ГЛАВА XIV Биосфера и человек

Биосфера (от греч. bios - жизнь, sphaire - пленка) - живая оболочка Земли. Термин впервые встречается в труде австрийского ученого Э. Зюса (1831-1914) «Лик Земли» (1875). Позднее термин «биосфера» использовали и другие исследователи, но учение о биосфере в современном понимании было сформулировано В.И. Вернадским (1863-1945) в его работе «Биосфера» (1926). По В.И. Вернадскому, геохимические процессы на Земле и формирование лика Земли связаны с живыми существами, а биосфера включает в себя собственно живую оболочку Земли (живой материал в виде живых организмов, населяющих Землю в каждый данный момент) и былые живые оболочки (былой материал), границы которых определяются распределением биогенных осадочных пород.

В.И. Вернадский подразделил биосферу на тропосферу, литосферу и гидросферу. Тропосфера - это нижняя часть атмосферы высотой до 20 км. В ней происходят миграции и обмен биогенных газов. Литосфера - это твердая поверхность Земли, представленная ее верхними водопроницаемыми слоями глубиной до 2-5 км, ниже которых лежат осадочные породы, а еще ниже - переплавленные породы гранитной оболочки. Гидросфера - это водная часть биосферы, представленная реками, морями и океанами. Глубины водной части доходят до 10 км и более.

Считают, что со времени появления жизни на Земле живые существа перерабатывали вещество литосферы, тропосферы и гидросферы. Поэтому мощность биосферы определяется биомассой живущих одновременно на Земле организмов. Подсчитано, что биомасса живых существ составляет 2,423х10¹² тонн, из которых на долю сухопутных организмов приходится 2,42х10¹² тонн, водных - 0,003х10¹² тонн. Кислород в живом веществе составляет 65-70%, водород - 10%, остальные более 60 элементов - 20-25%.

Для биосферы характерна многообразная и безграничная связь между ее биотической и абиотической частями (живой и неживой материей), между растениями и животными. Живые организмы связаны между собой не только происхождением, но и отношениями между ними и неживой природой, т.е. экологически.

Жизнь и деятельность человека связана с нижними слоями тропосферы (несколько метров), верхними слоями литосферы (биогеоценотический покров с почвой и подпочвой, где сосредоточены корневые системы растений) и гидросферой.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Элементарной единицей биосферы является экологическая система (А. Тенсли, 1935), или биогеоценоз (В.Н. Сукачев, 1944), представляющий собой совокупность живых и неживых элементов на определенной территории. Экосистемы состоят из живых организмов (биоценозов) и среды обитания - косной (атмосфера) и биокосной (почва, водоем и т.д.). Они иногда отделены одна от другой, но часто между ними имеются переходы.

Будучи элементарным структурным подразделением биосферы, экосистема в то же время является элементарной единицей биогеохимической активности, протекающей в биосфере. Примерами эко- системы являются озеро, лесной массив и т.д. От экосистем следует отличать биомы, под которыми понимают сообщества организмов, приуроченные к определенным географическим районам с их климатическими и почвенными зонами. Главнейшими биомами являются леса (хвойные, лиственные, тропические), лесостепь (саванна), степь, чапарраль, пустыня, тайга.

Экологическая система имеет энергетический вход, через который в нее поступает энергия солнечного света, и состоит из биотической и абиотической частей (рис. 122). Световая энергия, поступающая в экосистему через ввод, поддерживает порядок в этой системе, предупреждая повышение энтропии.

Биотическая (живая) часть представлена организмамипроизводителями, организмами-потребителями и организмами- разрушителями. Организмами-производителями являются автотрофы - крупные растения, а в водоемах еще и водные многоклеточные и одноклеточные плавучие растения (фитопланктон), живущие до глубин, куда еще проникает свет. За счет энергии, поступающей через вход, организмы-производители синтезируют органическое вещество. Организмами-потребителями органического вещества служат гетеротрофы, среди которых различают потребителей I и II порядка. Первичными потребителями служат травоядные животные, вторичными - плотоядные, которые питаются первичны-

ми потребителями. Организмами-разрушителями служат бактерии и грибы, которые разлагают мертвую протоплазму (органические соединения) клеток организмов-производителей и организмовпотребителей вплоть до низкомолекулярных органических и неорганических соединений. Органические соединения используются самими организмами-разрушителями, тогда как неорганические - зелеными растениями.

