Manto da Terra- a concha da Terra "sólida", localizada entre a crosta terrestre e o núcleo da Terra. Ocupa 83% da Terra (sem atmosfera) em volume e 67% em massa.

Está separada da crosta terrestre pela superfície de Mohorovic, na qual a velocidade do movimento longitudinal ondas sísmicas ao passar da crosta para o manto da terra, aumenta abruptamente de 6,7-7,6 para 7,9-8,2 km/s; O manto é separado do núcleo da Terra pela superfície (a uma profundidade de cerca de 2.900 km), na qual a velocidade das ondas sísmicas cai de 13,6 para 8,1 km/s. O manto da Terra é dividido em manto inferior e superior. Este último, por sua vez, é dividido (de cima para baixo) no substrato, a camada de Gutenberg (uma camada de baixas velocidades de ondas sísmicas) e a camada de Golitsyn (às vezes chamada de manto do meio). Na base do manto da Terra, distingue-se uma camada com menos de 100 km de espessura, na qual as velocidades das ondas sísmicas não aumentam com a profundidade nem diminuem ligeiramente.

Supõe-se que o manto da Terra é composto por aqueles elementos químicos que estavam em Estado sólido ou faziam parte de compostos químicos sólidos. Destes elementos, predominam O, Si, Mg, Fe. De acordo com ideias modernas, a composição do manto da Terra é considerada próxima da composição meteoritos de pedra. Dos meteoritos pedregosos, os condritos têm a composição mais próxima do manto da Terra. Supõe-se que as amostras diretas da substância do manto sejam fragmentos de rocha entre lava basáltica, trazidos à superfície da Terra; eles também são encontrados junto com diamantes em tubos de explosão. Acredita-se também que os fragmentos de rocha levantados pela draga do fundo das fendas das Dorsais Meso-Oceânicas são a substância do manto.

característica o manto da Terra são, aparentemente, transições de fase. Foi estabelecido experimentalmente que na olivina sob alta pressão a estrutura da rede cristalina muda, aparece um empacotamento mais denso de átomos, de modo que o volume do mineral diminui visivelmente. No quartzo, essa transição de fase é observada duas vezes à medida que a pressão aumenta; a modificação mais densa é 65 °C mais densa que o quartzo comum. Acredita-se que tais transições de fase sejam a principal razão pela qual as velocidades das ondas sísmicas na camada de Golitsyn aumentam muito rapidamente com a profundidade.

Manto superior uma das conchas o Globo, diretamente subjacente a crosta terrestre. É separado do último Mohorovichi por uma superfície localizada sob os continentes a uma profundidade de 20 a 80 km (35 km em média) e sob os oceanos a uma profundidade de 11 a 15 km da superfície da água. Velocidade da onda sísmica (usado como um método indireto para estudar estrutura interna Terra) aumenta gradualmente na transição da crosta terrestre para o manto superior de aproximadamente 7 a 8 km/s.). A zona dentro das profundidades de 400-900 km é chamada de camada Golitsyn. O manto superior é provavelmente composto por peridotitos granada com uma mistura na parte superior do Eclogito.

A eclogita é uma rocha metamórfica composta por piroxênio com alto teor de quartzo e rutilo (um mineral que contém uma mistura de ferro, estanho, nióbio e tântalo TiO 2 - 60% titânio e 40% oxigênio).

Recurso importante estruturas do manto superior - a presença de uma zona de baixas velocidades de ondas sísmicas. Existem diferenças na estrutura do manto superior sob diferentes zonas tectônicas, por exemplo, sob geossinclinais e plataformas. No manto superior, estão se desenvolvendo processos que são a fonte de fenômenos tectônicos, magmáticos e metamórficos na crosta terrestre. Em muitas hipóteses tectônicas, o manto superior é atribuído papel importante; por exemplo, supõe-se que a crosta terrestre foi formada pelo derretimento da substância do manto superior , que os movimentos tectônicos estão associados aos movimentos do manto superior; Costuma-se acreditar que o manto da Terra é quase totalmente composto por olivina [(Mg, Fe) 2 SiO 4 ], em que o componente de magnésio (forsterita) predomina fortemente, mas com profundidade, talvez, a proporção do componente de ferro (faialita ) aumenta. O petrógrafo australiano Ringwood sugere que o manto da Terra é composto por uma rocha hipotética, que ele chamou de pirolita e que em composição corresponde a uma mistura de 3 partes de periodita e 1 parte de basalto. Cálculos teóricos mostram que os minerais do manto inferior da Terra deveriam se decompor em óxidos. No início da década de 70 do século XX, surgiram também dados indicando a presença de heterogeneidades horizontais no manto terrestre.

Não há dúvida de que a crosta terrestre se separou do manto terrestre; O processo de diferenciação do manto da Terra continua até hoje. Há uma suposição de que o núcleo da Terra está crescendo devido ao manto da Terra. Os processos na crosta terrestre e no manto terrestre estão intimamente relacionados; em particular, a energia para os movimentos tectônicos da crosta terrestre parece vir do manto terrestre.

Manto inferior da Terra- parte integrante do manto da Terra, estendendo-se de profundidades de 660 (limite com o manto superior) a 2900 km. A pressão calculada no manto inferior é de 24-136 GPa e o material do manto inferior não está disponível para estudo direto.

No manto inferior há uma camada (camada D) na qual a velocidade das ondas sísmicas é anormalmente baixa e apresenta heterogeneidades horizontais e verticais. Supõe-se que é formado pela penetração ascendente de Fe e Ni em silicatos, que são fundidos por esses fluxos. Isso é extremamente importante, pois alguns pesquisadores acreditam que partes da placa de subducção se acumulam a 660 km do limite e se tornam exponencialmente mais pesadas e afundam no núcleo e se acumulam na camada D.

crosta terrestre- a mais externa das conchas sólidas da Terra. O limite inferior da crosta terrestre é considerado a interface, durante a passagem da qual, de cima para baixo, as ondas sísmicas longitudinais aumentam abruptamente a velocidade de 6,7-7,6 km / s para 7,9-8,2 km / s (ver superfície de Mohorovicic) . Este é um sinal de mudança de um material menos elástico para um mais elástico e mais denso. A camada do manto superior subjacente à crosta terrestre é muitas vezes referida como o substrato. Juntamente com a crosta terrestre, forma a litosfera. A crosta terrestre é diferente nos continentes e sob o oceano. A crosta continental geralmente tem uma espessura de 35 a 45 km, em áreas de países montanhosos - até 70 km. A parte superior da crosta continental é constituída por uma camada sedimentar descontínua, constituída por rochas sedimentares e vulcânicas inalteradas ou ligeiramente alteradas de diferentes idades. As camadas são muitas vezes amassadas em dobras, rasgadas e deslocadas ao longo da lacuna. Em alguns lugares (em escudos) a concha sedimentar está ausente. O restante da espessura da crosta continental é dividido de acordo com as velocidades das ondas sísmicas em 2 partes com nomes convencionais: para a parte superior - a camada "granito" (velocidade ondas longitudinais até 6,4 km / s), para a camada inferior - "basalto" (6,4-7,6 km / s). Aparentemente, a camada "granítica" é composta por granitos e gnaisses, e a camada "basáltica" é composta por basaltos, gabro e rochas sedimentares fortemente metamorfoseadas em várias proporções. Estas 2 camadas são frequentemente separadas por uma superfície Konrad, na transição da qual as velocidades das ondas sísmicas aumentam abruptamente. Aparentemente, o teor de sílica diminui com a profundidade na crosta terrestre e o teor de óxidos de ferro e magnésio aumenta; também em mais isso ocorre durante a transição da crosta terrestre para o substrato.

A crosta oceânica tem uma espessura de 5-10 km (juntamente com a coluna de água - 9-12 km). Está dividido em três camadas: sob uma camada fina (menos de 1 km) de sedimentos marinhos encontra-se a "segunda" camada com velocidades de ondas sísmicas longitudinais de 4-6 km/s; sua espessura é de 1-2,5 km. Provavelmente é composto de serpentinito e basalto, possivelmente com camadas intercalares de sedimentos. A camada inferior, "oceânica", com uma espessura média de cerca de 5 km, tem uma velocidade de onda sísmica de 6,4-7,0 km/s; provavelmente é composto de gabro. A espessura da camada de sedimentos no fundo do oceano é variável, em alguns lugares não há. Na zona de transição do continente para o oceano, observa-se um tipo intermediário de crosta.

A crosta terrestre está sujeita a constante movimento e mudança. Nela desenvolvimento irreversíveláreas móveis - geossinclinais - transformam-se por transformações de longo prazo em áreas relativamente calmas - plataformas. Há uma série de hipóteses tectônicas que explicam o processo de desenvolvimento de geossinclinais e plataformas, continentes e oceanos, e as razões para o desenvolvimento da crosta terrestre como um todo. Sem dúvida, as principais razões para o desenvolvimento da crosta terrestre residem em mais intestinos profundos Terra; portanto, o estudo da interação entre a crosta terrestre e o manto superior é de particular interesse.

A crosta terrestre está próxima de um estado de isostasia (equilíbrio): quanto mais pesada, ou seja, quanto mais espessa ou mais densa qualquer parte da crosta terrestre, mais profundamente ela está imersa no substrato. As forças tectônicas quebram a isostasia, mas quando enfraquecem, a crosta terrestre volta ao equilíbrio.

Figura 25 - Crosta terrestre

Núcleo da Terra - a geosfera central com um raio de cerca de 3470 km. A existência do núcleo da Terra foi estabelecida em 1897 pelo sismólogo alemão E. Wiechert, e a profundidade (2.900 km) foi determinada em 1910 pelo geofísico americano B. Gutenberg. Não há consenso sobre a composição do núcleo da Terra e sua origem. Talvez seja constituído de ferro (com uma mistura de níquel, enxofre, silício ou outros elementos) ou seus óxidos, que adquirem propriedades metálicas sob alta pressão. Há opiniões de que o núcleo foi formado pela diferenciação gravitacional da Terra primária durante seu crescimento ou posteriormente (expressado pela primeira vez pelo geofísico norueguês V.M. Orovan e pelo cientista soviético A.P. Vinogradov, 60-70s).

superfície Mohorovic - a interface entre a crosta terrestre e o manto da Terra. A superfície de Mohorovichi foi estabelecida a partir de dados sísmicos: a velocidade das ondas sísmicas longitudinais durante a transição (de cima para baixo) através da superfície de Mohorovichi aumenta abruptamente de 6,7-7,6 para 7,9-8,2 km / s e transversal - de 3,6-4,2 a 4,4-4,7 km / s. Vários dados geofísicos, geológicos e outros indicam que a densidade da matéria também aumenta abruptamente, presumivelmente de 2,9-3 para 3,1-3,5 t/m 3 . É mais provável que a superfície de Mohorovic separe camadas de diferentes composição química. A superfície de Mohorovichić recebeu o nome de A. Mohorovichić, que a descobriu.

Das três primeiras geosferas, o papel principal, sem dúvida, pertence à crosta terrestre, já que sua massa total é muitas vezes maior que a massa total das outras duas conchas. Portanto, os dados sobre o conteúdo relativo de um ou outro elemento químico na crosta terrestre podem ser considerados em grande parte como refletindo seu conteúdo na biosfera como um todo.

A casca dura externa da Terra - a crosta terrestre é mais de 99% composta por apenas 9 elementos principais: O (47%), Si (29,5%), Al (8,05%), Fe (4,65%), Ca ( 2,96 %), Na (2,50%), K (2,50%), Mg (1,87%), Ti (0,45%). No total - 99,48%. Destes, o oxigênio é absolutamente predominante. Você pode ver claramente quanto resta para todos os outros elementos. Isto é em peso, isto é, em percentagem em peso.

