Около 40000 километров. Географические оболочки Земли - это системы планеты, где все компоненты внутри взаимосвязаны и определены друг относительно друга. Выделяют четыре типа оболочек - атмосферу, литосферу, гидросферу и биосферу. Агрегатные состояния веществ в них встречаются всех типов - жидкие, твердые и газообразные.
Оболочки Земли: атмосфера
Атмосфера является внешней оболочкой. В ее состав вошли разные газы:
- азот - 78,08%;
- кислород - 20,95%;
- аргон - 0,93%;
- углекислый газ - 0,03%.
Помимо них встречаются озон, гелий, водород, инертные газы, но их доля в общем объеме составляет не более 0,01%. В состав этой оболочки Земли также входит пыль и водяной пар.
Атмосфера, в свою очередь, делится на 5 слоев:
- тропосфера - высота от 8 до 12 км, характерно присутствие водяного пара, формирование осадков, движение воздушных масс;
- стратосфера - 8-55 км, содержит озоновый слой, поглощающий УФ-излучение;
- мезосфера - 55-80 км, низкая по сравнению с нижней тропосферой плотность воздуха;
- ионосфера - 80-1000 км, в состав входят ионизированные атомы кислорода, свободные электроны и другие заряженные молекулы газов;
- верхняя атмосфера (сфера рассеяния) - более 1000 км, молекулы двигаются с огромными скоростями и могут проникать в космос.
Атмосфера поддерживает жизнь на планете, поскольку она способствует сохранению тепла на Земле. Также она не допускает проникновения прямых солнечных лучей. А ее осадки повлияли на почвообразовательный процесс и формирование климата.
Оболочки Земли: литосфера
Это твердая оболочка, слагающая земную кору. В состав земного шара входят несколько концентрических слоев с разной толщиной и плотностью. Также они имеют неоднородный состав. Усредненное значение плотности Земли - 5,52 г/см 3 , а в верхних слоях - 2,7. Это свидетельствует о том, что внутри планеты находятся более тяжелые вещества, нежели на поверхности.
Верхние литосферные слои имеют мощность 60-120 км. В них преобладают магматические горные породы - гранит, гнейс, базальт. Большинство из них в течение миллионов лет подвергалось процессам разрушения, воздействию давления, температур и превратилось в рыхлые породы - песок, глина, лёсс и т.д.
До 1200 км находится так называемая сигматическая оболочка. Основными слагающими ее веществами являются магний и кремний.
На глубинах 1200-2900 км находится оболочка, получившая название средняя полуметаллическая или рудная. В основном здесь содержатся металлы, в частности железо.
Ниже 2900 км располагается центральная часть Земли.
Гидросфера
Состав этой оболочки Земли представлен всеми водами планеты, будь то океаны, моря, реки, озера, болота, грунтовые воды. Располагается гидросфера на поверхности Земли и занимает 70% всей площади - 361 млн. км 2 .
В океане сосредоточено 1375 млн. км 3 воды, на поверхности суши и в ледниках - 25, в озерах - 0,25. По мнению академика Вернадского, большие запасы воды находятся в толще земной коры.
На поверхности суши воды задействованы в непрерывном водообмене. Испарение происходит в основном с поверхности океана, где вода - соленая. За счет процесса конденсации в атмосфере суша обеспечивается пресной водой.
Биосфера
Структура, состав и энергия этой оболочки Земли обусловливаются процессами деятельности живых организмов. Биосферные границы - поверхность суши, почвенный слой, нижняя атмосфера и вся гидросфера.
Растения распределяют и накапливают энергию Солнца в виде различных органических веществ. Живые организмы осуществляют миграционный процесс химических веществ в почве, атмосфере, гидросфере, осадочных породах. Благодаря животным в этих оболочках происходят газообмен, окислительно-восстановительные реакции. Атмосфера является также результатом деятельности живых организмов.
Оболочка представлена биогеоценозами, которые являются генетически однородными участками Земли с одним типом растительного покрова и населяющими животными. Биогеоценозы имеют свойственные для них почвы, рельеф и микроклимат.
Все оболочки Земли находятся в тесном непрерывном взаимодействии, которое выражается как обмен веществами и энергией. Исследования в области этого взаимодействия и выявление общих из принципов важно для познания почвообразовательного процесса. Географические оболочки Земли - уникальные системы, характерные только для нашей планеты.
Оболочка Земли, в пределах которой взаимно проникают друг в друга и взаимодействуют нижние слои атмосферы, верхние части литосферы, вся гидросфера и биосфера, называется географической оболочкой (земной оболочкой) Все компоненты географической оболочки взаимодействуют друг с другом.
