Биосфера и географическая оболочка
Цель: Дать представление о биосфере, её граница; круговороте веществ в биосфере, о строении, функциях географической оболочки.
Основные вопросы:
1. Современные представления о биосфере.
2. Почвы – важнейший компонент биосферы.
3.Понятие о географической оболочке.
4. Закономерности географической оболочки.
Биосфера - это часть оболочки Земли, населенная живыми организмами. Учение о биосфере разработал русский академик В.И.Вернадский (1863-1945). Он впервые рассмотрел все живые организмы Земли как единый фактор, вовлеченный в круговорот веществ в природе, аккумулирующий солнечную энергию и определяющий геологические процессы Земли.
Граница биосферы в атмосфере находится на высоте 15-20 км, совпадая с границей тропосферы. Озоновый экран защищает живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения. Ограничивающими факторами распространения жизни выше этого предела служат излучение, недостаток влаги, кислорода и низкое давление. Наиболее плотно населен нижний слой тропосферы до высоты 50 м. Граница жизни в гидросфере проходит на глубине около 11000 м (11 км), т. е. фактически вся водная оболочка пронизана жизнью. Ограничивающими факторами здесь служат отсутствие света и высокое давление. Организмы, населяющие гидросферу, можно разбить на три большие группы: самостоятельно перемещающиеся в средних и верхних слоях - нектон; микроскопические, переносимые течением в верхних слоях - планктон; придонные организмы называют бентосом. В литосфере жизнь сосредоточена в основном на глубине до 80 м. Но некоторые следы жизни обнаружены и глубже, около 100 м, в трещинах и пустотах земной коры. Нижняя граница биосферы обусловлена термодинамическими условиями (высокой температурой недр) и отсутствием жидкой воды. Наиболее плотно заселена организмами поверхностная часть земной коры, и особенно почвенный слой.
Условия и плотность жизни. Биомасса Земли. Необходимым условием для существования живых организмов является наличие воды, воздуха, света и тепла. Температурный фактор, степень влажности и освещенность определяют и распространение жизни на планете. Жизнь на нашей планете многоярусна - в атмосфере, на земле и в воде. Вся совокупность живых организмов планеты - живое вещество, обладающее способностью расти, размножаться и расселяться по планете, составляет биомассу Земли. 97 % биомассы составляют растения, а 3 % - животные и микроорганизмы. Плотность жизни неодинакова в различных средах и на поверхности Земли. Хотя 71 % всей поверхности земного шара покрыт водой, основная биомасса сосредоточена на суше - 99,8 %. Биомассу поверхности суши составляют все живые организмы, обитающие в наземно-воздушной среде на поверхности Земли. Причем на долю растительных организмов приходится 99 %, а животные и микроорганизмы составляют лишь около 1 %. Биомасса почвы - это совокупность живых организмов, обитающих в почве. В почве живет огромное количество бактерий (до 500 т на 1 га), в ее поверхностных слоях распространены зеленые водоросли и цианобактерии. Толща почвы пронизана корнями растений, грибами. Она является средой обитания для многих животных: инфузорий, насекомых, млекопитающих и др. Биомасса Мирового океана - это совокупность живых организмов гидросферы. Как уже упоминалось, ее биомасса значительно меньше биомассы суши, причем отношение растительных и животных организмов здесь прямо противоположное. В Мировом океане на долю растений приходится лишь 6,3 %, а животные составляют 93,7 %. Это связано с тем, что использование солнечной энергии в воде составляет всего 0,04 %, тогда как на суше - до 1 %.
Функции живого вещества. Живое вещество в биосфере выполняет некоторые специфические функции, в том числе газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную. Газовая функция заключается в постоянном газообмене организмов с окружающей средой в процессе дыхания и фотосинтезе.
Концентрационная функция проявляется в биогенной миграции атомов, которые сначала концентрируются в живых организмах в процессе синтеза органических веществ, а затем после их отмирания и минерализации переходят вновь в неживую природу. Следствием реализации концентрационной функции живых организмов является появление значительных количеств химических соединений в определенных местах земной коры (накопление полезных ископаемых), например известняка, торфа, каменного угля. Окислительно-восстановительная функция лежит в основе обмена веществ и энергии организма с внешней средой. Она выражается в химических превращениях веществ в процессе жизнедеятельности организмов. Жизнь - это непрекращающийся процесс синтеза и распада органических веществ, который объединяет все живые организмы на Земле.
