Autonom Bildungseinrichtung höher Berufsausbildung

Leningrader Staatliche Universität A. S. Puschkin

PRÜFBERICHT

Zu diesem Thema:

Wechselwirkung von Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre.

Fakultät für Philologie, Kurs 1

Aufsicht: Doktor der Biowissenschaften,

Professor Feodor Jefimowitsch Iljin.

Sankt Petersburg-Puschkin

1. Einleitung.

2. Bestandteile der Biosphäre.

3. Wechselwirkung von Atmosphäre, Lithosphäre und Hydrosphäre.

4. Fazit.

5. Quellen.

Einführung.

Umgebung - notwendige Bedingung Leben und Aktivitäten der Gesellschaft. Er dient ihm als Lebensraum, wichtigster Rohstofflieferant und hat großen Einfluss auf die geistige Welt der Menschen.

Die natürliche Umwelt war schon immer die Quelle der menschlichen Existenz. Die Interaktion zwischen Mensch und Natur hat sich jedoch in verschiedenen historischen Epochen verändert, und die Prozesse, die Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre verbinden, sind konstant.

V. V. Dokuchaev, der das Gesetz entdeckte geografische Zonierung, stellte fest, dass in der Natur sechs natürliche Komponenten harmonisch miteinander interagieren: die Erdkruste der Lithosphäre, atmosphärische Luft, Hydrosphärenwasser, Pflanzen und Tierwelt Biosphären sowie der Boden tauschen ständig Materie und Energie untereinander aus.

Die drei Bestandteile der Biosphäre – die Hydrosphäre, die Atmosphäre und die Lithosphäre – sind eng miteinander verbunden und bilden ein einziges Funktionssystem.

Bestandteile der Biosphäre.

Biosphäre(aus dem Griechischen bios - Leben; sphaire - Ball) - die Hülle der Erde, deren Zusammensetzung, Struktur und Energie durch die kombinierte Aktivität lebender Organismen bestimmt wird.

Die Biosphäre bedeckt die Spitze Erdkruste(Boden, Muttergestein), eine Reihe von Gewässern (Hydrosphäre), der untere Teil der Atmosphäre (Troposphäre und teilweise Stratosphäre) (Abb. 1). Die Grenzen des Lebensbereichs werden durch die Bedingungen bestimmt, die für die Existenz von Organismen notwendig sind. Die obere Grenze des Lebens ist durch die intensive Konzentration von ultravioletten Strahlen begrenzt, klein Luftdruck und niedrige Temperatur. Nur in der Zone kritischer ökologischer Bedingungen in einer Höhe von 20 km niedere Organismen- Sporen von Bakterien und Pilzen. Die hohe Temperatur des Inneren der Erdkruste (über 100 °C) begrenzt die untere Grenze des Lebens. Anaerobe Mikroorganismen werden in einer Tiefe von 3 km gefunden.

Die Biosphäre umfasst Teile der Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre.

Hydrosphäre- eine der Schalen der Erde. Es vereint alle freien Gewässer (einschließlich Weltmeer, Landgewässer (Flüsse, Seen, Sümpfe, Gletscher), Grundwasser), die sich unter dem Einfluss von Sonnenenergie und Gravitationskräften von einem Zustand in einen anderen bewegen können. Die Hydrosphäre ist eng mit anderen Erdhüllen verbunden - der Atmosphäre und der Lithosphäre.

Fast die gesamte Masse an Wasserstoff und Sauerstoff ist in der Hydrosphäre konzentriert, ebenso wie Natrium, Kalium, Magnesium, Bor, Schwefel, Chlor und Brom, deren Verbindungen in natürlichen Gewässern gut löslich sind; 88 % der gesamten Kohlenstoffmasse der Biosphäre sind in den Gewässern der Hydrosphäre gelöst. Das Vorhandensein von im Wasser gelösten Stoffen ist eine der Bedingungen für die Existenz von Lebewesen.

Die Fläche der Hydrosphäre beträgt 70,8 % der Erdoberfläche. Der Anteil des Oberflächenwassers in der Hydrosphäre ist sehr gering, aber sie sind extrem aktiv (im Durchschnitt alle 11 Tage wechselnd), und dies ist der Beginn der Bildung fast aller Süßwasserquellen an Land. Die Menge an Süßwasser beträgt 2,5% des Gesamtvolumens, während fast zwei Drittel dieses Wassers in den Gletschern der Antarktis, Grönlands, Polarinseln, Eisschollen und Eisbergen, Berggipfeln enthalten sind. Das Grundwasser befindet sich in unterschiedlichen Tiefen (bis zu 200 m oder mehr); tiefe unterirdische Grundwasserleiter sind mineralisiert und manchmal salzhaltig. Neben Wasser in der Hydrosphäre selbst, Wasserdampf in der Atmosphäre, Grundwasser in Böden und der Erdkruste gibt es biologisches Wasser in lebenden Organismen. Bei einer Gesamtmasse lebender Materie in der Biosphäre von 1400 Milliarden Tonnen ist die Masse biologisches Wasser beträgt 80 % oder 1120 Milliarden Tonnen.

Der überwiegende Teil des Hydrosphärenwassers konzentriert sich im Weltozean, der das wichtigste Schließglied im Wasserkreislauf in der Natur darstellt. Es gibt den größten Teil der verdunstenden Feuchtigkeit an die Atmosphäre ab.

Lithosphäre der Erde besteht aus zwei Schichten: der Erdkruste und einem Teil des oberen Erdmantels. Die Erdkruste ist die äußerste feste Hülle der Erde. Die Kruste ist keine einzigartige Formation, die nur der Erde eigen ist, weil. findet sich auf den meisten terrestrischen Planeten, dem Erdtrabanten - dem Mond und den Satelliten der Riesenplaneten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Allerdings gibt es nur auf der Erde zwei Arten von Kruste: ozeanische und kontinentale.

Ozeanische Kruste besteht aus drei Schichten: oberes Sediment, mittlerer Basalt und unterer Gabbro-Serpentinit, der bis vor kurzem in der Zusammensetzung von Basalt enthalten war. Seine Mächtigkeit reicht von 2 km in den Zonen mittelozeanischer Rücken bis zu 130 km in Subduktionszonen, wo die ozeanische Kruste in den Mantel einsinkt.

Die Sedimentschicht besteht aus Sand, Ablagerungen von Tierresten und ausgefällten Mineralien. An seiner Basis treten häufig dünne metallhaltige Sedimente auf, die entlang des Streichens nicht konsistent sind und überwiegend Eisenoxide enthalten.

Die Basaltschicht im oberen Teil besteht aus tholeiitischer Basaltlava, die deswegen auch Kissenlava genannt wird charakteristische Form. Es ist an vielen Stellen neben den mittelozeanischen Rücken freigelegt.

Die Gabbro-Serpentinit-Schicht liegt direkt über dem oberen Erdmantel.

kontinentale Kruste, wie der Name schon sagt, liegt unter den Kontinenten und großen Inseln der Erde. Wie die ozeanische Kontinentalkruste besteht sie aus drei Schichten: obere Sedimentschichten, mittlere Granitschichten und untere Basaltschichten. Die Dicke dieser Art von Erdkruste unter jungen Bergen erreicht 75 km, unter Ebenen 35 bis 45 km, unter Inselbögen reduziert sie sich auf 20-25 km.

Die Sedimentschicht der kontinentalen Kruste besteht aus: Tonablagerungen und Karbonaten flacher Meeresbecken.

Die Granitschicht der Erdkruste entsteht durch das Eindringen von Magma in Risse in der Erdkruste. Bestehend aus Kieselsäure, Aluminium und anderen Mineralien. In Tiefen von 15-20 km wird oft die Konrad-Grenze verfolgt, die die Granit- und Basaltschichten trennt.

Die Basaltschicht entsteht während des Ausströmens basischer (Basalt-)Laven auf die Landoberfläche in Zonen mit Magmatismus innerhalb der Platte. Basalt ist schwerer als Granit und enthält mehr Eisen, Magnesium und Kalzium.

Die Gesamtmasse der Erdkruste wird auf 2,8 × 1019 Tonnen geschätzt, was nur 0,473 % der Masse des gesamten Planeten Erde entspricht.

Die Schicht unter der Erdkruste wird Mantel genannt. Von unten wird die Erdkruste vom oberen Mantel durch die Mohorovic- oder Moho-Grenze getrennt, die 1909 vom kroatischen Geophysiker und Seismologen Andrei Mohorovic festgelegt wurde.

Mantel Sie wird durch die Golitsyn-Schicht in eine obere und eine untere Schicht geteilt, deren Grenze in etwa 670 km Tiefe verläuft. Innerhalb des oberen Mantels sticht die Asthenosphäre hervor - eine Lamellenschicht, in der die Geschwindigkeiten seismischer Wellen abnehmen.

Die Lithosphäre der Erde ist in Plattformen unterteilt. Plattformen- Dies sind relativ stabile Bereiche der Erdkruste. Sie entstehen an der Stelle vormals vorhandener hochmobiler Faltstrukturen, die während der Schließung geosynklinaler Systeme entstanden sind, durch deren sukzessive Umwandlung in tektonisch stabile Gebiete.

Lithosphärenplattformen erfahren vertikale Schwingungsbewegungen: Sie steigen oder fallen. Ähnliche Bewegungen sind mit denen verbunden, die während des gesamten Vorgangs wiederholt auftraten geologische Geschichte Länder der Überschreitung und des Rückgangs des Meeres.

In Zentralasien ist die Bildung der Gebirgsgürtel Zentralasiens: Tien Shan, Altai, Sayan usw. mit den jüngsten tektonischen Bewegungen der Plattformen verbunden. Solche Berge werden als wiederbelebt bezeichnet (Epiplattformen oder orogene Epiplattformgürtel oder sekundäre Orogene). Sie werden während Orrogenese-Epochen in Gebieten neben geosynklinalen Gürteln gebildet.

Atmosphäre - Gashülle, die den Planeten Erde umgibt, eine der Geosphären. Seine innere Oberfläche bedeckt die Hydrosphäre und teilweise die Erdkruste, während seine äußere Oberfläche an den erdnahen Teil des Weltraums grenzt. Als Atmosphäre bezeichnet man den Bereich um die Erde, in dem sich das gasförmige Medium zusammen mit der Erde als Ganzem dreht; Mit dieser Definition geht die Atmosphäre allmählich in den interplanetaren Raum über, in der Exosphäre, die in einer Höhe von etwa 1000 km von der Erdoberfläche beginnt, kann die Grenze der Atmosphäre auch bedingt entlang einer Höhe von 1300 km gezogen werden.

Die Atmosphäre der Erde entstand durch zwei Prozesse: die Verdunstung der Substanz kosmischer Körper bei ihrem Fall auf die Erde und die Freisetzung von Gasen bei Vulkanausbrüchen (Entgasung des Erdmantels). Mit der Trennung der Ozeane und der Entstehung der Biosphäre veränderte sich die Atmosphäre durch Gasaustausch mit Wasser, Pflanzen, Tieren und deren Abbauprodukten in Böden und Sümpfen.

