Екзаменаційний білет №17

Концепція нової екології або «неоекології» (В.Ю. Некос), чи «мегаекології» (М.Ф. Реймерс). Основні уявлення про антропогенний вплив на екосистеми. Зміни природних екосистем під впливом процесів техногенезу (виробничої діяльності людини).

В. І. Верн.зазначав, що можливості людини з її розумом і технікою такі значні, що вона може втручатись в хід геолого-хімічних процесів Землі і навіть змінювати їх природний напрямок. Людство має усвідомити свою силу і роль у біосфері і тоді настане новий етап її розвитку. Вернадський передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму -"ноосферу" (noos - в перекладі з грецької: розум, дух), в якій людина стане основною геологічною силою. Ноосфера - це етап розвитку біосфери, на якому людина, свідомо використовуючи свої знання, буде підтримувати існування біосфери та сприяти її розвитку. Вчення Вернадського про ноосферу включає 4 основні положення:

1. Ноосфера - історично останній стан геологічної оболонки біосфери, що перетворюється діяльністю людини.

2. Ноосфера - сфера розуму і праці.

3. Зміни біосфери обумовлені як свідомою, так підсвідомою діяльністю людини.

4. Розвиток ноосфери пов'язаний з розвитком соціально-економічних факторів.

Ноосфера відрізняється від біосфери величезною швидкістю в розвитку. За концепцією ноосфери, людство перетворилося на найпотужнішу геологічну силу на планеті. Вернадський підкреслював, що протягом останніх 500 років воно освоїло нові форми енергії - парову, електричну, атомну, й навчилося використовувати майже всі хімічні елементи. Людство освоїло всю біосферу й одержало набагато більшу, порівняно з іншими організмами, незалежність від навколишнього середовища. Наукова думка й діяльність людини змінили структуру біосфери, незаймана природа швидко зникає, з'являються нові екосистеми та ландшафти - міста, культурні землі, для яких характерні простіші угрупування організмів.

У наш час людство переживає надзвичайно важливий, критичний період своєї історії - період небаченого досі, загрозливого для існування цивілізації зростання низки негативних факторів: деградації природи, деградації людської моралі, зростання бідності, поширення хвороб, голоду, злочинності, агресивності, зростання до критичного рівня конфлікту між техносферою і біосферою.

Природа забруднюється, піддається руйнуванню, знищується.

Погіршення стану більшості екосистем біосфери, значне зменшення біопродуктивності і біорізноманіття, катастрофічне виснаження грунтів і мінеральних ресурсів при одночасному небаченому зростанні забруднення всіх геосфер пов'язані з інтенсивним зростанням населення Землі та розвитком науково-технічної революції протягом останніх 40-50 рр. До розвитку глобальної екологічної та соціально-економічної кризи, яка сьогодні загрожує існуванню нашої цивілізації призвели кілька “вибухів”: демографічний, промислово-енерготехнічний, вибух насильства над природою.

Вчений Р.Маккамари припускав, що на початку ХХІ ст. населення планети щорічно збільшуватиметься на 100 млн., причому 90% з них - за рахунок країн, що розвиваються. У 1650 р. чисельність населення світу становила близько 500 млн. чоловік, протягом наступних 200 р. вона збільшилась вдвічі, і ще раз удвоє зросла уже всього за 80 наступних рр.; у 1975 р. кількість населення Землі досягла 4 млрд. чоловік. Протягом хвилини населення світу збільшується на 172 чол. Це означає, що кожного тижня до населення Землі додається 1,7 млн. людей - стільки, скільки мешкає сьогодні в таких містах України, як Запоріжжя, Вінниця, Житомир, разом узятих.

Прогнозні оцінки показують, що у найближчому майбутньому чисельність населення продовжуватиме зростати» на 3 чол./сек., тобто» 90 млн. чол./різ. і досягне в 2000 р. 7-8 млрд. А до 2100 р. чисельність населення становитиме» 9-13 млрд. чол., хоча для всіх цих людей природних ресурсів і можливостей біосфери для підтримки життя буде вже абсолютно недостатньо. Навіть при 7-8 млрд. будуть мати місце масові вимирання від голоду й хвороб.

