Географическая оболочка представляет собой целостную непрерывную приповерхностную часть Земли, в пределах которой отмечается интенсивное взаимодействие четырех компонентов: литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы (живого вещества). Это наиболее сложная и разнообразная материальная система нашей планеты, которая включает в себя всю гидросферу, нижний слой атмосферы (тропосферу), верхнюю часть литосферы и населяющие их живые организмы. Пространственная структура географической оболочки трехмерна и сферична. Это зона активного взаимодействия природных компонентов, в которой наблюдается наибольшее проявление физико-географических процессов и явлений. Границы географической оболочки нечеткие. Вверх и вниз от земной поверхности взаимодействие компонентов постепенно ослабевает, а затем полностью исчезает. Поэтому ученые проводят границы географической оболочки по-разному. За верхнюю границу часто принимается озоновый слой, расположенный на высоте 25 км, где задерживается большая часть ультрафиолетовых лучей, губительно действующих на живые организмы. Однако некоторые исследователи проводят ее по верхней границе тропосферы, которая наиболее активно взаимодействует с земной поверхностью. За нижнюю границу на суше обычно принимают подошву коры выветривания мощностью до 1 км, а в океане – океаническое дно. Представления о географической оболочке, как об особом природном образовании, было сформулировано в начале XX в. А.А.Григорьевым и С.В.Калесником. Ими были раскрыты основные особенности географической оболочки: 1) сложность состава и разнообразие состояния вещества; 2) протекание всех физико-географических процессов за счет солнечной (космической) и внутренней (теллурической) энергии; 3) трансформация и частичная консервация всех видов энергии, поступающих в нее; 4) сосредоточение жизни и наличие человеческого общества; 5) наличие вещества в трех агрегатных состояниях. Географическая оболочка состоит из структурных частей – компонентов. Это горные породы, вода, воздух, растения, животные и почвы. Они различаются по физическому состоянию (твердое, жидкое, газообразное), уровню организации (неживое, живое, биокосное), химическому составу, активности (инертные – породы, почва, мобильные – вода, воздух, активное – живое вещество). Географическая оболочка имеет вертикальную структуру, состоящую из отдельных сфер. Нижний ярус сложен плотным веществом литосферы, а верхние представлены более легким веществом гидросферы и атмосферы. Такая структура является результатом дифференциации вещества с выделением плотного вещества в центре Земли, а более легкого – по периферии. Вертикальная дифференциация географической оболочкипослужила основанием Ф.Н.Милькову для выделения внутри нее ландшафтной сферы – тонкого слоя (до 300 м), где происходит соприкосновение и активное взаимодействие земной коры, атмосферы и гидросферы. Географическая оболочка в горизонтальном направлении расчленяется на отдельные природные комплексы, что определяется неравномерным распределением тепла на разных участках земной поверхности и ее неоднородностью. Природные комплексы, образовавшиеся на суше, называю территориальными, а в океане или другом водоеме – аквальными. Географическая оболочка – это природный комплекс самого высокого, планетарного ранга. На суше она включает в себя менее крупные природные комплексы: материки и океаны, природные зоны и такие природные образования, как Восточноевропейская равнина, пустыня Сахара, Амазонская низменность и др. Самым малым природно-территориальным комплексом, в структуре которого участвуют все основные компоненты, считается физико-географический район. Он представляет собой блок земной коры, связанный со всеми остальными компонентами комплекса, то есть с водой, воздухом, растительностью и животным миром. Блок этот должен быть достаточно обособленным от соседних блоков и иметь свою морфологическую структуру, то есть включать в себя части ландшафта, которыми являются фации, урочища и местности.

биосфера ноосфера техногенез

Наиболее общим объектом изучения географической науки является географическая оболочка. Термин «географическая оболочка» был предложен известным географом А.А. Григорьевым в 1932 г.

Географическая оболочка - самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга, обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. В пределах оболочки как бы лежащей на границе планеты и космоса действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки - наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твердом и газообразном состоянии. Они могут иметь свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.

Процессы, протекающие в географической оболочке, многообразны, тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они еще недостаточно изучены и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человека. Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии: часть - земного, часть - космического. Обилие энергии порождает различные процессы - геологические, биологические, физические и химические. Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причем одни из них стремятся установить равновесие. Например: сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды с его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержение вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля как общий магнит образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических зарядов в атмосфере. Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечная. Ее поступает очень много. Значительная часть солнечной энергии отражается обратно в космос. В солнечной энергии связаны два важнейших процесса, которые и создают на Земле уникальную оболочку. Это - круговорот воды и развитие жизни. Границы географической оболочки не выражены четко и проводятся различными учеными по - разному, так как основы для ее деления отличаются. Но чаще все проводят следующие границы.

Рис.1

К географической оболочке относится слой атмосферы, в котором отмечается наличие пыли, преимущественно вулканического происхождения, паров воды и могут существовать организмы. Высота этого слоя достигает 25-30 км, т.е. в состав географической оболочки входит тропосфера и нижние слои стратосферы. В литосфере к географической оболочке относится только часть земной коры, которая простирается от поверхности Земли до глубины несколько сотен метров, иногда до 4-5 км. Именно до этой глубины прослеживается воздействие атмосферы и гидросферы на литосферу. В состав географической оболочки входит почти вся гидросфера, за исключением незначительной ее части, которая находится на большой глубине. Самая большая часть географической оболочки - биосфера - одна из оболочек Земли, состав, свойства и процессы которой обусловлены деятельностью живых организмов. То есть, в основе выделения границ биосферы находится деятельность живых организмов, а в основе географической оболочки - наличие взаимодействия основных частей (сфер). Поэтому основные параметры биосферы и геосферы могут не совпадать. Относительно соотношения биосферы и географической оболочки Земли нет единого мнения. Если брать за основу наличие или отсутствие бактерий, то сфера обитания последних выходит за границы географической оболочки, так как споры бактерий обнаружены значительно выше тропосферы, а в нефтеносных слоях литосферы бактерии обнаружены на глубинах до нескольких километров. В пределах суши географической оболочки отдельные ученые выделяют ландшафтную сферу. Это небольшой по мощности слой (от 5-10 м в тундре, до 100-150 м в тропиках), включающий верхнюю часть коры выветривания, почву, растительность, животный мир, приземный слой воздуха, поверхностные и грунтовые воды.

Введение

Данная исследовательская работа в области землеведения была очень актуальна во все времена. Эта тема не утратила свое значение и сейчас. Биосферный ярус является внешней оболочкой твердой части Земли, а его изучение необходимо для понимания всех географических процессов, происходящих на Земле.

Решение данной проблемы имеет как теоретическое, так и практическое значение. Изучая биосферный ярус географической оболочки, мы можем узнать, как происходила эволюция биосферного яруса, и как на ее протяжении сложилось стойкое динамическое равновесие, которое определялось потребительско-восстановительной функцией, т.е потребленные природные ресурсы постоянно и своевременно воссоздавались. С каждым этапом значительного роста численности населения ощутимым становились нарушение равновесия в биосфере. Это объясняется ростом природных ресурсов, на что впервые в 1798 г. указал Т. Мальтус. Сверхмощная техногенная деятельность человечества существенным образом изменяет биосферу Земли, которая, по определению В.И. Вернадского превратилась в ноосферу, т.е. сферу умной жизни. В.И. Вернадский сделал особенно значительный взнос в учение о ноосфере. По современным представлениям, ноосфера - это сфера сознательной деятельности человека в глобальном масштабе, взаимодействия общества и природы, в пределах которой умная деятельность человека становится главным, решающим фактором развития. Практическое значение данной проблемы заключается в том, что эти знания можно использовать в хозяйственной деятельности человека, а также в охране его труда и здоровья.