Резких границ географическая оболочка не имеет. Многие ученые считают, что ее мощность составляет в среднем 55 км. Географическую оболочку иногда называют природной средой или просто природой.
Свойства географической оболочки.
Только в географической оболочке присутствуют вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии, что имеет огромное значение для всех процессов, происходящих в географической оболочке, и прежде всего для возникновения жизни. Только здесь у твердой поверхности Земли возникла сначала жизнь, а затем появились человек и человеческое общество, для существования и развития которого имеются все условия: воздух, вода, горные породы и полезные ископаемые, солнечное тепло и свет, почвы, растительность, бактериальный и животный мир.
Все процессы в географической оболочке происходят под воздействием солнечной энергии и в меньшей степени внутренних земных источников энергии. Таким образом, свойства географической оболочки : целостность, ритмичность, зональность .
Целостность ГО проявляется в том, что изменение одного компонента природы неизбежно вызывает изменение всех остальных. Эти изменения могут равномерно охватывать всю географическую оболочку и проявляются в некоторых ее отдельных частях, оказывая влияние на другие части.
Ритмичность природных явлений заключается в повторяемости сходных явлений во времени. Примеры ритмичности: суточные и годовые периоды вращения Земли; длительные периоды горообразования и изменения климата на Земле; периоды изменения солнечной активности. Изучение ритмов важно для прогнозов процессов и явлений, происходящих в географической оболочке.
Зональность – закономерное изменение всех компонентов ГО от экватора к полюсам. Она вызывается вращением шарообразной Земли с определенным наклоном оси вращения вокруг Солнца. В зависимости от географической широты солнечная радиация распределяется зонально и вызывает смену климатов, почв, растительности и других компонентов географической оболочки. Мировой закон зональности географической оболочки проявляется в ее разделении на географические пояса и природные зоны. На его основании проводят физико-географическое районирование Земли и отдельных ее участков.
Одновременно с зональными действуют и азональные факторы , связанные с внутренней энергией Земли (рельеф, высота, конфигурация материков). Они нарушают зональное распределение компонентов ГО. В любом месте земного шара зональные и азональные факторы действуют одновременно.
Круговорот веществ и энергии
Круговорот веществ и энергии - это важнейший механизм природных процессов географической оболочки. Существуют различные круговороты веществ и энергии: воздушные круговороты в атмосфере, земной коре, круговороты воды и др.
Для географической оболочки большое значение имеет круговорот воды , который осуществляется благодаря движению воздушных масс. Без воды не может быть и жизни.
Огромная роль в жизни географической оболочки принадлежит биологическому круговороту. В зеленых растениях, как известно, на свету из углекислого газа и воды образуются органические вещества, которые служат пищей для животных. Животные и растения после отмирания разлагаются бактериями и грибами до минеральных веществ, которые затем вновь поглощаются зелеными растениями.
Ведущая роль во всех круговоротах принадлежит круговороту воздуха в тропосфере, который включает всю систему ветров и вертикальное движение воздуха. Движение воздуха в тропосфере втягивает в глобальный круговорот и гидросферу, образуя мировой круговорот воды.
Каждый последующий круговорот отличается от предыдущих. Он не образует замкнутого круга. Растения, например, берут из почвы питательные вещества, а отмирая, отдают их значительно больше, так как органическая масса растений создается в основном за счет углекислого газа атмосферы, а не за счет веществ, поступающих из почвы.
Роль живых организмов в формировании природы.
Жизнь делает нашу планету неповторимой. Жизненные процессы состоят из трех главных этапов: создания в результате фотосинтеза органического вещества первичной продукции; превращения первичной (растительной) продукции во вторичную (животную); разрушения первичной и вторичной биологической продукции бактериями, грибами. Без этих процессов жизнь невозможна. Живые организмы включают: растения, животные, бактерии и грибы. Каждая группа (царство) живых организмов выполняет определенную роль в развитии природы.
Под влиянием живых организмов в воздухе стало больше кислорода и уменьшилось содержание углекислого газа. Зеленые растения - основной источник атмосферного кислорода. Другим стал состав Мирового океана. В литосфере появились горные породы органического происхождения. Залежи угля и нефти, большинство отложений известняков - результат деятельности живых организмов.
Вопросы перед параграфом
1. Какие геосферы вы изучали?
Всего у планеты Земля четыре геосферы - это атмосфера, литосфера, гидросфера и литосфера. Но некоторые ученые стали выделять еще и земную кору, мантию и ядро Земли.