На країни, що розвиваються, припадає 80% приросту населення, в розвинених країнах він не перевищуватиме і 1%.

Добробут людей тісно пов'язаний зі збільшенням кількості населення, розвитком господарства й станом довкілля.

Вченими підраховано, що сучасна біосфера Землі здатна підтримати нормальне функціонування і розвиток людства, кількість якого не перевищуватиме 4-5 млрд. чол., та ще й за умов оптимального розподілу національних прибутків, взаємодопомоги, взаємо підтримки, і взаєморозуміння націй, ефективного використання загальнолюдського інтелекту для забезпечення всіх людей планети, раціонального, природокористування і охорони довкілля.

Нерегульоване примноження населення веде до зростання енерго- та промислового виробництва і як наслідок - зростання забруднень довкілля, утворення кислотних дощів, озонових дір, парникового ефекту, хвороби, зубожіння більшості населення.

Сьогодні» 10 млн. дітей у світі недоїдають, а понад 200 млн. харчуються неповноцінно. За матеріалами ООН, близько 25 млн. чол. сьогодні не мають якісної питної води.

Військова справа і виробництво зброї в розвинених країнах є найжадібнішим споживачем природних ресурсів і одним із найсерйозніших забруднювачів довкілля. Для задоволення своїх зростаючих потреб і збільшення комфортності існування людство розвинуло до незвичайно високого рівня енергетику, хімічну, нафтопереробну, металургійну, гірничо-видобувну, машинобудівну і легку промисловість, транспорт і засоби зв'язку.

Близько 500 млн. автомобілів щорічно викидають в атмосферу Землі 400 млн. т. оксидів вуглецю, понад 100 т. вуглеводів, сотні тисяч тонн свинцю. Промислові підприємства, теплові електростанції, засоби авто- і автотранспорту щорічно спалюють понад 5 млрд. тон вугілля, нафти і більше трильйона кубометрів газу. А в природні водойми щорічно спускається близько 500 млрд. тон промислових і побутових стоків, у тому числі кілька млн. тонн нафти. Щорічно в промисловому виробництві утворюється 2100 млн. тонн твердих відходів, із них 338 млн. тонн потенційно небезпечні.

Вчені стверджують, що у наступні 20-30 років через зміни в навколишньому середовищі, спричинені людською діяльністю, світ може втратити більше мільйона видів рослин і тварин.

За даними ООН, близько 900 млн. чол. проживають у посушливих зонах нашої планети, землі яких зазнають негативного впливу явища опустелювання.

Охорона природи повинна стати моральною категорією і користуватись пріоритетом за будь-яких політичних ситуацій і компромісів.

Отже, як бачимо, такі явища, як опустелювання, деградація грутів, деградація біосфери і зменшення її біорізноманіття, збільшення кількості кислотних дощів, розвиток парникового ефекту та поява озонових дір у атмосфері, тобто глобальні негативні кліматичні й біологічні зміни розвиваються під впливом неконтрольованої, неузгодженої з законами життя природи антропогенної діяльності. Чим активніша ця діяльність, тим сильніша зворотна реакція Природи, яка відплачує людям за їх бездумне втручання у віками налагоджений ритм і режим життя біосфери. Яскравим прикладом можуть бути регіони великих міст промислових і енергетичних центрів, де за комфорт існування люди розплачуються хворобами, стресами, неповноцінними дітьми, скороченням тривалості життя. Величезна кількість отруйних речовин виноситься поверхневими і ґрунтовими водами в ріки, звідки - в моря й океани. До них додаються забруднювачі, що переносяться вітрами. У результаті в багатьох прибережних районах Європи, Азії, Америки, Африки за останні 20 років дуже погіршилися екологічні умови, зменшилась кількість риби, молюсків, планктону, птахів, збільшилась кількість захворювань людей, почастішали явища “червоних” припливів, “цвітіння” води, що приносить із собою загибель усього живого від нестачі кисню і створюють все більші “мертві зони”.