Existe outra variante de avaliação - por volume (porcentagem de volume). É calculado levando em consideração os tamanhos de átomos e raios iônicos em compostos minerais específicos formados por esses elementos. Os conteúdos na crosta terrestre dos elementos mais comuns em porcentagens de volume são (de acordo com V.M. Goldshmidt): O - 93,77%, K - 2,14%, Na - 1,60%, Ca - 1,48%, Si - 0,86%, Al - 0,76 %, Fe - 0,68%, Mg - 0,56%, Ti - 0,22%.

Diferenças bastante significativas na distribuição de átomos de elementos químicos em peso e volume são óbvias: uma diminuição acentuada no conteúdo relativo de Al e especialmente Si (devido ao pequeno tamanho de seus átomos, e para silício, em uma extensão ainda maior de íons em seus compostos de oxigênio) é ainda mais claramente enfatizado o papel de liderança do oxigênio na litosfera.

Ao mesmo tempo, foram reveladas "anomalias" no conteúdo de alguns elementos da litosfera:

a “queda” na abundância dos elementos mais leves (Li, Be, B) é explicada pelas peculiaridades do processo de nucleossíntese (a formação predominante de carbono como resultado da combinação de três núcleos de hélio ao mesmo tempo); relativamente alto conteúdo elementos que são produtos do decaimento radioativo (Pb, Bi e também Ar entre os gases inertes).

Sob as condições da Terra, as abundâncias de mais dois elementos, H e He, são anormalmente baixas. Isto é devido à sua "volatilidade". Ambos os elementos são gases e, além disso, os mais leves. então hidrogênio atômico e o hélio tendem a se mover para as camadas superiores da atmosfera e, a partir daí, não sendo retidos pela gravidade da Terra, eles se dissipam no espaço sideral. O hidrogênio ainda não foi completamente perdido, pois a maior parte dele faz parte de compostos químicos - água, hidróxidos, hidrocarbonetos, hidrossilicatos, compostos orgânicos, etc. E o hélio, que é um gás inerte, é constantemente formado como produto do decaimento radioativo de átomos pesados.

Assim, a crosta terrestre é essencialmente um pacote de ânions de oxigênio, amigo vinculado com outros iões de silício e metálicos, i.e. é constituído quase exclusivamente por compostos de oxigénio, predominantemente silicatos de alumínio, cálcio, magnésio, sódio, potássio e ferro. Ao mesmo tempo, como você já sabe, até os elementos representam 86,5% da litosfera.

Os elementos mais comuns são chamados de macronutrientes.

Elementos, cujo conteúdo é centésimos de um por cento ou menos, são chamados de microelementos. Esse conceito é relativo, pois um determinado elemento pode ser um microelemento em um ambiente e, em outro, pode ser classificado como básico, ou seja, macroelementos (por exemplo, Al em organismos é um elemento traço, e na litosfera é um macroelemento, ferro em solos é um macroelemento e em organismos vivos é um elemento traço).

Para denotar a quantidade de conteúdo de um determinado elemento em um determinado ambiente, o conceito de "clark" é usado. Este termo está associado ao nome F.U. Clark, um geoquímico americano que foi o primeiro a realizar, com base em extenso material analítico, o cálculo dos teores médios de elementos químicos em Vários tipos rochas e na litosfera como um todo. Em memória de sua contribuição, A.E. Fersman, em 1924, sugeriu chamar o conteúdo médio de qualquer elemento em particular em um meio material específico de clarke desse elemento químico. A unidade clarke é g/t (já que é inconveniente usar valores percentuais em clarks baixos de muitos elementos).

A maioria Tarefa desafianteé a definição de clarks para a litosfera como um todo, já que sua estrutura é muito grande.

Dentro das rochas, a divisão dos silicatos é realizada em ácido e básico.

As concentrações de Li, Be, Rb, TR, Ba, Tl, Th, U e Ta são relativamente elevadas em ácidos.

Os principais são Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.

Nós damos a ordem de Clarks vários elementos de acordo com V. F. Barabanov:

Mais de 10.000 g/t - O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

1000-10 000 - Mn, Ti.

100-1000 - C, F, P, S, Cl, Rb, Sr, Zr, Ba.

10-100 - Pb, Th, Y, Nb, La, Ce, Nd, Li, B, N, Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga.

1-10 - Eu, Dy, Ho, Er, Yb, Hf, Ta, W, Tl, U, Ge, As, Br, Mo, Sn, Sc, Pm, Sm, Be.

0,1-1,0 - Cd, Bi, In, Tu, I, Sb, Lu.

0,01-0,1 - Ar, Se, Ag, Hg.

0,001-0,01 - Re, Os, Ir, Ru, Rh, Pd, Te, Pt, He, Au.

De acordo com esta gradação, elementos com clarks acima de 1000 g/t serão chamados de macroelementos. Aqueles com Clarks mais baixos são oligoelementos.

A contabilização de Clarks é absolutamente necessária para compreensão correta padrões de processos de migração de elementos químicos. A diferente distribuição dos elementos na natureza tem como consequência inevitável para muitos deles, a presença de diferenças significativas em seu comportamento em condições de laboratório e na natureza. Com a diminuição do clarke, a concentração ativa do elemento diminui e torna-se impossível precipitar um fase sólida a partir de soluções aquosas e outros métodos de formação de espécies minerais independentes. Portanto, a capacidade de formação mineral independente depende não apenas das propriedades químicas do elemento, mas também de sua claridade.

Exemplos: S e Se são análogos quimicamente completos, e seu comportamento em processos naturais diferente. S é o elemento principal de muitos processos naturais. O sulfeto de hidrogênio desempenha um papel importante na processos químicos ocorrendo em sedimentos de fundo e nas profundezas da crosta terrestre, na formação de depósitos de diversos metais. O enxofre forma minerais independentes (sulfetos, sulfatos). O seleneto de hidrogênio não desempenha um papel significativo nos processos naturais. O selênio está em um estado disperso como uma impureza em minerais formados por outros elementos. As diferenças entre K e Cs, Si e Ge são semelhantes.

Um de principais diferenças geoquímica da química em que a geoquímica considera apenas aquelas interações químicas que são realizadas em condições naturais. Além disso, a contabilização de Clarks (de acordo com pelo menos suas ordens) neste sentido é um requisito primário para qualquer construção geoquímica.

Existem, e mesmo bastante comuns, fases minerais independentes de uma série de elementos com baixo teor de Clarks. A razão é que existem mecanismos na natureza que permitem assegurar a formação de concentrações elevadas de certos elementos, pelo que o seu teor em algumas áreas pode ser muitas vezes superior ao de clarke. Portanto, além do clarke do elemento, é necessário levar em consideração o valor de sua concentração em comparação com o teor de clarke.

A concentração clarke é a razão entre o conteúdo de um elemento químico em um determinado agregado de material natural (rocha, etc.)

Exemplos de coeficientes de concentração de alguns elementos químicos em seus depósitos de minério: Al - 3,7; Mn - 350; Cu - 140; Sn - 250; Zn - 500; Au-2000.

Com base nisso, os elementos com baixo clarks são subdivididos em dois qualitativamente já conhecidos por você vários grupos. Aqueles cuja distribuição não é caracterizada por altos valores de QC são chamados espalhado(Rb, Ga, Re, Cd, etc.). Capaz de moldar concentrações elevadas com altos valores de QC - cru(Sn, Be, etc.).

As diferenças nos valores de CQ alcançados são devidos a papel diferente certos elementos na história da atividade material e técnica da humanidade (desde a antiguidade metais conhecidos com baixo clarks Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag ... - e mais comuns Al, Zr ...).

Grande papel nos processos de concentração e dispersão de elementos na crosta terrestre, desempenha o isomorfismo - a propriedade dos elementos de substituir uns aos outros na estrutura do mineral. O isomorfismo é a capacidade de elementos químicos com propriedades semelhantes para substituir uns aos outros em quantidades variáveis ​​em redes cristalinas. Claro, é característico não apenas de microelementos. Mas é justamente para eles, especialmente para elementos dispersos, que ela adquire valor principal como o principal fator na regularidade de sua distribuição. É feita uma distinção entre isomorfismo perfeito - quando elementos intercambiáveis ​​podem substituir uns aos outros em qualquer proporção (limitado apenas pelas proporções dos conteúdos desses elementos no sistema), e imperfeito - quando a substituição é possível apenas até certos limites. Naturalmente, quanto mais perto Propriedades quimicas, o isomorfismo mais perfeito.

É feita uma distinção entre isomorfismo isovalente e heterovalente.

Generalidade do tipo ligação química- o que os químicos chamam de grau de ionicidade - covalência. Exemplo: cloretos e sulfetos não são isomórficos, mas sulfatos com manganatos são isomórficos.

Mecanismo de isomorfismo isovalente. A uniformidade da fórmula química dos compostos formados e a rede cristalina formada. Ou seja, se o rubídio é potencialmente capaz de formar compostos com os mesmos elementos que o potássio, e a estrutura cristalina de tais compostos é do mesmo tipo, então os átomos de rubídio podem substituir os átomos de potássio em seus compostos.

A divisão dos elementos químicos em macro e microelementos, e estes em raros e dispersos, grande importância, uma vez que na natureza nem todos elementos químicos Formato autoconexões. Isso é característico principalmente de elementos com altos clarks, ou com clarks baixos, mas capazes de formar localmente altas concentrações (ou seja, raras).

Estar na natureza em estado difuso e em todos os lugares (apenas em várias concentrações) é uma propriedade de todos os elementos químicos. Este fato foi declarado pela primeira vez por V.I. Vernadsky, e ele recebeu o nome da lei de espalhamento de elementos químicos por Vernadsky. Mas parte dos elementos é capaz de estar presente na natureza além da forma dispersa de estar em outra forma - na forma de compostos químicos. E elementos com baixas concentrações estão presentes apenas de forma difusa.

Mecanismo de isomorfismo heterovalente um pouco mais complicado. Pela primeira vez, a presença deste tipo de isomorfismo chamou a atenção no final do século XIX. G. Chermak. Ele provou que muito complexo fórmulas químicas, obtidos para a maioria dos compostos minerais da classe dos silicatos, são assim precisamente por causa do isomorfismo heterovalente, quando grupos inteiros de átomos se substituem mutuamente. Este tipo de isomorfismo é muito característico dos compostos de silicato.

Outras opções para encontrar átomos dispersos de elementos na crosta terrestre são sua localização nos defeitos da rede cristalina, em suas cavidades, bem como no estado sorvido na superfície de outras partículas, inclusive coloidais.

Para determinar as propriedades básicas da biosfera, devemos primeiro entender com o que estamos lidando. Qual é a forma de sua organização e existência? Como funciona e interage com o mundo exterior? Afinal, o que é?

Desde o surgimento do termo no final do século XIX até a criação de uma doutrina holística pelo biogeoquímico e filósofo V.I. Vernadsky, a definição do conceito de "biosfera" sofreu mudanças significativas. Passou da categoria de lugar ou território onde vivem organismos vivos para a categoria de sistema constituído por elementos ou partes, funcionando de acordo com certas regras para realização propósito específico. É de como considerar a biosfera que depende de quais propriedades são inerentes a ela.

O termo é baseado em palavras gregas antigas: βιος - vida e σφαρα - esfera ou bola. Ou seja, é alguma concha da Terra, onde há vida. A Terra, como um planeta independente, segundo os cientistas, surgiu há cerca de 4,5 bilhões de anos e, um bilhão de anos depois, a vida apareceu nela.

Éon Arqueano, Proterozóico e Fanerozóico. Éons são feitos de eras. Este último consiste no Paleozóico, Mesozóico e Cenozóico. Eras de períodos. Cenozóico do Paleogeno e Neogene. Períodos de épocas. A corrente - Holoceno - começou há 11,7 mil anos.

Fronteiras e camadas de propagação

A biosfera tem uma distribuição vertical e horizontal. Verticalmente, é convencionalmente dividido em três camadas onde existe vida. Estes são a litosfera, hidrosfera e atmosfera. O limite inferior da litosfera atinge 7,5 km da superfície da Terra. A hidrosfera está localizada entre a litosfera e a atmosfera. Sua profundidade máxima é de 11 km. A atmosfera cobre o planeta de cima e a vida nela existe, presumivelmente, a uma altitude de até 20 km.