Gegenwärtig besteht die Erdatmosphäre hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertropfen, Eiskristalle, Meersalz, Verbrennungsprodukte). Die Konzentration von Gasen, aus denen die Atmosphäre besteht, ist nahezu konstant, mit Ausnahme von Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2).

Atmosphärische Schichten: 1 Troposphäre, 2 Tropopause, 3 Stratosphäre, 4 Stratopause, 5 Mesosphäre, 6 Mesopause, 7 Thermosphäre, 8 Thermopause

Die Ozonschicht ist ein Teil der Stratosphäre in einer Höhe von 12 bis 50 km (in tropischen Breiten 25-30 km, in gemäßigten Breiten 20-25, in polaren 15-20), mit dem höchsten Ozongehalt, der dadurch gebildet wird der UV-Strahlung der Sonne auf molekularen Sauerstoff (O2). Gleichzeitig mit größte Intensität, gerade aufgrund der Dissoziationsprozesse von Sauerstoff, dessen Atome dann Ozon (O3) bilden, erfolgt die Absorption des nahen (bis zum sichtbaren Licht) Teils des Ultravioletts des Sonnenspektrums. Darüber hinaus führt die Dissoziation von Ozon unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung zur Absorption seines härtesten Teils.

Atmosphäre: Das Vorhandensein der Atmosphäre rund um den Globus bestimmt das allgemeine thermische Regime der Oberfläche unseres Planeten und schützt es vor schädlicher kosmischer und ultravioletter Strahlung. Die atmosphärische Zirkulation wirkt sich auf die lokalen klimatischen Bedingungen und durch sie auf das Regime von Flüssen, Böden und Vegetationsbedeckungen sowie auf die Prozesse der Reliefbildung aus.

Modern Gaszusammensetzung Atmosphäre - das Ergebnis einer langen historischen Entwicklung der Erde. Es repräsentiert hauptsächlich Gasgemisch zwei Komponenten - Stickstoff (78,09 %) und Sauerstoff (20,95 %). Normalerweise enthält es auch Argon (0,93 %), Kohlendioxid (0,03 %) und geringe Mengen an Edelgasen (Neon, Helium, Krypton, Xenon), Ammoniak, Methan, Ozon, Schwefeldioxid und andere Gase. Neben Gasen enthält die Atmosphäre feste Partikel, die von der Erdoberfläche (z. B. Verbrennungsprodukte, vulkanische Aktivität, Bodenpartikel) und aus dem Weltraum (kosmischer Staub) stammen, sowie verschiedene Produkte pflanzlichen, tierischen oder mikrobiellen Ursprungs. Außerdem spielt Wasserdampf in der Atmosphäre eine wichtige Rolle.

Höchster Wert zum verschiedene Ökosysteme Es gibt drei Gase, aus denen die Atmosphäre besteht: Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff. Diese Gase sind an den wichtigsten biogeochemischen Kreisläufen beteiligt.

Die moderne Atmosphäre enthält kaum ein Zwanzigstel des auf unserem Planeten verfügbaren Sauerstoffs. Die Hauptreserven an Sauerstoff sind in Karbonaten, organischen Substanzen und Eisenoxiden konzentriert, ein Teil des Sauerstoffs ist in Wasser gelöst.

Hydrosphäre: Gesamtheit aller Wasserreserven Erde. Es bildet seine diskontinuierliche Wasserhülle. Die durchschnittliche Tiefe des Ozeans beträgt 3800 m, die maximale (Pazifischer Marianengraben) 11.034 Meter. Etwa 97 % der Masse der Hydrosphäre sind salzhaltiges Meerwasser, 2,2 % Gletscherwasser, der Rest Grundwasser, Süßwasser aus Seen und Flüssen. Der Bereich der Biosphäre in der Hydrosphäre ist jedoch in seiner gesamten Mächtigkeit dargestellt höchste Dichte lebende Materie fällt auf die von den Sonnenstrahlen erwärmten und beleuchteten Oberflächenschichten sowie auf die Küstenzonen.

BEIM Gesamtansicht akzeptierte Einteilung der Hydrosphäre in die Ozeane, kontinentale Gewässer und Grundwasser. Das meiste Wasser konzentriert sich im Ozean, viel weniger - im kontinentalen Flussnetz und Grundwasser. Auch in der Atmosphäre gibt es große Wasserreserven in Form von Wolken und Wasserdampf. Über 96 % des Volumens der Hydrosphäre sind Meere und Ozeane, etwa 2 % Grundwasser, etwa 2 % Eis und Schnee und etwa 0,02 % Landoberflächenwasser. Ein Teil des Wassers befindet sich in festem Zustand in Form von Gletschern, Schneedecken und Permafrost, die die Kryosphäre darstellen.

Oberflächenwasser, die einen relativ kleinen Anteil an der Gesamtmasse der Hydrosphäre einnehmen, spielen dennoch eine wichtige Rolle im Leben der terrestrischen Biosphäre, da sie die Hauptquelle der Wasserversorgung, Bewässerung und Bewässerung sind. Darüber hinaus steht dieser Teil der Hydrosphäre in ständiger Wechselwirkung mit der Atmosphäre und der Erdkruste.

Lithosphäre: feste Hülle der Erde. Es besteht aus der Erdkruste und dem oberen Teil des Erdmantels bis hin zur Asthenosphäre, wo die seismischen Wellengeschwindigkeiten abnehmen, was auf eine Veränderung der Plastizität der Gesteine ​​hinweist. In der Struktur der Lithosphäre werden bewegliche Bereiche (Faltgürtel) und relativ stabile Plattformen unterschieden.

Blöcke der Lithosphäre - lithosphärische Platten- sich entlang der relativ plastischen Asthenosphäre bewegen. Die Abteilung Geologie zur Plattentektonik widmet sich dem Studium und der Beschreibung dieser Bewegungen.

Die Lithosphäre unter Ozeanen und Kontinenten ist sehr unterschiedlich. Die Lithosphäre unter den Kontinenten besteht aus Sediment-, Granit- und Basaltschichten mit einer Gesamtmächtigkeit von bis zu 80 km. Die Lithosphäre unter den Ozeanen hat infolge der Bildung ozeanischer Kruste viele Stadien des teilweisen Schmelzens durchlaufen.

33. Klassifizierung der wichtigsten anthropogenen Schadstoffe (Schadstoffe) der atmosphärischen Luft.

Alle Verschmutzungsquellen werden in Punkt-, Linien- und Flächenquellen unterteilt. Punktquellen wiederum können mobil und stationär (ortsfest) sein. Zu Punkt stationäre Quellen Verschmutzung umfasst Schornsteine ​​von Wärmekraftwerken, Heizkessel, Prozessanlagen, Öfen und Trockner, Abluftschächte, Deflektoren, Lüftungsrohre usw.

Bewegliche Schadstoffquellen sind die Auspuffrohre von Diesellokomotiven, Motorschiffen, Flugzeugen, Fahrzeugen und anderen beweglichen Geräten.

Lineare Quellen der Luftverschmutzung sind Straßen und Straßen, auf denen sich Fahrzeuge systematisch bewegen.

Bereichsquellen umfassen Lüftungslaternen, Fenster, Türen, Lecks in Geräten, Gebäuden usw., durch die Verunreinigungen in die Atmosphäre gelangen können.

Luftschadstoffe genannt werden Schadstoffe. Von Aggregatzustand Schadstoffemissionen in die Atmosphäre können gasförmig, flüssig und fest sein.

34. Hauptquellen der Luftverschmutzung:

Die Hauptverursacher der Luftverschmutzung sind:

1) Wärme- und Kernkraftwerke;

2) Eisenhüttenunternehmen;

3) Chemische Produktion;

4) Transport.

Es wird bei der Verarbeitung von Rohstoffen, beim Verbrennen von Müll, in landwirtschaftlichen Bezirken - Vieh- und Geflügelfarmen - intensiv verschmutzt.

Umweltprobleme der Atmosphäre und ihre Kurzbeschreibung

Hauptsächlich ökologische Probleme Atmosphäre im Zusammenhang mit ihrer Verschmutzung:

1) mit könnten- Giftige Mischung.

A) Londoner Smog (Winter, nass)

Hohe Konzentration industrieller Verunreinigungen in der atmosphärischen Luft

Kein Wind

Temperaturumkehr

Auswirkungen:

Schädigung der Schleimhaut der Lunge und des Magen-Darm-Trakts

Entwicklung einer chronischen Lungenerkrankung

Herz Gefäßerkrankungen, reduzierte Immunität

B) Smog von Los Angeles (trocken, photochemisch)

Hohe Konzentration von Abgasen in der Atmosphäre

Hochgradig Sonnenstrahlung, aufgrund dessen eine photochemische Reaktion aufgetreten ist (Optooxidantien erscheinen)

Auswirkungen:

Schädigung der Schleimhaut der Lunge und des Magen-Darm-Traktes

Schädigung der Sehorgane

2) Treibhauseffekt- ein Anstieg der durchschnittlichen Jahrestemperatur auf dem Planeten infolge der Ansammlung von Treibhausgasen in der Atmosphäre (Kohlendioxid, Methan, Freone -6%), die eine langwellige Wärmestrahlung von der Oberfläche des Planeten verhindern. (Wärmetauscher ist unterbrochen).

3) Ozon "Löcher" - Das riesige Räume(in einer Höhe von 20-25 km in der Stratosphäre) mit einem reduzierten Ozongehalt von 50 % oder mehr.

natürliche Faktoren

1) Änderung der zyklischen Aktivität der Sonne

2) Entgasung - die Freisetzung tiefer Gase durch natürliche Störungen

3) das Vorhandensein von schichtartig aufsteigenden Wirbelluftströmungen über der Antarktis

Anthropogene Faktoren

1) die Verwendung von Freonen

2) Shuttle-Start

3) Flüge von Überschallflugzeugen in einer Höhe von mehr als 12 km

Auswirkungen:

Sonnenbrand, Krebs, Erkrankung der Sehorgane, verminderte Immunität

Reduzierte Fähigkeit zur Photosynthese und Pflanzen

4) saurer Regen - entstehen durch industrielle Emissionen von Schwefeldioxid und Stickoxiden in die Atmosphäre, die sich mit Luftfeuchtigkeit zu verdünnter Schwefel- und Salpetersäure verbinden.

Auswirkungen:

Saurer Regen laugt Nährstoffe aus dem Boden, was zur Freisetzung führt Schwermetalle aus Verbindungen, was die Bodenfruchtbarkeit und die Anreicherung von Schwermetallen in der Nahrungskette verringert.