Хижацький вилов риби у Світовому океані й внутрішніх морях протягом останніх 20 років призвів до катастрофічного зменшення рибних запасів в усьому світі, до повного зникнення деяких найбільш цінних видів риби.

Дуже швидкими темпами деградують грунти в усьому світі. Як відомо, для утворення родючого грунту потрібні тисячі, а то й мільйони років. А сучасна людина здатна зруйнувати грунт за 1-2 роки.

Щороку землі України втрачають близько 24 млн. тонн гумусу. Підприємства Мінхімпрому й Міндобрив скидають у ріки й водойми України щорічно» 50 млн. тонн агресивних речовин, що містять зокрема, фтор, фенол, формальдегід, пестициди.

Величезну тривогу в світі викликає пере забруднення шкідливими газами атмосфери, що призвело до збільшення озонових дір і розвитку парникового ефекту на планеті.

В результаті знищення лісів у Бразилії, США, Південній Азії, Карпатах, Альпах значно почастішали катастрофічні повені на ріках, що завдає людству чимраз більших збитків. Люди забули, що іншого джерела, окрім біосфери та її ресурсів, для підтримки існування життя на Землі, в тому числі й людини не існує. Їм лише здається, що вони існують в умовах достатньої кількості природних ресурсів. Насправді ж навіть при сучасній енергоозброєності й найпередовіших технологіях швидкість використання ресурсів набагато перевищує можливість їх відтворення.

Довкілля - природній капітал, без якого неможливий розвиток і задоволення потреб людини, створення комфортних умов для існування. Враховуючи той факт, що йде швидке скорочення всіх видів наявних ресурсів - лісів, грунтів, корисних копалин. чистої прісної води, повітря, риби, тварин тощо, вихід із критичної ситуації що склалася, може бути лише один: реалізація в глобальному масштабі стратегії самообмеження, ресурсозбереження й запровадження нових технологій природокористування, які не суперечать законам нормального функціонування екосистем біосфери.

Пам'ятайте!

Кожної години на нашій планеті:

1700 актів продуктивної землі стає пустелею;

близько 2000 дітей помирає з голоду;

55 чоловік отруюються й гинуть від пестицидів та інших хімічних речовин;

1000 чоловік вмирають від отруєння водою;

2000 тонн кислотних дощів випадає у Північній півкулі;

5-6 видів тваринного чи рослинного світу зникають.

Кожної хвилини:

знищується більше 51 акра тропічних лісів;

використовують близько 35000 барелів нафти;

знищується 50 тонн родючого грунту через неправильне його використання;

виділяється більше 12000 тонн вуглекислого газу в атмосферу.

Ми отримали в спадок невимовно прекрасний і багатообразний сад, але біда наша в тому, що ми погані садівники, що не засвоїли найпростіших правил садівництва. Із зневагою ставлячись до цього саду, ми робимо це з благодушним самозадоволенням неповнолітнього ідіота, який шматує ножицями Рембрандта.

Необхідні подальші величезні зусилля, щоб дії людини набули мудрості, неупередженості й обачності. Якщо ж в її поведінці, як і досі, переважатимуть роз'єднаність, антагонізм, жадібність, то зруйнуються найтонші механізми, що підтримують рівновагу сил природи, яка оточує нас. І тоді навряд чи в людини залишаться шанси вижити.

Господарська діяльність людини зумовила пошкодження і вичерпування природних ресурсів, що призводить до деформації сформованих протягом багатьох мільйонів років природного кругообігу речовин та енергетичних потоків на планеті. Внаслідок цього почалося прогресуюче руйнування біосфери Землі, що може набути характеру незворотних процесів і навколишнє середовище може стати непридатним для існування.

Основні джерела антропогенного забруднення довкілля.