Объектом исследования является географическая оболочка. Предметом нашего исследования является биосферный ярус. Целью изучения этого вопроса является изучения биосферного яруса географической оболочки и его эволюция. Метод изучения этой работы является теоретический, а именно изучение различных литературных источников географической информации. Изучением данной темой занимались В.И. Вернадский, Э. Зюсс, Ф.Н. Мильков, и другие ученые. В своей работе я задал несколько вопросов: Что такое географическая оболочка? Какую роль играет в ней биосферный ярус? Какова была его эволюция? И какие нарушения может внести деятельность человека в биосферу Земли? С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

Географическая оболочка

Понятие и состав географической оболочки

Наиболее общим объектом изучения географической науки является географическая оболочка. Термин «географическая оболочка» был предложен известным географом А.А. Григорьевым в 1932 г.

Географическая оболочка - самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга, обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. В пределах оболочки как бы лежащей на границе планеты и космоса действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки - наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твердом и газообразном состоянии. Они могут иметь свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.

Процессы, протекающие в географической оболочке, многообразны, тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они еще недостаточно изучены и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человека. Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии: часть - земного, часть - космического. Обилие энергии порождает различные процессы - геологические, биологические, физические и химические. Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причем одни из них стремятся установить равновесие. Например: сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды с его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержение вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е. выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля как общий магнит образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических зарядов в атмосфере. Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечная. Ее поступает очень много. Значительная часть солнечной энергии отражается обратно в космос. В солнечной энергии связаны два важнейших процесса, которые и создают на Земле уникальную оболочку. Это - круговорот воды и развитие жизни. Границы географической оболочки не выражены четко и проводятся различными учеными по-разному, так как основы для ее деления отличаются. Но чаще все проводят следующие границы.

Рис. 1.

К географической оболочке относится слой атмосферы, в котором отмечается наличие пыли, преимущественно вулканического происхождения, паров воды и могут существовать организмы. Высота этого слоя достигает 25-30 км, т.е. в состав географической оболочки входит тропосфера и нижние слои стратосферы. В литосфере к географической оболочке относится только часть земной коры, которая простирается от поверхности Земли до глубины несколько сотен метров, иногда до 4-5 км. Именно до этой глубины прослеживается воздействие атмосферы и гидросферы на литосферу. В состав географической оболочки входит почти вся гидросфера, за исключением незначительной ее части, которая находится на большой глубине. Самая большая часть географической оболочки - биосфера - одна из оболочек Земли, состав, свойства и процессы которой обусловлены деятельностью живых организмов. То есть, в основе выделения границ биосферы находится деятельность живых организмов, а в основе географической оболочки - наличие взаимодействия основных частей (сфер). Поэтому основные параметры биосферы и геосферы могут не совпадать. Относительно соотношения биосферы и географической оболочки Земли нет единого мнения. Если брать за основу наличие или отсутствие бактерий, то сфера обитания последних выходит за границы географической оболочки, так как споры бактерий обнаружены значительно выше тропосферы, а в нефтеносных слоях литосферы бактерии обнаружены на глубинах до нескольких километров. В пределах суши географической оболочки отдельные ученые выделяют ландшафтную сферу. Это небольшой по мощности слой (от 5-10 м в тундре, до 100-150 м в тропиках), включающий верхнюю часть коры выветривания, почву, растительность, животный мир, приземный слой воздуха, поверхностные и грунтовые воды.

Этапы формирования географической оболочки

В жизни Земли непрерывно происходили и происходят изменения в развитии земной коры, климата, органического мира, а также всей географической оболочки. В процессе развития она непрерывно усложнялась. В своем развитии географическая оболочка прошла три этапа.

Началом первого - неорганического - можно считать появление атмосферы. Тогда существовали только простейшие организмы, и они принимали слабое участие в формировании географической оболочки. Атмосфера отличалась бедным составом свободного кислорода и высоким содержанием углекислоты.

На втором этапе географической оболочки образовалась биосфера, преобразившая все процессы, которые протекали в ней ранее. В ядре географической оболочки, в зоне активного взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы, зародилась органическая жизнь, присутствие которой - вторая уникальная особенность не только одной из оболочек, но и Земли, как планеты в целом. Органическая жизнь в ее различных проявлениях, свойственная всей гидросфере, распространяется на несколько километров вглубь литосферы, разносится потоками воздуха по тропосфере. Зона органической жизни образует одну из специфических оболочек Земли - биосферу. Тонкий горизонт её с наибольшей концентрацией живого вещества на поверхности суши, океана, океанического дна получил название биострома (живого покрова).

На третьем этапе в географической оболочке появилось человеческое общество. Человек начал активно преобразовывать географическую оболочку. Его отличительная черта в том, что человек начинает активно влиять на развитие географической оболочки. От человека зависит, будет ли существовать географическая оболочка, останется она такой прекрасной.

географический оболочка биосфера ноосфера

14.1 Географическая оболочка - целостная материальная система, образованная при взаимодействии и взаимопроникновении атмо­сферы, гидросферы, литосферы, живого вещества.

О том, что география изучает особую оболочку Земли, писали многие географы. А. Гумбольдт в своем труде «Космос» «стремил­ся обнять явления внешнего мира в их общей связи, природу как целое, движимое и оживляемое внутренними силами». Его «жизнесфера» по своему содержанию аналогична биосфере, в заклю­чительных строках он говорит о «сфере разума». Наиболее четкое представление о наружной оболочке Земли было изложено в тру­дах П. И. Броунова. В 1910 г. в предисловии к «Курсу физической географии» он писал, что физическая география изучает «совре­менный облик Земли, иначе сказать, современное устройство на­ружной оболочки, являющейся ареной органической жизни... На­ружная оболочка Земли состоит из нескольких концентрических сферических оболочек, а именно: твердой, или литосферы, жид­кой, или гидросферы, и газообразной, или атмосферы, к кото­рым присоединяется еще и четвертая - биосфера. Все эти оболоч­ки в значительной степени проникают одна в другую и своим взаимодействием обусловливают как наружный облик Земли, так и все явления на Земле». Термин «географическая оболочка» пред­ложил в 1932 г. А. А. Григорьев («Предмет и задачи физической географии»). Он считал, что «земная поверхность представляет ка­чественно особую вертикальную физико-географическую зону, или оболочку, характеризующуюся глубоким взаимопроникновением и активным взаимодействием литосферы, атмосферы и гидросфе­ры, возникновением и развитием именно в ней органической жизни, наличием в ней сложного, но единого физико-географи­ческого процесса».

Оболочку называли по-разному: ландшафтная оболочка (С.В.Калесник), ландшафтная сфера (Ю.К.Ефремов). А.И.Исаченко предложил именовать географическую оболочку эпигео-сферой, подчеркивая, что это именно наружная земная оболочка. И.М.Забелин считал, что термин географическая оболочка нуж­но заменить термином биогеносфера. Он писал, что термин под­черкивает самую важную особенность - зарождение жизни.

В географической литературе часто используется термин «гео­графическая среда». Некоторые ученые ставили знак равенства между терминами географическая среда и географическая обо­лочка. По их мнению, эти термины дополняют друг друга. Однако в термине «географическая среда» на первое место ставится чело­век, человеческое общество; границы среды изменяются вместе с развитием человеческого общества. Термин «географическая оболочка» более грамотный с точки зрения географов: в географической обо­лочке всем компонентам придается одинаковое значение.

Положение верхней и нижней границ разными авторами оце­нивается по-разному. А.А.Григорьев верхнюю границу географи­ческой оболочки проводит в стратосфере на высоте 20 - 25 км, ниже слоя концентрации озона. Нижняя граница, по его мнению, проходит немного ниже границы Мохо. На материках нижняя гра­ница проходит на глубине 30 - 40 км, под океанами 5 - 8 км. Мощность географической оболочки по А.А.Григорьеву состав­ляет 75 км на материках и 45 км - на океане.

