Строение географической оболочки и ее составляющих.

Г.о. Земли (З.) – материальная система, возникшая на земной поверхности в результате взаимодействия и взаимопроникновения насыщенных организмами литосферы, атмосферы, гидросферы. Компоненты имеют разные уровни организации вещества: живое, неживое (косное), биокосное (результат взаимодействия живых и неживых субстанций).

Г.о. образована двумя принципиально разными типами материи:

1) Атомарно-молекулярное неживое вещество. Может участвовать только в физико-химических процессах, в результате которых могут появляться новые вещества, но из тех же элементов.

2) Атомарно-организменное живое вещество. Обладает способностью воспроизводить себе подобных, но различного состава и облика.

Взаимодействие первых требует внешних энергозатрат. Вторые обладают собственной энергетикой. Первые и вторые образовались на З. одновременно.

Между всеми частями г.о. происходит обмен веществом и энергией, что определяет такое важное ее свойство, как целостность. С другой стороны разнообразие составов вещества и форм энергии в г.о. порождает ее пространственную дифференциацию, а именно возникновение ландшафтов различного ранга – от географических стран и он до урочищ и фаций. За верхнюю границу г.о. принимают высоту озонового слоя (» 25-28 км). Нижняя граница – подошва земной коры (раздел Мохоров и чича или Мохо).

Состав. Отдельные части З., занятые преимущественно одним компонентов определенного состояния, выделяются в качестве геосфер. Г.о. – глобальная геосфера. Л/сф, а/сф, г/сф образуют практически неразрывные оболочки. Б/сф понимается, как совокупность живых организмов в определенной среде обитания; она не занимает самостоятельного пространства, а осваивает вышеназванные сферы: полностью – г/сф, лишь отчасти – а/сф и л/сф. Специфическое положение занимают некоторые другие оболочки – криосфера (сфера холода) и педосфера (почвенный покров).

В современных исследованиях составные части геосфер по мере их дифференциации на структурные элементы называют геосистемами (комплексами). Простейшие геосистемы формируются при взаимодействии косного вещества: ледники со вмещающим их ложем и прилегающими слоями воздуха; речной бассейн, как система водных потоков с частями земной поверхности, который он занимает и грунтовыми водами и т.д. Более сложные геосистемы это природные и территориальные или ландшафтные комплексы. Они соответствуют блокам г.о., включающим слой земной коры с почвой, биоценоз и слой тропосферы определенной толщины. На океанах выделяют подводные ландшафты и аквальные комплексы.

Литосфера. Внутренне строение З. включает три оболочки: земную кору (з.к.), мантию и ядро. Л/сф образует внешняя «твердая» оболочка З., включающая з.к. и верхнюю часть мантии.

З.к. – каменистая оболочка, сложенная твердым веществом с избытком кремнезема, щелочи и воды и недостаточным количеством магния и железа. Она отделяется от мантии границей Мохо. Масса з.к.» 1% от массы З. Мощность з.к.: в среднем 35 км, под горами на континенте до 80 км, под равнинами 35-40 км, в среднем под океанами 5-15 км, под СОХ – 6-7 км.

Мантия – наибольшая по объему и весу оболочка твердой З., простирающаяся от подошвы з.к. до т.н. границы Гутенберга - нижняя граница мантии (» 2900 км). Мантию принято подразделять на нижнюю (50% массы З.) и верхнюю (18%). Состав мантии достаточно однороден и представляет собой, как предполагается, расплавленную силикатную массу, насыщенную газами. Верхняя мантия между глубинами в 50-80 км (под океанами) и 200-300 км (под континентами), до 660-670 км носит название астеносфера. Л/сф и подстилающие подвижные слои астеносферы называют тектоносферой.

Ядро представляет собой сфероид средним радиусом ок. 3500 км. Подразделяется на две сферы: внешнее, до глубины 5150 км (жидкое), и внутреннее (твердое).

Состав з.к. Химические элементы з.к. образуют природные соединения – минералы. Закономерные природные сочетания минералов образуют горные породы (г.п.). По генезису г.п. разделяют на осадочные, магматические и метаморфические. В з.к. Содержится ок. 3000 минералов, среди которых породообразующих ок. 50. Слой осадочных пород называют стратисферой. Мощность стратосферы: в среднем 2,2 км, в прогибах 10-14 км, на океаническом ложе 0,5-1 км.

По строению и мощности существует два вида з.к. Материковая: осадочные г.п., гранитоподобные г.п., базальтоподобные г.п. Контакт между гранитным и базальтовым слоями известен как граница Конрада. Океаническая: осадочные г.п., базальтоподобные г.п. Океаническая кора «подстилает» материковую, которая «плавает» по астеносфере.

Структурные элементы з.к. Основные планетарные структуры: материки, океаны. Структуры второго порядка: складчатые пояса, платформы. Морфоструктуры: крупные (горные хребты, плато). Морфоскульптуры: сравнительно мелкие (карст).