Рис. 122. Экологическая система

Неживой частью (абиотическим компонентом) экосистемы являются воздух, почва, вода, растворенные в воде кислород, двуокись углерода, неорганические соли (фосфаты и хлориды натрия, калия и кальция) и органические соединения, а также температура, свет, ветер и гравитация, которые оказывают влияние на живую часть.

Все элементы экологической системы составляют единую совокупность, и это определяется тем, что они объединены между собой цепями питания, под которыми понимают передачу заключенной в пище энергии первоначального источника (солнца) от организмовпроизводителей через организмы-потребители (в ряде цепей питания конечным звеном является человек) к организмам-разрушителям. Цепи питания поддерживают также постоянство экосистем. Именно благодаря цепям питания экосистемы устойчивы, чем обеспечивает-

ся экологический гомеостаз в природе, причем устойчивость экосистем имеет исторический характер.

Важнейшей особенностью цепей питания является то, что их количество в каждой экосистеме ограничено, поскольку в каждом звене каждой цепи питания происходит потеря энергии при ее передаче. В результате этого продукция вещества понижается на каждом звене цепи. Например, 10 000 кг водорослей достаточно для накопления вещества в количестве 1000 кг водных членистоногих, а 10 кг массы рыб для накопления 1 кг вещества человека. Таким образом, пищевая цепь представляется в виде пирамиды, состоящей из нескольких трофических уровней (рис. 123). У основания расположены фотосинтезирующие бактерии, которые являются пищей для организмов следующего уровня, а эти организмы служат пищей для последующего уровня и т.д.

Рис. 123. Пирамида биомассы

Химические механизмы, лежащие в основе пищевых цепей, действуют в форме круговоротов (циклов) веществ. Круговорот углерода (рис. 124), входящего в состав всех органических соединений, начинается с конверсии двуокиси углерода и воды в органическое вещество (пищу). Часть этого вещества используется живыми организмами при дыхании, в результате чего двуокись углерода возвра-

щается в атмосферу, тогда как другая часть запасается в протоплазме. После смерти организмов их протоплазма разлагается, в результате чего двуокись углерода также освобождается в атмосферу. В экологи- ческих системах, где принимает участие человек, двуокись углерода поступает в атмосферу и в результате сжигания растений в качестве топлива. Круговорот кислорода заключается в том, что атмосферный кислород используется растениями и животными при дыхании (сжигании пищи), в результате которого освобождаются энергия, вода и двуокись углерода. В дальнейшем зеленые растения используют воду и двуокись углерода в фотосинтезе, при котором освобождается кислород, после чего цикл начинается снова.

Рис. 124. Круговорот углерода

Более сложным является круговорот азота (рис. 125), самым большим резервуаром которого служит атмосфера (около 80%). Поскольку большинство растений и животных не могут использовать атмосферный азот (N₂), то он конвертируется почвенными азотфиксирующими бактериями, корневой системой бобовых растений и синезелеными водорослями в нитриты (NO₂^-), а затем в нитраты (NO₃^- ). Растения восстанавливают нитраты и синтезируют белки. Обилие азотсодер- жащих соединений характерно для продуктов обмена (моча, NH₂) животных и мертвых материалов органического происхождения.

Рис. 125. Круговорот азота

Круговорот азота заключается в том, что почвенные микроорганизмы разрушают животные отходы и останки мертвых организмов, в результате чего освобождается аммоний, который конвертируется нитрифицирующими бактериями в растворимые соли нитратов, используемые в производстве белков в растениях. В результате поедания растений травоядными животными растительные белки в их организме превращаются в животные. В процессе гниения

трупов растений и животных денитрифицирующие бактерии превращают нитраты в свободный азот, который уходит в атмосферу, но азотфиксирующие бактерии конвертируют атмосферный азот в органические соединения, доступные для усвоения растениями. Свободный азот конвертируется в нитраты также электрическими разрядами (молнией). Искусственное добавление азотных соединений в почву связано с использованием химических удобрений.