Além das camadas verticais, a biosfera possui uma divisão ou zoneamento horizontal. Esta mudança ambiente natural do equador da Terra aos seus pólos. O planeta tem a forma de uma bola e, portanto, a quantidade de luz e calor que entra em sua superfície é diferente. As maiores zonas são as zonas geográficas. Partindo do equador, vai primeiro equatorial, acima do tropical, depois temperado e, finalmente, perto dos pólos - ártico ou antártico. Dentro dos cintos estão áreas naturais: florestas, estepes, desertos, tundra e assim por diante. Essas zonas são características não apenas da terra, mas também dos oceanos. NO arranjo horizontal a biosfera tem sua própria altitude. É determinado pela estrutura da superfície da litosfera e difere do sopé da montanha até o topo.

Até hoje, a flora e a fauna do nosso planeta tem cerca de 3.000.000 espécies, e isso é apenas 5% do número total de espécies que conseguiram "viver" na Terra. Cerca de 1,5 milhão de espécies animais e 0,5 milhão de espécies vegetais encontraram sua descrição na ciência. Existem não apenas espécies não descritas, mas também regiões inexploradas da Terra, cujo conteúdo de espécies é desconhecido.

Assim, a biosfera tem uma característica temporal e espacial, e a composição de espécies dos organismos vivos que a preenchem muda tanto no tempo quanto no espaço - vertical e horizontalmente. Isso levou os cientistas à conclusão de que a biosfera não é uma estrutura planar e tem sinais de variabilidade temporal e espacial. Resta determinar, sob a influência de qual fator externo, ela muda no tempo, no espaço e na estrutura. Esse fator é a energia solar.

Se aceitarmos que as espécies de todos os organismos vivos, independentemente da estrutura espacial e temporal, são partes, e sua totalidade é o todo, então sua interação entre si e com o ambiente externo é um sistema. L von Bertalanffy e F.I. Peregudov, definindo um sistema, argumentou que é um complexo de componentes que interagem, ou um conjunto de elementos que estão em relação uns com os outros e com o ambiente, ou um conjunto de elementos interconectados que estão isolados do ambiente e interagem com ele como um todo.

Sistema

a biosfera como um sistema completo pode ser subdividido em partes constituintes. A divisão mais comum é a espécie. Cada tipo de animal ou planta é considerado parte integrante do sistema. Também pode ser reconhecido como um sistema, com estrutura e composição próprias. Mas a espécie não existe isoladamente. Seus representantes vivem em um determinado território, onde interagem não apenas entre si e com o meio ambiente, mas também com outras espécies. Tal residência de espécies, em uma área, é chamada de ecossistema. O menor ecossistema, por sua vez, está incluído no maior. Isso em ainda mais e assim para o global - para a biosfera. Assim, a biosfera, como sistema, pode ser considerada como constituída de partes, que são espécies ou biosferas. A única diferença é que uma espécie pode ser identificada porque possui características que a distinguem das demais. É independente e em outros tipos - as peças não estão incluídas. Com biosferas, tal distinção é impossível - uma parte da outra.

sinais

O sistema tem duas características mais significativas. Foi criado para alcançar propósito específico e o funcionamento de todo o sistema é mais eficaz do que cada uma de suas partes separadamente.

Assim, as propriedades como sistema, em sua integridade, sinergia e hierarquia. A integridade reside no fato de que as conexões entre suas partes ou conexões internas são muito mais fortes do que com o meio ambiente ou externas. Sinergia ou efeito sistêmico é que as capacidades de todo o sistema são muito maiores do que a soma das capacidades de suas partes. E, embora cada elemento do sistema seja um sistema em si, no entanto, é apenas uma parte do geral e maior. Esta é a sua hierarquia.

A biosfera é um sistema dinâmico que muda seu estado sob influência externa. É aberto porque troca matéria e energia com o meio ambiente. Possui uma estrutura complexa, pois consiste em subsistemas. E, finalmente, é um sistema natural - formado como resultado de mudanças naturais ao longo de muitos anos.

Graças a essas qualidades, ela pode se regular e se organizar. Estas são as propriedades básicas da biosfera.

Em meados do século 20, o conceito de auto-regulação foi usado pela primeira vez pelo fisiologista americano Walter Cannon, e o psiquiatra e cibernético inglês William Ross Ashby introduziu o termo auto-organização e formulou a lei da diversidade necessária. Essa lei cibernética provou formalmente a necessidade de uma grande diversidade de espécies para a estabilidade do sistema. Quanto maior a diversidade, maior a probabilidade do sistema manter sua estabilidade dinâmica diante de grandes influências externas.

Propriedades

Responder à influência externa, resistindo e superando, reproduzindo-se e restaurando-se, ou seja, mantendo sua constância interna, tal é o objetivo de um sistema chamado biosfera. Essas qualidades de todo o sistema são construídas na capacidade de sua parte, que é a espécie, de manter um certo número ou homeostase, assim como cada indivíduo ou organismo vivo em manter suas condições fisiológicas - homeostase.

Como você pode ver, essas propriedades se desenvolveram nela sob a influência e para neutralizar fatores externos.

O principal fator externo é a energia solar. Se o número de elementos e compostos químicos for limitado, a energia do Sol será constantemente fornecida. Graças a ele, ocorre a migração de elementos ao longo da cadeia alimentar de um organismo vivo para outro e a transformação de um estado inorgânico para orgânico e vice-versa. A energia acelera o curso desses processos dentro dos organismos vivos e, em termos de velocidade de reação, eles ocorrem muito mais rápido do que no ambiente externo. A quantidade de energia estimula o crescimento, a reprodução e o aumento do número de espécies. A diversidade, por sua vez, oferece uma oportunidade de resistência adicional às influências externas, uma vez que existe a possibilidade de duplicação, cobertura ou substituição de espécies na cadeia alimentar. A migração de elementos será assim assegurada adicionalmente.

Influência humana

A única parte da biosfera que não está interessada em aumentar a diversidade de espécies do sistema é o homem. Ele se esforça de todas as maneiras possíveis para simplificar os ecossistemas, porque assim pode monitorá-los e regulá-los com mais eficiência, dependendo de suas necessidades. Portanto, todos os biossistemas criados artificialmente pelo homem ou o grau de sua influência, que é significativo, são muito escassos em termos de espécies. E sua estabilidade e capacidade de autocura e autorregulação tende a zero.

Com o advento dos primeiros organismos vivos, eles começaram a mudar as condições de existência na Terra para atender às suas necessidades. Com o advento do homem, ele já começou a mudar a biosfera do planeta para que sua vida fosse a mais confortável possível. É confortável, porque não estamos falando de sobrevivência ou de salvar vidas. Seguindo a lógica, deve aparecer algo que mude a própria pessoa para seus próprios propósitos. Eu me pergunto o que será?

Vídeo - Biosfera e noosfera

A estrutura da Terra é uma combinação, interação e dependência entre si de suas principais conchas. Se não houvesse pessoas no planeta, talvez sua superfície parecesse diferente hoje. Ao longo de milhões de anos, essas conchas foram criadas, graças às quais a vida pôde aparecer e se desenvolver, e os sinais gerais da litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera inerentes a elas indicam atualmente o mais forte impacto antropogênico sobre elas pelo homem atividade.

Esferas da Terra

Se considerarmos a estrutura do planeta do ponto de vista de sua esfera de paisagem, podemos ver que ela inclui não apenas a conhecida superfície da crosta terrestre, mas também várias conchas "vizinhas". É esta estreita ligação entre os limites que determina as características comuns da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera. Eles se manifestam na constante troca de componentes líquidos, sólidos e gasosos inerentes a cada uma das conchas. Por exemplo, o ciclo da água na natureza é uma troca entre a hidrosfera e a atmosfera.

Se houver uma erupção vulcânica com a liberação de cinzas no ar - essa é a relação da litosfera com as camadas inferiores da atmosfera, embora alguns cataclismos possam ser de tal força que quase atinjam sua parte média. No caso de o vulcão estar localizado em uma ilha ou no fundo do oceano, todas as conchas da Terra estarão envolvidas, a atmosfera, a hidrosfera, a litosfera e a biosfera. Este último é mais frequentemente expresso pela morte de vegetação e vida selvagem no raio de um desastre natural.

Convencionalmente, as esferas da Terra podem ser divididas em 4 partes: atmosfera, biosfera, hidrosfera, litosfera, mas algumas delas consistem em vários componentes.

Atmosfera

A atmosfera é chamada de toda a esfera gasosa externa do planeta, cercando-a até o vácuo no espaço. Se as seguintes conchas da Terra - litosfera, hidrosfera, atmosfera, biosfera - interagem umas com as outras, isso não pode ser dito sobre algumas de suas partes. A atmosfera é dividida em 3 regiões, cada uma com sua própria altitude, por exemplo:

De maior interesse para cientistas e conservacionistas é a região mais baixa da troposfera.

Hidrosfera

O espaço de água localizado na superfície da crosta terrestre e abaixo dela é chamado de hidrosfera. Esta é a totalidade de todas as águas, doces e salgadas, que existem no planeta. A profundidade de alguns corpos d'água pode chegar a 3,5 km, o que é inerente aos oceanos, e em algumas áreas, chamadas de depressões, chegam a atingir mais de 10 km. A “calha” submarina mais profunda conhecida é a Fossa das Marianas, que, segundo dados de 2011, desce para 10.994 m.

Como a vida na Terra depende da qualidade da água, a hidrosfera é tão importante quanto o ar, razão pela qual tudo grande quantidade os cientistas ambientais estão preocupados com as consequências do impacto humano nessas áreas. Da água do planeta, não apenas tudo o que existe, mas também depende dela para que a vida permaneça nela.

Os cientistas conseguiram provar que no local, por exemplo, o Saara eram pradarias que cruzavam rios profundos. Quando a água deixou esta área, foi gradualmente preenchida com areia. Se considerarmos quais características comuns têm a hidrosfera, a atmosfera, a litosfera, a biosfera, podemos ver que elas são diretamente dependentes umas das outras e todas afetam a existência da vida na Terra.

Se ocorrer uma catástrofe ecológica, pela qual os rios secam (hidrosfera), a vegetação e os animais dessa região sofrem (biosfera), o estado do ar (atmosfera) muda e a superfície

Biosfera

Esta concha apareceu desde a origem da vida no planeta. O conceito de "biosfera" foi introduzido como um termo apenas no final do século 19, e incluía todas as formas e tipos de vida que existem na Terra.

Ela especialmente conexão forte com o resto do planeta. Assim, vários microorganismos são encontrados na parte inferior da atmosfera. Pessoas, animais, pássaros, insetos e plantas vivem na superfície e no subsolo (a litosfera). Rios, mares, lagos e oceanos (hidrosfera) habitam água doce e peixe do mar, microorganismos, plantas e animais.

O limite da biosfera, como regra, é determinado pelas condições em que os organismos vivos podem estar e são capazes de mudar. Assim, por exemplo, nos oceanos, a vida flui em todas as camadas até o fundo. Cada camada tem seu próprio "conjunto" de criaturas e microorganismos, que está associado à saturação da água com sal e ao nível de pressão da coluna d'água. Quanto mais próximo o fundo, mais alto ele é.

Sinais da biosfera (ou seja, a esfera da vida) foram encontrados a uma altitude de 20 km acima do nível do mar e a uma profundidade de 3 km da superfície da Terra.

Litosfera

"Lithos" em grego significa "pedra", então toda a crosta terrestre, que é uma rocha, foi chamada de litosfera. Ela tem duas partes:

1. A cobertura superior são rochas sedimentares contendo granito em sua composição.
2. O nível mais baixo é rochas basálticas.

Uma parte menor da litosfera (apenas 30%) cai em terra, o resto é coberto pelas águas dos oceanos. A conexão da litosfera com a atmosfera, hidrosfera, biosfera está na camada superior do solo. A vegetação e a vida animal (biosfera) se desenvolvem lá, bactérias aeróbicas vivem nela, que precisam de ar (atmosfera), a nutrição é fornecida lençóis freáticos e na forma de precipitação (hidrosfera).