З появою людини на планеті Земля велику роль у глобальній екосистемі стали відігравати взаємовідносини суспільства і природи. Особливо швидко посилюється вплив суспільства на природу у зв'язку з розвитком машинного виробництва.

Завдяки цьому масштаби впливу суспільства на природу поширюються так швидко, що людство поступово перетворюється у потужну геологічну силу, яка впливає на природні процеси. На всі кругообіги, що здійснюються у природі, людина прямо чи опосередковано мас вплив. Під впливом антропогенних факторів відбуваються зміни у природі.

Завойовуючи природу, людство значною мірою підірвало природні умови власної життєдіяльності.

Достатньо навести деякі цифри і факти. Відомо, що за останні 100 років людство більше ніж у тисячу разів збільшило чисельність енергетичних ресурсів; за останні 35 років відбулося зростання більше ніж у 2 рази обсягів індустріальної і сільськогосподарської продукції. Загальний обсяг товарів;! послуг у розвинутих країнах через кожні 15 років зростає у 2 рази. Звідси відповідно збільшується і кількість відходів господарської діяльності, які забруднюють атмосферу, водойми, ґрунт.

Взявши у природи 100 одиниць речовини, людство використовує 3—4, а 96 одиниць потрапляє у відходи. У розрахунку на кожного мешканця індустріальне розвинутих країн, щорічно добувається близько ЗО тонн природних ресурсів, з них лише 1—1,5% набирає форми продукту, що споживається, а решта потрапляє у відходи..

Внаслідок спалювання палива частка вуглекислого газу в атмосфері збільшилася за останні 30 років на 25—30 %. За передбаченням футурологів, це може призвести на початку XXI століття до підвищення середньої температури на 1,5-2 °С і зростання площі пустель.

Щорічно світова промисловість скидає в річки понад 160 куб. м шкідливих стоків, щорічно в ґрунти людством вноситься 500 млн. тонн мінеральних добрив і близько 4 млн. тонн пестицидів, більша частина яких осідає в ґрунтах та виноситься поверхневими водами в річки, озера, моря та океани, в дуже значних кількостях накопичується в штучних водосховищах, які живлять водою промислові центри.

Пестициди (включаючи гербіциди, інсектициди та фунгіциди) — хімічні речовини, що використовуються для знищення бур'янів, грибків, бактерій, різноманітних комах та тварин. Більшість пестицидів є синтетичними хіміка тами, що мають токсичні властивості. Головна їхня властивість і роль — знищувати різні форми життя. Всі пестициди є небезпечними.

На всіх стадіях виробництва, транспортування, зберігання та утилізації пестициди забруднюють навколишнє середовище. Вони проникають у водойми, де накопичуються у рибі та в інших водних організмах. Річки та дощі переносять пестициди в інші регіони, де вони отруюють ґрунти, джерела питної води, моря, вбивають рослин і тварин. Людина завершує цикл отруєння, страждаючи від своїх не виважених дій. Зараз на Землі не залишилося куточка, не забрудненого пестицидами. Рівень забруднення 65 % сільськогосподарських угідь країн Західної Європи перевищив допустимі норми.

Птахи, ссавці, риби та корисні комахи гинуть під час застосування пестицидів на полях, особливо при їх внесенні за допомогою авіації.

На сьогодні в Україні накопичено 11 тис. тонн застарілих пестицидів. Проблема Їхньої утилізації не вирішена. Багато сховищ, де вони зберігають ся, знаходяться в незадовільному стані.

У світі близько 25 млн. сільськогосподарських робітників щороку отруюються пестицидами. Безпосередній вплив їх на людину полягає в ураженні та зміні функцій печінки, захворюваннях центральної нервової, серцево-су динної та дихальної систем. Пестициди негативно впливають на репродуктивну функцію людини.

Дуже уразливі до дії пестицидів діти. Споживаючи продукти із залишками пестицидів та забруднену питну воду, дитячий організм реагує структур ними змінами систем та окремих органів. Накопичення пестицидів в організмі призводить до появи різноманітних захворювань, включаючи онкологічні.