В границах, близких к обозначенным А.А.Григорьевым, рас­сматривает географическую оболочку А. М. Рябчиков. Однако ниж­нюю границу он проводил на уровне земной коры. С. В. Калесник верхнюю границу проводил на уровне тропопаузы. Нижнюю гра­ницу он ограничивает осадочным слоем земной коры (4 - 5 км). А. Г. Исаченко в географическую оболочку включает тропосферу, гидросферу и осадочный слой земной коры. И.М.Забелин ниж­нюю границу связывает с нижним пределом распространения орга­нической жизни и воды в жидком состоянии. Ф.Н.Мильков, Д.Л.Арманд верхнюю границу проводят по тропопаузе, ниж­нюю - по границе земной коры. В Географическом энциклопеди­ческом словаре и книге «Мир географии» авторы нижнюю грани­цу проводят по зоне гипергенеза, верхнюю - по тропопаузе («Мир географии»), на высоте 25 км (Географический энциклопедичес­кий словарь).

Границы географической оболочки, очевидно, следует прово­дить по границе наиболее активного взаимодействия всех компо­нентов и проявлению географических закономерностей, особен­ности географической зональности. Следовательно, верхняя гра­ница располагается на уровне озонового экрана - 22 - 25 км; так как в этом слое атмосферы в результате взаимодействия форми­руются воздушные массы, до этой границы может существовать живое вещество. Нижнюю границу следует проводить по границе зоны гипергенеза (500-800 м), в этой зоне сформировались зональные коры выветривания, происходят круговороты вещества и энергии. В географическую оболочку включается вся гидросфера. В этом случае мощность географической оболочки составляет 23 - 26 км.

Ряд ученых предлагали заменить термин «географическая обо­лочка» термином «биосфера». Они считают, что биосфера в пони­мании В. И. Вернадского по мощности и по смыслу, вкладывае­мому в понятие, совпадает с географической оболочкой. Более того, термин «биосфера» получил широкое распространение в научной и популярной литературе и понятен всем жителям пла­неты. Однако в традиционном понимании в термине «биосфера» центральное место предназначается живому веществу, остальные компоненты образуют его окружающую среду, что не совсем пра­вильно. Кроме того, географическая оболочка существует более длительное время, чем биосфера. Биосферный этап - стадия раз­вития географической оболочки.

14.2 Географическое пространство. Разработкой идей «географического пространства и времени» занимались многие ученые, такие, как Ю.К.Ефремов, Д.Л.Ар­манд, К.К.Макаров, Н.М.Сватков, В.С.Лямин и др. В.С.Лямин считает, что «существует множество реально существующих форм пространства и времени, можно говорить о химическом, биоло­гическом, географическом пространстве и времени». Простран­ство есть взаимное расположение компонентов системы, время - чередование состояний данной саморазвивающейся системы. В Географическом энциклопедическом словаре дается следующее определение географического пространства: «географическое про­странство - форма существования географических объектов и явлений в пределах географической оболочки; совокупность от­ношений между географическими объектами, расположенными на конкретной территории и развивающимися во времени».

Более широкое толкование «географического пространства» дано К.В. Пашкангом. Он считает, что географическая оболочка тесно связана с окружающим ее космическим простран­ством и с внутренними частями Земли. Солнечная энергия, по­ступающая от Солнца к Земле, является источником всех геогра­фических процессов. Сила притяжения Солнца удерживает Землю на околосолнечной орбите, сила притяжения Луны обусловлива­ет образование приливов. На поверхность Земли падают метеори­ты. Из недр Земли поступает эндогенная энергия, определяющая формирование наиболее крупных форм земной поверхности. Вер­хняя граница географического пространства располагается на высоте 10 радиусов Земли, на верхней границе магнитосферы; нижняя - на поверхности Мохо. Географическое пространство подразделяется на четыре части.

1. Ближний космос. Нижняя граница проходит по верхней границе атмосферы на высоте 2000 км над Землей. Здесь происходит взаимодействие космических факторов с магнитным и гравита­ционным полями. В магнитосфере задерживается корпускулярное излучение Солнца.

2. Высокая атмосфера. Снизу она ограничивается стратопаузой. Здесь происходит торможение космических лучей, их преобразо­вание, образование озона.

3. Географическая оболочка.

4. Подстилающая кора. Нижняя граница - поверхность Мохо. Эта область проявления эндогенных процессов, формирующих геотектуры и морфоструктуры планеты.

14.3. Компоненты, структурные уровни географической оболочки. Компоненты географической оболочки - это однородные ве­щественные образования. К ним относятся природная вода, воз­дух, горные породы, растения, животные, почвы.

Компоненты различают по агрегатному состоянию - твердое, жидкое и газообразное. Сейчас выделяют еще четвертое состоя­ние - вода в капиллярах: она не замерзает при нуле градусов, а становится вязкой.

Компоненты могут иметь различные уровни организации: жи­вой, косный (абиотический), биокосный (органо-минеральный). К живым компонентам относятся растения, животные; к биокос­ным - почвы; к косным - воздух, вода, горные породы.

По степени активности компоненты делят на устойчивые - горные породы, почвы; мобильные - вода, воздух; активные - растения, животные. Некоторые ученые подразделяют компонен­ты на первичные - вода, воздух, горные породы, растения, жи­вотные; и производные - почвы, лед, мерзлые горные породы (К. И.Геренчук, В. А. Боков, И.Г.Черванев). Иногда к компонен­там географической оболочки относят рельеф, климат (А.А.Половинкин, К.К.Марков, А.Г.Исаченко, В.С.Жекулин), или ли­тосферу, атмосферу. Однако не вся литосфера и атмосфера вклю­чается в состав географической оболочки, а рельеф и климат яв­ляются не компонентами, а свойствами горных пород и воздуха.

Выделяют три структурных уровня географической оболочки. Первый уровень - геокомпонентный. Это самый простой уровень, отдельные компоненты изучают естественные науки - геология, ботаника, геохимия и геофизика.

Второй уровень называется геосферным. Геосферы - это обо­лочки, занятые преимущественно одним компонентом. Геосферы определяют вертикальную структуру географической оболочки, они располагаются ярусно и распределяются по удельному весу. Верхняя - атмосфера, образованная самыми легкими газами. Нижезалегают гидросфера и литосфера. Эти оболочки образуют более тяжелые химические элементы.

Наиболее сложное строение оболочка имеет на контакте сфер: атмосферы и литосферы (поверхность Земли), гидросферы и ли­тосферы (дно океана), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), атмосферы, гидросферы и атмосферы (в прибрежной зоне океана).

Третий уровень - геосистемный. Геосистемы - комплексы, образованные при взаимодействии всех компонентов. Геосистемы образуют горизонтальную структуру географической оболочки. Дифференциация географической оболочки на геосистемы обус­ловлена неравномерным распределением тепла и влаги, неодно­родностью земной поверхности.

Географическая оболочка обладает качественным своеобрази­ем и отличается от первичных геосфер, ее образующих:

Географическая оболочка - наиболее сложная оболочка пла­неты, характеризующаяся разнообразием вещественного состава;

В пределах географической оболочки вещество находится в трех агрегатных состояниях, обладает широким диапазоном фи­зических характеристик;

В оболочке присутствуют различные виды энергий, солнеч­ная энергия преобразуется в энергию химических связей, тепло­вую и механическую;

В пределах географической оболочки наблюдается тесное взаимодействие слагающих ее компонентов, что приводит к об­разованию качественно новых образований - природных комп­лексов;

В пределах географической оболочки возникла жизнь, суще­ствует человеческое общество.

14.4. Этапы развития географической оболочки. В жизни географической оболочки выделяют несколько этапов. Самый ранний - добиосферный, затем биосферный этап разви­тия. В настоящее время все чаще ученые начали говорить, что в жизни географической оболочки начинается новый этап - ноо-сферный. Развитие шло по пути усложнения структуры, в процес­се взаимодействия образовывались новые компоненты и комп­лексы. Каждый новый этап характеризуется возникновением но­вых круговоротов вещества и энергии.