Impacto humano na atmosfera

As principais características da litosfera, hidrosfera, atmosfera e biosfera foram listadas acima. Como eles interagem muito de perto, a influência sobre um deles afeta imediatamente os outros. Isso se deve ao fato de característica comum todas essas conchas da Terra é a presença de vida nelas.

Hoje pode-se observar os danos causados ​​pela atividade das pessoas nas esferas do planeta. Assim, as emissões de substâncias nocivas na atmosfera, derrubando a floresta amazônica, lançando foguetes e decolando aviões todos os dias destroem gradualmente a camada de ozônio. mutar ou morrer.

Segundo os arqueólogos, a Terra já sofreu choques semelhantes, mas naqueles tempos distantes não era habitada por pessoas. Hoje em dia, tudo é diferente. Não muito tempo atrás, havia cidades onde o nível de gases de escape dos carros era tão alto que as pessoas eram obrigadas a andar pelas ruas com máscaras. Cientistas e entusiastas do meio ambiente conseguiram "alcançar" o público para reverter a situação ameaçadora.

Cada vez mais países, percebendo que a qualidade de vida depende diretamente da pureza do ar que sua população respira, estão mudando para fontes alternativas energia, introduzir veículos elétricos na vida cotidiana, fechar ou modernizar indústrias perigosas. Isso dá esperança de que as futuras gerações de terráqueos terão ar puro.

O homem e a hidrosfera

Os humanos não causaram menos danos aos recursos hídricos do planeta. Considerando que apenas 3% da água é doce, ou seja, própria para a vida, a humanidade está novamente ameaçada. A estreita ligação da hidrosfera com o resto das conchas da Terra é realizada através do ciclo da água na natureza.

Se um reservatório estiver poluído, a água evaporada de sua superfície pode derramar chuva contaminada em qualquer parte do mundo, causando danos ao solo (litosfera), à vida selvagem (biosfera) e transformando-se em uma névoa venenosa (atmosfera).

Embora no trabalho de limpeza e conservação recursos naturais muitos estados participam do planeta, isso ainda não é suficiente. Todos estão bem cientes dos problemas com a limpeza água potável em países da África e da Ásia, cuja população está doente justamente por causa da poluição dos corpos d'água locais.

Violação das conchas da Terra pelo homem

Como todas as esferas do planeta estão interligadas e possuem uma característica comum - a presença de vida nelas, o desequilíbrio em uma se reflete imediatamente nas outras. Aprofundando as pessoas nas entranhas da Terra por causa da mineração, as emissões na atmosfera de substancias químicas, derramamento de óleo nos mares e oceanos - tudo isso leva ao fato de que todos os dias o animal desaparece ou está ameaçado de extinção e mundo vegetal(biosfera).

Se a humanidade não interromper sua atividade destruidora, depois de várias centenas de anos os distúrbios nas conchas do planeta serão tão significativos que toda a vida no planeta desaparecerá. Um exemplo seria o mesmo deserto do Saara, que já foi uma terra próspera em que viviam os povos primitivos.

Conclusão

A cada momento as conchas da Terra trocam seus componentes entre si. Eles existem há bilhões de anos, interagindo uns com os outros. As definições de litosfera, atmosfera, hidrosfera, biosfera foram dadas acima, e até que as pessoas entendam que o planeta é um organismo vivo, e se um “órgão” for removido dele, todo o corpo sofre imediatamente, então a mortalidade da população só vai aumentar.

Examinemos com mais detalhes os componentes da biosfera.

Crosta terrestre - se transforma no decorrer do tempo geológico casca dura, qual é parte de cima litosfera da Terra. Vários minerais da crosta terrestre (calcário, giz, fosforitos, petróleo, carvão, etc.) surgiram dos tecidos de organismos mortos. É um fato paradoxal que organismos vivos relativamente pequenos possam causar fenômenos de escala geológica, o que é explicado por sua maior capacidade de reprodução. Por exemplo, sob condições favoráveis, o virion da cólera pode criar uma massa de matéria igual à massa da crosta terrestre em apenas 1,75 dias! Pode-se supor que nas biosferas de eras anteriores, massas colossais de matéria viva se moveram ao redor do planeta, formando reservas de petróleo, carvão etc. como resultado da morte.

A biosfera existe usando repetidamente os mesmos átomos. Ao mesmo tempo, a participação de 10 elementos localizados na primeira metade do sistema periódico (oxigênio - 29,5%, sódio, magnésio - 12,7%, alumínio, silício - 15,2%, enxofre, potássio, cálcio, ferro - 34,6%) é responsável por 99% de toda a massa do nosso planeta (a massa da Terra é 5976 * 10 21 kg), e 1% é contabilizado pelo resto dos elementos. No entanto, o significado desses elementos é muito grande - eles desempenham um papel essencial na matéria viva.

DENTRO E. Vernadsky dividiu todos os elementos da biosfera em 6 grupos, cada um dos quais desempenha certas funções na vida da biosfera. Primeiro grupo – gases inertes (hélio, criptônio, neônio, argônio, xenônio). Segundo grupo – metais preciosos (rutênio, paládio, platina, ósmio, irídio, ouro). Na crosta terrestre, os elementos desses grupos são quimicamente inativos, sua massa é insignificante (4,4 * 10 -4% da massa da crosta terrestre) e a participação na formação da matéria viva é pouco estudada. O terceiro grupo - lantanídeos (14 elementos químicos - metais) compõem 0,02% da massa da crosta terrestre e seu papel na biosfera não foi estudado. Quarto grupo – elementos radioativos são a principal fonte de formação do calor interno da Terra e afetam o crescimento dos organismos vivos (0,0015% da massa da crosta terrestre). Alguns elementos quinto grupo - elementos dispersos (0,027% da crosta terrestre) - desempenham um papel essencial na vida dos organismos (por exemplo, iodo e bromo). o maior sexto grupo constituir elementos cíclicos , que, tendo sofrido uma série de transformações em processos geoquímicos, retornam aos seus estados químicos originais. Este grupo inclui 13 elementos leves (hidrogênio, carbono, nitrogênio, oxigênio, sódio, magnésio, alumínio, silício, fósforo, enxofre, cloro, potássio, cálcio) e um elemento pesado (ferro).

Biota É a totalidade de todos os tipos de plantas, animais e microorganismos. A biota é uma parte ativa da biosfera, que determina todas as reações químicas mais importantes, como resultado das quais os principais gases da biosfera (oxigênio, nitrogênio, monóxido de carbono, metano) são criados e relações quantitativas são estabelecidas entre eles. Biota forma continuamente minerais biogênicos e mantém uma composição química constante das águas oceânicas. Sua massa não é superior a 0,01% da massa de toda a biosfera e é limitada pela quantidade de carbono na biosfera. A biomassa principal é composta por plantas terrestres verdes - cerca de 97%, e a biomassa de animais e microorganismos - 3%.

A biota é composta principalmente de elementos cíclicos. Particularmente importante é o papel de elementos como carbono, nitrogênio e hidrogênio, cuja porcentagem na biota é maior do que na crosta terrestre (60 vezes carbono, 10 vezes nitrogênio e hidrogênio). A figura mostra um diagrama de um ciclo de carbono fechado. Somente graças à circulação dos principais elementos em tais ciclos (principalmente carbono), a existência de vida na Terra é possível.

Poluição da litosfera. A vida, a biosfera e o elo mais importante em seu mecanismo - cobertura do solo, comumente chamado de terra, constituem a singularidade do nosso planeta no universo. E na evolução da biosfera, nos fenômenos da vida na Terra, a importância da cobertura do solo (terra, águas rasas e plataforma) como uma concha planetária especial aumentou invariavelmente.

A cobertura do solo é a formação natural mais importante. Seu papel na vida da sociedade é determinado pelo fato de que o solo é a principal fonte de alimento, fornecendo 95-97% dos recursos alimentares para a população mundial. Propriedade especial cobertura do solo - fertilidade , que é entendido como um conjunto de propriedades do solo que garantem o rendimento das culturas agrícolas. A fertilidade natural do solo está associada ao fornecimento de nutrientes nele e seus regimes hídrico, aéreo e térmico. O solo fornece às plantas a necessidade de nutrição hídrica e nitrogenada, sendo o agente mais importante de sua atividade fotossintética. A fertilidade do solo também depende da quantidade de solo acumulada nele. energia solar. A cobertura do solo pertence a um sistema biológico autorregulado, que é a parte mais importante da biosfera como um todo. Organismos vivos, plantas e animais que habitam a Terra fixam a energia solar na forma de fito- ou zoomass. A produtividade dos ecossistemas terrestres depende dos balanços de calor e água da superfície terrestre, que determinam a variedade de formas de troca de energia e matéria dentro do envelope geográfico do planeta.

Atenção especial deve ser dada aos recursos da terra. A área de recursos terrestres no mundo é de 149 milhões de km2, ou 86,5% da área terrestre. As terras aráveis ​​e plantações perenes como parte das terras agrícolas ocupam atualmente cerca de 15 milhões de km 2 (10% da terra), campos de feno e pastagens - 37,4 milhões de km 2 (25%). de diferentes maneiras: de 25 a 32 milhões de km 2. Os recursos terrestres do planeta permitem fornecer alimentos a mais pessoas do que o disponível atualmente e o será no futuro próximo. No entanto, devido ao crescimento populacional, especialmente nos países em desenvolvimento, a quantidade de terra arável per capita está diminuindo. Mesmo 10-15 anos atrás, a segurança mental da população da Terra com terras aráveis ​​era de 0,45 a 0,5 hectares, atualmente já é de 0,35 a 37 hectares.

Todos os componentes materiais utilizáveis ​​da litosfera usados ​​na economia como matérias-primas ou fontes de energia são chamados de recursos minerais . Os minerais podem ser minério se dele forem extraídos metais, e não metálico , se componentes não metálicos (fósforo, etc.) forem extraídos dele ou usados ​​como materiais de construção.

Se a riqueza mineral é usada como combustível (carvão, petróleo, gás, xisto betuminoso, turfa, madeira, energia nuclear) e ao mesmo tempo como fonte de energia em motores para produzir vapor e eletricidade, então eles são chamados recursos de combustível e energia .

Hidrosfera . A água ocupa a parte predominante da biosfera terrestre (71% da superfície terrestre) e constitui cerca de 4% da massa da crosta terrestre. Sua espessura média é de 3,8 km, profundidade média - 3554 m, área: 1350 milhões de km 2 - oceanos, 35 milhões de km 2 - água doce.

Terra água do oceano representa 97% da massa de toda a hidrosfera (2 * 10 21 kg). O papel do oceano na vida da biosfera é enorme: nele ocorrem as principais reações químicas, que determinam a produção de biomassa e tratamento químico biosfera. Assim, em 40 dias, a camada superficial de quinhentos metros de água no oceano passa pelo aparelho de filtragem de plâncton, portanto (levando em conta a mistura) toda a água oceânica do oceano sofre purificação durante o ano. Todos os componentes da hidrosfera (vapor d'água da atmosfera, água dos mares, rios, lagos, geleiras, pântanos, águas subterrâneas) estão em constante movimento e renovação.

A água é a base da biota (a matéria viva é 70% água) e sua importância na vida da biosfera é decisiva. Pode-se nomear tal funções essenciaiságua como:

1. produção de biomassa;

2. purificação química da biosfera;

3. garantir o equilíbrio de carbono;

4. estabilização do clima (a água desempenha o papel de amortecedor nos processos térmicos do planeta).