Ефект спільної дії пестицидів та радіонуклідів наукою вивчений недостатньо. Для умов України, територія якої сильно забруднена внаслідок Чорнобильської катастрофи, цей фактор має особливе значення. Отруйні речовини потрапляють у навколишнє середовище. У різних областях України виявлено значне забруднення пестицидами ґрунтів. Навіть після припинення їх застосування проблема не вирішується. Ці отрути можуть зберігатися в навколишньому середовищі десятки років, продовжуючи свою згубну дію на всі ланки екосистеми.

Вся планета нині страждає від антропогенного тиску, він виявляється через забруднення навколишнього природного середовища, виснаження природних ресурсів і деградацію екосистем, ґрунтів, хижацьке винищення лісів.

До основних антропогенних забруднювачів довкілля, крім шкідливих речовин, що викидаються промисловими підприємствами, пестицидів і мінеральних добрив, що застосовуються в сільському господарстві, забруднень усіх видів транспорту, належать також транспортні та виробничі шуми, іонізуюче випромінювання, вібрації, світлові та теплові впливи, які детальніше будуть розглянуті далі.

Поняття «географічна оболонка», «геосфера». Природні ресурси геосфери та їх класифікація. Джерела енергії геосфери, радіаційний та тепловий баланс. Антропогенний вплив на енергетичний баланс геосфери.

Географічна оболонка — це комплексна оболонка Землі, в якій стикаються, взаємопроникають і взаємодіють чотири природні земні оболонки (геосфери). Тобто вона охоплює верхню частину літосфери, нижню частину атмосфери, усю гідросферу і всю біосферу. За верхню межу географічної оболонки, переважно, приймають озоновий екран, нижче якого існує життя і протікають кліматоутворюючі процеси. Нижню межу географічної оболонки на суходолі найчастіше проводять на глибині близько 1000 м. В океані нижньою межею географічної оболонки є його дно. Загальна потужність цієї складної комплексної оболонки за таким підходом становить 30—40 км. За протяжністю вона збігається з межами біосфери в широкому розумінні слова.

Геосфера — сукупність оболонок, з яких складається Земля. Геосфери різняться між собою будовою, фізичними й хімічними властивостями. Виділяють зовнішні оболонки — магнітосферу, атмосферу і гідросферу, та внутрішні — літосферу, мантію і ядро Землі. Окремо виділяють оболонку біосфери.

Геосферу також іншими словами називають географічною оболонкою. Географічна оболонка є навколишнім середовищем людського суспільства і, у свою чергу, зазнає значного перетворюючого впливу від нього.

Геосферу розуміють як цілісну, відкриту систему, що саморозвивається і знаходиться у рухливій рівновазі. Речовини геосфери знаходяться у трьох агрегатних станах – рідкому, твердому та газоподібному.

Природні ресурси — це природні компоненти та сили природи, що використовуються або можуть бути використані як засоби виробництва та предмети споживання для задоволення матеріальних і духовних потреб суспільства, підвищення якості життя людей.

Виходячи з господарського використання, природні ресурси поділяються на такі групи:

1) за територіальною належністю: світові (глобальні) та національні (зв’язані з певною територією);

2) за вичерпністю: вичерпні і невичерпні.

Вичерпні природні ресурси — це ресурси, які при їх видобутку і використанні не відтворюються природою або відновлюються в терміни, значно більші у порівнянні із швидкістю їх викорис­тання. До відтворюваних ресурсів належать ґрунти, рослинність, тваринний світ, а також деякі мінеральні ресурси, наприклад, солі, що осідають в озерах і морських лагунах, тощо. Вони можуть відтворюватися в природних процесах і підтримуватися у деякій постійній кількості, визначеній рівнем їх щорічного відтворення і споживання. В свою чергу вони діляться на відтворювані і невідтворювані. До невідтворюваних ресурсів належать багатства надр (горючі копалини, металічні та неметалічні корисні копалини). Використання цих ресурсів можливе тільки один раз, і воно неминуче призводить до виснаження їх запасів. Поповнення цих запасів неможливе, оскільки відсутні умови, в яких вони виникли багато мільйонів років назад, або відбувається дуже повільно. При додержанні принципів сталого розвитку ресурси надр можуть використовуватися людиною нескінченно.

