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Universidade Estadual de Leningrado A. S. Pushkin

RELATÓRIO

neste tópico:

Interação da litosfera, hidrosfera e atmosfera.

Faculdade de Filologia, Curso 1

Supervisor: Doutor em 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 - Condição necessaria vida e atividades 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 épocas históricas, e os processos que conectam a hidrosfera, atmosfera e litosfera são constantes.

V. V. Dokuchaev, que descobriu a lei zoneamento geográfico, observou que na natureza seis componentes naturais interagem harmoniosamente entre si: a crosta terrestre da litosfera, o ar atmosférico, a água da hidrosfera, as plantas e mundo animal as biosferas, assim como o solo, estão constantemente trocando 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 o topo crosta terrestre(solo, rocha mãe), um conjunto de corpos d'água (hidrosfera), a parte inferior da 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. A alta temperatura do 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 volume 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 1400 bilhões de toneladas, a massa água biológicaé de 80% ou 1120 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. é encontrado na maioria dos planetas terrestres, 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 a 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 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.

A massa total da 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.

As plataformas litosféricas experimentam movimentos oscilatórios verticais: sobem ou descem. 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 - invólucro de gás, em torno do 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 aquela área ao redor da Terra na qual o meio 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 de exposição à radiação ultravioleta do 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.

Atmosfera: A presença da atmosfera ao redor do globo determina o regime térmico geral da superfície do nosso planeta, protege-o da radiação cósmica e ultravioleta nociva. A circulação atmosférica tem impacto nas condições climáticas locais, e por meio delas - no regime dos rios, solo e cobertura vegetal e nos processos de formação do relevo.

Moderno composição do gás atmosfera - o resultado de um longo desenvolvimento histórico do globo. Representa principalmente mistura de gás dois componentes - nitrogênio (78,09%) e oxigênio (20,95%). Normalmente, também contém argônio (0,93%), dióxido de carbono (0,03%) e pequenas quantidades de gases inertes (neon, hélio, criptônio, xenônio), amônia, metano, ozônio, dióxido de enxofre e outros gases. Juntamente com os gases, a atmosfera contém partículas sólidas provenientes da superfície da Terra (por exemplo, produtos de combustão, atividade vulcânica, partículas do solo) e do espaço (poeira cósmica), bem como vários produtos de origem vegetal, animal ou microbiana. Além disso, o vapor de água desempenha um papel importante na atmosfera.

Valor mais alto por diferentes ecossistemas Existem três gases que compõem a atmosfera: oxigênio, dióxido de carbono e nitrogênio. Esses gases estão envolvidos nos principais ciclos biogeoquímicos.

A atmosfera moderna contém apenas um vigésimo do oxigênio disponível em nosso planeta. As principais reservas de oxigênio estão concentradas em carbonatos, substâncias orgânicas e óxidos de ferro, parte do oxigênio é dissolvido em água.

Hidrosfera: totalidade de todos reservas de água Terra. Forma sua concha de água descontínua. A profundidade média do oceano é de 3.800 m, a máxima (Fossa das Marianas do Pacífico) é de 11.034 metros. Cerca de 97% da massa da hidrosfera é água salgada do oceano, 2,2% é água de geleiras, o resto é água subterrânea, lago e rio. A região da biosfera na hidrosfera é representada em toda a sua espessura, porém densidade mais alta a matéria viva cai nas camadas superficiais aquecidas e iluminadas pelos raios do sol, bem como nas zonas costeiras.

NO visão geral divisão aceita da hidrosfera em oceanos, águas continentais e águas subterrâneas. A maior parte da água está concentrada no oceano, muito menos - na rede fluvial continental e lençóis freáticos. Há também grandes reservas de água na atmosfera, na forma de nuvens e vapor d'água. Mais de 96% do volume da hidrosfera são mares e oceanos, cerca de 2% são águas subterrâneas, cerca de 2% são gelo e neve e cerca de 0,02% são águas superficiais terrestres. Parte da água está em estado sólido na forma de geleiras, cobertura de neve e permafrost, representando a criosfera.

água da superfície, ocupando uma parcela relativamente pequena na massa total da hidrosfera, no entanto desempenham um papel importante na vida da biosfera terrestre, sendo a principal fonte de abastecimento de água, irrigação e irrigação. Além disso, esta parte da hidrosfera está em constante interação com a atmosfera e a crosta terrestre.

Litosfera: concha sólida da terra. Consiste na crosta terrestre e na parte superior do manto, até a astenosfera, onde as velocidades das ondas sísmicas diminuem, indicando uma mudança na plasticidade das rochas. Na estrutura da litosfera, distinguem-se áreas móveis (cintos dobrados) e plataformas relativamente estáveis.