Наряду с устойчивостью экологических систем для них характерна так называемая экологическая сукцессия, заключающаяся в замене одних сообществ в системе другими. Развитие экологических систем начинается с первичного сообщества, заменяемого более совершенными сообществами. В конечном итоге устанавливается постоянное сообщество, которое разрушается лишь при воздействии сильных фактов.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОРГАНИЗМОВ В ЭКОСИСТЕМАХ

Компоненты биологических частей экосистем находятся в постоянном взаимодействии между собой как на внутривидовом, так и на межвидовом уровне.

Внутривидовые взаимодействия проявляются в конкуренции организмов за пищу, свет и другие жизненно важные факторы, в скрещиваниях организмов, заботе о потомстве, социальных, поведенческих и других реакциях. Напротив, межвидовые взаимодействия характеризуются усложнением биологических особенностей, лежащих в их основе, и проявляются в виде конкуренции, антибиоза и разных форм симбиоза (от греч. symbiosis - сожительство).

Межвидовая конкуренция, как и внутривидовая, также происходит за пищу, свет и другие факторы, сходные для организмов разных видов. Что касается антибиоза (от греч. anti - против, bios - жизнь), то он проявляется в подавлении организмами одного вида роста и развития организмов другого вида. Типичным примером этого явления служит подавление роста бактерий антибиотическими субстанциями, продуцируемыми другими микроорганизмами. В практике эти субстанции называют антибиотиками.

Различные формы симбиоза проявляются в виде мутуализма, комменсализма, хищничества и паразитизма.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА НА БИОСФЕРУ

Начало воздействия человека на биосферу восходит к неолиту. На ранних этапах истории человечества эти воздействия были незначительными, однако в последующем они стали нарастать. Обратив на это внимание, В.И. Вернадский назвал ту часть биосферы, на которой особенно сильно сказывается деятельность человека, ноосферой. Особенно прогрессирующий характер воздействий на биосферу отмечается в новейшее время, когда деятельность человека в биосфере стала протекать во многих направлениях (рис. 126).

Рис. 126. Исторический рост населения мира

Одним из направлений деятельности человека в биосфере является производство энергии. Оно обеспечивается добыванием и использованием энергоносителей. В частности, с середины XIX в. началось бурное потребление угля, а позднее и нефти. Однако при сжигании энергоносителей образуется множество загрязняющих веществ, которые широко распределяются в биосфере, пересекая границы стран и континентов. Например, ежегодно в результате сжигания жидкого и твердого топлива лишь на электростанциях, ТЭЦ и в домовых котельных в атмосферу выбрасывается около 200 млн тонн двуокиси углерода, 146 млн тонн двуокиси серы, 53 млн тонн окислов азота. В то же время в атмосфере уменьшается количество кислорода, увеличивается доля углекислого газа. Подсчитано, что за последние 100 лет концентрация углекислоты в атмосфере возросла на 12%. В результате производства энергии в атмосферу попадает также огромное количество частиц золы, которые содержат канцерогенные вещества (пирен, перилен и др.). Уже к 2000 г. более 50% энергии

произведено на АЭС. Отходы этих электростанций также загрязняют атмосферу.

Следующим направлением является производство промышленных материалов, которое сопровождается не только использованием невосполнимых запасов минеральных веществ и воды, в том числе питьевой, но и образованием в огромных количествах различных отбросов. Например, масса годовых промышленных отбросов, включая химические соединения, в США уже в 60-е гг. ХХ в. составляла около 18х10⁸ тонн. Во всех промышленно развитых странах ежедневно в пересчете на одного человека выбрасывается более 2,5 кг домашнего, строительного, уличного и другого мусора. В мире ежегодно один человек вбрасывает в среднем по нескольку десятков консервных банок и стеклянных бутылок, 10 кг бумаги.

Ежегодно в странах, имеющих химическую лабораторную базу и химическую промышленность, синтезируется около 25 000 новых химических соединений, из которых лишь 500 идет на рынок для использования в сельском хозяйстве, промышленности, медицине и других областях.