Добиосферный (геологический) этап развития продолжался с 4,5 млрд. лет до 570 млн. лет. В это время произошло формирование материков и океанических впадин, образовались атмосфера и гид­росфера. На добиосферном этапе взаимодействовали атмосфера, гидросфера, литосфера. Живое вещество существовало, но сплош­ного распространения не имело. В это время целостность оболочкиподдерживали круговороты воды и химических элементов. В ре­зультате взаимодействия первичных компонентов - воды, возду­ха, горных пород - формировались компоненты географической оболочки. Образовались природные вода и воздух, т.е. компонен­ты несут в себе результаты взаимодействия оболочек. Природный воздух - это уже не только газы атмосферы, он содержит воду гидросферы и твердые частицы литосферы. В природной воде су­ществуют соли и газы. Сформировались осадочные горные поро­ды. На добиосферном этапе верхняя граница географической оболочки, вероятно, располагалась на высоте 80 км (в этом слое суще­ствуют серебристые облака, состоящие из смерзшихся газов и льда, т.е. пары воды при круговоротах заносились на эту высоту). Кроме того, на этой высоте проходит граница гомосферы. Нижняя гра­ница проходила по границе осадочного слоя: осадочные горные породы являются результатом воздействия на горные породы воды и воздуха, кроме того, именно здесь располагаются горизонты подземных вод.

На втором, биосферном, этапе во взаимодействие включается живое вещество (с 570 млн. лет по 40 тыс. лет). К круговоротам добавляется биогенный: неорганические элементы на свету за счет реакции фотосинтеза превращаются в органическое веще­ство, к испарению добавляется транспирация. Компоненты географической оболочки становятся более сложными, в их пре­образовании участвует живое вещество. Природная вода приоб­ретает специфический газовый и солевой состав, который явля­ется результатом жизнедеятельности организмов. Образуются коры выветривания и почвы, их образование тоже связано с деятель­ностью живого вещества. Газы атмосферы прошли через биоло­гические круговороты. К компонентам добавляются растительность и животные. Очевидно, компоненты становятся биогенными. Однако перламутровые облака и осадочные горные породы ока­зываются вне зоны активного круговорота. Верхняя граница гео­графической оболочки спускается до озонового экрана (здесь образуются зональные воздушные массы), нижняя граница - очерчивает зону гипергенеза.

На третьем этапе географическая оболочка вступает в ноосферный этап развития. Под ноосферой (сферой разума) понимают сферу взаимодействия природы и общества, в которой разумная деятельность человека становится определяющим фактором раз­вития. На ноосферном этапе к круговоротам добавляется антропо­генный круговорот вещества и энергии. Начинают формироваться антропогенные компоненты, они несут в себе результаты воздей­ствия человеческой деятельности. Границы географической обо­лочки ноосферного этапа, очевидно, должны расширяться, в пер­спективе человечество освоит всю Солнечную систему. Подроб­ная характеристика ноосферы дана в отдельной главе.

14.5. Круговорот вещества. Миграция вещества в ГО имеет форму круговоротов различного масштаба. Круговороты не замкнуты. Газообразные и жидкие вещества, как очень динамичные проникают в твердую литосферу через поры, трещины. Вода образует подземные водоносные горизонты. Много воды находится в связанном состоянии. Вода растворяет горные породы и переносит растворенные вещества на большие расстояния, происходят сложные процессы взаимодействия, в результате которых образуются не только новые вещества, но и различные структурные образования. В свою очередь, твердые вещества проникают в воздушную и водную среду. Перемещения вещества называют его круговоротом. Особенно значительны результаты круговорота веществ за геологические отрезки времени.

В истории З. известны крупные этапы преобладания горообразования, чередующиеся с относительно спокойными в геологическом отношении этапами, когда преобладали процессы выравнивания рельефа, что сопровождалось и сопровождается перераспределением громадных объемов вещества. В результате рыхлые поверхностные горные породы оказывались на больших глубинах, претерпевали воздействие больших давлений и высоких температур, превращаясь, например, в метаморфические породы. Или, наоборот, донные осадки моря могут слагать горные цепи. Амплитуды перемещений достигают десятки км. Многократно менялось соотношение суши и моря.

Из школьного курса хорошо известен круговорот воды в природе. Он сопровождается обменом вещества между сушей и морем. Ежегодно с земной поверхности в атмосферу поступает, как уже отмечалось, 577 тыс. км 3 воды вследствие испарения и транспирации растениями и столько же возвращается на земную поверхность в виде атмосферных осадков. Основные звенья круговорота воды: испарение, перенос водяных паров или облачных образований воздушными течениями, выпадение осадков. Выделяют общий, или большой круговорот, в котором участвуют Океан, суша и атмосфера, а также малые - внутриматериковый и внутриокеанический.

Выделяется также круговорот вещества между сушей и морем, связанный с круговоротом воды. Участвует в круговороте не только чистая вода, но и соли, взвеси, растворы. За счет сносимого с суши так называемого твердого стока формируются терригенные донные осадки Океана. Интенсивность твердого стока определяется тектонической обстановкой, которая определяет также соотношение суши моря, уклоны земной поверхности, ее расчлененность и т.д.

14.6. Круговорот энергии. Все виды энергии связаны законом эквивалентности и постепенно превращаются в тепловую, поэтому измеряются в калориях. Энергия Земли имеет 2 источника: внутренняя энергия З. и энергия С. и Космоса. Внутренняя энергия З. – 50 эрг/см 2 в сек, или 3Х10 17 ккал/год на всю поверхность З. Это преимущественно радиоактивное тепло. Внешняя энергия: Космос –1,4 Х 10 13 ккал/год. Основная энергия солнечная – 1,4 Х 10 21 ккал/год.

Незначительная часть энергии аккумулируется в биомассе зеленых растений в форме химической энергии, способной к дальнейшим превращениям. В готовом виде эта энергия затем используется всеми гетеротрофными организмами. Общее количество энергии, аккумулирующееся живым веществом биосферы, составляет около 10 19 ккал\год. Годовая продукция биомассы в энергетическом выражении составляет около 8х10 17 ккал. После отмирания организмов химическая энергия в результате окисления превращается в тепловую, часть ее аккумулируется гумусовой оболочкой, которая, в конце концов, тоже превращается в тепловую. Таким образом, Земля, сколько получает энергии, столько и отдает (частично аккумулируя).

В процессах круговорота вещества и энергии выражается связь частных географических оболочек и единство ГО.

14.7. Ландшафтная структура географической оболочки, природно-территориальные комплексы. ГО - огромный, покрывающий всю Землю, природный (географический комплекс). Его компоненты: вещество литосферы (горные породы), гидросферы (вода), атмосферы (воздух), организмы. Их сочетание можно наблюдать в любом месте на поверхности З., потому, что ГО сплошная. Сплошная, но не везде одинаковая. Развитие ГО привело к формированию так называемых ПТК (природно-территориальных комплексов), географических ландшафтов. Каждый ПТК – относительно однородный участок земной поверхности, который отличается от соседних характером взаимодействия между компонентами, главные из которых 1)рельеф с образующими его горными породами, 2) почвы с корой выветривания,3) воды, 4) воздух атмосферы, 5) живые организмы. Примерами ПТК служат ландшафт поймы реки, ландшафт моренного холма и др. При классификации простейшим элементом ПТК считается фация (иногда отождествляется с понятием биогеоценоз). Фации образуют ПТК более высокого порядка. Изучением ПТК, как не измененных, так и измененных деятельностью людей, занимается раздел физической географии, называемый большинством географов ландшафтоведением, где будет рассматриваться и иерархия ПТК.

Под ландшафтом все географы понимают природный комплекс, но одни распространяют это понятие на любой природный комплекс, независимо от его размеров и сложности (ландшафт = природный комплекс). Другие называют ландшафтом только природный комплекс определенного ранга, отличающийся индивидуальностью, неповторимостью в пространстве и во времени, и принимают его за основную единицу при физико–географическом районировании. В этом случае природные комплексы, более сложные, чем ландшафт, представляют собой объединения ландшафтов, менее сложные являются частями ландшафта.