A grande importância do oceano mundial reside no fato de produzir quase metade do oxigênio total da atmosfera com seu fitoplâncton, ou seja, é uma espécie de "pulmão" do planeta. Ao mesmo tempo, plantas e microrganismos do oceano em processo de fotossíntese assimilam anualmente significativamente a maioria dióxido de carbono do que as plantas em terra absorvem.

organismos vivos no oceano – hidrobionatos - dividem-se em três grupos ecológicos principais: plâncton, nekton e bentos. Plâncton - um conjunto de passivamente flutuante e portátil correntes marítimas plantas (fitoplâncton), organismos vivos (zooplâncton) e bactérias (bacterioplâncton). Nekton - este é um grupo de organismos vivos que nadam ativamente e que se deslocam a distâncias consideráveis ​​(peixes, cetáceos, focas, cobras e tartarugas marinhas, lulas polvos, etc.). Bentos - são organismos que vivem no fundo do mar: sésseis (corais, algas, esponjas); escavação (vermes, moluscos); rastejando (crustáceos, equinodermos); flutuando livremente no fundo. As áreas costeiras dos oceanos e mares são as mais ricas em bentos.

Os oceanos são uma fonte de enormes recursos minerais. Já estão sendo extraídos dele petróleo, gás, 90% de bromo, 60% de magnésio, 30% de sal, etc. O oceano possui enormes reservas de ouro, platina, fosforitos, óxidos de ferro e manganês e outros minerais. O nível de mineração no oceano está em constante crescimento.

Poluição da hidrosfera. Em muitas regiões do mundo, o estado dos corpos d'água é de grande preocupação. Poluição recursos hídricos não sem razão é agora considerado como a mais séria ameaça ao meio ambiente. A rede fluvial realmente funciona como o sistema de esgoto natural da civilização moderna.

Os mais poluídos são os mares interiores. Eles têm um litoral mais longo e, portanto, são mais propensos à poluição. A experiência acumulada da luta pela pureza dos mares mostra que esta é uma tarefa incomparavelmente mais difícil do que a proteção de rios e lagos.

Os processos de poluição da água são causados ​​por diversos fatores. As principais são: 1) lançamento de efluentes não tratados em corpos d'água; 2) descarga de agrotóxicos com chuvas fortes; 3) emissões de gases e fumaça; 4) vazamento de óleo e derivados.

O maior dano aos corpos d'água é causado pelo lançamento de efluentes não tratados neles - industriais, domésticos, coletores e drenagens, etc. Os efluentes industriais poluem os ecossistemas com vários componentes, dependendo das especificidades das indústrias.

Nível de poluição mares russos(com a exceção de mar Branco), de acordo com o relatório do Estado “Sobre o estado do meio ambiente Federação Russa", em 1998. excedeu o MPC para teor de hidrocarbonetos, metais pesados, mercúrio; surfactantes (surfactantes) em média 3-5 vezes.

A entrada de poluição no fundo do oceano tem um sério impacto sobre a natureza dos processos bioquímicos. Nesse sentido, a avaliação da segurança ambiental na extração planejada de minerais do fundo do oceano, principalmente nódulos de ferro-manganês contendo manganês, cobre, cobalto e outros metais valiosos, é de particular importância. No processo de raking do fundo, a própria possibilidade de vida no fundo do oceano será destruída por um longo período, e o ingresso de substâncias extraídas do fundo para a superfície pode afetar negativamente a atmosfera aérea da região.

O enorme volume do Oceano Mundial atesta a inesgotabilidade dos recursos naturais do planeta. Além disso, os oceanos são um coletor águas do rio terra, absorvendo anualmente cerca de 39 mil km 3 de água. A poluição emergente do Oceano Mundial ameaça interromper o processo natural de circulação da umidade em seu elo mais crítico - a evaporação da superfície do oceano.

No Código de Águas da Federação Russa, o conceito " recursos hídricos ” é definido como “reservas de superfície e lençóis freáticos localizados em corpos d'água que são usados ​​ou podem ser usados. A água é o componente mais importante do meio ambiente, um recurso natural renovável, limitado e vulnerável, usado e protegido na Federação Russa como base da vida e atividade dos povos que vivem em seu território, garante o bem-estar econômico, social e ambiental. da população, a existência de flora e fauna.

Qualquer corpo de água ou fonte de água está associado ao seu ambiente externo. É influenciada pelas condições de formação de escoamento superficial ou subterrâneo, vários fenômenos naturais, indústria, construção industrial e municipal, transporte, atividades humanas econômicas e domésticas. A consequência dessas influências é a introdução em ambiente aquático substâncias novas e incomuns - poluentes que degradam a qualidade da água. A poluição que entra no ambiente aquático é classificada de diferentes maneiras, dependendo das abordagens, critérios e tarefas. Assim, geralmente alocam poluição química, física e biológica. A poluição química é uma mudança nas propriedades químicas naturais da água devido a um aumento no teor de impurezas nocivas tanto inorgânicos (sais minerais, ácidos, álcalis, partículas de argila) quanto natureza orgânica(petróleo e derivados, resíduos orgânicos, tensoativos, pesticidas) .

Apesar dos enormes recursos gastos na construção de estações de tratamento, muitos rios ainda estão sujos, principalmente nas áreas urbanas. Os processos de poluição chegaram até mesmo aos oceanos. E isso não parece surpreendente, já que todos apanhados nos rios poluentes eventualmente correm para o oceano e o alcançam se forem difíceis de se decompor.

As consequências ambientais da poluição dos ecossistemas marinhos são expressas nos seguintes processos e fenômenos:

violação da estabilidade dos ecossistemas;

eutrofização progressiva;

o aparecimento de "marés vermelhas";

acúmulo de tóxicos químicos na biota;

diminuição da produtividade biológica;

a ocorrência de mutagênese e carcinogênese no ambiente marinho;

poluição microbiológica das regiões costeiras do mundo.

A proteção do ecossistema aquático é uma questão complexa e muito importante. Para isso, segue medidas de proteção ambiental:

– desenvolvimento de tecnologias isentas de resíduos e isentas de água; introdução de sistemas de reciclagem de água;

– tratamento de águas residuais (industriais, municipais, etc.);

– injeção de esgoto em aquíferos profundos;

- limpeza e desinfecção água da superfície usado para abastecimento de água e outros fins.

O principal poluente das águas superficiais são as águas residuais, portanto, o desenvolvimento e implementação de métodos eficazes de tratamento de águas residuais é uma tarefa muito urgente e ambientalmente importante. A forma mais eficaz de proteger as águas superficiais da poluição por esgotos é o desenvolvimento e implementação de uma tecnologia de produção anidro e livre de resíduos, cuja fase inicial é a criação de um abastecimento de água circulante.

Ao organizar um sistema de abastecimento de água reciclável, inclui um conjunto de estações e instalações de tratamento, o que permite criar um ciclo fechado de aproveitamento de águas residuais industriais e domésticas. Com este método de tratamento de água, as águas residuais estão sempre em circulação e a sua entrada em corpos hídricos superficiais é completamente excluída.

Devido à enorme variedade de composição dos efluentes, existem várias maneiras sua purificação: mecânica, físico-química, química, biológica, etc. Dependendo do grau de nocividade e da natureza da poluição, o tratamento de águas residuais pode ser realizado por qualquer método ou conjunto de métodos (método combinado). O processo de tratamento envolve o tratamento do lodo (ou excesso de biomassa) e a desinfecção do efluente antes de ser lançado em um reservatório.

Nos últimos anos, novos métodos eficazes foram desenvolvidos ativamente que contribuem para a compatibilidade ambiental dos processos de tratamento de águas residuais:

– métodos eletroquímicos baseados nos processos de oxidação anódica e redução catódica, eletrocoagulação e eletroflotação;

– processos de purificação de membranas (ultrafiltros, eletrodiálise e outros);

– tratamento magnético, que melhora a flotação das partículas em suspensão;

– purificação por radiação da água, que permite submeter os poluentes à oxidação, coagulação e decomposição no menor tempo possível;

- ozonização, na qual as águas residuais não formam substâncias que afetem negativamente os processos bioquímicos naturais;

- introdução de novos tipos seletivos para a separação seletiva de componentes úteis de águas residuais para fins de reciclagem e outros.

Sabe-se que pesticidas e fertilizantes lavados pelo escoamento superficial de terras agrícolas desempenham um papel na contaminação dos corpos d'água. Para evitar a entrada de efluentes poluentes nos corpos d'água, é necessário um conjunto de medidas, incluindo:

cumprimento das normas e prazos de aplicação de fertilizantes e defensivos;

tratamento focal e em fita com agrotóxicos ao invés de contínuo;

aplicação de fertilizantes na forma de grânulos e, se possível, junto com água de irrigação;

substituição de pesticidas por métodos biológicos de proteção de plantas.

As medidas de proteção das águas e mares e do Oceano Mundial devem eliminar as causas da deterioração da qualidade e poluição das águas. Medidas especiais para prevenir a poluição da água do mar devem ser previstas na exploração e desenvolvimento de campos de petróleo e gás nas plataformas continentais. Deveria haver uma proibição de enterro Substâncias toxicas no oceano, manter uma moratória nos testes de armas nucleares.

Atmosfera - o ambiente do ar ao redor da Terra, sua massa é de cerca de 5,15 * 10 18 kg. Tem uma estrutura em camadas e consiste em várias esferas, entre as quais existem camadas de transição - pausas. Nas esferas, a quantidade de ar e a temperatura mudam.

Dependendo da distribuição da temperatura, a atmosfera é dividida em:

– troposfera (seu comprimento em altura nas latitudes médias é 10-12 km acima do nível do mar, nos pólos - 7-10, acima do equador - 16-18 km, mais de 4/5 da massa da atmosfera terrestre está concentrada aqui ; devido ao aquecimento desigual da superfície da terra em poderosas correntes de ar verticais são formadas na troposfera, instabilidade de temperatura, umidade relativa, pressão é notada, a temperatura do ar na troposfera diminui em altura em 0,6 ° C a cada 100 m e varia de +40 a -50 ° C);

– estratosfera (tem um comprimento de cerca de 40 km, o ar é rarefeito, a umidade é baixa, a temperatura do ar é de -50 a 0 ° C em altitudes de cerca de 50 km; na estratosfera, sob a influência da radiação cósmica e a parte de ondas curtas da radiação ultravioleta do sol, as moléculas do ar são ionizadas, resultando na formação da camada de ozônio localizada a uma altitude de 25-40 km);

– mesosfera (de 0 a -90 o C em altitudes de 50-55 km);

– termosfera (é caracterizado por um aumento contínuo da temperatura com o aumento da altitude - a uma altitude de 200 km 500 ° C, e a uma altitude de 500-600 km excede 1500 ° C; na termosfera, os gases são muito rarefeitos, suas moléculas movem-se em alta velocidade, mas raramente colidem entre si e, portanto, não podem causar nem um leve aquecimento do corpo localizado aqui);

– exosfera (de várias centenas de km).

O aquecimento desigual contribui para a circulação geral da atmosfera, o que afeta o clima e o clima da Terra.

A composição gasosa da atmosfera é a seguinte: nitrogênio (79,09%), oxigênio (20,95%), argônio (0,93%), dióxido de carbono (0,03%) e uma pequena quantidade de gases inertes (hélio, neônio, criptônio, xenônio) , amoníaco, metano, hidrogénio, etc. As camadas inferiores da atmosfera (20 km) contêm vapor de água, cuja quantidade diminui rapidamente com a altura. A uma altitude de 110-120 km, quase todo o oxigênio se torna atômico. Supõe-se que acima de 400-500 km e nitrogênio está no estado atômico. A composição oxigênio-nitrogênio persiste aproximadamente até uma altitude de 400-600 km. A camada de ozônio, que protege os organismos vivos da radiação nociva de ondas curtas, está localizada a uma altitude de 20 a 25 km. Acima de 100 km, a proporção de gases leves aumenta, e em altitudes muito elevadas predominam o hélio e o hidrogênio; parte das moléculas do gás se decompõe em átomos e íons, formando ionosfera . A pressão e a densidade do ar diminuem com a altura.