Атмосфера - вся воздушная оболочка Земли.
Литосфера - сфера включает в себя земную кору и поверхность мантии.
Гидросфера - вся водная часть Земли, все океаны, моря, реки и озера.
Биосфера - совокупность всего живого на Земле, люди, животные, птицы, рыбы, бактерии, вирусы.
2. Из каких веществ состоят оболочки Земли?
Атмосфера - заполненная воздухом оболочка земли. В составе атмосферы находятся азот, кислород, озон, а также углекислый газ. Гелий, водород и инертные газы содержатся в атмосфере в мельчайших долях процента. Литосфера - твердая оболочка. В составе литосферы можно встретить все известные вещества от горной породы до золота и серебра. Гидросфера состоит из воды. Занимает 70% поверхности планеты. Биосфера состоит из живых существ и находится в тесном взаимодействии с гидросферой и атмосферой. Также содержит органические вещества.
3. Где располагаются границы земных оболочек?
Географические оболочки Земли – это системы планеты, где все компоненты внутри взаимосвязаны и определены друг относительно друга. Выделяют четыре типа оболочек – атмосферу, литосферу, гидросферу и биосферу.
Первая - это атмосфера, внешняя ее оболочка. В ней граничат пять слоев: тропосфера (высотой 8 - 15 км), стратосфера (хранитильница озонового слоя), мезосфера, ионосфера и самый верхний - экзосфера. Ко второй из оболочек можно отнести литосферу. Из нее состоит земная кора, поэтому считается твердой оболочкой Земли. Водная - это гидросфера. По площади составляет 70% Земли и включает в себя все воды планеты. Благодаря живым организмам существует и еще одна - биосфера. Ее границы: суша, почва, гидросфера и нижний слой атмосферы.
4. О каких круговоротах веществ вы можете рассказать?
Что такое круговорот веществ, можно рассмотреть на примере. Самый простой из них - преобразования органических веществ. Изначально из них состоят все многоклеточные живые существа. После завершения их жизненного цикла тела их разлагаются специальными организмами, и органические соединения преобразуются в неорганические. После эти соединения поглощаются другими существами и внутри их тела снова восстанавливаются до органической формы. Далее процесс повторяется и циклически продолжается все время. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении (потоке) внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли. В зависимости от движущей силы, с определенной долей условности, внутри круговорота веществ можно выделить геологический, биологический и антропогенный круговороты.
5. Приведите примеры влияния климата на растительный и животный мир.
Климат оказывает ключевое влияние на развитие экосистем. Например, в пустынях или на территориях суши, расположенных за полярным кругом, климатические условия для развития живых существ крайне неблагоприятные, что и определяет скудное биоразнообразие. В качестве обратного примера можно привести экваториальные территории, где круглый год поддерживается комфортная температура и достаточное количество влаги, что обуславливает бурное развитие и процветание растительного и животного миров.
6. Какое влияние оказывает человек на оболочки Земли?
Огромное и, к сожалению, негативное. Можно сказать, что деятельность людей оказывает прямое влияние на всю нашу планету, на все её оболочки. Люди изменяют ландшафты на своё усмотрение (литосфера), вырубают леса, что также приводит к изменениям на земной поверхности. Без "поддержки" корней почва оказывается незащищённой от ветра, и её верхний слой просто со временем сдувает. Люди осушают реки, создают водохранилища и добывают полезные ископаемые из недр планеты. Люди загрязняют водную и воздушную оболочки, от чего также страдает биосфера.
Вопросы и задания
1. Приведите примеры взаимосвязи геосфер Земли.
Взаимодействие геосфер Земли состоит во взаимном обмене веществом и взаимном влиянии динамики их сред. Движение воздушных масс в атмосфере влияет на движение воды в гидросфере. Жидкое вещество мантии проникает в земную кору и осуществляется обмен веществ между мантией и земной корой. Биосфера поставляет в атмосферу кислород. Гидросфера - водяные пары. Атмосфера защищает от солнца органический мир и гидросферу удерживая влагу и возвращая в виде осадков земле.
2. Определите понятие «географическая оболочка» и назовите ее основные свойства.
Географическая оболочка - совокупность взаимодействий таких планетарных слоев, как: литосфера и гидросфера, атмосфера и биосфера. Биосфера посредством фотосинтеза оказывает влияние на атмосферу. Атмосфера помогает почве не перегреваться. Биосфера в свою очередь влияет на гидросферу (организмы влияют на соленость океанов и морей). Изменение любой из оболочек влечет за собой изменение других. Так увеличение площади суши в период великого оледенения привело к похолоданию климата, и в результате Северную Америку и северную часть Евразии покрыли лед и снег. Это видоизменило растительный и животный мир, а также почву.