ПТК планетарного масштаба - географические пояса и природные зоны . ПТК суши и Океана неодинаковы. На суше выделено огромное разнообразие ПТК. Чтобы убедиться в этом, достаточно совершить путешествие по меридиану от одного полюса до другого. При этом встретятся такие ПТК как полярные пустыни, степи умеренных широт, тропические леса и др. Расположение ПТК подчинены определенной закономерности, которая носит название широтной (горизонтальной) зональности. Зональность одна из основных закономерностей ГО, к которым относят также ее азональность, цельность, ритмичность, секторность, региональность.

14.8. Закон зональности и географической поясности природы земной поверхности выражаетзакономерные изменения всех компонентов ГО по направлениюот экватора к полюсам. Эти изменения - есть следствие шарообразной формы Земли, поверхность которой в процессе суточного и годового движения в потоке параллельных солнечных лучей получает различное количество тепла и света, в зависимости от широты.

Наклон земной оси обуславливает изменение притока солнечной энергии во времени для каждой широты, и, следовательно, изменения природных процессов и явлений внутри года.

Зональность затухает вверх и вниз от земной поверхности, что вызвано убыванием солнечной радиации (энергии), поэтому в пределах ГО выделяют ландшафтную сферу, прилегающую к земной поверхности. Зональность не прослеживается четко у верхней и нижней границы ГО.

Самые крупные зональные структуры ГО – природные (географические) пояса (ГП). Если сравнить карты климатического и природного районирования земного шара, то видно, что границы ГП совпадают с границами климатических поясов, более того, они имеют те же названия: экваториальный, 2 субэкваториальных, 2 тропических, 2 субтропических, 2 умеренных, 2 субполярных, 2 полярных (арктически и антарктический).

Относительная однородность температурных условий внутри климатических (а, следовательно, и ГП) обусловлена господством однородных типов воздушных масс, или закономерной их сменой. Как известно, выделяется 4 типа воздушных масс: экваториальный, тропический, умеренный и арктический (антарктический) . Свойства воздушных масс определяются в решающей степени условиями нагревания и охлаждения постилающей поверхности на тех или иных широтах, и, следовательно, воздуха, а также от других факторов. В соответствии с этим выделяются 7 основных климатических поясов – 1 экваториальный, 2 тропических, 2 умеренных (полярных), арктический и антарктический. В пределах этих поясов в течение всего года господствует одна воздушная масса. Кроме того, выделено 6 переходных климатических поясов , по 3 в каждом полушарии. Их названия начинаются с приставки «суб-» («почти»): субарктический, субантарктический, 2 субтропических, 2 субэкваториальных.

Выделение переходных поясов связано с особенностями формирования климатических условий при сезонной смене воздушных масс. Смена воздушных масс вызвана относительным перемещением зенитального положения Солнца в течение года. В момент летнего солнцестояния северного полушария (22 июня) границы распространения воздушных масс смещаются вслед за зенитальным лучом Солнца и занимают крайнее северное положение. Наоборот, в день летнего солнцестояния южного полушария, воздушные массы смещаются в южном направлении и их границы занимают крайнее южное положение. В пределах переходных климатических поясов, таким образом, в течение года погоду и климат формируют две воздушные массы (воздушные массы основных поясов, расположенных либо севернее, либо южнее): в субарктическом летом находится воздух умеренных широт, а зимой – арктический, в субтропическом летом – тропический, зимой - умеренный (он же полярный воздух), в субэкваториальном летом – экваториальный, зимой – тропический.

Всего выделено 13 климатических поясов, где условия формирования климата определяют свойства и режим смены названных воздушные масс.

Еще раз подчеркиваем, что решающим фактором деления ГО на ГП являются температурные различия, определяемые величиной температурного баланса, т.е. разницей между приходом и расходом тепла. Зональное распределение солнечной энергии в значительной степени определяет зональность облачности и увлажнения, циркуляции атмосферы и т.д.

ГП включают как участки материков, так и суши. Зональные различия в Океане прослеживаются на глубинах до 2 тыс. метров.

Внутри участков суши ГП выделяются природные зоны. Природные зоны отчетливо выделяются по преобладающему типу растительного покрова. Так, например, широко известны термины «зона тундры», «зона лесов», «зона пустынь», «зона степей», «зона субтропических лесов», «зона экваториальных лесов» и др. Всего выделено около 50 природных зон.

Главный критерий определения границ природных зон – соотношение тепла и влаги. Количественными показателями этого соотношения являются коэффициенты увлажнения, индексы сухости, гидротермические коэффициенты, на которые опираются исследователи, которые занимаются вопросами ландшафтного (физико-географического) районирования.

Коэффициент увлажнения (Н.Н. Иванова) - отношение количества выпадающих за определенный период атмосферных осадков (R ) к величине испаряемости (E ) за тот же период, т.е. k = R : E , выраженное в процентах. Например, коэффициент увлажнения для СКО по этой формуле вычисляется как отношение слоя осадков (350 мм в год) к слою воды, которая может испариться с данной территории за год при существующем притоке солнечной энергии, (около 750 мм), т.е. 350мм:750мм х 100% = 47%.

Радиационный индекс сухости (по М.И.Будыко) - отношение годового радиационного баланса подстилающей поверхности (R ) к сумме тепла (Lr ), необходимой для испарения годового количества осадков (r ) на той же площади (L – скрытая теплота парообразования), т.е. R : Lr . Например, для СКО данный показатель может быть рассчитан следующим образом:

30 ккал/см 2 в год: (600 кал/г х 35 г) = 1,4, где30 ккал/см 2 в год - годовой радиационный баланс подстилающей поверхности СКО, 600кал/г – скрытая теплота испарения, 35г – объем в граммах слоя воды, выпадающего на 1 см 2 поверхности за год.

Гидротермический коэффициент Селянинова – величина К = (R х 10): сумма t , где R – сумма осадков в мм за период с температурами выше 10 0 , сумма t – сумма температур в градусах за то же время. Гидротермический коэффициент является характеристикой увлажненности территории (влагообеспеченности). Предполагается, что расход влаги на испарение в теплые месяцы года приближенно равен сумме температур, уменьшенной в 10 раз. По расчетам, северная граница степной полосы Европейской части России совпадает с изолинией K = 1, а северная граница полупустыни с изолинией K = 0,., Для СКО

K варьирует от 1,1 на севере, до 0,7 на юге области.

Поскольку обеспеченность влагой зависит не только от широты места, но и от множества других факторов (циркуляции атмосферы, рельефа, удаленности от океана и др.), то конфигурация природных зон бывает различной и зависит от комплекса региональных причин. Природные зоны имеют как широтное, так и меридиональное простирание, могут иметь изометричные формы.

14.9 Вертикальная поясность. Особенно велико влияние рельефа на соотношение тепла и влаги, обуславливающие формирование природных комплексов. Именно влиянием рельефа объясняется наличие вертикальной поясности в горных странах. С поднятием вверх убывает количество тепла (радиационного баланса), меняется увлажненность при сложной пересеченности рельефа (смятие поверхности в горные складки). Все вместе взятое приводит к формированию в горах природных комплексов, обладающих чертами, не свойственными равнинным странам.

В горах каждого ГП – свои сочетания высотных поясов, сменяющихся последовательно от подножия к вершине. Пояс подножия соответствует горизонтальной зоне, места, где находится склон горной системы. Полнота спектра зон высотной поясности, таким образом, зависит от положения горной страны и высоты. Важное значение в формировании зон вертикальной поясности имеет экспозиция склонов (наветренный или подветренный склон и т.д.), определяющих опять же, в конечном счете, соотношение тепла и влаги.

Высотные пояса могут замещаться, выпадать, меняться местами и т.д.

