная система экологического мониторинга

В настоящее время вопросам экологии во всем мире придается большое значение. Создаются международная научно-образовательная программа, единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ). В Белгородской области действуют свыше 12 контролирующих государственных органов. Каждая из этих служб имеет свою самостоятельную программу. Широко осуществляется в области образовательная экологическая программа. Экологическим воспитанием занимаются в детских садах, лицеях, гимназиях, школах и вузах. В учебных заведениях введены предметы “Экология” и “Природопользование”. Традиционными стали областные, городские олимпиады по экологии, слеты и лагеря юных экологов. Учащиеся школ ежегодно становятся призерами Всероссийских экологических олимпиад и конкурсов.

Частью общей системы экологического образования является экологический мониторинг. В реализации этой проблемы важное значение придается созданию системы школьного мониторинга. Такой подход позволяет активно приобщать учащихся к исследовательской работе по изучению природы родного края, развивать наблюдательность, навыков исследований, к участию в конкурсах, олимпиадах, конференциях. Кроме того, он позволяет обеспечить учет показателей экологического состояния тех территорий, которые не охвачены государственными экологическими службами. Иногда такой мониторинг проводится по заданию городских экологических служб.

Задача экологического мониторинга заключается не только в воспитании бережного отношения к природе, но и в использовании теоретических знаний в постановке и в осуществлении экспериментов. Обычно рекомендуется вести исследования по трем направлениям:

а) теоретическому;

б) экспериментальному;

в) комплексному.

Однако на олимпиадах проводимых в Белгородской области (очевидно и в других регионах) наиболее высоко оцениваются экспериментальные проекты. Подобное отношение проявляется и к студенческим научным исследованиям. По нашему мнению все три направления заслуживают одинакового подхода к их оценке.

Наиболее слабым местом в представленных проектах на городские, районные и областные олимпиады является неумение формулировать выводы, рекомендации, комментировать графики, таблицы, схемы, излагать методику исследований. В наиболее затруднительном положении находятся сельские школы из-за отсутствия необходимой литературы, компьютерной техники и возможности получения консультаций в экологических службах, у ведущих ученых высших учебных заведений. Иногда наблюдается не соблюдение принципа единственного различия опытного и контрольного участков.

 Скачать реферат