Итак, биосфера представляет собой большую систему, состоящую из разнородных компонентов, связанных между собой процессами миграции энергии и вещества. Источником энергии служит Солнце. Цикличность процессов миграции - круговорот веществ обеспечивает непрерывное существование биосферы.
Почвы – важнейший компонент биосферы. Почва – это природное образование, продукт взаимодействия живых организмов, горных пород и климатических факторов. Это область наибольшей концентрации живых организмов (растений, животных, грибов, бактерий), продуктов их обмена веществ и разложения. Почва – это самостоятельное природное тело, которое обладает только ему присущими свойствами и строением. К факторам почвообразования относят материнскую породу (верхняя разрыхленная часть горных пород), климат, растительность, рельеф местности, живые организмы, обитающие в почве. Состав почвы. Почва состоит из трех фаз: твердая фаза почвы (минеральные и органические вещества), жидкая фаза (это почвенная влага) и газообразная фаза (почвенный воздух). В почве обитают живые организмы. Строение почвы. Процессы выветривания, образования гумуса и передвижения органических веществ в пределах почвенного профиля определяют формирование в вертикальном разрезе почв несколько связанных между собой слоев – почвенных горизонтов. Горизонты почвы характеризуются такими показателями как механический состав, структура, окраска. Свойства почвы: водные, воздушные, тепловые, физические, пищевой режим. Плодородие - самое главное свойство почвы. Это способность почвы обеспечивать растения усвояемыми питательными веществами и влагой и давать хороший урожай. Разнообразие почв. В зависимости от факторов почвообразования формируются различные почвенные типы: тундровые, подзолистые, черноземные, каштановые, сероземы, бурые, красноземы, желтоземы.
Компоненты географической оболочки. Атмосфера, литосфера, гидросфера и биосфера - четыре оболочки земного шара находятся в сложном взаимодействии, взаимопроникают друг в друга. Все вместе они составляют географическую оболочку. Здесь 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. Все компоненты географической оболочки находятся в сложных взаимосвязях.
Закономерности географической оболочки. Географическая оболочка развивается и имеет свои закономерности.
1.Одна из основных закономерностей – ее целостность. Это означает, что изменение одного ее компонента неизбежно вызывает изменение всех остальных.
2.Следующая закономерность наличие в ней круговорота веществ и связанной с этим энергии. Круговорот веществ обеспечивает многократность одних и тех же процессов и явлений. Круговороту подвержены: циркуляция воды в океане, циркуляция воздуха в атмосфере, круговорот воды (большой и малый), биологические процессы, круговороты горных пород.
3.Ритмичность явлений в географической оболочке. Географическая оболочка Земли постоянно изменяется, усложняются взаимосвязи между ее отдельными компонентами. Эти изменения происходят во времени и 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 (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.
4.Зональность - важнейшая структурная особенность географической оболочки. Зональность – это закономерное изменение всех компонентов географической оболочки и самой оболочки по направлению от экватора к полюсам. 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. Таким образом, географическая оболочка имеет закономерную зонально-региональную структуру.
Географическая оболочка состоит из огромного многообразия природных комплексов. Самые крупные зональные подразделения географической оболочки – географические пояса. На Земле существуют следующие географические пояса: экваториальный, субэкваториальные, тропические, субполярные, полярные. На равнинах в пределах географических поясов выделяют природные зоны (зоны лесов, лесостепей, степей, полупустынь, пустынь). Природная зона – это природный комплекс, обладающий общностью температурных условий и увлажнения, почв, растительности и животного мира. Основной фактор формирования почвенно-растительного покрова – соотношения температур и увлажнения.
Жүрек ұлпасына жалпы сипаттама
Аустралия материгіне және Океанияға географиялық шолу
Биогеохимияның негізгі концепциялары т уралы
Экология ғылымы жайлы мәлімет
Экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету
Ас қорыту жүйесінің ағзалары
Қазақстандағы қоршаған ортаны қорғаудағы қаржылық реттеудің қазіргі жағдайы және шешу жолдары
Экологиялық білім және тәрбие бағыттары
AutoCAD жүйесінде көлемді объектілерді жобалау және редакторлау
«Қазіргі жаратылыстану концепциялары» курсы бойынша дәрістер