14.10. Асимметричность (азональность) географической оболочки. Наряду с практически симметричным расположение ГП (их повторяемость в северном и южном полушариях относительно экватора) в ГО давно замечено наличие асимметричности. Последняя выражается не в полном проявлении зональной симметричности и во многих других проявлениях свойств планеты. По обобщению академика К.К. Маркова, к проявлениям асимметричности относятся:

асимметричность фигуры Земли;

неодинаковое распределение суши и моря (19 и 39% суши соответственно в южном и северном полушариях);

состояние атмосферы (давление, циркуляция);

различия в температуре (в северном полушарии 15,2 0 , в южном 13,3 0 С);

амплитуды температур меньше в южном полушарии, по сравнению с северным;

состояние современного оледенения (различия в возрасте, динамике и др.);

течение «Западный дрейф» имеется только в южном полушарии;

не все природные зоны повторяются в каждом из полушарий (в южном отсутствуют зоны тундры, лесотундры, тайги, смешанных лесов).

14.11. Целостность географической оболочки – связана с тем, она является сложным природным комплексом, природной системой, все компоненты которой находятся во взаимных связях и зависимостях. Изменение одного компонента вызывает цепь реакций, вплоть до разрушения. В последнее время все большее и большее влияние оказывает человек на развитие сложившихся связей в природных комплексах. Например, Д.Л. Арманд в своей книге «Нам и внукам» пишет: « В американской литературе описан случай, когда гербициды улучшили травостой лугов, но одновременно погубили ивняки, служившие пищей бобрам. Бобры покинули реку, высокий уровень которой поддерживался плотинами. Плотины постепенно разрушились, река обмелела, погибла водившаяся в ней форель и др. рыба. Затем понизился во всей местности уровень грунтовых вод и богатые поемные луга, ради которых были применены гербициды, осуходолились и потеряли ценность. Задуманное мероприятие не сработало, потому что люди попытались воздействовать лишь на одно звено сложного переплетения причин и следствий»

14.12. Ритмичность географической оболочки – повторяемость сходных процессов и явлений во времени. Мы уже рассматривали суточные, сезонные, годовые ритмы, 11-летние циклы солнечной активности, упоминали о повторяемости галактического года с периодом 180-200 млн. лет. Повторяемость названных явлений известна, хотя не всегда мы еще знаем об их последствиях, о том, как они действуют при наложении друг на друга. Мы не знаем, вероятно, причин повторяемости некоторых других процессов и явлений. Например, причины периодичности оледенений и межледниковий четвертичного времени, изменений полярности магнитного поля Земли в геологическом прошлом, изменений климата и связанных с ним уровней внутренних водоемов суши и др.

14.13. Секторность географической оболочки - долготная смена ландшафтов. На материках выделяются западные приокеанические секторы, секторы центральных частей материков, восточные приокеанические территории с их специфическими чертами, связанными с влиянием океанов, океанических течений, направлением господствующих ветров, удаленностью от моря и т.д.

14.14. Региональность географической оболочки – наличие региональных особенностей внутри природных зон. Например, в пределах хвойных лесов умеренного пояса выделяют регионы с преобладанием кедра, или ели европейской, ели сибирской и т.д.

14.15. Система природа - население - общество. На начальных стадиях развития современной ГО шло формирование неорганической ее части – литосферы, гидросферы, атмосферы. Этот процесс шел по линии дифференциации соответствующей части вещества планеты, усложнения ее структуры и каждой входящей в нее геосферы. В ходе развития создались предпосылки для появления жизни.

Возникновение живой материи ознаменовало наступление качественно нового этапа развития системы. Живое вещество по мере своего развития и усложнения становится мощной геологической силой, которая привела к существенному изменению состава атмосферы, литосферы, появлению почвенного покрова, возникновению новых процессов (биогеохимических и др.). Образовалось сложное единство неорганических и биологических компонентов – биосфера.

Наконец, появление человеческого общества означало окончательное формирование архисложной системы взаимодействия трех форм движения материи – планетарной неорганической, биологической и социальной - современной ГО. Новое состояние биосферы в результате гигантской работы человечества В.И. Вернадский назвал ноосферой (сферой разума). Однако, все очевидней вывод о том, что далеко не все в ней разумно.

Коротко рассмотрим некоторые аспекты взаимодействия природы и человека (общества) – самой жгучей проблемы современности.

Устойчивость природной системы, ее упругость, ее способность и стремление к естественному равновесию, удивительны. В истории Земли происходили пертурбации геологические, климатические – трансгрессии, орогенезы, оледенения, но они, в конечном счете, служили природе, во всяком случае, живой – только на пользу. После такого «сжатия» природа-«пружина» вновь «расправлялась». Создавая трудности для существования, великие перемены приводили к уничтожению слабых родов и порождали иные, более приспособленные к открывающимся новым экологическим нишам, более выносливые и изворотливые.

Очевидно, также подействовал бы и пресс со стороны человека, если бы он продолжался в течение длительного геологического времени и медленно. Но он слишком кратковременен для создания новых видов, развивался и развивается стремительно, хотя какое-то время влияние человеческого общества по интенсивности и содержанию не отличалось от влияния животного мира. Люди занимались собирательством. Крупный рубеж в деле изменения природной среды – переход от собирательства к хозяйству. С развитием скотоводства, и особенно земледелия (подсечное на первых порах), воздействие человека на природу резко усилилось. Особенно пострадали леса. Ранее всего леса начали уничтожать в Западной Европе. Древних европейцев окружал зеленый океан. За 3 тысячи лет в Европе были сведены леса на площади около 600 млн.га. Практически Европа обезлесена (естественные леса сохранились лишь в Восточной Европе, в Скандинавии и в горах).

В настоящее время леса Западной Европы, также страдают, но уже по причине «сернистых дождей». Такие дожди возникают при соединение атмосферной влаги с сернистым газом – продуктом горения. От сгорания 10т угля образуется 1т сернистого газа. При высокой концентрации промышленных предприятий образуется огромное количество сернистого газа, и кислотные дожди губят леса, все живое в реках, озерах. В Западной Германии создана политическая партия «зеленых», выступающая за охрану окружающей среды; и один из лозунгов этой партии: «Сначала умрет лес, потом умрем мы».

Но особенно показательна и плачевна судьба североамериканских лесов, где с «энергией и энтузиазмом вступили колонисты на девственную землю. Началось такое изменение поверхности Земли, подобного которому еще не знала история. …Белые обитатели этой новой страны в своем завоевании «пустыни» и «покорении запада» поставили потрясающий рекорд опустошения и разрушения». Миллионы га склонов, когда-то покрытых величественными лесами, были оголены плоскостным смывом; бесконечные овраги пересекли когда-то богатейшие земли. За 100 лет в Сев. Америке было вырублено 540 млн. га лесов. Следствие - катастрофическая водная и ветровая эрозия, песчаные бури, наводнения, летние засухи. Сейчас США только на 60% покрывают расходы кислорода, расходуемого их промышленностью, Швейцария – лишь 25%. Потому, что леса-это легкие планеты. Это одни из множества печальных примеров нарушения сложившихся равновесий в природных системах, имеющих огромные негативные последствия.

Значительно сокращена также площадь тропических и экваториальных лесов. Во «Всемирной стратегии охраны природы» говорится, что отступление их идет со скоростью 44га в мин. Если отступление лесов будет идти по нарастающей степени, как было до сих пор, то в текущем столетии придется выращивать леса «на кислород».

В последующие десятилетия весьма острой становится проблема загрязнения воздуха.

Антропогенных загрязнений в настоящее время вырабатывается больше, чем поставляют их вулканы, Особенно много: 1) автомобили (60% всех загрязнений воздуха в США); 2) промышленные предприятия (о сернистом газе уже говорилось, но кроме него и другие вредные выбросы – дым, сажа, СО 2 и т. д.; пыль трущихся деталей – в пыль превращается ¼ металла производимого в год (в городах почва содержит в 10 раз больше металлической пыли, чем в сельской местности). Одна машина в год дает 10 кг резиновой пыли подсчитано, что на 1970г. в атмосферу выбрасывалось почти 40 млрд. т. различных продуктов производства, а к 2000 году эта цифра возрастет до 100 млрд. т.