Merkmale und Ursachen von Winter- und Sommersmog

Nebelschleier darüber Industrieunternehmen und Städte, gebildet aus gasförmigem Abfall, hauptsächlich Schwefeldioxid. Es gibt Wintersmog (Typ London) und Sommersmog (Typ Los Angeles). Voraussetzungen für die Bildung von Wintersmog sind ruhiges, ruhiges Wetter, das zur Ansammlung von Fahrzeugabgasen und Emissionen aus niedrigen Schornsteinen beiträgt. Sommersmog (auch photochemischer Smog genannt) wird durch Stickoxide und Kohlenwasserstoffe verursacht, die unter intensiven Bedingungen auftreten Sonnenlicht Photooxidantien werden gebildet, hauptsächlich Ozon.

Zusammensetzung der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertropfen, Eiskristalle, Meersalze, Verbrennungsprodukte).

Die Konzentration von Gasen, aus denen die Atmosphäre besteht, ist nahezu konstant, mit Ausnahme von Wasser (H 2 O) und Kohlendioxid (CO 2).

Stickstoff 75,5 % Sauerstoff 23,10 % Argon 1,2 % andere Gase (Neon, Helium, Methan, Wasserstoff etc.)

Ozonloch - ein lokaler Abfall der Ozonkonzentration in der Ozonschicht der Erde. Nach der allgemein akzeptierten wissenschaftliches Umfeld Theorie zufolge führte in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts der immer stärkere Einfluss des anthropogenen Faktors in Form der Freisetzung von chlor- und bromhaltigen Freonen zu einer deutlichen Ausdünnung der Ozonschicht

Es wird angenommen, dass natürliche Halogenquellen wie Vulkane oder Ozeane für den Prozess des Ozonabbaus von größerer Bedeutung sind als vom Menschen verursachte. Ohne den Beitrag natürlicher Quellen in Frage zu stellen Gesamtbilanz Halogene ist zu beachten, dass sie aufgrund ihrer Wasserlöslichkeit (hauptsächlich Chloridionen und Chlorwasserstoff) in der Regel nicht in die Stratosphäre gelangen und aus der Atmosphäre ausgewaschen werden und als Regen auf den Boden fallen.

Auswirkungen

Die Schwächung der Ozonschicht erhöht den Fluss der Sonnenstrahlung auf die Erde und verursacht eine Zunahme der Hautkrebserkrankungen bei Menschen. Auch Pflanzen und Tiere leiden unter erhöhter Strahlung.

38.Treibhauseffekt

Treibhauseffekt- eine Erhöhung der Temperatur der unteren Schichten der Atmosphäre des Planeten im Vergleich zur effektiven Temperatur, dh der Temperatur der vom Weltraum aus beobachteten Wärmestrahlung des Planeten.

Folgen des Treibhauseffekts 1. Wenn die Temperatur auf der Erde weiter ansteigt, wird dies einen großen Einfluss auf das globale Klima haben.2. In den Tropen wird mehr Niederschlag fallen, da die zusätzliche Hitze die Menge an Wasserdampf in der Luft erhöht.3. In ariden Regionen werden die Regenfälle noch seltener und sie werden zu Wüsten, in deren Folge Menschen und Tiere sie verlassen müssen.4. Auch die Temperatur der Meere wird steigen, was zu einer Überflutung der tief liegenden Küstengebiete und zu einer Zunahme schwerer Stürme führen wird.5. Steigende Temperaturen auf der Erde könnten zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen6. Wohnland wird reduziert.7. Das Wasser-Salz-Gleichgewicht der Ozeane wird gestört.8. Die Flugbahnen von Zyklonen und Antizyklonen werden sich ändern.

Die Hauptmedien der Biosphäre: Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre (Boden)

Die Biosphäre ist ein System mit direkten und umgekehrten (negativen und positiven) Verbindungen, die letztendlich die Mechanismen für ihr Funktionieren und ihre Stabilität liefern. Biosphäre - zentralisiertes System. zentraler Link es wird durch lebende Organismen (lebende Materie) repräsentiert. Diese Eigenschaft wird umfassend von V.I. Vernadsky, aber leider wird der Mensch in der heutigen Zeit oft unterschätzt: Nur eine Spezies wird in den Mittelpunkt der Biosphäre oder ihrer Verbindungen gestellt - der Mensch (Anthropozentrismus).

Atmosphären a- die gasförmige Hülle der Erde. Dies ist ein natürliches Gasgemisch, das sich während der Evolution des Planeten entwickelt hat. Derzeit enthält die Atmosphäre 78,08 % Stickstoff (N 2), 20,9 % Sauerstoff (0 2), etwa 1 % Argon (Ar) und 0,03 % Kohlendioxid (CO 2).

Die Atmosphäre der Erde ist einzigartig. Der in der Luft enthaltene Sauerstoff ist lebensnotwendig für die Atmung von Pflanzen und Tieren. Gegenwärtig besteht ein ungefähres Gleichgewicht zwischen der Produktion von Sauerstoff und seinem Verbrauch. Allerdings starker Konsum 0 2 Industrie und Verkehr haben kürzlich Bedenken hinsichtlich einer Störung des Sauerstoffgleichgewichts in der Umwelt geäußert.

Kohlendioxid hat einen erheblichen Einfluss auf die Temperatur des Planeten. Besitzen größere Dichte Anders als Sauerstoff oder Stickstoff bedeckt dieses Gas die Wasser- und Bodenbedeckung der Erde dicht. CO 2 selbst stellt für alle Lebewesen einen gefährlichen Bestandteil der Atmosphäre dar. Eine Erhöhung des CO 2 -Gehalts in der Oberflächenschicht der Atmosphäre kann zur Massenvernichtung von Lebewesen führen Bodenbedeckung und die Verschlechterung seiner Fruchtbarkeit.

Im Gegensatz zu Sauerstoff, der von grünen Pflanzen in die Atmosphäre abgegeben wird, wird Kohlendioxid von denselben Pflanzen eingefangen und in organische Verbindungen gebunden.Bei der Atmung wird der Kohlenstoff organischer Verbindungen zu Kohlendioxid.

Stickstoff, der in den größten Mengen Bestandteil der atmosphärischen Luft ist, ist ein chemisch inertes Gas (übersetzt aus dem Griechischen - "leblos"). In der Luft ist es in einem molekularen Zustand inaktiv. Stickstoff nimmt praktisch nicht an geochemischen Prozessen teil und reichert sich nur in der Atmosphäre an. Gleichzeitig ist N 2 der wichtigste Baustoff für Proteine, Nukleinsäuren und andere Verbindungen. Ein Element des Lebens wird es erst in Chemische Komponenten- leicht lösliche Nitrat- und Ammoniaksalze. Allerdings gibt es keinen gebundenen Stickstoff in der Luft, und unter normalen Bedingungen sind die meisten Organismen nicht in der Lage, ihn der Atmosphäre zu entziehen.

Die Atmosphäre unterstützt nicht nur das Leben, sondern dient auch als Schutzschild. In einer Höhe von 20-25 km über der Erdoberfläche werden unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne einige der Sauerstoffmoleküle in freie Atome gespalten. Letzteres kann wiederum mit O 2 -Molekülen Verbindungen eingehen und seine dreiatomige Form O 3 - Ozon bilden.

Ozon spielt eine außergewöhnliche Rolle im Leben des Planeten. Es bildet in der oberen Atmosphäre eine dünne Schicht – den sogenannten Ozonschirm, der die schädliche Komponente herausfiltert. Sonnenstrahlung- ultraviolette Strahlung. Der direkte Einfluss dieser Strahlen ist schädlich für alle Lebewesen, ohne die Ozonschicht würde diese Strahlung das Leben auf der Erde zerstören.

Die Gashülle schützt die Erde vor Meteoritenbeschuss. Die meisten Meteoriten erreichen nie die Erdoberfläche, da sie verglühen, wenn sie mit großer Geschwindigkeit in die Atmosphäre eintreten.

Darüber hinaus trägt die Atmosphäre zur Speicherung von Wärme auf dem Planeten bei, die sonst in der Kälte des Weltraums abgeführt würde. Sonnenenergie, die in Form kurzer elektromagnetischer Wellen durch die Atmosphäre zur Erdoberfläche dringt, wird von dieser größtenteils in Form längerer Wellen reflektiert, die teilweise verzögert und von den unteren Schichten der Atmosphäre zurück zur Erdoberfläche abgeschirmt werden. Unser Planet nutzt die Sonnenwärme also doppelt. Ohne diesen Effekt wäre Leben auf der Erde unmöglich, da die Primärstrahlen der Sonne ihre Oberfläche nur auf -18 °C erwärmen. Die von der Troposphäre reflektierten Wärmeenergieströme erhöhen diese Durchschnittstemperatur auf +15 °C. Bei einer bestimmten Temperatur befinden sich die Oberfläche und die Atmosphäre des Planeten im Inneren thermisches Gleichgewicht. Durch die Energie der Sonne und die Infrarotstrahlung der Atmosphäre erwärmt, gibt die Erdoberfläche eine durchschnittliche äquivalente Energiemenge an die Atmosphäre ab.

Die Erwärmung der Atmosphäre erfolgt aufgrund der darin enthaltenen sogenannten Treibhausgase; Kohlendioxid, Methan, Stickoxide und Wasserdampf, die in der Lage sind, einerseits die Infrarotstrahlung der Erde zu absorbieren (einzufangen) und andererseits einen Teil davon zurück zur Erde zu reflektieren. Ohne eine "Gasdecke", die den Planeten umhüllt, wäre die Temperatur auf seiner Oberfläche um 30-40 ° C niedriger, und die Existenz lebender Organismen unter solchen Bedingungen ist sehr problematisch.

Hydrosphäre - einer der wichtigsten Bestandteile unseres Planeten, der alle freien Gewässer vereint. Es nimmt etwa 70 % der Erdoberfläche ein. Allgemeine Aktien Wasser in einem freien Staat beträgt 1386 Millionen km 3. Wenn dieses Wasser gleichmäßig bedeckt ist Erde, dann wäre seine Schicht 3700 m. Gleichzeitig sind 97-98% des Wassers Salzwasser der Meere und Ozeane. Und nur 2-3% sind lebensnotwendiges Süßwasser. 75 % des Süßwassers auf der Erde liegen in Form von Eis vor, ein erheblicher Teil davon ist Grundwasser und nur 1 % steht lebenden Organismen zur Verfügung.

Wasser ist Bestandteil aller Elemente der Biosphäre. Es ist nicht nur ein wesentlicher Bestandteil von Gewässern, sondern auch von Luft, Boden und Lebewesen.

Wasser ist die Quelle des Lebens, ohne Wasser können weder Tiere noch Pflanzen noch Menschen existieren. Es ist Teil der Zellen und Gewebe aller Tiere und Pflanzen. Die komplexesten Reaktionen bei Tieren u pflanzliche Organismen kann nur in Gegenwart von Wasser fließen. Der menschliche Körper besteht zu 65 % aus Wasser. Tierkörper enthalten in der Regel mindestens 50 % Wasser. Pflanzen enthalten auch viel Wasser: Kartoffeln - 80%, Tomaten - 95% usw.