Poluição do ar. A atmosfera tem um enorme impacto nos processos biológicos em terra e em corpos d'água. O oxigênio contido nele é utilizado no processo de respiração dos organismos e durante a mineralização da matéria orgânica, o dióxido de carbono é consumido durante a fotossíntese pelas plantas autotróficas, e o ozônio reduz a radiação ultravioleta do sol prejudicial aos organismos. Além disso, a atmosfera contribui para a preservação do calor da Terra, regula o clima, percebe produtos metabólicos gasosos, transporta vapor de água pelo planeta, etc. Sem uma atmosfera, a existência de quaisquer organismos complexos é impossível. Portanto, as questões de prevenção da poluição do ar sempre foram e continuam sendo relevantes.

Para avaliar a composição e poluição da atmosfera, utiliza-se o conceito de concentração (C, mg/m 3).

O ar puro natural tem a seguinte composição (em % vol): nitrogênio 78,8%; oxigênio 20,95%; árgon 0,93%; CO2 0,03%; outros gases 0,01%. Acredita-se que tal composição deve corresponder ao ar a uma altura de 1 m acima da superfície do oceano longe da costa.

Como para todos os outros componentes da biosfera, existem duas fontes principais de poluição para a atmosfera: natural e antropogênica (artificial). Toda a classificação das fontes de poluição pode ser representada de acordo com o diagrama estrutural acima: indústria, transporte, energia são as principais fontes de poluição do ar. De acordo com a natureza do impacto na biosfera, os poluentes atmosféricos podem ser divididos em 3 grupos: 1) que afetam o aquecimento global do clima; 2) destruição da biota; 3) destruir a camada de ozônio.

Observemos as breves características de alguns poluentes atmosféricos.

Para poluentes primeiro grupo deve incluir CO 2, óxido nitroso, metano, freons. Na criação efeito estufa » O principal contribuinte é o dióxido de carbono, que está aumentando 0,4% ao ano (para mais informações sobre o efeito estufa, consulte o capítulo 3.3). Comparado com meados do século XIX, o teor de CO 2 aumentou em 25%, o óxido nitroso em 19%.

Freons – compostos químicos, incomuns para a atmosfera, usados ​​como refrigerantes - são responsáveis ​​por 25% do efeito estufa na década de 90. Os cálculos mostram que, apesar do Acordo de Montreal de 1987. em limitar o uso de freons, até 2040. a concentração dos principais freons aumentará significativamente (clorofluorocarbono de 11 a 77%, clorofluorocarbono - de 12 a 66%), o que levará a um aumento do efeito estufa em 20%. O aumento do teor de metano na atmosfera foi insignificante, mas a contribuição específica desse gás é cerca de 25 vezes maior que a do dióxido de carbono. Se você não interromper o fluxo de gases de "estufa" na atmosfera, as temperaturas médias anuais na Terra até o final do século 21 aumentarão em média de 2,5 a 5 ° C. É necessário: reduzir a queima de combustíveis de hidrocarbonetos e o desmatamento. Este último é perigoso, além de levar a um aumento de carbono na atmosfera, também causará uma diminuição na capacidade de assimilação da biosfera.

Para poluentes segundo grupo deve incluir dióxido de enxofre, sólidos suspensos, ozônio, monóxido de carbono, óxido nítrico, hidrocarbonetos. Dessas substâncias no estado gasoso, o dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio causam os maiores danos à biosfera, que no processo reações químicas são convertidos em pequenos cristais de sais de ácido sulfúrico e nítrico. O problema mais grave é a poluição do ar com substâncias contendo enxofre. O dióxido de enxofre é prejudicial às plantas. Entrando na folha durante a respiração, o SO 2 inibe a atividade vital das células. Nesse caso, as folhas das plantas são primeiro cobertas com manchas marrons e depois secas.

O dióxido de enxofre e seus outros compostos irritam as membranas mucosas dos olhos e do trato respiratório. Duradouro baixas concentrações de SO 2 levam a gastrite crônica, hepatopatia, bronquite, laringite e outras doenças. Há evidências de uma relação entre o conteúdo de SO 2 no ar e a taxa de mortalidade por câncer de pulmão.

Na atmosfera, SO 2 é oxidado a SO 3. A oxidação ocorre cataliticamente sob a influência de metais traço, principalmente manganês. Além disso, SO 2 gasoso e dissolvido em água pode ser oxidado com ozônio ou peróxido de hidrogênio. Combinando com água, SO 3 forma ácido sulfúrico, que forma sulfatos com os metais presentes na atmosfera. O efeito biológico dos sulfatos ácidos em concentrações iguais é mais pronunciado em relação ao SO 2 . O dióxido de enxofre existe na atmosfera de várias horas a vários dias, dependendo da umidade e de outras condições.

Em geral, aerossóis de sais e ácidos penetram nos tecidos sensíveis dos pulmões, devastam florestas e lagos, reduzem plantações, destroem edifícios, monumentos arquitetônicos e arqueológicos. O material particulado em suspensão representa um perigo para a saúde pública que supera o dos aerossóis ácidos. Basicamente, esse é o perigo das grandes cidades. Sólidos particularmente nocivos são encontrados nos gases de escape de motores a diesel e motores a gasolina de dois tempos. A maior parte do material particulado no ar é de origem industrial. países desenvolvidos capturado com sucesso por vários meios técnicos.

Ozônio na camada superficial aparece como resultado da interação de hidrocarbonetos formados durante a combustão incompleta de combustível em motores de automóveis e liberados durante muitos processos de produção, com óxidos de nitrogênio. É um dos poluentes mais perigosos que afetam o sistema respiratório. É mais intenso em clima quente.

Monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos entram principalmente na atmosfera com os gases de escape dos veículos. Todos esses compostos químicos têm um efeito devastador sobre os ecossistemas em concentrações ainda mais baixas do que as permitidas para os seres humanos, a saber: acidificam bacias hidrográficas, matando organismos vivos nelas, destroem florestas e reduzem o rendimento das colheitas (o ozônio é especialmente perigoso). Estudos nos Estados Unidos mostraram que as concentrações atuais de ozônio reduzem o rendimento de sorgo e milho em 1%, algodão e soja em 7% e alfafa em mais de 30%.

Dos poluentes que destroem a camada de ozônio estratosférico, devem ser destacados os freons, compostos de nitrogênio, escapamentos de aeronaves supersônicas e foguetes.

Os fluoroclorohidrocarbonetos, amplamente utilizados como refrigerantes, são considerados a principal fonte de cloro na atmosfera. Eles são usados ​​não apenas em unidades de refrigeração, mas também em inúmeras latas de aerossol domésticas com tintas, vernizes, inseticidas. As moléculas de freon são resistentes e podem ser transportadas quase inalteradas com as massas atmosféricas por grandes distâncias. Em altitudes de 15 a 25 km (a zona de teor máximo de ozônio), eles estão expostos a raios ultravioleta e se decompõem para formar cloro atômico.

Foi estabelecido que, na última década, a perda da camada de ozônio foi de 12 a 15% nas latitudes polares e de 4 a 8% nas latitudes médias. Em 1992, resultados impressionantes foram estabelecidos: áreas com perda da camada de ozônio de até 45% foram encontradas na latitude de Moscou. Já agora, devido ao aumento da insolação ultravioleta, há uma diminuição nos rendimentos na Austrália e na Nova Zelândia, um aumento no câncer de pele.

As substâncias tecnogênicas da biosfera que têm um efeito nocivo sobre a biota são classificadas da seguinte forma (é dada uma classificação geral que é válida não apenas para substâncias gasosas). De acordo com o grau de perigo, todas as substâncias nocivas são divididas em quatro classes (Tabela 2):

I - substâncias extremamente perigosas;

II - substâncias altamente perigosas;

III - substâncias moderadamente perigosas;

IV - substâncias de baixo risco.

A atribuição de uma substância nociva a uma classe de perigo é realizada de acordo com o indicador, cujo valor corresponde à classe de perigo mais alta.

Aqui: A) é uma concentração que, durante o trabalho diário (exceto finais de semana) de 8 horas, ou outra duração, mas não superior a 41 horas semanais, durante todo o tempo de trabalho não pode causar doenças ou desvios do estado de saúde detectados por métodos modernos de pesquisa no processo de trabalho ou nos remotos períodos da vida das gerações presentes e posteriores;

B) - a dose de uma substância que causa a morte de 50% dos animais com uma única injeção no estômago;

C) - dose de substância que causa a morte de 50% dos animais com uma única aplicação na pele;

D) - a concentração de uma substância no ar, causando a morte de 50% dos animais com exposição por inalação de 2-4 horas;

E) - a relação entre a concentração máxima permitida de uma substância nociva no ar a 20 ° C e a concentração letal média para camundongos;

E) - a razão entre a concentração letal média de uma substância nociva e a concentração mínima (limiar) que causa uma mudança nos indicadores biológicos no nível de todo o organismo, além dos limites das reações fisiológicas adaptativas;

G) - A razão entre a concentração mínima (limiar) que causa uma mudança nos parâmetros biológicos ao nível de todo o organismo, além dos limites das reações fisiológicas adaptativas, para a concentração mínima (limiar) que causa um efeito nocivo em uma doença crônica experimente durante 4 horas, 5 vezes por semana durante pelo menos 4 -x meses.

Tabela 2 Classificação de substâncias nocivas

Indicador	Norma para classe de perigo
(A) Concentração máxima permitida (MPC) de substâncias nocivas no ar da área de trabalho, mg/m 3
(B) Dose letal média quando injetada no estômago (MAD), mg/kg				mais de 5000
(B) Dose letal média quando aplicada na pele (MTD), mg/kg				mais de 2500
(D) Concentração letal média no ar (TLC), mg/m 3				mais de 50.000
(E) Razão de Possibilidade de Intoxicação por Inalação (POI)
(E) Zona de ação aguda (ZAZ)
(G) Zona crônica (ZZhA)	acima de 10,0

O perigo dos poluentes atmosféricos para a saúde humana depende não apenas do seu conteúdo no ar, mas também da classe de perigo. Para uma avaliação comparativa da atmosfera de cidades, regiões, levando em consideração a classe de perigo dos poluentes, é utilizado o índice de poluição do ar.

Índices únicos e complexos de poluição do ar podem ser calculados para diferentes intervalos de tempo - por um mês, um ano. Ao mesmo tempo, as concentrações médias mensais e médias anuais de poluentes são usadas nos cálculos.

Para os poluentes para os quais não foram estabelecidos MPCs ( concentração máxima permitida ), é definido níveis de exposição seguros estimados (LENÇÓIS). Via de regra, isso se explica pelo fato de não haver experiência adquirida em seu uso, suficiente para julgar as consequências a longo prazo de seu impacto na população. Se em processos tecnológicos substâncias são liberadas e entram no ambiente aéreo para os quais não existem MPCs ou SHELs aprovados, as empresas são obrigadas a solicitar aos órgãos territoriais do Ministério de Recursos Naturais para estabelecer padrões temporários. Além disso, para algumas substâncias que poluem o ar de tempos em tempos, foram estabelecidos apenas MPCs de uso único (por exemplo, para formalina).

Para alguns metais pesados, não apenas o teor médio diário no ar atmosférico (MPC ss) é normalizado, mas também a concentração máxima permitida durante medições únicas (MPC rz) no ar da área de trabalho (por exemplo, para chumbo - MPC ss = 0,0003 mg / m 3 e MPC pz \u003d 0,01 mg / m 3).

As concentrações permitidas de poeiras e pesticidas no ar atmosférico também são padronizadas. Assim, para poeira contendo dióxido de silício, o MPC depende do teor de SiO 2 livre nele; quando o teor de SiO 2 muda de 70% para 10%, o MPC muda de 1 mg/m 3 para 4,0 mg/m 3 .

Algumas substâncias têm um efeito nocivo unidirecional, chamado efeito de soma (por exemplo, acetona, acroleína, anidrido ftálico - grupo 1).

A poluição atmosférica antropogênica pode ser caracterizada pela duração de sua presença na atmosfera, pela taxa de aumento de seu conteúdo, pela escala de influência, pela natureza da influência.