Природні ресурси, існування яких необмежене часом, називаються невичерпними. При будь-якому інтенсивному споживанні їх кількість не зменшується, або зменшується настільки мало, що ця величина на практиці ігнорується. До невичерпних природних ресурсів відносяться кліматичні і гідрологічні, сонячна енергія, дощові опади, кінетична енергія вітру і морського прибою, потен­ційна енергія рік і морських припливів, вода як речовина і засіб транспортування;

3) за поновленням: поновлювальні (біологічні), частково поновлювальні або ті, що залучаються у повторне використання (сировинні), непоновлювальні (горючі копалини). До поновлювальних ресурсів відносяться біологічні ресурси, поновленість яких в часі залежить від тривалості їх життєвого циклу (злакові культури — 6—12 місяців, ліси — 70—100 років тощо).

До групи частково поновлювальних природних ресурсів належать торф, самосадні солі, ґрунти, ресурси деревини, темпи поновлення яких значно відстають від темпів експлуатації.

Непоновлювальні природні ресурси — це природні ресурси, що не самовідновлюються після їх використання або відновлюються протягом дуже тривалого часу. До них належить більшість корисних копалин (рудні, нафта, природні горючі гази, вугілля, горючі сланці, ядерна енергія поділу урану та термоядерна, мінеральні та будівельні матеріали тощо);

4) за напрямом використання: паливно-енергетичні, мінерально-сировинні, продовольчі та ін.;

5) за рівнем вивченості: прогнозні, виявлені, детально вивчені;

6) за можливістю використання: недоступні, резервні, можливі для використання й ті, що використовуються;

7) за характером використання: одноцільового (сировинні) та багатоцільового використання (лісові, водні, земельні);

8) за якістю: кожний вид природних ресурсів поділяється за класами, групами, типами та іншими класифікаційними одиницями;

9) за впливом виробництва: зазнають шкідливого впливу (біологічні), зазнають невеликого впливу (гідросфера, атмосфера, поверхня літосфери), не зазнають впливу (глибинна частина літосфери).

За можливістю залучення до господарського обігу природні ресурси можна поділити на можливі для експлуатації (дійсні) та потенційні. До можливих для експлуатації належать ресурси верх­ньої оболонки Землі та енергії Сонця, а до потенційних належать ресурси космосу та морських глибин.

Потенційні ресурси хоча й наявні, але не використовуються внаслідок недостатнього рівня розвитку техніки, нерозробленості технології або економічної неефективності. Нерідко існування таких ресурсів має прогнозний і навіть імовірний характер.

До потенційних природних ресурсів належать, по-перше, елементи природи, що знаходяться на стадії вивчення або підготовки до промислової експлуатації (освоєння), що є першим етапом залучення природних ресурсів до господарського обігу, приведення їх у такий стан, при якому стає можливою їх експлуатація (наприклад, розвідані родовища корисних копалин); по-друге, природні ресурси, що не можуть використовуватись у господарст­ві через неможливість вивезення їх з місця видобутку. Отже, для включення потенційних природних ресурсів у суспільне споживання, тобто для перетворення їх на можливі для експлуатації (дійсні), необхідні додаткові знання та затрати праці, що нададуть цим засобам виробництва певну якісну завершеність.

У господарському відношенні можливі для експлуатації природні ресурси поділяються на чотири групи:

зовнішні — енергія Сонця, гравітаційна енергія;

поверхні Землі, що в свою чергу поділяються на ресурси фізичного середовища (поверхні літосфери та гідросфери) та біологічні (наземні, водні, ґрунтові);

земних глибин — мінерально-сировинні та паливно-енер­гетичні.