Этот гигантский синтез сопровождается выбросом в среду продуктов химии в огромных количествах. Производство различных материалов сопровождается также запылением атмосферы. Например, цементная пыль содержит окислы кальция и магния. Большое распространение получило производство аэрозолей, чистящих и моющих средств, а также химических соединений, придающих материалам водонепроницаемость и другие свойства. Их использование ведет к загрязнению среды обитания.

ДДТ был синтезирован впервые еще в 1874 г., но начиная с 1930 г. его стали использовать в качестве пестицида и препарата против малярийных комаров. Однако уже в 60-е гг. XX в. было отмечено, что это повлекло за собой уменьшение численности птиц в Европе, а в 70-е гг. XX в. было установлено, что он обладает «феминизирующим» воздействием на животных. В частности, под воздействием этого соединения у аллигаторов уменьшается в размерах совокупительный орган, а воздействие метаболитов этого соединения на мужчин сопровождается снижением концентрации сперматозоидов в их эйякулятах, а также развитием крипторхизма. Детальное изучение механизмов действия ДДТ и других сходных химических соединений, загрязняющих окружающую среду, показало, что в организме эти соединения и продукты их распада, будучи по химической структуре непохожими

на естественные эстрогены, все же действуют в качестве эстрогенов или блокаторов андрогенов. Кроме того, не вызывая структурных изменений в генах, они вызывают изменения в экспрессии генов.

ДЭС (диэтилстилбестрол) был синтезирован в 1938 г. и длительное время использовался в животноводстве для стимуляции роста крупного рогатого скота, а в медицинской практике - для предупреждения выкидышей. Однако в 70-е гг. прошлого века было установлено, что у девочек, родившихся от матерей, принимавших этот препарат, развивается вагинальный рак. Кроме того, ДЭС обладает эстрогенной активностью, сопровождающейся неблагоприятными последствиями для людей.

Помимо названных химических соединений, известны и другие синтетические соединения, которые опасны не только тем, что они загрязняют окружающую среду, но и своим механизмом воздействия на человека и животных. Будучи непохожими по химической структуре на гормоны, они тем не менее мимикрируют сигнализирующие действия естественных гормонов. В результате этого такие химические соединения-загрязнители получили название средовых гормонов. Образно говоря, токсичность некоторых химических загрязнителей окружающей среды является результатом «естественного» сигнала, посланного «неестественной» молекулой.

Особого внимания заслуживает рассмотрение вопроса о химических соединениях, используемых в качестве пищевых добавок, поскольку в последние годы у многих сложилось представление о том, что применение пищевых добавок является одним из условий массового производства продуктов питания.

Пищевые добавки классифицируют на несколько групп:

1. Красители. Эти химические соединения применяют для улучшения товарного вида мяса, овощей и фруктов.

2. Консерванты, антиокислители, стабилизаторы и эмульгаторы. Эти химические соединения используют для обеспечения сохранности продуктов питания в течение длительного времени при разных условиях хранения. Ими обрабатывают продукты как животного, так и растительного происхождения.

3. Усилители вкуса и аромата. Эти химические соединения широко распространены в производстве продуктов как животного, так и растительного происхождения.

4. Актифламинги. Эти добавки представляют собой химические соединения, препятствующие образованию пены при разливе соков,

а также слеживанию сахара, соли, муки и других сыпучих продуктов питания. Хотя биологическая эффективность многих добавок неизвестна, тем не менее продукты с пищевыми добавками нельзя считать экологически чистыми.

Наконец, химический синтез сопровождается бесконтрольным выбросом в среду побочных продуктов химии в огромных коли- чествах, часть которых обладает мутагенными (канцерогенными) свойствами. Некоторые химические соединения в обычных условиях кажутся безвредными. Однако попав в организм, гидролизуются там и превращаются в мутагены.