Unter dem Einfluss von Sonnenenergie und Gravitationskräften können sich die Gewässer der Erde von einem Zustand in einen anderen bewegen und sind in ständiger Bewegung. Der Wasserkreislauf verbindet alle Teile der Biosphäre zu einem geschlossenen Gesamtsystem; Ozean - Atmosphäre - Land.

Die Hydrosphäre prägt maßgeblich die Besonderheiten des Planeten. Es ist von großer Bedeutung für den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid mit der Atmosphäre und trägt zur Aufrechterhaltung eines relativ unveränderten Klimas bei, das die Fortpflanzung des Lebens für mehr als 3 Milliarden Jahre ermöglichte. Das Klima auf der Erde hängt maßgeblich von Wasserräumen und dem Wasserdampfgehalt der Atmosphäre ab. Ozeane und Meere wirken mäßigend und regulierend auf die Lufttemperatur, indem sie im Sommer Wärme speichern und im Winter an die Atmosphäre abgeben. Warmes und kaltes Wasser zirkulieren und vermischen sich im Ozean.

In der Hydrosphäre finden die meisten chemischen Reaktionen statt, die die Produktion von Biomasse und die chemische Reinigung der Biosphäre bestimmen. Die Faktoren der Selbstreinigung von Gewässern sind zahlreich und vielfältig. Herkömmlicherweise können sie in drei Gruppen eingeteilt werden: physikalische, chemische und biologische.

Unter den physikalischen Faktoren sind Verdünnung, Auflösung und Vermischung von Stoffen von größter Bedeutung. Dies wird durch die intensive Strömung der Flüsse erleichtert. Darüber hinaus wird der Reinigungsprozess durch das Absetzen von unlöslichen Sedimenten im Wasser sowie durch das Absetzen von verschmutzten Wässern beeinträchtigt. Ein wichtiger physikalischer Faktor der Selbstreinigung ist die UV-Strahlung der Sonne. Unter seinem Einfluss sterben Bakterien, Viren und Mikroben.

Von den chemischen Faktoren der Selbstreinigung ist die Oxidation organischer und anorganischer Substanzen mit im Wasser gelöstem Sauerstoff zu erwähnen.

Eine aktive Rolle bei der Selbstreinigung der Hydrosphäre spielt die gemeinsame Aktivität aller in Gewässern lebenden Organismen. In den Prozessen der Lebenstätigkeit oxidieren (zersetzen) sie organische Schadstoffe.

Darüber hinaus ist die Hydrosphäre eine wichtige Nahrungsquelle für Menschen und andere Landbewohner, eine Quelle wertvoller Rohstoffe und Brennstoffe. Ozeane, Meere, Flüsse und andere Gewässer sind natürliche Kommunikationswege und haben Erholungswert.

Lithosphäre (Boden). Boden - die Oberflächenschicht der Erdkruste, die unter dem kombinierten Einfluss äußerer Bedingungen entsteht: Hitze, Wasser, Luft, pflanzliche und tierische Organismen, insbesondere Mikroorganismen. Dies ist das Ergebnis der geduldigen, jahrhundertealten Arbeit der Natur. Die Erde hat es viele Jahrtausende lang sehr langsam angesammelt: 1 cm schwarze Erde in 100-300 Jahren.

Der Boden hat spezifische physikalische Eigenschaften: Lockerheit, Wasserdurchlässigkeit, Belüftung usw. Für die Pflanzenernährung notwendige Substanzen - Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium und andere - sind in den oberen Schichten des Bodens konzentriert. Es ist ein Lebensraum für viele Mikroorganismen und grabende Tiere. Hier spielt sich das Leben ab notwendigen Austausch Mineralien zwischen der Biosphäre und der anorganischen Welt: Pflanzen erhalten Wasser und Nährstoffe, und die absterbenden Blätter und Zweige kehren in den Boden zurück, wo sie sich zersetzen und die darin enthaltenen Mineralien freisetzen. Die Rolle des Bodens ist dabei vielfältig: Einerseits ist er ein wichtiger Ort für alle natürlichen Kreisläufe, andererseits ist er die Grundlage für die Produktion von Biomasse.

Der Boden ist die wichtigste Grundlage des Lebens, ein einzigartiges und gleichzeitig verletzliches Naturgebilde.

UMWELT ALS SYSTEM

Umwelt als System - 4 Stunden

VORTRAG Nr. 5-6 (4 Stunden).

KÜNSTLICHE SYSTEME UND UMWELTRISIKEN

Systemansatz in der Erforschung ökologischer Systeme. Die Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre sind die Hauptbestandteile der Umwelt. Funktionsgesetze der Biosphäre.

Schutzmechanismen der natürlichen Umwelt und Faktoren, die ihre Nachhaltigkeit gewährleisten. Dynamisches Gleichgewicht in der Umwelt. Wasserkreislauf. Energie- und Stoffkreislauf in der Biosphäre. Photosynthese.

Bedingungen und Faktoren, die ein sicheres Leben in der Umwelt gewährleisten. Natürliche "nährende" Kreisläufe, Mechanismen der Selbstregulierung, Selbstreinigung der Biosphäre. Erneuerbare und nicht erneuerbare natürliche Ressourcen.

Die Gesamtheit aller Biogeozänosen (Ökosysteme) unseres Planeten bildet einen Giganten globales Ökosystem, genannt Biosphäre (aus dem Griechischen bios - Leben, Kugel - Ball) - der Bereich der systemischen Interaktion der lebenden und Knochensubstanz des Planeten. Die Biosphäre ist der gesamte Raum, in dem Leben existiert oder jemals existiert hat, d.h. wo sich lebende Organismen oder deren Stoffwechselprodukte befinden. Der Teil der Biosphäre, in dem sich derzeit lebende Organismen befinden, wird als moderne Biosphäre oder Neobiosphäre bezeichnet, und die alten Biosphären werden als ehemalige Biosphären bezeichnet, ansonsten als Paläobiosphären oder Megasphären. Beispiele für letztere sind leblose Ansammlungen organischer Materie (Lagerstätten von Kohle, Öl, Gas usw.) oder Reserven anderer Verbindungen, die unter direkter Beteiligung lebender Organismen entstanden sind (Kalksteine, Muschelgesteine, Kreideformationen, eine Reihe von Erzen und viele andere).

Die Biosphäre umfasst: die Aerobiosphäre (der untere Teil der Atmosphäre), die Hydrobiosphäre (die gesamte Hydrosphäre), die Lithobiosphäre (die oberen Horizonte der Lithosphäre - fest die Hülle der Erde). Die Grenzen der Neo- und Paläobiosphäre sind unterschiedlich. In der Theorie obere Grenze sie haben bestimmt Ozonschicht. Für die Neobiosphäre ist dies die untere Grenze der Ozonschicht (ca. 20 km), die die schädliche kosmische UV-Strahlung auf ein akzeptables Maß dämpft, und für die Paläobiosphäre die obere Grenze derselben Schicht (ca. 60 km). denn Sauerstoff in der Erdatmosphäre ist hauptsächlich das Ergebnis der vitalen Aktivität der Vegetation (also in angemessenem Umfang auch andere Gase).

Die Biosphäre ist ein Teil der von Lebewesen bewohnten Hüllen der Erdkugel, also Teil der Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre.

16) Eigenschaften der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre als Geosphäre und Teil der Biosphäre

Die Atmosphäre der Erde ist gasförmig die Erde umgibt. Als Atmosphäre bezeichnet man den Bereich um die Erde, in dem sich das gasförmige Medium als Ganzes mit ihr dreht. Die Masse der Atmosphäre beträgt 5,15 - 5,9 x 10 15 Tonnen. Die Atmosphäre als Bestandteil der Biogeozänose ist eine Luftschicht im Boden und über seiner Oberfläche, innerhalb derer das Zusammenwirken der Bestandteile der Biosphäre beobachtet wird.

Die moderne Atmosphäre ist sekundären Ursprungs und wurde aus Gasen gebildet, die von der festen Hülle der Erde nach der Entstehung des Planeten freigesetzt wurden. Während der geologischen Geschichte der Erde hat die Atmosphäre unter dem Einfluss einer Reihe von Faktoren eine bedeutende Entwicklung durchlaufen: Verflüchtigung atmosphärische Gase in den Weltraum;

Gasemissionen infolge vulkanischer Aktivität, Aufspaltung von Molekülen unter dem Einfluss ultravioletter Sonnenstrahlung, chemische Reaktionen zwischen den Bestandteilen der Atmosphäre und Gesteinen der Erdkruste; Eroberung des interplanetaren Mediums.

Die Entwicklung der Atmosphäre ist eng mit geologischen und geochemischen Prozessen sowie mit den Aktivitäten lebender Organismen verbunden. Die Atmosphäre schützt die Erdoberfläche vor den schädlichen Auswirkungen herabfallender Meteoriten, von denen die meisten in den dichten Schichten der Atmosphäre verglühen.

Die Atmosphäre hat strukturell eine komplexe Struktur, die durch die Merkmale der vertikalen Temperaturverteilung bestimmt wird. In Höhen von mehr als 1000 km gibt es eine Exosphäre, aus der atmosphärische Gase in den Weltall verteilt werden. Hier gibt es einen allmählichen Übergang von der Atmosphäre zum interplanetaren Raum. Alle strukturellen Parameter der Atmosphäre – Temperatur, Druck und Dichte – weisen eine erhebliche räumlich-zeitliche Variabilität auf.

Die komplexe Struktur der Atmosphäre manifestiert sich auch in ihrer chemischen Zusammensetzung. Wenn also in Höhen bis zu 90 km, in denen eine intensive Vermischung stattfindet, die relative Gaszusammensetzung praktisch unverändert bleibt, dann dissoziieren über 90 km unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne Gasmoleküle und eine starke Änderung der Zusammensetzung von die Atmosphäre mit Höhe auftritt. Typische Funktionen dieser Teil der Atmosphäre - eine Ozonschicht und ihr eigenes Leuchten. Eine komplexe Schichtstruktur ist charakteristisch für atmosphärisches Aerosol - darin suspendiert gasförmige Umgebung flüssige oder feste Teilchen terrestrischen oder kosmischen Ursprungs. Aerosol mit flüssigen Partikeln - Nebel, mit festen Partikeln - Rauch. Der Durchmesser fester Aerosolpartikel beträgt im Mittel 10 -9 - 10 -13 mm, Tröpfchen 10 -6 - 10 -2 mm. Auch die vertikale Verteilung von Elektronen und Ionen in der Atmosphäre ist geschichtet, was sich in der Existenz ausdrückt verschiedene Schichten Ionosphäre.