3. В каких границах рассматривают распространение географической оболочки?
Границы географической оболочки до сих пор четко не определены. За верхнюю ее границу ученые принимают обычно озоновый экран в атмосфере, за пределы которого не выходит жизнь на нашей планете. Нижняя граница чаще всего проводится в литосфере на глубинах не более 1000 м. Это верхняя часть земной коры, которая образована под сильным совместным воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов. Вся толща вод Мирового океана обитаема, поэтому если говорить о нижней границе географической оболочки в океане, то ее следует проводить по океаническому дну. В целом географическая оболочка нашей планеты имеет общую мощность около 30 км.
4. Каково строение географической оболочки?
Географическая оболочка представляет собой сложное образование, получившееся при взаимодействии и взаимопроникновении атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы.
Гидросфера и биосфера включены в географическую оболочку полностью, а литосфера и атмосфера - лишь частично (литосфера своей верхней частью, а атмосфера - нижней частью). Взаимодействие геосфер в географической оболочке происходит под воздействием энергии Солнца и внутренней энергии Земли.
5. В какой части света и в каких природных условиях появились предки современного человека?
Человек появился, как предполагают ученые, в своеобразных природных условиях глобальных климатических изменений около 2,6 млн. лет назад в Восточной Африке. Поэтому ее считают прародиной человечества. Расшифровка человеческого генома позволила ученым сделать удивительный вывод. Оказывается, все люди являются дальними родственниками. Все мы происходим от одного незначительного по численности племени.
6. Укажите на карте полушарий, в каких направлениях происходило заселение суши человеком.
В наши дни все пригодные для обитания участки суши заселены человеком. Но так было не всегда. Находки последних десятилетий показывают, что областями, где человек выделился в вид Homo sapiens, были восточные и центральные районы Африки, Передняя Азия Юго-Восточная Европа. В дальнейшем человек постепенно расселился по территории Земли. Примерно 30 тыс. лет назад люди заселили северные районы Европы, Юго-Восточную и Северо-Восточную Азию, откуда в периоды резкого расширения площади ледников они проникли в Новый Свет, в Австралию и Новую Гвинею. Около 10 тыс. лет назад пройдя всю Америку, человек достиг Огненной Земли.
7. Определите понятие «раса».
Раса – это исторически сложившаяся человеческая популяция, отличающаяся определенными биологическими признаками, которые проявляются внешне: разрез глаз, цвет кожи, структура волос и так далее. Традиционно человечество разделяют на три основные расы: монголоидную, европеоидную и негроидную.
Компоненты географической оболочки и их взаимодействие.
Атмосфера, литосфера, гидросфера и биосфера - четыре оболочки земного шара находятся в сложном взаимодействии, взаимопроникают друг в друга. Все вместе они составляют географическую оболочку.
В географической оболочке развивается жизнь, проявляется деятельность воды, льда, ветра, образуются почвы, осадочные горные породы.
Географическая оболочка - это область сложного взаимопроникновения, взаимодействия космических и земных сил. Она продолжает развиваться и усложняться в результате взаимодействия живой и неживой природы.
Верхняя граница географической оболочки соответствует тропопаузе - переходному слою между тропосферой и стратосферой. Над экватором этот слой располагается на высоте 16-18 км, а на полюсах - 8-10 км. На этих высотах затухают и прекращаются процессы, порождаемые взаимодействием геосфер. В стратосфере практически отсутствует водяной пар, нет вертикального перемещения воздуха, изменение температур не связано с влиянием земной поверхности. Невозможна здесь и жизнь.
Нижняя граница на суше проходит на глубине 3-5 км, т. е. там, где изменяются состав и свойства горных пород, отсутствуют вода в жидком состоянии и живые организмы.
Географическая оболочка Земли представляет собой целостную материальную систему, качественно отличную от других геосфер Земли. Ее целостность определяется непрерывным взаимодействием твердых, жидких и газообразных, а с возникновением жизни - и живых веществ. Все составные части географической оболочки взаимодействуют, используя солнечную энергию, поступающую на Землю, и энергию внутренних сил Земли.
Взаимодействие между геосферами Земли в пределах географической оболочки происходит в результате круговорота веществ (воды, углерода, кислорода, азота, углекислого газа и др.).
Все компоненты географической оболочки находятся в сложных взаимосвязях. Изменение одного компонента непременно вызывает изменение и других.