Традиционным направлением деятельности человека в биосфере является производство пищи. В течение первых тысячелетий своей истории человек был хищником и травоядным, а земля в начальный период земледелия могла прокормить лишь 10 млн человек. В настоящее время в мире производится такое количество белка, которого достаточно для удовлетворения потребностей населения лишь наполовину. Между тем, по данным ООН, численность населения Земли в 2000 г. составила 6 млрд человек, а еще через 10 лет превысит 7 млрд. По этой причине необходимо иметь продовольствия как минимум в два раза больше, чем сейчас. Однако производство пищи также сопровождается неблагоприятными последствиями для окружающей среды.

Одно из традиционных направлений в производстве пищи заключается в распахивании новых земель, рубке леса. Уже сейчас пахотные земли занимают 1,3 млрд га (10% поверхности Земли). Однако распахивание почвы ведет к ее эрозии. Для достижения высоких урожаев прибегают к обильному орошению и химическим удобрениям, которых в мире ежегодно в почву вносят около 60 млрд тонн. Для защиты растений в сельском хозяйстве широко используют различные пестициды, гербициды и дефолианты, которых в мире сейчас производится около 2 млн тонн ежегодно. Эти химические вещества загрязняют среду. Для консервирования и улучшения товарного вида продуктов питания также используют химические вещества, которые попадают в организм людей. К этому следует добавить, что хозяйственная деятельность человека в природе всегда сопровождалась изменением численности видов животных и растений. Например, в период с 1600 по 1974 г. с лица Земли исчезло 63 вида и 55 подвидов млекопитающих. Продолжающееся разрушение мест обитания животных создало угрозу еще для 449 видов позвоночных. В частно-

сти, продолжающаяся чрезмерная добыча и отлов угрожают 121 виду млекопитающих, 53 видам птиц, 19 видам рыб, 47 видам рептилий.

Такое направление деятельности человека, как транспортиров- ка людей, промышленных и сырьевых материалов, также сопровождается резкими изменениями в биосфере. Например, авиалайнер за время рейса Москва-Нью-Йорк расходует свыше 50 тонн кислорода. Транспортировка различных сырьевых материалов часто сопровождается их потерями, загрязняющими землю и водоемы. Например, в последние годы сброшено в моря и океаны около 0,2% перевозимой нефти.

Эти и другие направления деятельности человека привели к резким изменениям в биосфере, к нарушениям равновесия во многих экологических системах, что создало для человека новое физическое, химическое и биологическое окружение. Диалектика преобразующей деятельности человека заключается в том, что возникли новые противоречия между биологическими особенностями человека и созданными им в результате преобразующей деятельности факторами среды, многие из которых являются опасными для его здоровья, являясь мутагенами и канцерогенами, а также другими патогенетическими факторами.

Но еще большая угроза человечеству возникла в связи с перспективой ядерной войны. Как считали эксперты Всемирной федерации научных работников, если произойдут взрывы двух ядерных бомб мощностью около 5-10 тыс. Мт, то только в результате действия ударной волны сразу погибнет 750 млн человек, а в результате совместного действия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации будет уничтожено около 1,1 млрд человек и еще около 1,1 млрд человек получат ранения и будут нуждаться в медпомощи. Таким образом, 30-50% мирового населения станут непосредственными жертвами войны.

Однако в случае ядерного конфликта могут быть и долговременные биологические последствия, причем не менее серьезные, чем непосредственные. Пыль и сажа, образующиеся в результате взрыва, поглотят и рассеют солнечный свет, понизят температуру. Над Северным полушарием интенсивность света может упасть до 1% нормы, а температура понизится до -40 ?С. Доза радиации на площади, составляющей 30% суши, повысится до 500 рад. В последующие несколько недель более чем на половине территории средних широт Северного полушария радиоактивные осадки создадут внешнюю дозу облучения, превышаю-

щую 100 рад. Радиоактивные вещества будут отлагаться в щитовидных железах, костях, желудочно-кишечном тракте, в молоке матерей. После оседания пыли частично разрушится слой озона окислом азота, образующегося при ядерном взрыве. В Южном полушарии минимальный уровень освещенности составит 10% нормы, температура поверхности Земли достигнет -18 ?С, а ультрафиолетовое излучение будет выше нормы на десятки процентов в течение нескольких лет. Затемнение приведет к прекращению фотосинтеза, многие растения погибнут из-за недостатка света, что вызовет нарушения в цепях питания. Снижение температуры губительно отразится на урожае зерновых, ибо, например, летом посевы пшеницы гибнут уже при -5 ?С, а рис и сорго не образуют семян при +15 ?С. Кукуруза очень чувствительна к температуре ниже 10 ?С.