Существуют т.н. контактные зоны между континентами и океанами. Активные контактные зоны представляют собой очаги землетрясения и вулканизма и выражаются сопряжением горных поясов материков и систем глубоководных желобов океанов. Пассивные контактные зоны представляют собой постепенную смену континентов через шельфы и материковые склоны к океаническому дну.

Атмосфера – внешняя газовая оболочка З. Верхняя граница – 3000 км. Воздух атмосферы удерживается у земной поверхности силой притяжения. Масса а/сф равна 5,136 × 10¹⁵ т. Атмосферное давление (Р) у земной поверхности составляет 760 мм рт.ст. (1 атм). Плотность воздуха (r) на у.м. при температуре (темп.) 15°С в ср. составляет 1,2255 кг/м³.

Состав. А/сф состоит из воздуха, а воздух – из постоянных и переменных компонентов. К постоянным относятся газы, образующие основную массу а/сф: кислород и азот (активные компоненты) и инертные газы (аргон – преобладает, неон, гелий, водород, ксенон), которые не участвуют в реакциях, происходящих в оболочках З. По объему а/сф состоит на 78% из азота, 21% из кислорода, 0,93% из аргона, 04,% из водяного пара, 0,03% из углекислого газа. Переменные компоненты: углекислый газ (СО₂), водяной пар, озон, аэрозоли (минеральные частицы во взвешенном состоянии).

Водяной пар задерживает до 60% теплового излучения З. Другая важная функция – энергия, выделяющаяся при испарении и конденсации, «питает» различные атмосферные процессы, в частности тропические циклоны. Углекислый газ задерживает до 18% теплового излучения З. Кроме того, это основной материал для построения зелеными растениями органического вещества. Водяной пар и углекислый газ служат природными атмосферными фильтрами, задерживая тепловое излучение, вследствие чего возникает парниковый эффект.

А/сф подразделяют на 5 слоев. Нижняя часть а/сф, непосредственно прилегающая к земной поверхности, называется тропосферой. Она простирается над полюсами до 8 км, в умеренных широтах до 10-11 км, над экватором до 16-17 км. Температура воздуха понижается с высотой (в среднем 0,6°С на 100 м) и достигает - 56°С на верхней границе тропосферы. В пределах тропосферы содержится основное количество атмосферной влаги и почти все антропогенное загрязнение. Верхняя ее граница завершается переходным слоем - тропопаузой – толщиной ок. 1 км. До 50 км располагается стратосфера. В ней падение темп. воздуха прекращается, а в верхней части темп. повышается до 0°С. Особенность стратосферы – озоновый слой (25-28 км). Озон абсорбирует губительные УФ лучи. До 80-90 км располагается мезосфера. Темп. в этом слое достигает - 107°С. На верхней границе наблюдаются «серебристые облака», состоящие из кристалликов льда. До высоты 800-1000 км располагается термосфера (ионосфера). Темп. составляет от 220°С на высоте 150 км до 1500°С на высоте 600 км. Это область возникновения полярных сияний. На высоте 200 км меняется соотношение между азотом и кислородом с 78 и 21% до 45 и 55% соответственно. Частицы воздуха в термосфере заряжены (ионизированы). Выше 1000 км располагается экзосфера. Молекулы и атомы в ней преодолевают земное притяжение и рассеиваются в космосе.

В тропосфере зарождаются воздушные массы (в.м.) - большие объемы воздуха, которые обусловливают изменение погоды с примерно одинаковыми свойствами (тем. и влажность). В.м. находятся в постоянном движении: движутся, трансформируются, разрушаются. Зоны контакта в.м. – атмосферные фронты. Свойства в.м. зависят от того, в каких географических районах они формируются. По географическому признаку выделяют: экваториальный воздух, тропический воздух (морской и континентальной разновидности), воздух умеренных широт (м. и к.), полярный арктический и антарктический воздух (м. и к.).

А/сф преобразует солнечную энергию, поддерживает жизнь, защищает от метеоритов.

Гидросфера – совокупность всех вод З.: материковых¸(подземных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных. Воды океанов и морей называют океаносферой.

Объем воды различных частей г/сф (%): МО – 96,5, другие воды – 3,5. Другие воды (%): ледники – 68,7, подземные воды – 30,9, другие – 0,4. Другие (%): озера – 0,26, почвенная влага – 0,05, далее по убыванию – влага в а/сф, болота, вдхр., реки. Вода обладает многими аномальными физико-химическими свойствами: не имеет вкуса, цвета и запаха (морская имеет); универсальный растворитель; химически стойкое вещество; окисляет почти все металлы; при замерзании расширяется и др. Тем. замерзания морской воды: – 11,9°С, тем. кипения морской воды: +100,55°С.

Океаносфера (МО) – единая непрерывная оболочка З., которая включает океаны и моря. Выделяют 5 океанов, 54 моря. Моря: внутренние и окраинные (Средиземное море – окраинное, включает 7 внутренних морей).

Общий объем вод МО – 1340-1370 млн км³. Воды МО покрывают 70,8% поверхности планеты (362 млн км²). В 1 км³ морской воды содержится 40 т солей. Средняя соленость (S) МО - 35‰. Соленость МО имеет минимум в приэкваториальной области, максимумы – в тропиках и пониженное значение у полюсов.