Blocos da litosfera - placas litosféricas- mover-se ao longo da astenosfera relativamente plástica. A seção de geologia sobre placas tectônicas é dedicada ao estudo e descrição desses movimentos.

A litosfera sob oceanos e continentes varia consideravelmente. A litosfera sob os continentes consiste em camadas sedimentares, graníticas e basálticas com uma espessura total de até 80 km. A litosfera abaixo dos oceanos passou por muitos estágios de derretimento parcial como resultado da formação da crosta oceânica.

33. Classificação dos principais poluentes antropogênicos (poluentes) do ar atmosférico.

Todas as fontes de poluição são divididas em pontuais, lineares e areais. Por sua vez, as fontes pontuais podem ser móveis e estacionárias (fixas). Para pontilhar fontes estacionárias poluição inclui chaminés de usinas termelétricas, caldeiras de aquecimento, plantas de processo, fornos e secadores, poços de exaustão, defletores, tubos de ventilação, etc.

As fontes móveis de poluição são os tubos de escape de locomotivas a diesel, navios a motor, aeronaves, veículos e outros dispositivos móveis.

Fontes lineares de poluição do ar são estradas e ruas ao longo das quais os veículos se movem sistematicamente.

As fontes de área incluem lanternas de ventilação, janelas, portas, vazamentos em equipamentos, prédios, etc., através dos quais as impurezas podem entrar na atmosfera.

Os poluentes atmosféricos são chamados poluentes. Por estado de agregação as emissões de substâncias nocivas para a atmosfera podem ser gasosas, líquidas e sólidas.

34. Principais fontes de poluição do ar:

Os principais contribuintes para a poluição do ar são:

1) Usinas térmicas e nucleares;

2) Empresas de metalurgia ferrosa;

3) Produção química;

4) Transporte.

É intensamente poluído durante o processamento de matérias-primas, durante a queima de lixo, em distritos agrícolas - pecuária e avicultura.

Problemas ambientais da atmosfera e seus Pequena descrição

Principal problemas ambientais atmosfera associada à sua poluição:

1) com poderia- mistura venenosa.

A) poluição atmosférica de Londres (inverno, úmido)

Alta concentração de impurezas industriais no ar atm

Sem vento

Inversão de temperatura

Efeitos:

Danos à mucosa dos pulmões e do trato gastrointestinal

Desenvolvimento de doença pulmonar crônica

Coração doenças vasculares, imunidade reduzida

B) Poluição atmosférica de Los Angeles (seca, fotoquímica)

Alta concentração de gases de escape na atmosfera

Alto grau radiação solar, devido ao qual ocorreu uma reação fotoquímica (ophtooxidants aparecem)

Efeitos:

Danos à membrana mucosa dos pulmões e do trato gastrointestinal

Danos aos órgãos da visão

2) Efeito estufa- aumento da temperatura média anual do planeta como resultado do acúmulo de gases de efeito estufa na atmosfera (dióxido de carbono, metano, freons -6%), que impedem a radiação térmica de ondas longas da superfície do planeta. (troca de calor está quebrada).

3) "buracos" de ozônio - isto é espaços enormes(a uma altitude de 20-25 km na estratosfera) com um teor de ozônio reduzido de 50% ou mais.

fatores naturais

1) mudança na atividade cíclica do sol

2) desgaseificação - a liberação de gases profundos através de falhas naturais

3) a presença de correntes de ar de vórtice ascendente em camadas sobre a Antártida

Fatores antropogênicos

1) o uso de freons

2) lançamento do ônibus espacial

3) voos de aeronaves supersônicas a uma altitude superior a 12 km

Efeitos:

queimadura de sol, câncer, doença dos órgãos da visão, diminuição da imunidade

Capacidade reduzida de fotossíntese e plantas

4) chuva ácida - são formados como resultado de emissões industriais de dióxido de enxofre e óxidos de nitrogênio na atmosfera, que se combinam com a umidade atmosférica para formar ácidos sulfúrico e nítrico diluídos.

Efeitos:

A chuva ácida libera nutrientes do solo, levando à liberação de metais pesados a partir de compostos, o que reduz a fertilidade do solo e o acúmulo de metais pesados ​​na cadeia alimentar.

Características e causas do smog de inverno e verão

véu nebuloso sobre empresas industriais e cidades, formadas a partir de resíduos gasosos, principalmente dióxido de enxofre. Há Smog de inverno (tipo Londres) e Smog de verão (tipo Los Angeles). Pré-requisitos para a formação do Smog de inverno são clima calmo e calmo, o que contribui para o acúmulo de gases de escape dos veículos e emissões de chaminés baixas. Summer Smog (também chamado de smog fotoquímico) é causado por óxidos de nitrogênio e hidrocarbonetos, dos quais, sob intensa brilho do sol são formados fotooxidantes, principalmente ozônio.