Поскольку 30% площади суши на средних широтах получит дозу проникающей радиации не менее 500 рад, то при губительной дозе для человека в 350-500 рад за 48 часов смертность составит около 1 млрд людей. Поскольку сажа и пыль будут поглощать УФ-излучение, это приведет к повреждению иммунной системы, роговицы глаз и к катаракте у оставшихся в живых.

Воздействие низких температур, пожаров, радиации, сильных ветров будет сопровождаться разложением экосистем, размножением вредителей. Животные погибнут от голода, морозов и отсутствия воды. В результате миграции животных начнется распространение болезней. В конечном итоге сток токсических веществ и дождевой смыв радиоактивных веществ приведет к гибели животного мира. Особенно чувствительными окажутся тропические леса, ибо растения тропиков и субтропиков не имеют механизма покоя, позволяю- щего выдерживать им температуры даже выше нуля.

Четкие представления о последствиях ядерной войны являются мощным фактором дальнейшей активизации антивоенных движений.

ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ И СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

Взаимоотношение общества с окружающей средой - это одна из наиболее глобальных проблем современного естествознания. Понятия «охрана природы» и «охрана среды обитания» сложны и обширны. Охрана природы - это комплекс государственных, общественных и научных мероприятий, направленных на рацио-

нальное природоиспользование, восстановление и умножение естественных ресурсов. Охрана среды обитания человека - это охрана всего того, что окружает человека, что составляет экологиче-скеую систему, членом которой он является. Смысл этих мероприятий состоит в нахождении путей регулирования взаимоотношений человеческого общества и природы (живой и неживой).

Охранять природу не означает сохранять ее в нетронутом виде, ибо человек и дальше будет эксплуатировать природу, причем еще больше. Речь идет об охране, которая обеспечит установление равновесия между использованием и восстановлением, непрерывное поддержание мощности биосферы. Главные задачи природоохранительных мероприятий заключаются в том, чтобы не нарушать количественные и качественные характеристики круговорота веществ или трансформации энергии, т.е. не изменять биопродуктивность биосферы. Напротив, необходимо разработать систему мероприятий, направленных на интенсификацию биологических круговоротов в естественных и искусственных экосистемах, т.е. на резкое повышение производительности Земли. Наконец, нельзя создавать ареалы вредных животных, наполнять среду радиационными и химическими загрязнениями.

Политическая неделимость биосферы обусловливает необходимость решения многих проблем охраны природы и использования ее ресурсов, а также охраны среды обитания человека как в национальных, так и международных масштабах.

Будучи составным компонентом биосферы, человек адаптировался к своему окружению, но не биологически, а социально с помощью технических и культурных средств. Однако как живое существо человек открыт для действия загрязнителей среды обитания. Поддерживать гигиену среды обитания это значит поддерживать экологическое равновесие между человеком и его окружением в целях обеспечения благополучия человека, его здоровья. Поэтому в наше время возникли вопросы не только определения ущерба, уже причиненного генофонду человека, но и выявления путей защиты наследственного материала человека от фактов, порождаемых его деятельностью в биосфере. Решение этих вопросов идет по нескольким направлениям, главные из которых заключаются в создании чувствительных тест-систем для оценки мутагенной активности загряз- нителей окружающей среды и в поисках подходов к эффективному слежению за генетическими процессами в популяциях человека

(разработка основ генетического мониторинга популяций). Смысл и необходимость этих работ заключается в интегральном анали- зе динамики генетического груза, т.е. в изучении и оценке частоты мутаций генов и хромосом, индуцированных загрязнителями по отношению к мутациям, исторически накопленным в процессе эволюции, эволюционно сложившимся системам сбалансированного генетического полиморфизма.