Die Zusammensetzung der Erdatmosphäre ist einzigartig. Zum Beispiel, wenn die Atmosphären von Jupiter und Saturn hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen. Mars und Venus - aus Kohlendioxid besteht die Erdatmosphäre hauptsächlich aus Sauerstoff und Stickstoff. Es enthält auch Argon, Kohlendioxid, Neon und andere konstante und variable Komponenten. Die Volumenkonzentration von Stickstoff beträgt 78,084%, Sauerstoff - 20,9476%, Argon - 0,934%, Kohlendioxid - 0,0314. Diese Daten beziehen sich nur auf die unteren Schichten der Atmosphäre.

Der wichtigste veränderliche Bestandteil der Atmosphäre ist Wasserdampf. Die räumliche und zeitliche Variabilität seiner Konzentration ist in der Nähe der Erdoberfläche sehr unterschiedlich - von 3 % in den Tropen bis zu 0,00002 % in der Antarktis. Der Großteil des Wasserdampfs ist in der Troposphäre konzentriert, und seine Konzentration nimmt mit der Höhe schnell ab. Der durchschnittliche Wasserdampfgehalt in der vertikalen Säule der Atmosphäre in gemäßigten Breiten beträgt etwa 15-17 mm der "niedergeschlagenen Wasserschicht".

Ozon hat einen erheblichen Einfluss auf atmosphärische Prozesse, insbesondere auf das thermische Regime. Es konzentriert sich hauptsächlich in der Stratosphäre, wo es die Absorption der ultravioletten Sonnenstrahlung bewirkt. Durchschnittliche Monatswerte allgemeiner Inhalt Ozon verändern sich je nach Breitengrad und Jahreszeit und machen die Schichtdicke im Bereich von 2,3-5,2 mm bei terrestrischen Werten von Druck und Temperatur aus. Es gibt eine Zunahme des Ozongehalts vom Äquator bis zu den Polen und jährliche Veränderungen mit einem Minimum im Herbst und einem Maximum im Frühjahr. Derzeit ist die Zerstörung der Ozonschicht unter dem Einfluss der Wirtschaftstätigkeit zu beobachten. Die Hauptzerstörer der Ozonschicht sind Freone (Freone), eine Gruppe halogenhaltiger Substanzen, Freone sind an der Erdoberfläche inert, aber wenn sie in die Stratosphäre aufsteigen, zersetzen sie sich photochemisch und geben ein Chlorion ab, das dient als Katalysator für chemische Reaktionen, die Ozonmoleküle zerstören.

Die äußere, obere Grenze der Atmosphäre verwandelt sich allmählich in interplanetares Gas, dessen Dichte 1000 Ionenpaare pro Kubikzentimeter beträgt.

17) Eigenschaften der chemischen Zusammensetzung der Hydrosphäre als Geosphäre und Teile der Biosphäre

Hydrosphäre - Wasserschale Erde. Aufgrund der hohen Mobilität des Wassers dringen sie überall in verschiedene ein natürliche Formationen. Wasser liegt in Form von Dämpfen und Wolken vor Erdatmosphäre, bildet Ozeane und Meere, existiert in Form von Gletschern im Hochland der Kontinente. Atmosphärischer Niederschlag dringt in die Schichten von Sedimentgesteinen ein und bildet Grundwasser. Wasser ist in der Lage, viele Substanzen aufzulösen, daher kann jedes Wasser der Hydrosphäre als natürliche Lösung unterschiedlicher Konzentration betrachtet werden. Selbst die reinsten atmosphärischen Wässer enthalten 10-50 mg/l gelöste Stoffe.

Wasser als Wasserstoffoxid H2O ist die einfachste stabile Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff unter normalen Bedingungen. Die Gesamtwassermenge auf dem Planeten beträgt ungefähr 1,5–2,5 × 10 24 Gramm (von 1–5 bis 2,5 Milliarden km3).

Laut W. I. Vernadsky, Wasser steht in der Geschichte unseres Planeten etwas Besonderes, aber Wasser spielt eine wichtige Rolle in der geologischen Geschichte der Erde. Wasser ist einer der Faktoren bei der Bildung der physikalischen und chemischen Umgebung, des Klimas und des Wetters auf unserem Planeten, der Entstehung des Lebens auf der Erde.

Unser Planet ist zu 3/4 mit Wasser, Eis bedeckt; darüber schweben Wolken in Form von Wasserdampfansammlungen. Wasser füllt die Zellen von Pflanzen, Tieren; Die Zellen des menschlichen Körpers bestehen zu durchschnittlich 70 % aus Wasser.

Gewässer in natürlichen Bedingungen enthalten immer gelöste Salze, Gase, organische Substanzen. Ihre Konzentration variiert je nach Herkunft des Wassers und Umgebungsbedingungen: Bei einer Salzkonzentration von bis zu 1 g/kg gilt Wasser als frisch, bis 25 g/kg als brackig und ab 25 g/kg als salzig.

Atmosphärische Niederschläge gelten als die am wenigsten mineralisierten, in denen die Salzkonzentration im Durchschnitt 10-20 mg/kg beträgt, dann frische Seen und Flüsse (5-1000 mg/kg). Der Salzgehalt des Ozeans beträgt etwa 35 g/kg. Die Meere haben eine geringere Mineralisierung - von 8 bis 22 g/kg. Die Mineralisierung des oberflächennahen Grundwassers beträgt bei übermäßiger Feuchtigkeit bis zu 1 g/kg und bei Trockenheit bis zu 100 g/kg.

In Süßwasser überwiegen normalerweise HCO3 - (-), Ca 2+ , Mg 2+ -Ionen. Wenn die Gesamtmineralisierung zunimmt, nimmt die Konzentration von SO4 – , Cl – , Na + , K + -Ionen zu. In stark mineralisierten Wässern überwiegen Chlorid- und Natriumionen, seltener Magnesium- und sehr selten Calciumionen. Andere Elemente sind in sehr geringen Mengen enthalten, aber fast alle natürlichen Elemente des Periodensystems kommen in natürlichen Gewässern vor.

Von den im Wasser gelösten Gasen sind Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Edelgase und selten Schwefelwasserstoff und Kohlenwasserstoffe vorhanden.

Die Konzentration an organischer Substanz ist gering. Es ist: in Flüssen - etwa 20 mg / l, im Grundwasser noch weniger und in den Ozeanen - etwa 4 mg / l. Die Ausnahme bilden Sumpfgewässer und Gewässer Ölfelder, sowie Wasser. Kontaminiert durch Industrie- und Haushaltsabwässer, in denen die Konzentration organischer Stoffe hoch sein kann.

Die Hauptquellen für Salze in natürlichen Gewässern sind Substanzen, die bei der chemischen Verwitterung von Eruptivgesteinen gebildet werden, sowie Substanzen, die im Laufe ihrer Geschichte aus dem Erdinneren freigesetzt wurden. Die Zusammensetzung von Wasser hängt von der Vielfalt der Zusammensetzung dieser Stoffe und den Bedingungen ab, unter denen sie mit Wasser in Wechselwirkung treten. Toller Wert Um die Zusammensetzung von Wasser zu bilden, hat es auch die Wirkung lebender Organismen darauf sowie Wirtschaftstätigkeit Person.

Die Rolle des Weltozeans bei der Stabilisierung der natürlichen Bedingungen auf der Erdoberfläche ist enorm. Dies liegt vor allem an seinem Gewicht und seiner Fläche.

Etwa 52,6 % der Meereswasserfläche haben eine Tiefe von 4000 bis 6000 m. Gebiete mit Tiefen von mehr als 6000 m nehmen etwa 1,2 % ein, Flachgebiete - bis zu 200 m - nehmen ebenfalls eine kleine Fläche ein - 7,5 %. Der Rest der Wasserfläche, etwa 38,7 %, hat eine Tiefe von 200 bis 4000 m. Der größte Teil des Weltmeeres befindet sich darin südlichen Hemisphäre, wo es 81% der Oberfläche einnimmt, auf der Nordhalbkugel - 61% der Oberfläche.

Im Allgemeinen wird die Hydrosphäre mit den Ozeanen und Meeren gleichgesetzt, da ihre Masse 91,3 % der gesamten Hydrosphäre ausmacht.

Wasser ist der stärkste Absorber von Sonnenwärmeenergie auf der Erdoberfläche.Die entscheidende Rolle bei der Absorption von Sonnenenergie auf unserem Planeten spielt der Weltozean, dessen Fähigkeit, Sonnenenergie zu absorbieren, 2-3 mal größer ist als die des Landes Fläche. Nur 8 % der Sonnenstrahlung werden von der Meeresoberfläche reflektiert. Der Ozean ist die Wärmesenke auf dem Planeten. Die Erwärmung erfolgt in Äquatorialgürtel etwa 15 Grad südlichen Breitengrad bis 30 Grad nördlicher Breite. In höheren Breiten beider Hemisphären gibt der Ozean die im Heizgürtel aufgenommene Wärme ab.

Die Gewässer der Welt Oksan sind die ganze Zeit in aktiver Bewegung. Dies wird durch atmosphärische Zirkulation, ungleichmäßige Erwärmung der Oberfläche, Salzgehaltskontraste, Temperaturkontraste und die Anziehungskräfte von Mond und Sonne erleichtert.

Aufgrund ihrer Vielfalt ist die Hydrosphäre jedoch äußerst widerstandsfähig gegenüber äußeren und innere Einflüsse. Eine erhebliche Vielfalt entsteht durch das gleichzeitige Vorhandensein von Wasser in drei Phasen, die sich stark in ihren Bestandteilen unterscheiden, einer Vielzahl von darin gelösten Stoffen und Gasen, der Bildung einer Vielzahl von statischen und dynamische Strukturen. Die Hydrosphäre der Erde als Bestandteil der Biosphäre ist eine globale Thermodynamik offenes System, stabil und unterstützt die Stabilität der Biosphäre als Ganzes.

18) Eigenschaften der chemischen Zusammensetzung der Lithosphäre als Geosphäre und Teil der Biosphäre

Die Erdkruste ist die heterogenste Hülle der Erde, gebildet durch verschiedene Mineralverbände in Form von Sedimenten, Eruptiven und Metamorphen Felsen, verschiedene Erscheinungsformen.

Als obere Schicht wird derzeit die Erdkruste verstanden Festkörper Planeten oberhalb der seismischen Grenze. Diese Grenze befindet sich in verschiedenen Tiefen, wo die Geschwindigkeit seismischer Wellen, die während eines Erdbebens auftreten, stark ansteigt. Es gibt zwei Arten der Erdkruste - kontinental und ozeanisch. Continental zeichnet sich durch eine tiefere seismische Grenze aus. Gegenwärtig wird häufiger der von E. Suess vorgeschlagene Begriff Lithosphäre verwendet, der als eine Region verstanden wird, die größer ist als die Erdkruste.

Die Lithosphäre ist die Spitze harte Schale Erde, die eine größere Stärke hat und sich in eine weniger haltbare Asthenosphäre verwandelt. Die Lithosphäre umfasst die Erdkruste und den oberen Erdmantel bis zu einer Tiefe von etwa 200 km.