A duração da presença das mesmas substâncias é diferente na troposfera e na estratosfera. Então, CO 2 está presente na troposfera por 4 anos e na estratosfera - 2 anos, ozônio - 30-40 dias na troposfera e 2 anos na estratosfera e óxido nítrico - 150 anos (lá e lá) .

A taxa de acúmulo de poluição na atmosfera é diferente (provavelmente relacionada à capacidade de utilização da biosfera). Assim, o teor de CO 2 aumenta 0,4% ao ano e óxidos de nitrogênio - 0,2% ao ano.

Princípios básicos de regulação higiênica de poluentes atmosféricos.

A padronização higiênica da poluição atmosférica é baseada no seguinte critérios para a nocividade da poluição atmosférica :

1. Somente essa concentração de uma substância no ar atmosférico pode ser reconhecida como permissível, que não tenha um efeito prejudicial e desagradável direto ou indireto sobre uma pessoa, não reduz sua capacidade de trabalho, não afete seu bem-estar e humor.

2. A dependência de substâncias nocivas deve ser considerada como momento desfavorável e prova da inadmissibilidade da concentração estudada.

3. São inaceitáveis ​​tais concentrações de substâncias nocivas que afetem negativamente a vegetação, o clima da região, a transparência da atmosfera e as condições de vida da população.

A solução da questão do conteúdo permissível da poluição atmosférica baseia-se na ideia da presença de limites na ação da poluição.

Ao fundamentar cientificamente o MPC de substâncias nocivas no ar atmosférico, é utilizado o princípio de um indicador limitante (racionamento de acordo com o indicador mais sensível). Assim, se o cheiro for sentido em concentrações que não tenham um efeito prejudicial ao corpo humano e ao meio ambiente, o racionamento é realizado levando em consideração o limiar do olfato. Se uma substância tiver um efeito prejudicial ao meio ambiente em concentrações mais baixas, no curso da regulamentação higiênica, o limite de ação dessa substância no meio ambiente é levado em consideração.

Para substâncias que poluem o ar atmosférico, dois padrões foram estabelecidos na Rússia: MPC único e diário médio.

O MPC máximo de uso único é definido para evitar reações reflexas em humanos (olfato, alterações na atividade bioelétrica do cérebro, sensibilidade à luz dos olhos, etc.) com exposição de curto prazo (até 20 minutos) à atmosfera poluição, e a média diária é definida para evitar suas influências reabsortivas (tóxicas gerais, mutagênicas, cancerígenas, etc.).

Assim, todos os componentes da biosfera experimentam uma colossal influência tecnogênica do homem. Atualmente, há todas as razões para falar da tecnosfera como uma "esfera da desrazão".

Perguntas para autocontrole

1. Classificação de grupos de elementos da biosfera V.I. Vernadsky.

2. Que fatores determinam a fertilidade do solo?

3. O que é a "hidrosfera"? Distribuição e papel da água na natureza.

4. De que formas as impurezas nocivas estão presentes nas águas residuais e como isso afeta a escolha dos métodos de tratamento de águas residuais?

5. Características distintivas das diferentes camadas da atmosfera.

6. O conceito de substância nociva. Classes de perigo de substâncias nocivas.

7. O que é MPC? Unidades de medida de MPC no ar e na água. Onde são controlados os MPCs de substâncias nocivas?

8. Como são divididas as fontes de emissão e emissões de substâncias nocivas para a atmosfera?

3.3 Circulação de substâncias na biosfera . Ciclo biosférico do carbono. Efeito estufa: o mecanismo de ocorrência e possíveis consequências.

Os processos de fotossíntese de substâncias orgânicas continuam por centenas de milhões de anos. Mas como a Terra é um corpo físico finito, quaisquer elementos químicos também são fisicamente finitos. Ao longo de milhões de anos, eles deveriam, ao que parece, estar esgotados. No entanto, isso não acontece. Além disso, o homem intensifica constantemente esse processo, aumentando a produtividade dos ecossistemas que criou.

Todas as substâncias em nosso planeta estão em processo de circulação bioquímica de substâncias. Existem 2 circuitos principais ampla ou geológicas e pequeno ou química.

grande circuito dura milhões de anos. Está no fato de que pedras estão sujeitos à destruição, os produtos da destruição são levados pelos fluxos de água para os oceanos ou retornam parcialmente à terra junto com a precipitação. Os processos de subsidência dos continentes e o soerguimento do fundo do mar por muito tempo levam ao retorno dessas substâncias à terra. E o processo recomeça.

Circuito pequeno , fazendo parte de um maior, ocorre no nível do ecossistema e reside no fato de que nutrientes solos, água, carbono se acumulam na substância das plantas, são gastos na construção do corpo e dos processos vitais. Os produtos de decomposição da microflora do solo se decompõem novamente em componentes minerais disponíveis para as plantas e são novamente envolvidos no fluxo de matéria.

A circulação de produtos químicos do ambiente inorgânico através de plantas e animais de volta ao ambiente inorgânico usando energia solar de reações químicas é chamada de ciclo bioquímico .

O complexo mecanismo de evolução na Terra é determinado pelo elemento químico "carbono". Carbono - uma parte integrante das rochas e na forma de dióxido de carbono está contida em parte do ar atmosférico. As fontes de CO2 são vulcões, respiração, incêndios florestais, combustão de combustível, indústria, etc.

A atmosfera troca intensamente dióxido de carbono com os oceanos do mundo, onde é 60 vezes mais do que na atmosfera, porque. O CO 2 é altamente solúvel em água (quanto menor a temperatura, maior a solubilidade, ou seja, é mais em baixas latitudes). O oceano age como uma bomba gigante: absorve CO 2 em áreas frias e parcialmente o "explode" nos trópicos.

O excesso de monóxido de carbono no oceano combina-se com a água para formar ácido carbônico. Combinando com cálcio, potássio, sódio, forma compostos estáveis ​​na forma de carbonatos, que se depositam no fundo.

O fitoplâncton no oceano absorve dióxido de carbono durante a fotossíntese. Organismos mortos caem no fundo e tornam-se parte das rochas sedimentares. Isso mostra a interação de grande e pequena circulação de substâncias.

O carbono da molécula de CO 2 durante a fotossíntese é incluído na composição da glicose e depois na composição de compostos mais complexos a partir dos quais as plantas são construídas. Posteriormente, eles são transferidos ao longo das cadeias alimentares e formam os tecidos de todos os outros organismos vivos no ecossistema e são devolvidos ao meio ambiente como parte do CO 2 .

O carbono também está presente no petróleo e no carvão. Ao queimar combustível, uma pessoa também completa o ciclo de carbono contido no combustível - é assim que biotécnico ciclo do carbono.

A massa restante de carbono é encontrada em depósitos carbonáticos do fundo do oceano (1,3-10t), em rochas cristalinas (1-10t), em carvão e petróleo (3,4-10t). Este carbono participa do ciclo ecológico. A vida na Terra e o equilíbrio gasoso da atmosfera são mantidos por uma quantidade relativamente pequena de carbono (5-10 toneladas).

Existe uma opinião generalizada de que aquecimento global e suas consequências nos ameaçam devido à geração de calor industrial. Ou seja, toda a energia consumida no dia a dia, na indústria e nos transportes aquece a Terra e a atmosfera. No entanto, os cálculos mais simples mostram que o aquecimento da Terra pelo Sol é muitas ordens de grandeza maior do que os resultados da atividade humana.

Os cientistas também consideram o aumento da concentração de dióxido de carbono na atmosfera da Terra como a provável causa do aquecimento global. É ele quem causa o chamado « efeito estufa ».

O que é o efeito estufa ? Encontramos esse fenômeno com muita frequência. É sabido que na mesma temperatura diurna, a temperatura noturna é diferente, dependendo da nebulosidade. A nebulosidade cobre a terra como um cobertor, e uma noite nublada é 5-10 graus mais quente do que uma sem nuvens na mesma temperatura diurna. No entanto, se as nuvens, que são as menores gotículas de água, não permitem que o calor passe para fora e do Sol para a Terra, o dióxido de carbono funciona como um diodo - o calor do Sol chega à Terra, mas não volta.

A humanidade gasta uma enorme quantidade de recursos naturais, queima cada vez mais combustíveis fósseis, o que faz com que a porcentagem de dióxido de carbono na atmosfera aumente e não seja liberada no espaço. radiação infra-vermelha da superfície aquecida da Terra, criando " o efeito estufa". A consequência de um novo aumento na concentração de dióxido de carbono na atmosfera pode ser o aquecimento global e o aumento da temperatura da Terra, o que, por sua vez, levará a consequências como o derretimento das geleiras e o aumento do nível do oceano mundial por dezenas ou mesmo centenas de metros, muitas cidades costeiras do mundo.

Este é um cenário possível para o desenvolvimento de eventos e consequências do aquecimento global, cuja causa é o efeito estufa. No entanto, mesmo que todas as geleiras da Antártida e da Groenlândia derretam, o nível do oceano mundial subirá no máximo 60 metros. Mas este é um caso extremo, hipotético, que só pode ocorrer com o súbito derretimento das geleiras da Antártida. E para isso, deve-se estabelecer uma temperatura positiva na Antártida, que só pode ser consequência de uma catástrofe em escala planetária (por exemplo, uma mudança na inclinação do eixo da Terra).

Entre os defensores da "catástrofe da estufa" não há unanimidade sobre sua provável escala, e os mais autorizados não prometem nada de terrível. O aquecimento marginal, no caso de duplicar a concentração de dióxido de carbono, pode ser no máximo de 4°C. Além disso, é provável que com o aquecimento global e o aumento das temperaturas, o nível do oceano não mude, ou mesmo, pelo contrário, diminua. Afinal, com o aumento da temperatura, a precipitação também se intensificará, e o derretimento das margens das geleiras pode ser compensado pelo aumento da queda de neve em suas partes centrais.

Assim, o problema do efeito estufa e do aquecimento global que ele provoca, bem como suas possíveis consequências, embora exista objetivamente, a escala desses fenômenos é claramente exagerada hoje. Em qualquer caso, eles exigem pesquisa muito completa e observação de longo prazo.

Um congresso internacional de climatologistas, realizado em outubro de 1985, foi dedicado à análise das possíveis consequências climáticas do efeito estufa. em Villach (Áustria). Os congressistas chegaram à conclusão de que mesmo um leve aquecimento do clima levará a um aumento notável na evaporação da superfície do Oceano Mundial, resultando em um aumento na quantidade de precipitação de verão e inverno sobre os continentes. Este aumento não será uniforme. Calcula-se que uma faixa se estenda pelo sul da Europa, da Espanha à Ucrânia, dentro da qual a quantidade de precipitação permanecerá a mesma de agora, ou até diminuirá ligeiramente. Ao norte de 50 ° (esta é a latitude de Kharkov), tanto na Europa quanto na América, aumentará gradualmente com as flutuações, que temos observado na última década. Consequentemente, o fluxo do Volga aumentará e o Mar Cáspio não será ameaçado por uma diminuição do nível. Este foi o principal argumento científico, que finalmente permitiu abandonar o projeto de transferir parte do fluxo dos rios do norte para o Volga.

Os dados mais precisos e convincentes sobre as possíveis consequências do efeito estufa são fornecidos por reconstruções paleogeográficas compiladas por especialistas que estudam a história geológica da Terra nos últimos milhões de anos. Afinal, durante este tempo “recente” da história geológica, o clima da Terra foi submetido a mudanças globais muito acentuadas. Em épocas mais frias do que hoje, o gelo continental, como aqueles que agora seguram a Antártida e a Groenlândia, cobriu todo o Canadá e todo o norte da Europa, incluindo os lugares onde hoje se encontram Moscou e Kiev. Rebanhos de renas e mamutes peludos vagavam pela tundra da Crimeia e Norte do Cáucaso, lá agora encontram os restos de seus esqueletos. E durante as épocas interglaciais, o clima da Terra era muito mais quente que o atual: gelo continental na América do Norte e na Europa eles derreteram, na Sibéria o permafrost derreteu muitos metros, o gelo marinho desapareceu de nossas costas do norte, a vegetação florestal, a julgar pelos espectros de pólen e esporos fósseis, se espalhou para o território da tundra moderna. Poderosos riachos fluíam pelas planícies da Ásia Central, enchendo a bacia do Mar de Aral com água até uma marca de mais de 72 metros, muitos deles transportando água para o Mar Cáspio. O deserto de Karakum, no Turcomenistão, são os depósitos de areia espalhados desses antigos canais.