В настоящее время для регистрации изменений в генетической структуре популяций существует несколько подходов. Один из них связан с учетом популяционных характеристик. В качестве показателя оценки генетического груза у человека используют медико-статистические показатели (частота спонтанных абортов, частота мертворождений, вес детей при рождении, вероятность выживания, соотношение полов, частота заболеваний врожденных и приобретенных, показатели роста и развития детей). Другой подход связан с учетом «сторожевых» фенотипов, т.е. с определением фенотипов, возникающих благодаря определенным мутациям, унаследованным доминантно. В отобранной популяции ведется слежение за динамикой частоты отобранных фенотипов среди новорожденных, например за динамикой частоты вывиха тазобедренного сустава. Еще один подход обусловлен использованием электрофореза белков сыворотки крови и эритроцитов для выявления мутантных белков на основе их подвижности в электрическом поле. Причиной изменения заряда белковой молекулы может быть замена или вставка одной или нескольких пар оснований в гене. Наконец, используют подход, связанный с цитогенетическим исследованием спонтанно абортированных эмбрионов, мертворожденных, живорожденных и детей с врожденными пороками.

Во многих странах имеются национальные программы охраны природы и окружающей среды, которые основаны на учете специ- фики местных условий. Однако какие бы меры не принимались в отдельных странах, они не могут обеспечить решение всего комплекса вопросов, связанных с загрязнением атмосферы, открытых морей, Мирового океана. Загрязнение среды обитания человека влечет за собой глобальные последствия, поэтому огромное значение имеет международное сотрудничество в этой области. Политическая неделимость биосферы вызывает необходимость международного сотрудничества.

Первый крупный опыт международного сотрудничества в изучении биосферы - это Международная биологическая программа,

которая была учреждена Международным союзом биологических наук и действовала с 1964 по 1972 г. В разработке темы «Комплексное глобальное изучение основ биологической продуктивности и бла- госостояния человечества» принимало участие около 60 стран. По решению Генеральной конференции ЮНЕСКО была основана международная межправительственная программа «Человек и биосфера», являющаяся долгосрочной программой научных исследований, в осуществлении которой принимает участие 80 стран. Цель программы - разработка научных основ рационального использования и сохранения природных ресурсов, систематические наблюдения за изменениями, происходящими в биосфере, разработка мер по совершенствованию взаимоотношений человека и окружающей его среды, прогнозирование последствий хозяйственной деятельности человека для различных экологических систем, содействие образованию по проблемам окружающей среды, обмен научной информацией по изучаемым вопросам. Она состоит из ряда проектов, которые касаются изучения лесных экосистем, влияния человеческой деятельности на ресурсы рек, озер, болот, дельт, прибрежных районов.

В рамках программы развиваются исследования по изучению экологии человека, включая изучение социальной и физической адаптации к разным условиям, а также болезней, связанных с изменениями среды. Кроме того, проводятся исследования по изучению генетики популяций человека, животных и растений в связи с неблагоприятными воздействиями на окружающую среду. Огромное значение имеет двустороннее соглашение по охране окружающей среды между Россией и США, а также с другими странами.

5 июня - Всемирный день охраны окружающей среды. ВОЗ приняла Глобальную стратегию по улучшению здоровья для всех. В соответствии с этой стратегией непременным условием для выполнения поставленных задач является сохранение и упрочение мира на Земле. В наше время речь идет о сохранении жизни на Земле.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

1. Сформулируйте определение биосферы и назовите ее подразделения.

2. Что является элементарной единицей биосферы?

3. Что представляет собой экологическая система?

4. Объясните взаимоотношения между производителями, потребителями и разрушителями в экосистемах.

5. Чем обеспечивается постоянство в поддержании экосистемы?

6. Что такое пищевая цепь? Как много этих цепей в экосистемах?

7. Объясните связь между энергией, порядком и энтропией.

8. Расскажите о потоке энергии через пищевую цепь.

9. Что такое экологическая пирамида?

10. Объясните значение первого и второго законов термодинамики для мира живых существ.

11. Назовите основные формы внутривидовых отношений организмов.