За цільовим призначенням природні ресурси поділяються на матеріальні, пізнавальні, естетичні, рекреаційні тощо.

За рівнем необхідності для життя людини природні ресурси поділяються на вкрай необхідні (повітря, вода, їжа) і відносно байдужі.

У зв’язку з інтенсивним використанням природних ресурсів, їх виснаженням і деградацією вони стають предметом все більшого вивчення багатьох галузей науки: економіки, екології, географії, геології тощо. Комплексність використання природних ресурсів визначає можливість і необхідність варіантного підходу до їх використання. Вибір варіанта, хоч і заснований на всебічному врахуванні природних властивостей ресурсів, але визначається також соціально-економічними і технічними факторами — загальними і локальними.

Всі процеси, що протікають в географічній оболонці, мають два джерела енергії: внутрішню енергію землі і енергію Сонця та Космосу. Із глибини Землі в географічну оболонку поступає тепловий потік енергії, що складає близько 3×1017 ккал/рік (радіоактивний розпад, енергія пов'язана з дією гравітаційних сил та ін.)

Основним джерелом енергії в географічній оболонці є сонячна радіація. До земної поверхні доходить близько 5,5×1020 ккал/рік (за К.К.Марковим). Частина сонячної радіації відбивається в атмосферу, а основна частина поглинається літосферою і гідросферою, викликаючи їх нагрівання і випаровування води. На випаровування води витрачається майже половина всієї сонячної енергії, що досягає Землі. Енергія, що досягла Землі, у взаємодії з гравітацією зумовлює циркуляцію атмосфери і гідросфери. Привівши в дію різноманітні процеси, що протікають в географічній оболонці, сонячна радіація майже повністю перетворюється в тепло і в такому виді знову повертається в Космос. Але цей кругообіг не замкнений, бо частина сонячної енергії акумулюється географічною оболонкою (біосферою). Загальна кількість енергії, акумульованої зеленими рослинами (живими організмами) складає 1019 ккал.

Кількість радіації, що попадає на земну поверхню істотно залежить від кута падіння сонячних променів. А остання залежить від широти

І=І0 ´ cosφ,

І– кількість прямої радіації на земній повехні;

Іо – сонячна радіація, яка потрапляє на верхню межу атмосфери.

Це правило називають законом косинуса.

Більша частина сонячної радіації, що досягає земної поверхні, поглинається нею, решта відбивається. Відношення потоку відбитої радіації до загальної кількості радіації, що падає на дану поверхню, називають альбедо:

a = U/Q × 100%

Альбедо мінливе і залежить від підстильної поверхні. Найменше а водної поверхні, найбільше снігу (свіжого) до 90%.

Земна поверхня поглинає сонячну радіацію і, нагрівшись, сама її випромінює, але в інфрачервоній частині спектра. Таке випромінювання називається земним або власним. Майже 9% випромінювання земної поверхні поглинається атмосферою (переважно водяною парою і СО2).

Різниця між надходженням і втратою радіації земною поверхнею становить її радіаційний баланс (R).

R=S+D-O-Es+Ea;

де S – пряма, D – розсіяна, O - відбита, Es - випромінення земної поверхні, Ea - випромінення атмосфери.

Цей вираз називають рівнянням радіаційного балансу.

Атмосфера, на відміну від земної поверхні, більше випромінює, ніж поглинає. Дефіцит енергії, що виникає таким чином, компенсується теплом, яке надходить від земної поверхні турбулентно і з водяною парою.

У цілому Земля як планета втрачає майже стільки радіаційної енергії, скільки й одержує. Тому вважається, що Земля перебуває в стані радіаційної рівноваги.