Die Struktur der Erdkruste ist uneben. Gebirgssysteme wechseln sich mit Ebenen auf den Kontinenten ab. Kontinente wiederum sind über dem Meeresspiegel liegende Bereiche der Erdkruste. Räumliche Anordnung der Kontinente auf dem Planeten V.I. Vernadsky nannte es "Disymmetrie des Planeten". Wenn wir den Globus entlang der Pazifikküste in zwei Hälften teilen, erhalten wir sozusagen zwei Hemisphären: die kontinentale, auf der alle Kontinente mit dem Atlantik und dem Indischen Ozean konzentriert sind, und die ozeanische, die die einnehmen wird gesamten Pazifischen Ozean. Dies liegt an der Struktur und Zusammensetzung der Erdkruste innerhalb der kontinentalen und ozeanischen Hemisphäre. Die unterschiedliche Dicke der Erdkruste im Bereich der Kontinente und Ozeane ist mit einer unterschiedlichen Zusammensetzung der Gesteine ​​verbunden, aus denen sie besteht. Die ozeanische Kruste besteht hauptsächlich aus Basaltmaterial, während die kontinentale Kruste aus granitähnlichem Material besteht. Granitgesteine ​​enthalten mehr Kieselsäure und weniger Eisen als Basalt.

Allgemein chemische Zusammensetzung Die Erdkruste wird von wenigen chemischen Elementen bestimmt. Nur acht Elemente: Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Magnesium, Kalium sind in der Erdkruste in einer Gewichtsmenge von mehr als 1 % verteilt. Das führende und häufigste Element der Erdkruste ist Sauerstoff, der fast die Hälfte der Masse (47,3 %) und 92 % des Volumens ausmacht. Somit ist die Erdkruste quantitativ gesehen das Reich des chemisch an andere Elemente gebundenen Sauerstoffs.

Häufigkeit chemische Elemente in der Erdkruste ist nicht dasselbe und wiederholt gewissermaßen die kosmische Prävalenz. Die leichten Elemente der vier fortlaufenden Zahlen, die die ersten vier Perioden des Periodensystems bilden, überwiegen. Das Vorherrschen von Sauerstoff unter den chemischen Elementen der Erdkruste bestimmt führender Wert Verteilung der Mineralien, in denen es enthalten ist. Anhand von Daten über die Häufigkeit von Elementen in der Erdkruste ist es möglich, das Verhältnis ihrer Bestandteile zu berechnen, die normalerweise als gesteinsbildend bezeichnet werden.

Die Oberfläche der Kontinente ist zu 80% von Sedimentgesteinen besetzt, der Meeresboden fast vollständig von frischen Sedimenten als Produkte des Abbaus des Materials der Kontinente und der Aktivität von Meeresorganismen. Die Erdkruste entstand ursprünglich als Schmelzprodukt des Urmantels, der dann in der Biosphäre unter dem Einfluss von Luft, Wasser und der Aktivität lebender Organismen verarbeitet wurde.

Der kontinentale Teil der Erdkruste befand sich während einer langen geologischen Geschichte in der Biosphäre, die das Aussehen, die Zusammensetzung und die Verbreitung von Sedimentgesteinen und die Konzentration von Mineralien in Form von Kohle, Öl, Ölschiefer und Kieselsäure geprägt hat und kohlige Gesteine, die in der Vergangenheit mit der lebenswichtigen Aktivität von Organismen in Verbindung gebracht wurden. In dieser Hinsicht steht die kontinentale Kruste in direktem Zusammenhang mit der Biosphäre der Erde.

19) Funktionsgesetze der Biosphäre.

Die Hauptrolle in der Theorie der Biosphäre V.I. Vernadsky spielt die Idee der lebenden Materie und ihrer Funktionen.

Hauptfunktion Biosphäre soll die Zirkulation chemischer Elemente sicherstellen. Der globale biotische Kreislauf wird unter Beteiligung aller Organismen durchgeführt, die den Planeten bewohnen. Es besteht in der Zirkulation von Stoffen zwischen Boden, Atmosphäre, Hydrosphäre und lebenden Organismen. Dank des biotischen Kreislaufs ist eine lange Existenz und Entwicklung des Lebens mit einem begrenzten Vorrat an verfügbaren chemischen Elementen möglich. Verwenden anorganische Stoffe, grüne Pflanzen erzeugen mit der Energie der Sonne organische Materie, die von anderen Lebewesen (Consumer Heterotrophs und Destructors) zerstört wird, damit die Produkte dieser Zerstörung von Pflanzen für neue organische Synthesen verwendet werden können.

Andere essentielle Funktion lebende Materie, und folglich ist die Biosphäre Gasfunktion. Dank der Aktivität lebender Materie hat sich die Zusammensetzung der Atmosphäre verändert, insbesondere infolge des Photosyntheseprozesses sind erhebliche Mengen an Sauerstoff darin aufgetreten. Die meisten Gase in den oberen Horizonten des Planeten werden von Leben erzeugt. In den oberen Schichten der Troposphäre und in der Stratosphäre wird unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung aus Sauerstoff Ozon gebildet. Existenz Ozonschild- auch das Ergebnis der Aktivität lebender Materie, die nach V.I. Vernadsky, "als ob es für sich selbst den Bereich des Lebens schafft". Kohlendioxid gelangt durch die Atmung aller lebenden Organismen in die Atmosphäre. Der gesamte atmosphärische Stickstoff ist organogenen Ursprungs. Zu den Gasen organischen Ursprungs gehören auch Schwefelwasserstoff, Methan und viele andere flüchtige Verbindungen, die aus der Zersetzung von organischem Material pflanzlichen Ursprungs resultieren, das zuvor in Sedimentschichten begraben wurde.

Lebende Materie ist in der Lage, Atome in der Biosphäre umzuverteilen. Eine der Funktionen lebender Materie ist die Konzentration. Viele Organismen haben die Fähigkeit, trotz ihres unbedeutenden Gehalts in der Umwelt bestimmte Elemente in sich anzureichern. Kohlenstoff kommt zuerst. Viele Organismen konzentrieren Kalzium, Silizium, Natrium, Aluminium, Jod usw. Wenn sie sterben, bilden sie eine Ansammlung dieser Substanzen. Es gibt Vorkommen von Kohle, Kalkstein, Bauxit, Phosphorit, sedimentären Eisenerzen usw. Viele von ihnen werden vom Menschen als Mineralien verwendet.

Die Redoxfunktion lebender Materie liegt in ihrer Fähigkeit, oxidative und reduzierende chemische Reaktionen durchzuführen, die in der unbelebten Natur nahezu unmöglich sind. In der Biosphäre wird infolge der lebensnotwendigen Tätigkeit von Mikroorganismen, wie z Chemische Prozesse, als Oxidation und Reduktion von Elementen mit variabler Wertigkeit (Stickstoff, Schwefel, Eisen, Mangan usw.). Mikroorganismen-Restauratoren - Heterotrophe - nutzen organische Substanzen als Energiequelle. Dazu gehören denitrifizierende und sulfatreduzierende Bakterien, die Stickstoff aus oxidierten Formen in den elementaren Zustand und Schwefel zu Schwefelwasserstoff reduzieren. Mikroorganismen-Oxidierer können sowohl Autotrophe als auch Heterotrophe sein. Das sind Bakterien, die Schwefelwasserstoff und Schwefel oxidieren, Nitri- und Nitrifikanten-Mikroorganismen, Eisen- und Manganbakterien, die diese Metalle in ihren Zellen anreichern.

20) Schutzmechanismen der natürlichen Umwelt und Faktoren, die ihre Nachhaltigkeit gewährleisten. Dynamisches Gleichgewicht in der Umwelt. Wasserkreislauf. Energie- und Stoffkreislauf in der Biosphäre. Photosynthese.

Die Biosphäre fungiert als riesiges, äußerst komplexes Ökosystem, das stationär auf der Grundlage einer Feinregulierung aller seiner Bestandteile und Prozesse arbeitet.

Die Stabilität der Biosphäre basiert auf der hohen Vielfalt lebender Organismen, einzelne Gruppen die verschiedene Funktionen erfüllen, bei der Aufrechterhaltung des gesamten Stoffflusses und der Energieverteilung, bei der engsten Verflechtung und Verknüpfung biogener und abiogener Prozesse, bei der Konsistenz der Kreisläufe einzelner Elemente und beim Kapazitätsausgleich einzelner Reservoire. In der Biosphäre gibt es komplexe Systeme Rückmeldung und Abhängigkeiten.

Die Stabilität der Biosphäre beruht darauf, dass die Ergebnisse der Aktivität von drei Gruppen von Organismen, die unterschiedliche Funktionen im biotischen Kreislauf erfüllen – Erzeuger (Autotrophe), Verbraucher (Heterotrophe) und Zersetzer (Mineralisierung organischer Reststoffe) – sich gegenseitig ausbalancieren .

Wichtig für die Stabilität der Biosphäre ist neben dem biologischen Kreislauf der Wasserkreislauf, dessen Energiequelle die Sonnenstrahlung ist. Im Wasserkreislauf große Rolle lebende Organismen spielen insbesondere transpirierende Pflanzen, für deren Herstellung eine Produktionseinheit hundertmal mehr transpirierte Feuchtigkeit benötigt.

Innerhalb begrenzter Gebiete besteht der Wasserkreislauf aus seiner Verdunstung von der Bodenoberfläche, Gewässern, Pflanzen, der Konzentration von Wolken und Niederschlägen. Innerhalb der Grenzen des gesamten Planeten drückt sich dieser Kreislauf im Wasseraustausch "Ozeane - Kontinente" aus. Von der Meeresoberfläche verdunstetes Wasser wird von Winden zu den Kontinenten getragen, fällt über sie und kehrt mit Flüssen und unterirdischen Abflüssen in den Ozean zurück.

Der Wasserkreislauf ist die Hauptquelle mechanischer Arbeit in der Biosphäre, während der biologische Kreislauf hauptsächlich auf chemische Prozesse zurückzuführen ist, die mit der Umwandlung chemischer Energie einhergehen. Jedoch mechanische Arbeit auf der Erde während des Wasserkreislaufs vollzogen - Verwitterung, Auflösung etc. - dennoch wird sie entweder unter Beteiligung lebender Organismen oder auf Kosten ihrer Stoffwechselprodukte begangen. Die Bewegung des Wassers erfolgt in der Biosphäre durch die Prozesse der Erosion, des Transports, der Umverteilung, der Sedimentation und der Akkumulation von mechanischen und chemischen Niederschlägen an Land und im Meer.

Sonnenenergie verursacht Planetenbewegungen Luftmassen aufgrund ihrer ungleichmäßigen Erwärmung. Es entstehen grandiose Prozesse der atmosphärischen Zirkulation, die rhythmischer Natur sind.