Em geral, a situação físico-geográfica durante as quentes épocas interglaciais em todo o território da ex-URSS era mais favorável do que agora. Foi o mesmo nos países escandinavos e nos países da Europa Central.

Infelizmente, até agora, os geólogos que estudam a história geológica dos últimos milhões de anos da evolução do nosso planeta não se envolveram na discussão do problema do efeito estufa. E os geólogos poderiam fazer adições valiosas às ideias existentes. Em particular, é óbvio que, para uma avaliação correta das possíveis consequências do efeito estufa, dados paleográficos sobre épocas passadas de aquecimento climático global significativo devem ser mais amplamente utilizados. A análise de tais dados, hoje conhecidos, permite-nos pensar que o efeito estufa, ao contrário do que se pensa, não traz nenhum desastre para os povos do nosso planeta. Pelo contrário, em muitos países, incluindo a Rússia, criará condições climáticas mais favoráveis ​​do que agora.

Perguntas para autocontrole

1. A essência das principais circulações bioquímicas das substâncias.

2. Qual é o ciclo bioquímico do carbono?

3. O que significa o termo "efeito estufa" e a que está associado? Sua breve avaliação do problema.

4. Você acha que há uma ameaça de aquecimento global? Justifique sua resposta

Instituição de ensino autónoma de ensino profissional superior

Leningradsky Universidade Estadual eles. A. S. Pushkin

RELATÓRIO

neste tópico:

Interação da litosfera, hidrosfera e atmosfera.

Faculdade de Filologia, Curso 1

Supervisor: doutor Ciências Biológicas,

Professor Feodor Efimovich Ilyin.

São Petersburgo-Pushkin

1. Introdução.

2. Componentes da biosfera.

3. Interação da atmosfera, litosfera e hidrosfera.

4. Conclusão.

5. Fontes.

Introdução.

Meio Ambiente- uma condição necessária para a vida e atividade da sociedade. Ele serve como seu habitat, a fonte mais importante de recursos, e tem uma grande influência no mundo espiritual das pessoas.

O ambiente natural sempre foi a fonte da existência humana. No entanto, a interação entre o homem e a natureza mudou em diferentes eras históricas, e os processos que conectam a hidrosfera, atmosfera e litosfera são constantes.

V. V. Dokuchaev, que descobriu a lei do zoneamento geográfico, observou que na natureza seis ingredientes naturais: a crosta terrestre da litosfera, o ar da atmosfera, a água da hidrosfera, a flora e a fauna da biosfera, assim como o solo, trocam constantemente matéria e energia entre si.

Os três componentes da biosfera - a hidrosfera, a atmosfera e a litosfera - estão intimamente relacionados entre si, formando um único sistema funcional.

Componentes da biosfera.

Biosfera(do grego bios - vida; sphaire - bola) - a concha da Terra, cuja composição, estrutura e energia são determinadas pela atividade combinada de organismos vivos.

A biosfera cobre a parte superior da crosta terrestre (solo, rocha mãe), um conjunto de corpos d'água (hidrosfera), parte inferior atmosfera (troposfera e parcialmente estratosfera) (Fig. 1). Os limites da esfera da vida são determinados pelas condições necessárias para a existência dos organismos. O limite superior da vida é limitado pela intensa concentração de raios ultravioletas, pequenos pressão atmosférica e baixa temperatura. Na zona de condições ecológicas críticas a uma altitude de 20 km, apenas organismos inferiores- esporos de bactérias e fungos. Aquecer o interior da crosta terrestre (acima de 100 ° C) limita o limite inferior da vida. Microrganismos anaeróbios são encontrados a uma profundidade de 3 km.

A biosfera inclui partes da hidrosfera, atmosfera e litosfera.

Hidrosfera- uma das conchas da Terra. Ele une todas as águas livres (incluindo o Oceano Mundial, águas terrestres (rios, lagos, pântanos, geleiras), águas subterrâneas), que podem se mover sob a influência da energia solar e das forças gravitacionais, passar de um estado para outro. A hidrosfera está intimamente ligada a outras conchas da Terra - a atmosfera e a litosfera.

Quase toda a massa de hidrogênio e oxigênio está concentrada na hidrosfera, assim como sódio, potássio, magnésio, boro, enxofre, cloro e bromo, cujos compostos são altamente solúveis em águas naturais; 88% da massa total de carbono na biosfera é dissolvida nas águas da hidrosfera. A presença de substâncias dissolvidas na água é uma das condições para a existência dos seres vivos.

A área da hidrosfera é 70,8% da área de superfície do globo. A proporção de águas superficiais na hidrosfera é muito pequena, mas elas são extremamente ativas (mudando em média a cada 11 dias), e este é o início da formação de quase todas as fontes de água doce em terra. A quantidade de água doce é de 2,5% do total, enquanto quase dois terços dessa água estão contidos nas geleiras da Antártida, Groenlândia, ilhas polares, blocos de gelo e icebergs, picos de montanhas. As águas subterrâneas estão em diferentes profundidades (até 200 m ou mais); aquíferos subterrâneos profundos são mineralizados e às vezes salinos. Além da água na própria hidrosfera, do vapor d'água na atmosfera, das águas subterrâneas nos solos e da crosta terrestre, há água biológica nos organismos vivos. Com uma massa total de matéria viva na biosfera de 1.400 bilhões de toneladas, a massa de água biológica é de 80% ou 1.120 bilhões de toneladas.

A parte predominante das águas hidrosféricas concentra-se no Oceano Mundial, que é o principal elo de fechamento do ciclo da água na natureza. Ele libera a maior parte da umidade evaporada na atmosfera.

Litosfera da Terra consiste em duas camadas: a crosta terrestre e parte do manto superior. A crosta terrestre é a casca sólida mais externa da terra. A crosta não é uma formação única, inerente apenas à Terra, porque. encontrado na maioria dos planetas grupo terrestre, o satélite da Terra - a Lua e os satélites dos planetas gigantes: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. No entanto, apenas na Terra existem dois tipos de crosta: oceânica e continental.

crosta oceânicaé constituído por três camadas: sedimentar superior, basalto intermediário e gabro-serpentinito inferior, que até recentemente era incluído na composição do basalto. Sua espessura varia de 2 km nas zonas de dorsais meso-oceânicas a 130 km em zonas de subducção, onde crosta oceânica mergulha no manto.

A camada sedimentar consiste em areia, depósitos de restos de animais e minerais precipitados. Na sua base ocorrem sedimentos metálicos finos, que não são consistentes ao longo da direção, com predominância de óxidos de ferro.

A camada de basalto na parte superior é composta por lavas basálticas toleíticas, também chamadas de lavas forma característica. Está exposto em muitos lugares adjacentes às dorsais meso-oceânicas.

A camada de gabro-serpentinita fica diretamente acima do manto superior.

crosta continental, como o nome indica, encontra-se sob os continentes da Terra e grandes ilhas. Tal como a crosta continental oceânica, é constituída por três camadas: sedimentar superior, granítica média e basalto inferior. A espessura deste tipo de crosta terrestre sob montanhas jovens atinge 75 km, sob planícies é de 35 a 45 km, sob arcos de ilhas é reduzida para 20-25 km.

A camada sedimentar da crosta continental é formada por: depósitos de argila e carbonatos de bacias marinhas rasas.

A camada de granito da crosta terrestre é formada como resultado da invasão do magma em rachaduras na crosta terrestre. Composto por sílica, alumínio e outros minerais. Em profundidades de 15-20 km, o limite de Konrad é frequentemente traçado, o que separa as camadas de granito e basalto.

A camada de basalto é formada durante o derramamento de lavas básicas (basálticas) na superfície da terra em zonas de magmatismo intraplaca. O basalto é mais pesado que o granito e contém mais ferro, magnésio e cálcio.

peso total a crosta terrestre é estimada em 2,8 × 1019 toneladas, o que representa apenas 0,473% da massa de todo o planeta Terra.

A camada sob a crosta terrestre é chamada de manto. De baixo, a crosta terrestre é separada do manto superior pela fronteira de Mohorovic ou Moho, estabelecida em 1909 pelo geofísico e sismólogo croata Andrei Mohorovic.

MantoÉ dividido pela camada Golitsyn em camadas superiores e inferiores, a fronteira entre as quais corre a uma profundidade de cerca de 670 km. Dentro do manto superior, destaca-se a astenosfera - uma camada lamelar, dentro da qual as velocidades das ondas sísmicas diminuem.

A litosfera da Terra é dividida em plataformas. Plataformas- Estas são áreas relativamente estáveis ​​da crosta terrestre. Eles surgem no local de estruturas dobradas altamente móveis previamente existentes, formadas durante o fechamento de sistemas geossinclinais, por sua transformação sucessiva em áreas tectonicamente estáveis.

Plataformas litosféricas experimentam vertical movimentos oscilatórios: subir ou descer. Movimentos semelhantes estão associados àqueles que ocorreram repetidamente ao longo de todo o história geológica Terras de transgressão e regressão do mar.

Na Ásia Central, a formação dos cinturões de montanhas da Ásia Central: Tien Shan, Altai, Sayan, etc. está associada aos últimos movimentos tectônicos das plataformas. Tais montanhas são chamadas de revividas (epiplataformas ou cinturões orogênicos epiplataforma ou orógenos secundários). Eles são formados durante épocas de orrogênese em áreas adjacentes aos cinturões geossinclinais.

Atmosfera- a concha gasosa que envolve o planeta Terra, uma das geosferas. Sua superfície interna cobre a hidrosfera e parcialmente a crosta terrestre, enquanto sua superfície externa faz fronteira com a parte próxima da Terra do espaço sideral. A atmosfera é considerada a área ao redor da Terra na qual ambiente gasoso gira junto com a Terra como um todo; Com esta definição, a atmosfera passa gradualmente para o espaço interplanetário; na exosfera, que começa a uma altitude de cerca de 1000 km da superfície da Terra, o limite da atmosfera também pode ser traçado condicionalmente ao longo de uma altitude de 1300 km.

A atmosfera da Terra surgiu como resultado de dois processos: a evaporação da substância dos corpos cósmicos durante sua queda na Terra e a liberação de gases durante as erupções vulcânicas (desgaseificação do manto terrestre). Com a separação dos oceanos e o surgimento da biosfera, a atmosfera mudou devido às trocas gasosas com a água, plantas, animais e seus produtos de decomposição em solos e pântanos.

Atualmente, a atmosfera da Terra é composta principalmente por gases e várias impurezas (poeira, gotas de água, cristais de gelo, sais marinhos, produtos de combustão). A concentração de gases que compõem a atmosfera é quase constante, com exceção da água (H2O) e do dióxido de carbono (CO2).

Camadas atmosféricas: 1 Troposfera, 2 Tropopausa, 3 Estratosfera, 4 Estratopausa, 5 Mesosfera, 6 Mesopausa, 7 Termosfera, 8 Termopausa

A camada de ozônio é uma parte da estratosfera a uma altitude de 12 a 50 km (nas latitudes tropicais 25-30 km, nas latitudes temperadas 20-25, nas polares 15-20), com o maior teor de ozônio formado como resultado da exposto a radiação ultravioleta Sol no oxigênio molecular (O2). Ao mesmo tempo, com maior intensidade, precisamente devido aos processos de dissociação do oxigênio, cujos átomos formam o ozônio (O3), ocorre a absorção da parte próxima (à luz visível) do ultravioleta do espectro solar. Além disso, a dissociação do ozônio sob a influência da radiação ultravioleta leva à absorção de sua parte mais dura.