Также угрожающе остра проблема сохранения почв. Пашня в настоящее время составляет 10% суши (1450 млн. га.); это означает, что на душу населения в мире приходится 0,5 га. На территории бывшего СССР на каждого жителя в среднем приходится 0,8-0,9 га, в США – 1,0 га, в Канаде – 2,0 га. Чтобы удовлетворить все нужды человека при современной урожайности сельскохозяйственных культур на 1 человека требуется 1га пашни, правда, урожайность зависит от качества почв, от климатических особенностей и т.д. Поэтому человек старается улучшить качество почв, повысить плодородие: правильная обработка, удобрения, осушение, обводнение, орошение, защита от эрозии – это все дает положительный эффект. В то же время имеет место и обратный процесс: эрозия, загрязнение химическими веществами, засоление, заболачивание, отведение под постройки, водохранилища, карьеры, отвалы, объекты коммуникаций и т. д.

Особенно опасно химическое загрязнение - ежегодно вырабатывается 30 тыс. химических веществ - моющие средства, химические удобрения, гербициды, пестициды и др. Загрязнение среды обитания опасно тем, что в биологический круговорот вовлекаются многие вредные, токсичные вещества, и по пищевым цепям они попадают в организм человека. А это чревато многими нежелательными последствиями. Опасно также радиационное загрязнение: на острове Бикини в начале 50-х годов испытывалось ядерное оружие – жизни нет до сих пор на острове.

Ущерб от негативных процессов принял угрожающие размеры: уменьшение площади почв идет в 1000 раз быстрее, чем их образование. Утрачено около 20 млн. км 2 почв. Не менее остра проблема пресной воды. Основная проблема: загрязнение поверхностных вод суши (загрязнено около 40% речного стока) и недостаток ее во многих индустриальных и аграрных районах.

Общеизвестны факты безвозвратных, невосполнимых потерь в животном и растительном мире. Исчезло 105 видов растений и животных (бизоны, морская корова и др.); 600 видов в настоящее время близки к исчезновению; часть их восстанавливается, особо охраняется.

До определенного периода бремени биосфера могла считаться для человечества беспредельной средой жизни, не ставящей никаких ограничений для его экономического развития. Ресурсы казались неистощимыми и природная среда незыблемой. Но уже во П половине Х1Х века была осознана глобальность воздействий человечества на природу (большая заслуга в этом академика В.И. Вернадского). Однако потребовался целый век, чтобы было глубоко и повсеместно понята истина, об обратном воздействии измененной людьми природы на человека, на его хозяйство. Чтобы достаточно ясно вырисовались в сознании людей размеры опасности, которая возникла из-за нарушения равновесия в системе «природа-человек-общество».

Основные противоречия, возникшие между современным общество и природой, заключаются в следующем:

природа- источник сырья для материального производства и одновременно – среда обитания; увеличивая добычу, человек ухудшает для себя качество среды;

для развития экономики нужны все большие объемы природных материалов, но чем быстрее темпы, тем хуже среда обитания;

НТП – мощный фактор давления на природу, но и одновременно - рычаг для конструктивный действий по охране окружающей среды.

К положительным воздействиям следует отнести выведение огромного количества новых пород животных, сортов растений, и их культивирование, обогащение почв органо - минеральными удобрениями, повышающими плодородие, осушение болот, орошение засушливых территорий, уничтожение болезнетворных микроорганизмов, поиск и производство новых материалов, позволяющих сокращать изъятие природных ресурсов, новые ресурсосберегающие, мало - о безотходные технологии и т.д.

14.16 Проблема использования природных ресурсов. В настоящее время человечество осознало исчерпаемость природных ресурсов, оказавшись перед фактом растущего их дефицита. Одной их главных проблем стало обеспечение сырьем и энергоресурсами. Широкое осознание проблемы ресурсов произошло в 70-е годы прошлого столетия, когда наметились энергетический, сырьевой, экологический кризисы. Почему? Проблемы следует разделить на региональные и глобальные.

Региональные: разные страны имеют разную обеспеченность минерально-сырьевыми ресурсами в зависимости от геологического строения и размещения полезных ископаемых (нефтегазоносные и рудные пояса, провинции, зоны и т.д.).

Глобальные: наблюдается многократное увеличение объемов изымаемых природных материалов. Если в древние века использовалось 19 химических элементов, в начале ХХ века – 60, то теперь – все, встречающиеся в природе, и сотни тысяч искусственных веществ. Если в 1913 г. на одного человека в среднем добывалось 4,9 т, в 1940 – 7,4 т, в 1985 – 28 т, то в 2000 – 35-40 т. За последние 30-35 леи использовано примерно столько же сырья, сколько за всю предшествующую историю. Изымается ежегодно 1000 млрд. т., в то время как полезного компонента (конечный продукт) получают 1-2% (98-99% -это отходы).

Природные ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые (солнечная радиация, речной сток, ветер). Первые подразделяются на возобновляемые (плодородие почв, растительность, животный мир, компоненты атмосферы) и невозобновляемые (минерально-сырьевые – руды, нефть, газ, уголь и т.д.).

Исчерпаемость зависит от запасов (разведанных и неразведанных) и от темпов добычи. По мере истощения невозобновимых ресурсов возрастают технологическая сложность и энергоемкость добычи. Использование доступных и богатых полезными компонентами месторождений уходит в прошлое. Общество вынуждено переходить на использование бедных руд, добывать их в отдаленных и труднодоступных местах.

Судя по темпам добычи, через несколько десятилетий будут исчерпаны обнаруженные в недрах запасы алмазов, руд меди, свинца, ртути, кадмия, олова, цинка (Табл.1), вольфрама, золота, серебра. Ограничены запасы урана. НТП позволяет проникать все глубже в недра: нефть добывают уже с глубин около 8 км, глубина шахт достигает 4 км, карьеров – 800 м.

Возможно, появятся технологии по добыче железо-марганцевых конкреций со дна Океана (Cu, Ni, Co, Fe, Mn), запасы которых только на дне Тихого океана оцениваются в 100 млрд.т. В перспективе возможна добыча полезных компонентов из морской воды (йод, U, NaCl и др.), а также путем переработки гранита. В 100 т гранита содержится урана и тория эквивалентного 5 тыс.т. угля, кроме того, - около 8 т алюминия, 5 т железа, 0,5 т титана, 80 кг марганца, 30 кг хрома, 17 кг никеля и др.

Острая нехватка полезных ископаемых ощущается в Японии, Англии, Франции, Германии, Италии, Голландии, Бельгии и т.д.

Количество лет, на которые хватит мировых запасов некоторых руд при производстве металлов на уровне 1992 года; Р-разведанные, П-прогнозные запасы

Таблица 1

Добыча и разведка нефти в Северном море дороже, чем на Среднем Востоке в 15-17 раз. Запасы шельфа Антарктиды составляют по подсчетам 6 млрд. т нефти и 11,5 трлн. м куб. газа, но добывать их очень сложно и дорого.

Экологические проблемы усугубляются диспропорциями в распределении, как ресурсов, так и потребления производимой продукции. Около 30 лет назад Всемирной комиссией ООН по окружающей среде и развитию под руководством Гру Харлем Брунтланд был подготовлен доклад «Наше общее будущее», который предшествовал проведению Всемирного форума Рио-92. В этом докладе был сделан однозначный вывод: бедность является главной причиной и следствием глобальных экологических проблем. Поэтому безнадежно пытаться решать их без более широкого рассмотрения факторов, вызывающих бедность в мире и международное неравенство. Основную долю получаемой в мире продукции потребляет лишь четверть населения земного шара («золотой миллиард»). «Перепотребление» этой частью населения, по заключению комиссии, - основная причина истощения ресурсов и загрязнения окружающей среды.

Распределение мирового потребления, в среднем за 1980-1982 гг., в %

География изучает часть планеты, охватывающую верхние слои литосферы (земную кору), всю гидросферу и приземную часть атмосферы, до высоты примерно в 20 км. Общая же «толщина» этой оболочки в среднем 40 км, хотя по разным подсчётам она изменяется от 50 до 100 км. Это очень немного по сравнению не только с необъятным космосом, но и с размерами Земли (её средний радиус около 6371 км). Но для людей это самая важная, а для науки - крайне интересная для изучения оболочка.
Известно, что это - так называемая географическая оболочка и что только в ней имеются условия для жизни. Недаром создатель учения о географической оболочке, академик Андрей Александрович Григорьев, часто называл её географической средой.