Alle diese planetarischen Prozesse auf der Erde sind eng miteinander verflochten und bilden eine gemeinsame, globale Verbreitung Substanzen, die Energie von der Sonne umverteilen. Es wird durch ein System von kleinen Zyklen durchgeführt. Verbunden mit großen und kleinen Kreisläufen tektonische Prozesse, verursacht durch vulkanische Aktivität und die Bewegung ozeanischer Platten in der Erdkruste. Als Ergebnis eine große geologischer Kreislauf Substanzen.

Jeder biologische Kreislauf ist gekennzeichnet durch die wiederholte Aufnahme von Atomen chemischer Elemente in die Körper lebender Organismen und deren Freisetzung in die Umwelt, von wo aus sie wieder von Pflanzen eingefangen und in den Kreislauf einbezogen werden. Ein kleiner biologischer Kreislauf ist gekennzeichnet durch Kapazität - die Anzahl der chemischen Elemente, die gleichzeitig in der Zusammensetzung lebender Materie in einem bestimmten Ökosystem enthalten sind, und Geschwindigkeit - die Menge an lebender Materie, die pro Zeiteinheit gebildet und abgebaut wird.

Die Geschwindigkeit biologischer Kreisläufe an Land beträgt Jahre und Jahrzehnte, in aquatischen Ökosystemen wenige Tage oder Wochen.

Die biologische Zirkulation der Land- und Hydrosphäre vereinen die Kreisläufe der einzelnen Landschaften durch Wasserabfluss und atmosphärische Bewegungen. Besonders wichtig ist die Rolle der Zirkulation von Wasser und Atmosphäre bei der Vereinigung aller Kontinente und Ozeane zu einem einzigen Kreislauf der Biosphäre.

Ein großer geologischer Kreislauf führt dazu, dass Sedimentgesteine ​​tief in die Erdkruste eindringen und die darin enthaltenen Elemente für lange Zeit aus dem System ausschalten. biologischen Kreislauf. Im Laufe der Erdgeschichte werden die umgewandelten Sedimentgesteine, wieder auf der Erdoberfläche, nach und nach durch die Aktivität von Lebewesen, Wasser und Luft zerstört und wieder in den biosphärischen Kreislauf einbezogen.

Es wurde festgestellt, dass sich die Natur der Hauptzyklen auf der Erde in den letzten 600 Millionen Jahren nicht wesentlich verändert hat. Es wurden grundlegende geochemische Prozesse durchgeführt, die auch charakteristisch sind moderne Ära: Sauerstoffanreicherung, Stickstofffixierung, Kalkausfällung, Feuersteinbildung, Ablagerung von Eisen, Manganerzen und Sulfidmineralien, Phosphoranreicherung. Lediglich die Geschwindigkeit dieser Prozesse änderte sich. Im Allgemeinen änderte sich auch der Gesamtstrom der an lebenden Organismen beteiligten Atome nicht. Experten gehen davon aus, dass die Masse der lebenden Materie seit der Karbonzeit annähernd konstant geblieben ist, d.h. die Biosphäre sich seither in einem gewissen stabilen Kreislaufregime gehalten hat.

Der stabile Zustand der Biosphäre ist auf die Aktivität der lebenden Materie selbst zurückzuführen, die ein gewisses Maß an Fixierung der Sonnenenergie (Photosynthese) und das Ausmaß der biogenen Migration von Atomen gewährleistet.

Beispielsweise beginnt der Kohlenstoffkreislauf mit der Fixierung von atmosphärischem Kohlendioxid durch Photosynthese. Ein Teil der bei der Photosynthese gebildeten Kohlenhydrate wird von den Pflanzen selbst zur Energiegewinnung genutzt, der andere Teil wird von Tieren verzehrt. Kohlendioxid wird bei der Atmung von Pflanzen und Tieren freigesetzt. Abgestorbene Pflanzen und Tiere zersetzen sich, der Kohlenstoff in ihren Geweben wird oxidiert und in die Atmosphäre zurückgeführt. Ein ähnlicher Prozess findet im Ozean statt.

Es muss berücksichtigt werden, dass die Stabilität der Biosphäre, wie jedes andere System auch, gewisse Grenzen hat.

Menschliche Gesellschaft, die nicht nur die Energieressourcen der Biosphäre, sondern auch nicht-biosphärische Energiequellen (z. B. Kernenergie) nutzt, beschleunigt die geochemischen Transformationen auf dem Planeten und stört den Ablauf der biosphärischen Prozesse. Einige durch menschliche Aktivitäten verursachte Prozesse haben eine entgegengesetzte Richtung zu natürlichen Prozessen (Dispersion von Erzen aus Metallen, Kohlenstoff und anderen Nährstoffe, Hemmung der Mineralisierung und Humifizierung, Freisetzung von Kohlenstoff und seiner Oxidation, Verletzung globale Prozesse in der Atmosphäre, Einfluss auf das Klima usw.).

Dementsprechend ist eine der Hauptaufgaben der modernen Ökologie die Erforschung von Regulationsprozessen in der Biosphäre, die Schaffung einer wissenschaftlichen Grundlage für ihre rationelle Nutzung und die Aufrechterhaltung ihrer Stabilität.

21) Bedingungen und Faktoren, die ein sicheres Leben in der Umwelt gewährleisten. Natürliche "nährende" Kreisläufe, Mechanismen der Selbstregulierung, Selbstreinigung der Biosphäre. Erneuerbare und nicht erneuerbare natürliche Ressourcen.

Die Aufrechterhaltung der Lebenstätigkeit von Organismen und der Stoffkreisläufe in Ökosystemen ist nur durch einen ständigen Energiezufluss möglich. Mehr als 99 % der Energie, die die Erdoberfläche erreicht, ist Sonnenstrahlung. Diese Energie rein große Zahl wird auf physikalische und chemische Prozesse in der Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre verschwendet: Vermischung von Luftströmen und Wassermassen, Verdunstung, Umverteilung von Stoffen, Auflösung von Mineralien, Aufnahme und Freisetzung von Gasen.

Nur 1/2.000.000 der Sonnenenergie erreicht die Erdoberfläche, während 1-2% davon von Pflanzen aufgenommen werden. Es gibt nur einen Prozess auf der Erde, bei dem die Energie der Sonnenstrahlung nicht nur verbraucht und umverteilt, sondern auch gebunden, sehr lange gespeichert wird. Dieser Prozess ist die Schöpfung organische Materie während der Photosynthese. Brennen in Öfen Kohle, setzen wir Sonnenenergie frei und nutzen sie, die vor Hunderten von Millionen Jahren von Pflanzen gespeichert wurde.

Die planetarische Hauptfunktion von Pflanzen (Autotrophen) besteht darin, Sonnenenergie zu binden und zu speichern, die dann zur Aufrechterhaltung verwendet wird biochemische Prozesse in der Biosphäre.

Heterotrophe erhalten Energie aus der Nahrung. Alle Lebewesen sind Nahrungsobjekte für andere, d.h. durch Energiebeziehungen miteinander verbunden. Nahrungsverbindungen in Biozönosen sind ein Mechanismus zur Übertragung von Energie von einem Organismus auf einen anderen. Organismen jeder Art sind eine potenzielle Energiequelle für eine andere Art. In jeder Gemeinschaft bilden trophische Beziehungen ein komplexes Netzwerk. Die Energie, die in das Nahrungsnetz gelangt, kann jedoch nicht lange darin wandern. Es kann über nicht mehr als 4-5 Links übertragen werden, weil In Stromkreisen treten Energieverluste auf. Die Position jedes Glieds in der Nahrungskette wird als trophische Ebene bezeichnet.

Die erste trophische Ebene sind Erzeuger, Erzeuger pflanzlicher Biomasse; pflanzenfressende Tiere (Verzehrer 1. Ordnung) gehören zur zweiten Trophiestufe; fleischfressende Tiere, die auf Kosten pflanzenfressender Formen leben, sind Konsumenten 2. Ordnung; Fleischfresser, die andere Fleischfresser fressen - Konsumenten 3. Ordnung usw.

Die Energiebilanz der Verbraucher wird wie folgt gebildet. Aufgenommene Nahrung wird normalerweise nicht vollständig verdaut. Die prozentuale Verdaulichkeit hängt von der Zusammensetzung der Nahrung und dem Vorhandensein ab Verdauungsenzyme Organismus. Bei Tieren werden 12 bis 75% der Nahrung im Stoffwechselprozess aufgenommen. Der unverdaute Teil der Nahrung wird wieder in die äußere Umgebung (in Form von Exkrementen) zurückgeführt und kann in andere Nahrungsketten eingebunden werden. Der größte Teil der durch den Abbau von Nährstoffen erhaltenen Energie wird für physiologische Prozesse im Körper aufgewendet, ein kleinerer Teil wird in das Gewebe des Körpers selbst umgewandelt, d.h. für Wachstum, Gewichtszunahme, Ablagerung von Reservenährstoffen ausgegeben.

Energieübertragung ein chemische Reaktionen im Körper tritt nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik unter Verlust eines Teils davon in Form von Wärme auf. Diese Verluste sind besonders groß bei der Arbeit von Muskelzellen von Tieren, dem Koeffizienten nützliche Aktion was sehr gering ist.

Auch die Kosten für die Atmung sind um ein Vielfaches höher als die Energiekosten für die Zunahme der Körpermasse. Spezifische Verhältnisse hängen vom Entwicklungsstadium und dem physiologischen Zustand des Individuums ab. Junge Menschen geben mehr für Wachstum aus, während reife Menschen Energie fast ausschließlich zur Aufrechterhaltung des Stoffwechsels und physiologischer Prozesse verwenden.

Dadurch geht die meiste Energie beim Übergang von einem Glied der Nahrungskette zum anderen verloren, weil. von einem anderen, nächsten Glied verbraucht, vielleicht nur die Energie, die in der Biomasse des vorherigen Glieds enthalten ist. Es wird geschätzt, dass diese Verluste etwa 90 % betragen; nur 10 % der verbrauchten Energie werden in Biomasse gespeichert.

Entsprechend erschöpfen sich die in pflanzlicher Biomasse in Nahrungsketten angesammelten Energiereserven rapide. Verlorene Energie kann nur auf Kosten der Sonnenenergie wieder aufgefüllt werden, insofern kann es in der Biosphäre keinen Energiekreislauf ähnlich dem Stoffkreislauf geben. Die Biosphäre funktioniert nur aufgrund des unidirektionalen Energieflusses, ihrer ständigen Zufuhr von außen in Form von Sonnenstrahlung,

Nahrungsketten, die mit photosynthetischen Organismen beginnen, werden als Verzehrsketten bezeichnet, und Ketten, die mit abgestorbenen Pflanzenresten, Kadavern und tierischen Exkrementen beginnen, werden als Detritalabbauketten bezeichnet.

Somit wird der Energiefluss in der Biosphäre in zwei Hauptkanäle unterteilt, die Verbraucher durch lebendes Pflanzengewebe oder tote organische Materie erreichen, deren Quelle ebenfalls die Photosynthese ist.

