Вопрос 67.

Космическое и внутрепланетарное воздействие на биосферу. Природные катастрофы и климат.

Несколько лет назад ученые сделали вывод: возникновение и развитие жизни на нашей планете (по Дарвину) потребовало бы много больше времени, нежели действительная история. Тут пришлось вспомнить Ж.Кювье и Ж.Сент-Илера. Они выдвинули теорию, что какие-то грандиозные силы вмешивались в эволюцию жизни, и в результате этого появлялись более совершенные формы животных. Казалось, эволюция время от времени подвергалась действию какого-то ускорителя. Такую же роль мог сыграть и тормоз. О действии некоего тормоза говорит по существу и палеонтология. Но что же могло служить ускорителем или замедлителем эволюции? В последние годы все новые гипотезы пополняют арсенал природных сил, способных повлиять на ход эволюции. Пожалуй, первое место среди них принадлежит метеоритной гипотезе. Недавно опубликована гипотеза, в основе которой положен более полный учет влияния космических сил на жизнь, развивавшуюся на Земле. На вопрос об исчезновении были выдвинуты гипотезы о том, что в то время была повышенная активность вулканов - газы и пепел затянули небо и ослабили солнечную радиацию - динозавры не вынесли похолодания. Или вспышка сверхновой звезды, близкой к Земле, и животные не выдержали облучения. Некоторые ученые считают, что Земля - дитя Космоса - находится в окружении космических сил, многие из которых время от времени кардинально влияют на развитие земной жизни. Примечательно, что два величайших в истории Земли вымирания живого не совпадают по времени с крупными метеоритными ударами. По мнению других ученых, катастрофы в биосфере зарождались в ней самой, то есть имели земное происхождение. К сожалению, все это лишь гипотезы.

Природные катастрофы и климат.

Климат меняется на наших глазах. И подтверждают это природные катастрофы, все чаще обрушивающиеся на Землю. По расчетам климатологов, средняя температура планеты в конце 21 века поднимется на 3 градуса. А выводы, сделанные при исследовании Гренландского ледника, говорят о возможном повторении драматических колебаний в атмосфере – от жаркого климата пустыни до холодов великого оледенения.

Сто лет измерений массы ледников в Альпах показали, что количество льда уменьшилось вдвое. З эти же сто лет уровень Мирового океана поднялся на 20см.

Ученые считают, что на 95% потепление Земли вызвано деятельностью человека, а не природными процессами. Основные участники «парникового эффекта» - углекислота и метан – выделяются промышленностью, транспортом и сельским хозяйством.

Вопрос 68.

Парниковый эффект и кислотные осадки. Сохранение озонового слоя. Глобализация биосферных процессов. Предотвращение глобальной экологической катастрофы.

Парниковый эффект. В начале века концентрация CO₂ в воздухе было 0.029%. Сейчас – 0.035%, а через 50 лет будет 0.07%. Углекислоту выделяет тяжелая промышленность, тепловые электростанции, автомобили. Углекислота тяжелее воздуха, находясь в нижних слоях атмосферы, она поглощает инфракрасное излучение, вызывая эффект парника. Мировой океан нагревается на 0.1 градуса в год. Потепление на 3 градуса поднимет его уровень на 2 метра, что приведет к затоплению больших территорий. Но сама опасная составляющая накопления CO₂ – уменьшение циркуляции воздуха на планете.

Кислотные дожди – следствие попадания в атмосферу окислов азота и серы. При соединении с водой они образуют т/и кислоты. Основные "поставщики" окислов в атмосферу – коксохимические и нефтеперерабатывающие производства. Кислотные дожди чаще наблюдаются в холодных районах, при температуре ~250 , кислоты поедаются микроорганизмами в воздухе. Воздействию кислотных дождей подвергаются сельскохозяйственные угодья – желтеют листья.

Сохранение озонового слоя

Стихийное, неуправляемое развитие научно-технической и хозяйственной деятельности общества, особенно активное в последние годы, стало существенно нарушать природные механизмы компенсации и саморегуляции не только на Земле, но и в околоземном космическом пространстве. Начиная с высоты 50―60 км, простирается плазменная оболочка планеты, слой ионизированного газа толщиной несколько тысяч километров ― ионосфера. В ней расположен озоновый слой Земли. Его не зря называют «щитом Земли»: не смотря на не большую толщину, он играет важную роль в защите живых организмов от ультрафиолетового излучения солнца, которое способно повреждать биологические молекулы, в том числе ДНК, вызывать рак кожи и заболевания глаз. Сокращение озона на 15% приводит к потерям в сельском хозяйстве всего мира на миллиарды долларов в год. Появление «озоновой дыры» над Антарктидой, судя по всему,― процесс естественный и локальный и поэтому ощутимых последствий пока не имеющий. Озон химически активен. Он образуется в результате присоединения к молекуле кислорода ещё одного атома, возникшего при распаде кислорода воздуха под действием коротковолнового солнечного излучения. Возникший озон разрушается, реагирует с оксидом азота естественного атмосферного происхождения. При этом образуется двуокись азота и кислород. В присутствии кислорода двуокись азота снова превращается в оксид. Таким образом, в этих реакциях оксид азота ведёт себя, как катализатор, он не исчезает в реакциях, приводящих к уничтожению озона, и препятствует его накоплению. Для поддержания естественного равновесия достаточно, чтобы концентрация оксида азота составляла всего 0,1% концентрации озона. Но оксид озона интенсивно образуется в области высокочастотного разряда, и заманчивый на первый взгляд проект создания плазменных зеркал оказывается экологически опасным и чреватым катастрофической деградацией озонового слоя. Этой же опасностью грозит и ещё один вариант применения сфокусированных пучков излучения: прямая передача энергии с Земли на борт космического аппарата или наоборот ― с орбитальной солнечной электростанции на Землю. Выгоды он сулит немалые: появится возможность использовать уникальные условия космоса ― невесомость и вакуум для производства сверхчистых материалов и биологических препаратов и получения энергии. Но что станет с озоновым слоем и ионосферой при его реализации? И не лучше ли будет энергию, полученную в космосе, там же в космосе и использовать, не подвергая опасности озоновый слой? Всё это ,естественно, требует тщательного анализа и элементарной проверки, без чего приступать к осуществлению подобных проектов было бы опрометчиво.

Предотвращение глобальной экологической катастрофы.

В процессе развития открытых систем накапливаются противоречия, приводящие систему в неустойчивое состояние. Биосфера и человек, как ее составная часть, вступили в кризисный период своего развития. Человечество стало обладателем мощнейших источников энергии и токсичности. Но более серьезная угроза – угроза экологической катастрофы. В ее основе – загрязнение среды обитания и нарушение теплового баланса.

Сюда же добавляется бесконтрольное размножение людей в странах 3его мира, истощение сырьевых источников. Очень вероятным путем выхода на новый уровень развития является уничтожение жизни. Благоприятный – образование ноосферы. Нет способа остановить развитие биосферы, но есть возможность свести к минимуму отрицательные влияния – сократить население, уничтожить химическое и ядерное оружие.

Толщина озонового слоя Земли – 3-4 мм, на 10⁶ молекул О₂ приходится 350 молекул О₃ . Озон – результат фотодиссоциации кислорода. Без влияния человека кислород и озон находятся в равновесии. Катализатором распада озона являются оксид азота(II) и хлорфторуглероды, разлагающиеся на свободный хлор и фтор в верхних слоях атмосферы под действием УФ-излучения. Правда, они являются катализаторами распада друг друга (NOCl – химически малоактивное и тяжелое вещество).