Ритмичность явлений в географической оболочке. Географическая оболочка Земли постоянно изменяется, усложняются взаимосвязи между ее отдельными компонентами. Эти изменения происходят во времени и в пространстве. В природе существуют ритмы разной продолжительности. Короткие, суточные и годовые ритмы особенно важны для живых организмов. Их периоды покоя и активности согласуются с этими ритмами. Суточный ритм (смена дня и ночи) обусловлен вращением Земли вокруг своей оси; годовой ритм (смена времен года) - обращением Земли вокруг Солнца. Годовая ритмика проявляется в существовании периодов покоя и вегетации у растений, в линьке и миграции животных, в некоторых случаях - в спячке, размножении. Годовая ритмика в географической оболочке зависит от широты мест: в экваториальных широтах она выражена слабее, чем в умеренных или полярных.
Суточные ритмы протекают на фоне годовых, годовые - на фоне многолетних. Существуют также вековые, многолетние ритмы, например изменения климата (похолодание - потепление, иссушение - увлажнение).
Изменения в географической оболочке происходят и в результате движения материков, наступления и отступления морей, в ходе геологических процессов: при эрозии и аккумуляции, работе моря, вулканизме. В целом географическая оболочка развивается поступательно: от простого к сложному, от низшего к высшему.
Зональность и секторность географической оболочки.
Важнейшая структурная особенность географической оболочки - ее зональность. Закон зональности был сформулирован великим русским ученым-естествоиспытателем В. В. Докучаевым, который писал, что расположение нашей планеты относительно Солнца, ее вращение и шарообразность влияют на климат, растительность и животных, которые распределяются по земной поверхности по направлению с севера на юг в строго определенном порядке.
Зональность лучше выражена на обширных равнинах. Однако границы географических зон редко совпадают с параллелями. Дело в том, что на распределение зон оказывают влияние многие другие природные факторы (например, рельеф). В пределах зоны могут наблюдаться значительные различия. Это объясняется тем, что зональные процессы накладываются на азональные, обусловленные внутренними факторами, не подчиненными законам зональности (рельеф, распределение суши и воды).
Самые крупные зональные подразделения географической оболочки - географические пояса, их выделяют по радиационному балансу (приходу-расходу солнечной радиации) и характеру общей циркуляции атмосферы. На Земле существуют следующие географические пояса: экваториальный, субэкваториальные (северный и южный), тропические (северный и южный), субтропические (северный и южный), умеренные (северный и южный), субполярные (субарктический и субантарктический), полярные (арктический и антарктический).
Географические пояса не имеют правильной кольцевой формы, они расширяются, сужаются, изгибаются под воздействием материков и океанов, морских течений, горных систем.
На материках и океанах географические пояса качественно отличны. На океанах они хорошо выражены на глубинах до 150 м, слабо - до глубины 2000 м.
Под влиянием океанов на материках внутри географических поясов образуются долготные секторы (в поясах умеренных, субтропических и тропических), приокеанические и континентальные.
На равнинах в пределах географических поясов выделяют природные зоны (рис. 45). В континентальном секторе умеренного пояса в пределах Восточно-Европейской равнины это зоны лесов, лесостепей, степей, полупустынь, пустынь. Природными зонами называют подразделения земной поверхности, характеризующиеся сходными почвенно-растительными и климатическими условиями. Основной фактор формирования почвенно-растительного покрова - соотношение температур и увлажнения.
Рис. 45. Основные биозоны Земли
Вертикальная поясность. По вертикали природные компоненты изменяются иными темпами, чем по горизонтали. При подъеме вверх в горах изменяются количество атмосферных осадков и световой режим. Эти же явления по-иному выражены на равнине. Разная экспозиция склонов - причина неодинакового распределения температуры, увлажнения, почвенно-растительного покрова. Причины широтной зональности и вертикальной поясности различны: зональность зависит от угла падения солнечных лучей и соотношения тепла и влаги; вертикальная поясность - от понижения температуры с высотой и степени увлажнения.
Почти каждая горная страна на Земле имеет свои особенности вертикальной поясности. Во многих горных странах пояс горной тундры выпадает и замещается поясом горных лугов.
Рис. 46. Изменение растительности в зависимости от широты и высоты местности
Высотная поясность начинается с зоны, расположенной у подошвы горы (рис. 46). Важнейшим фактором в распределении высоты поясов является степень увлажнения.
| |
§ 40. Круговорот веществ и энергии в биосфере
§ 42. Природные зоны россии