Географическая оболочка - самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга. В пределах оболочки, как бы лежащей на границе планеты и космоса, действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки - наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Но что же здесь особенно интересного?
Оказывается, интересного много. Оболочка уникальна - таких нет не только у других планет Солнечной системы, но, может быть, и во всей нашей Галактике. Она устроена очень сложно; история её увлекательна. Протекающие в ней многообразные процессы очень тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они ещё недостаточно изучены, и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человечества.

Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии. Часть из них - земного происхождения, часть - космического. Обилие энергии порождает различные процессы - геологические, биологические, физические и химические. Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причём одни из них стремятся установить равновесие. Например, сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды в его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Вращение Земли приводит к отклонению русел рек, морских и воздушных течений. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержения вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е. выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля, как большой магнит, образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических разрядов в атмосфере.
Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечное. Его поступает очень много, и хорошо ещё, что значительная часть отражается и уходит обратно в космос. Тепловая часть солнечной энергии определяет прежде всего неодинаковый нагрев различных участков поверхности земного шара, с чем связаны воздушные и морские течения, прибрежные и горно-долинные ветры. Нагреваясь днём и остывая ночью, растрескиваются и разрушаются верхние слои горных пород. Но главное - с солнечной энергией связаны два важнейших процесса, которые, собственно, и создают на Земле уникальную оболочку. Это - круговорот воды и развитие жизни.

Формирование современной географической оболочки

Можно пофантазировать, какой первоначально была поверхность Земли: то ли она была похожа на сморщенную кожуру печеного яблока, то ли на лунный пейзаж или просто на нагромождение каменных глыб. Когда-то она напоминала пейзажи вулканических областей с потоками лавы, конусами вулканов и фонтанами гейзеров. Постепенно земная поверхность как бы успокаивалась и становилась более однородной: горы разрушались и сглаживались, в противовес вершинам образовывались глубокие впадины. Но географической оболочки на Земле ещё не было.
Вода бурлила, испарялась, поднималась в атмосферу на значительную высоту, образуя облака; затем она охлаждалась и выпадала в виде дождей на Землю, стекая по ней в понижения - будущие океаны. А газы, удерживаемые притяжением Земли, тоже располагались слоями разной плотности, обуславливая слоистость атмосферы.
Чтобы представить себе такую картину, можно аккуратно налить в стакан слоями жидкости разной плотности, начиная с самых тяжёлых. И если не будет каких-то причин для их перемешивания, такое разделение сохранится довольно долго. Не перемешиваются и воды в спокойном озере - тёплые держатся наверху, холодные - на глубине.
Нарушить слоистость атмосферы, обусловленную разной плотностью газов, и создать другую упорядоченность мог только какой-то весьма мощный процесс, противостоящий силе тяжести. Им-то и стал круговорот воды, заложивший основу будущей географической оболочки. Он связан с переносом больших масс воды и расходом энергии. Главные звенья круговорота - испарение, подъём паров в верхние слои тропосферы, охлаждение и конденсация в капельки воды и ледяные кристаллы. Начальное звено круговорота - испарение - связано не просто с использованием большого количества солнечной энергии, а с ее поглощением. Уникальность нашей планеты проявилась, во-первых, в том, что на ней, в её обширных океанах, скопилось большое количество воды; а во-вторых, - в том, что на Земле сложились уникальные условия для существования воды в жидком, твёрдом и газообразном состояниях. Если бы не испарялась вода с поверхности океанов, не конденсировалась (т.е. сгущалась) при подъёме в атмосфере, не поглощалась теплота при таянии льда и снега - не было бы на Земле круговорота воды.
Круговорот воды не просто связал между собой земную кору, воду и атмосферу. Он заложил основу географической оболочки - всеобщую связь и упорядоченность составных её частей. А это стало важнейшей предпосылкой ко второму шагу в развитии - выходу жизни на поверхность суши и появлению биосферы.

Возникла растительность, содержащая хлорофилл, и в географической оболочке появились многочисленные аккумуляторы солнечной энергии. И не просто её накопители, а замечательные «аппараты», превращающие её в силу, которая преобразует и земную поверхность, и внутренние горные породы, и меняет состав атмосферы; а также создающие особое, биологическое, звено круговорота воды.
«Вода определяет и создаёт всю биосферу, - вясал В.И. Вернадский, - она создаёт основные черты земной коры, вплоть до магматической оболочки». Да и в самих организмах содержатся огромные массы воды, близкие к квадриллионам тонн. «Эта вода находится всё время в движении и в течение года через живое вещество проходит количество воды в сотни, может быть, в тысячи раз больше его веса».
Вода в географической оболочке - могучий химический деятель. Она растворяет горные породы, переносит взвешенные осадки, используется как исходный компонент - наряду с углекислым газом - для образования первичного органического вещества и биогенного кислорода.
Вода не только определяет функционирование географической оболочки, но и связывает её с другими сферами Земли.
Важный и активный элемент географической оболочки - природные газы. Дело не только в том, что нижняя часть атмосферы физически входит в географическую оболочку. Важно, что атмосфера защищает Землю и всё живое на ней от палящих лучей солнца; что возникающие в атмосфере воздушные потоки - ветры - участвуют в переносе тепла и влаги, в развеивании и разравнивании лишённой растительности поверхности Земли. Атмосфера, её газовый состав, обеспечивает процессы дыхания и фотосинтеза (создания сложных органических веществ из воды и углекислого газа с использованием солнечного света). Важнейшие для этого газы земной атмосферы - кислород и углекислый газ - являются продуктами жизнедеятельности организмов: растений, планктона и т.д. Озоновый слой, возникший в результате деятельности растений, защищает живое от смертельных ультрафиолетовых лучей, приходящих из космоса.
Газы играют важную роль во взаимодействии между сферами, составляющими географическую оболочку: все природные воды представляют собой смешанные газосолевые растворы. Нижняя часть атмосферы (тропосфера), поверхность Мирового океана и верхний водный слой находятся во взаимодействии и взаимно регулируют друг друга - образуется «планетарное равновесие». Концентрация растворённых в воде веществ остаётся постоянной при неизменных условиях температуры и давления, а большие скопления воды, прежде всего Мировой океан, регулируют содержание газов в атмосфере.

По В.И. Вернадскому, солевой состав океанов оставался постоянным с палеозойской эры - времени развития жизни на суше, оказывая существенное влияние на географическую оболочку. Поскольку с понижением температуры растворимость углекислоты в воде увеличивается, океан вбирает в себя из атмосферы излишки
углекислоты, образовавшиеся после извержения вулканов или сжигания топлива, затем они опускаются на глубину и осаждаются на дно в виде карбонатных (насыщенных углеродом) пород. Это ещё один из замечательных процессов, протекающих в географической оболочке и поддерживающих её равновесие.

Выводы

Географическая оболочка охватывает верхнюю часть земной коры, нижнюю часть атмосферы и включает в себя гидросферу, почвенный и растительный покровы и животный мир. В отличие от других сфер земного шара (а также от оболочек других планет) в географической оболочке Земли вещество встречается в трёх состояниях, процессы в ней протекают как за счёт космических, так и внутренних, земных, источников энергии; только в ней есть жизнь.
Географическая оболочка - это система: все её компоненты взаимосвязаны, взаимодействуют и взаимно определяют друг друга. И самое главное - это система открытая: обмен веществ и энергии происходит не только между её компонентами, но и между оболочкой, космосом и внутренними частями Земли.
В своём развитии географическая оболочка прошла три этапа. Начало первому из них - неорганическому - положило отделение суши от океана и выделение атмосферы. На втором этапе в географической оболочке образуется биосфера, преобразившая все протекающие ранее в ней процессы. На третьем - современном - в географической оболочке возникает человеческое общество.