Um die grundlegenden Eigenschaften der Biosphäre zu bestimmen, müssen wir zunächst verstehen, womit wir es zu tun haben. Wie ist ihre Organisations- und Existenzform? Wie funktioniert es und wie interagiert es mit Außenwelt? Letztendlich, was ist das?

Vom Aufkommen des Begriffs Ende des 19. Jahrhunderts bis zur Schaffung einer ganzheitlichen Lehre durch den Biogeochemiker und Philosophen V.I. Vernadsky hat die Definition des Begriffs "Biosphäre" erhebliche Änderungen erfahren. Es hat sich von der Kategorie eines Ortes oder Territoriums, in dem lebende Organismen leben, zu der Kategorie eines Systems entwickelt, das aus Elementen oder Teilen besteht, die nach bestimmten Regeln funktionieren, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen. Bei der Betrachtung der Biosphäre kommt es darauf an, welche Eigenschaften ihr innewohnen.

Der Begriff basiert altgriechische Wörter: βιος - Leben und σφαρα - Kugel oder Kugel. Das heißt, es ist eine Hülle der Erde, wo es Leben gibt. Die Erde als unabhängiger Planet entstand laut Wissenschaftlern vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, und eine Milliarde Jahre später erschien Leben darauf.

Archäisches, Proterozoikum und Phanerozoikum. Äonen bestehen aus Epochen. Letzteres besteht aus dem Paläozoikum, Mesozoikum und Känozoikum. Epochen aus Epochen. Känozoikum aus dem Paläogen und Neogen. Perioden aus Epochen. Das aktuelle - Holozän - begann vor 11,7 Tausend Jahren.

Grenzen und Ausbreitungsschichten

Die Biosphäre hat eine vertikale und horizontale Verteilung. Vertikal ist es herkömmlicherweise in drei Schichten unterteilt, in denen Leben existiert. Dies sind die Lithosphäre, die Hydrosphäre und die Atmosphäre. Die untere Grenze der Lithosphäre erreicht 7,5 km von der Erdoberfläche entfernt. Die Hydrosphäre befindet sich zwischen der Lithosphäre und der Atmosphäre. Seine maximale Tiefe beträgt 11 km. Die Atmosphäre bedeckt den Planeten von oben und das Leben darin existiert vermutlich in einer Höhe von bis zu 20 km.

Zusätzlich zu den vertikalen Schichten hat die Biosphäre eine horizontale Teilung oder Zonierung. Dies ist eine Veränderung der natürlichen Umgebung vom Äquator der Erde bis zu ihren Polen. Der Planet hat die Form einer Kugel und daher ist die Menge an Licht und Wärme, die auf seine Oberfläche eindringt, unterschiedlich. Die größten Flächen sind geografische Zonen. Ausgehend vom Äquator geht es zuerst äquatorial, über tropisch, dann gemäßigt und schließlich in die Nähe der Pole - Arktis oder Antarktis. Innerhalb der Gürtel befinden sich natürliche Zonen: Wälder, Steppen, Wüsten, Tundren und so weiter. Diese Zonen sind nicht nur für Land, sondern auch für die Ozeane charakteristisch. BEIM horizontale Anordnung Die Biosphäre hat ihre eigene Höhe. Sie wird durch die Oberflächenstruktur der Lithosphäre bestimmt und unterscheidet sich vom Fuß des Berges bis zu seiner Spitze.

Bis heute hat die Flora und Fauna unseres Planeten etwa 3.000.000 Arten, und dies sind nur 5% der Gesamtzahl der Arten, die es geschafft haben, auf der Erde zu „leben“. Etwa 1,5 Millionen Tierarten und 0,5 Millionen Pflanzenarten haben ihre Beschreibung in der Wissenschaft gefunden. Es gibt nicht nur unbeschriebene Arten, sondern auch unerforschte Regionen der Erde, deren Artengehalt unbekannt ist.

Somit hat die Biosphäre eine zeitliche und räumliche Charakteristik, und die Artenzusammensetzung lebender Organismen, die sie füllt, variiert sowohl in der Zeit als auch im Raum – vertikal und horizontal. Dies führte die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Biosphäre keine planare Struktur ist und Anzeichen zeitlicher und räumlicher Variabilität aufweist. Es bleibt zu bestimmen, unter welchem ​​äußeren Faktor sie sich zeitlich, räumlich und strukturell verändert. Dieser Faktor ist Solarenergie.

Wenn wir akzeptieren, dass die Arten aller lebenden Organismen, unabhängig vom räumlichen und zeitlichen Rahmen, Teile sind und ihre Gesamtheit das Ganze ist, dann ist ihre Interaktion untereinander und mit der äußeren Umwelt ein System. L von Bertalanffy und F.I. Peregudov, der ein System definierte, argumentierte, dass es sich um einen Komplex interagierender Komponenten oder um eine Reihe von Elementen handelt, die miteinander und mit der Umgebung in Beziehung stehen, oder um eine Reihe miteinander verbundener Elemente, die von der Umgebung isoliert sind und mit ihr interagieren ein ganzes.

System

die Biosphäre als Einheit Vollständiges System kann in Bestandteile unterteilt werden. Die häufigste solche Unterteilung ist Arten. Jede Tier- oder Pflanzenart wird als integraler Bestandteil des Systems angesehen. Es kann auch als System mit eigener Struktur und Zusammensetzung erkannt werden. Aber die Art existiert nicht isoliert. Seine Vertreter leben in einem bestimmten Territorium, wo sie nicht nur miteinander und mit der Umwelt interagieren, sondern auch mit anderen Arten. Ein solcher Aufenthaltsort von Arten in einem Gebiet wird als Ökosystem bezeichnet. Das kleinste Ökosystem wiederum ist in das größere eingebunden. Das in noch mehr und damit ins Globale - in die Biosphäre. Somit kann die Biosphäre als System als aus Teilen bestehend betrachtet werden, die entweder Arten oder Biosphären sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass eine Art identifiziert werden kann, weil sie Merkmale aufweist, die sie von anderen unterscheiden. Es ist unabhängig und in anderen Typen - Teile sind nicht enthalten. Bei Biosphären ist eine solche Unterscheidung unmöglich - ein Teil des anderen.

Zeichen

Das System hat zwei weitere wichtige Merkmale. Es wurde geschaffen, um etwas zu erreichen bestimmten Zweck und funktionieren das ganze System effektiver als jeder seiner Teile einzeln.

Somit sind die Eigenschaften als System, in seiner Integrität, Synergie und Hierarchie. Integrität liegt darin, dass die Verbindungen zwischen seinen Teilen oder internen Verbindungen viel stärker sind als mit der Umgebung oder externen. Synergie- oder Systemeffekt ist, dass die Fähigkeiten des gesamten Systems viel größer sind als die Summe der Fähigkeiten seiner Teile. Und obwohl jedes Element des Systems selbst ein System ist, ist es dennoch nur ein Teil des allgemeinen und größeren. Das ist seine Hierarchie.

Die Biosphäre ist dynamisches System, die unter äußerer Einwirkung ihren Zustand ändert. Es ist offen, weil es Materie und Energie mit der Umgebung austauscht. Sie hat Komplexe Struktur, da es aus Subsystemen besteht. Und schließlich ist es ein natürliches System – entstanden durch natürliche Veränderungen über viele Jahre hinweg.

Dank dieser Eigenschaften kann sie sich selbst regulieren und organisieren. Dies sind die grundlegenden Eigenschaften der Biosphäre.

Mitte des 20. Jahrhunderts wurde der Begriff der Selbstregulierung erstmals von dem amerikanischen Physiologen Walter Cannon verwendet, der englische Psychiater und Kybernetiker William Ross Ashby führte den Begriff der Selbstorganisation ein und formulierte das Gesetz der erforderlichen Vielfalt. Dieses kybernetische Gesetz bewies formal die Notwendigkeit einer großen Artenvielfalt für die Stabilität des Systems. Je größer die Diversität, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass das System angesichts großer äußerer Einflüsse seine dynamische Stabilität behält.

Eigenschaften

Dem äußeren Einfluss zu begegnen, ihm zu widerstehen und ihn zu überwinden, sich selbst zu reproduzieren und wiederherzustellen, also seine innere Konstanz aufrechtzuerhalten, das ist das Ziel eines Systems namens Biosphäre. Diese Qualitäten des gesamten Systems bauen auf der Fähigkeit seines Teils, der Art, auf, eine bestimmte Anzahl oder Homöostase aufrechtzuerhalten, sowie jedes Individuums oder lebenden Organismus, seine physiologischen Bedingungen aufrechtzuerhalten - Homöostase.

Wie Sie sehen können, entwickelten sich diese Eigenschaften in ihr unter dem Einfluss und um äußeren Faktoren entgegenzuwirken.

Hauptsächlich externer Faktor ist Sonnenenergie. Wenn die Anzahl der chemischen Elemente und Verbindungen begrenzt ist, wird die Energie der Sonne ständig zugeführt. Dank dessen erfolgt die Migration von Elementen entlang der Nahrungskette von einem lebenden Organismus zu einem anderen und die Umwandlung von einem anorganischen Zustand in einen organischen und umgekehrt. Energie beschleunigt den Ablauf dieser Prozesse im Inneren lebender Organismen und sie laufen in Bezug auf die Reaktionsgeschwindigkeit viel schneller ab als in Außenumgebung. Die Menge an Energie stimuliert das Wachstum, die Fortpflanzung und die Zunahme der Artenzahl. Vielfalt wiederum ermöglicht zusätzlichen Widerstand. Äußerer Einfluss, da die Möglichkeit der Verdoppelung, des Sicherheitsnetzes oder des Ersatzes von Arten in der Nahrungskette besteht. Die Migration von Elementen wird somit zusätzlich sichergestellt.

Menschlicher Einfluss

Der einzige Teil der Biosphäre, der nicht daran interessiert ist, die Artenvielfalt des Systems zu erhöhen, ist der Mensch. Er strebt auf jede erdenkliche Weise danach, Ökosysteme zu vereinfachen, weil er sie auf diese Weise je nach seinen Bedürfnissen effektiver überwachen und regulieren kann. Daher sind alle Biosysteme, die der Mensch künstlich geschaffen hat oder auf die sein Einfluss maßgeblich ist, sehr artenarm. Und ihre Stabilität und Fähigkeit zur Selbstheilung und Selbstregulierung tendiert gegen Null.

Mit dem Aufkommen der ersten Lebewesen begannen sie, die Lebensbedingungen auf der Erde ihren Bedürfnissen anzupassen. Mit dem Aufkommen des Menschen begann er bereits, die Biosphäre des Planeten so zu verändern, dass sein Leben so angenehm wie möglich war. Es ist bequem, weil wir nicht über das Überleben oder die Rettung von Leben sprechen. Der Logik folgend sollte etwas erscheinen, das die Person selbst für ihre eigenen Zwecke ändert. Ich frage mich, was es sein wird?

Video - Biosphäre und Noosphäre