Водные массы – большие объемы воды с относительно постоянными физическими, химическими и биологическими свойствами, которые формируются в определенных районах МО. Основные показатели водных масс: темп. и соленость. По вертикали выделяют 4 типа водных масс: поверхностные, промежуточные, глубинные, придонные. Наиболее изменчивы поверхностные водные массы, которые охватывают самый верхний слой моря толщиной в среднем 20-100 м. Среди них выделяют экваториальные, тропические (северные и южные), субтропические (с. и ю.), субполярные (субарктические и субантарктические), полярные (арктические и антарктические водные массы. Водные массы отделяются друг от друга фронтами. Перенос воды в океанах осуществляется морскими течениями.

Воды суши: реки, озера, болота, вдхр., подземные воды. Совокупность вод суши – гидрографическая сеть.

Биосфера – особый объем г.о., объединяющий все геосферы, где существует или существовала жизнь и где имеются ее следы в виде живого вещества. Чаще всего биосферой называют область активной современной жизни организмов, которая охватывает нижнюю часть а/сф, г/сф и верхнюю часть л/сф. В наиболее широком смысле к б/сф относят не только ту наружную область З., в которой существует жизнь, но и все сферы, в разной мере видоизмененные жизнью. Такой смысл вкладывал в этот термин В.И. Вернадский, который относил к б/сф и верхнюю часть з.к., включая гранитный слой. В наиболее узком смысле под б/сф понимают совокупность всех живых организмов, которые населяют земную поверхность.

Б/сф – самая крупная (глобальная) экосистема З., высший уровень интеграции живой материи, область взаимодействия живого и косного вещества. По содержанию химических элементов в живом веществе: О₂ – 70%, С – 18%, Н₂ – 10,5%. Основной фактор распространения жизни – солнечная энергия и вода. Б/сф неодинаково распространена на З. Видовое разнообразие в воде беднее, чем на суше (350-500 тыс. видов растений на суше и 10 тыс. – в океане).

Организация б/сф. В современной классификации органический мир З. на высшем таксонометрическом уровне организации вещества делятся на два надцарства: прокариоты(безъядерные) (царства бактерий и архибактерий) и эукариоты (ядерные) (царства животных, растений и грибов). Это деление основано на закономерностях эволюционного развития и клеточного строения организма. Также живые организмы принято классифицировать исходя из функций, выполняемых ими в обмене веществом и энергией. Автотрофные (зеленые растения и некоторые прокариоты) создают органическое вещество из неорганического, используя в качестве источника энергии чаще всего солнечную радиацию. Гетеротрофные (животные, грибы, большинство бактерий) питаются готовым органическим веществом.

Внутренняя организация биотического сообщества. На любом участке земной поверхности всегда обитает комплекс видов, находящийся в природе в определенных взаимоотношениях. Каждый организм испытывает воздействие экологических факторов: абиотических (факторов среды) и биотических (внутривидовых). Функционирование сообщества и его стабильность зависят от популяционных связей, от распределения организмов в пространстве и характера взаимодействия с внешней средой. Все это составляет понятие внутренней организации сообщества.

Сообщества различаются по видовому составу. Каждый вид формирует ареал и стремится его расширить. По мере расширения могут встречаться преграды (барьеры). Виды, свойственные только данной территории/акватории – эндемики.

Биомасса – совокупность организмов (живущих/отмерших), присутствующих в экосистеме. Может быть выражена числом особей, в весовых или энергетических характеристиках (ккал). Биопродуктивность – скорость продуцирования биомассы. В производстве биомассы участвуют продуценты и консументы. Биомасса имеет связь с водотепловыми условиями. Она наибольшая в лесных сообществах влажных тропиков.

Криосфера – прерывистая и непостоянная по конфигурации оболочка З. в зоне теплового взаимодействия а/сф, г/сф и л/сф с отрицательными или нулевыми тем., при которых вода находится в твердой фазе. Криол/сф – зона мерзлых г.п. Криог/сф – зона плавучих льдов. Хионосфера – зона отрицательных температур в а/сф. Для криосферы характерна глобальная асимметрия, которая состоит в том, что в районах с холодным морским климатом или влажным континентальным образуются наземные льды (ледники), а в районах сухого континентального – подземные. Лед – монокристаллическая структура, состоит из шестиконечных кристаллов. Распространение природного льда (площадь): ледники и ледниковые покровы - 11% суши, айсберги - 17% океана, снежный покров – 14% планеты, подземный лед - 21% суши, морской лед - 7% океана.

Педосфера – почвенный покров. Почвой называю поверхностный слой з.к., возникающий в результате преобразования коры выветривания водой, воздухом и живыми организмами. Почва состоит из минеральных частиц, почвенной влаги, почвенного воздуха, организмов, гумуса.

Антропосфера – переработанная людьми естественная среда, обогащенная продуктами их жизнедеятельности. Техносфера включает продукты человеческой деятельности, чуждые природе З.

Дата добавления: 2015-07-11