Тепловий баланс. Тепловий баланс визначає розподіл енергії, що надходить до географічної оболонки. Тепловий баланс виражається як різниця між R і витратою тепла на процеси вологообміну, перетворення речовини та ін. Рівняння теплового балансу:

R- (LE+P+A+Kh+F)=0;

де R - радіаційний бананс, LE – теплота затрачена на випаровування, P – вертикальний турбулентний тепловий потік (або молекулярна і турбулентна теплопровідність між поверхнею і атмосферою), A – те ж з глибшими шарами літосфери, Kh і F – розхід енергії на фотохімічні та геохімічні процеси.

Найбільшими є витрати тепла, пов’язані з кругообігом вологи та турбулентним обміном теплом через повітря. Фотосинтез і ґрунтоутворення становлять менш, ніж 1% радіаційного балансу, але ці складові мають здатність нагромаджуватись протягом геологічного часу і перебувати в накопиченому стані у вигляді вугілля, нафти, горючих сланців та ін. Використання цієї енергії є основою традиційної енергетики.

Структура теплового балансу змінюється залежно від широти і від підстильної поверхні (суша, водна). Суходіл і океан поглинають різну кількість сонячної радіації і по-різному вона в них поширюється. Теплова енергія розподіляється в океані на значну глибину і це не призводить до суттєвого нагрівання води і теплоємність океанської води порівнюючи з гірськими породами та повітрям досить висока і це гальмує температурні коливання залежно від надходження теплоти. На суходолі, що прогрівається за теплий сезон лише на кілька метрів, накопичується в 10...25 разів менше тепла ніж на такій же площі океану.

Майже 80% енергії поглиненої океанською водою, витрачається на випаровування, а решта 20% - на турбулентний теплообмін з атмосферою та на механічні процеси (хвилювання, прибій та ін.). Частина енергії витрачається на перенос води течіями. Взагалі в теплообміні океан-атмосфера та океан-суходіл бере участь шар води товщиною ~50 м.

Завдяки великому запасу теплоти, нагромадженому Світовим океаном в цілому і особливо жарким поясом протягом року, а помірним влітку, а також теплоємкості і рухливості води, Світовий океан править за глобальну (грілку) географічної оболонки. Разом із суходолом Світовий океан як цілісна термодинамічна система формує клімат Землі.

Додатній баланс сонячної енергії в Світовому океані спостерігається в жаркому поясі і аж до 30-40º ш. обох півкуль. Звідси зайва енергія переноситься океанськими течіями у високі широти. Це сприяє вирівнюванню температури контрастів в океані і далі, пом’якшуючи клімат (у низьких широтах зменшує спеку, у середніх і високих - холоди).

Середня температура Землі становить приблизно +15,5ºС. Найвища температура спостерігається на термічному екваторі – лінії, що сполучає точки з найвищою річною температурою. Він має вигляд хвилястої лінії. В Північній півкулі він проходить біля 5º пн.ш. в океані і біля 10º пн.ш. на суходолі.

Розподіл температури ускладнений океанськими течіями та атмосферною циркуляцією.

По вертикалі в тропосфері температура понижується ~0,6ºС/100 м висоти за винятком інверсії температур. Тобто температура в тропосфері знижується за вологоадіабатичним законом. В аридних областях – за сухоадіабатичним законом (1ºС/100 м).

Вглиб земної кори температура підвищується з глибиною в середньому на 3ºС/100 м.

У Світовому океані спостерігається двошарова модель вод за температурою, тобто зверху теплий шар, а нижче – холодний, де температура становить +4ºС і менше.

Залежно від порушення балансу компонентів і процесів прийнято виділяти три "види якісного стану природи: природне – незмінне під впливом людської діяльності стан екосистем; рівноважний – швидкість відновлення дорівнює чи вище темпів антропогенних змін; кризовий – швидкість антропогенних порушень перевищує темпи самовідновлення природи; критичне – поправна антропогенна заміна існуючих екосистем на менш продуктивні; катастрофічне –труднообратимий процес закріплення малопродуктивних екосистем; колапс - необоротна втрата біологічної продуктивності.

Дата добавления: 2015-08-10