Composição da atmosfera

A atmosfera da Terra consiste principalmente de 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 (H 2 O) e do dióxido de carbono (CO 2)

Nitrogênio 75,5% Oxigênio 23,10% argônio 1,2% outros gases (neon, hélio, metano, hidrogênio, etc.)

Buraco de ozônio - uma queda local na concentração de ozônio na camada de ozônio da Terra. De acordo com o geralmente aceito ambiente científico teoria, na segunda metade do século 20, o impacto cada vez maior do fator antropogênico na forma de liberação de freons contendo cloro e bromo levou a um afinamento significativo da camada de ozônio

Acredita-se que as fontes naturais de halogênios, como vulcões ou oceanos, sejam mais significativas para o processo de destruição da camada de ozônio do que as produzidas pelo homem. Sem questionar a contribuição das fontes naturais para balanço geral halogênios, deve-se notar que eles geralmente não atingem a estratosfera devido ao fato de serem solúveis em água (principalmente íons cloreto e cloreto de hidrogênio) e serem lavados da atmosfera, caindo como chuva no solo.

Efeitos

O enfraquecimento da camada de ozônio aumenta o fluxo de radiação solar para a terra e provoca um aumento no número de cânceres de pele nas pessoas. Plantas e animais também sofrem com o aumento dos níveis de radiação.

38.Efeito estufa

Efeito estufa- um aumento da temperatura das camadas inferiores da atmosfera do planeta em relação à temperatura efetiva, ou seja, a temperatura da radiação térmica do planeta observada do espaço.

Consequências do efeito estufa 1. Se a temperatura na Terra continuar a subir, isso terá um grande impacto no clima global.2. Mais precipitação cairá nos trópicos, pois o calor extra aumentará o teor de vapor de água do ar.3. Nas regiões áridas, as chuvas se tornarão ainda mais raras e se transformarão em desertos, pelo que pessoas e animais terão que deixá-los.4. A temperatura dos mares também aumentará, o que levará a inundações das áreas baixas da costa e a um aumento do número de tempestades severas.5. O aumento das temperaturas na Terra pode fazer com que o nível do mar suba6. Os terrenos residenciais serão reduzidos.7. O equilíbrio água-sal dos oceanos será perturbado.8. As trajetórias de ciclones e anticiclones mudarão.

Os principais meios da biosfera: atmosfera, hidrosfera, litosfera (solo)

A biosfera é um sistema com ligações diretas e reversas (negativas e positivas), que, em última análise, fornecem os mecanismos para seu funcionamento e estabilidade. Biosfera - sistema centralizado. ligação centralé representado por organismos vivos (matéria viva). Esta propriedade é amplamente divulgada por V.I. Vernadsky, mas, infelizmente, é muitas vezes subestimado pelo homem atualmente: apenas uma espécie é colocada no centro da biosfera ou de seus vínculos - o homem (antropocentrismo).

atmosferas uma- a concha gasosa da Terra, Esta é uma mistura natural de gases que se desenvolveu durante a evolução do planeta. Atualmente, a atmosfera contém 78,08% de nitrogênio (N 2), 20,9% de oxigênio (0 2), cerca de 1% de argônio (Ar) e 0,03% de dióxido de carbono (CO 2).

A atmosfera da Terra é única. O oxigênio contido no ar é vital para a respiração de plantas e animais. Atualmente, existe um equilíbrio aproximado entre a produção de oxigênio e seu consumo. No entanto, o consumo intenso 0 2 indústria e transporte levantou recentemente preocupações sobre perturbar o equilíbrio de oxigênio no meio ambiente.

O dióxido de carbono tem um impacto significativo na temperatura do planeta. Possuindo maior densidade do que oxigênio ou nitrogênio, este gás cobre densamente a cobertura de água e solo da Terra. Por si só, o CO 2 é um componente perigoso da atmosfera para todos os seres vivos. Um aumento no conteúdo de CO 2 na camada superficial da atmosfera pode levar à destruição em massa de seres vivos em cobertura do solo e a deterioração de sua fertilidade.

Ao contrário do oxigênio, que é fornecido à atmosfera pelas plantas verdes, o dióxido de carbono é capturado por essas mesmas plantas e ligado a compostos orgânicos.No processo de respiração, o carbono em compostos orgânicos se transforma em dióxido de carbono.

O nitrogênio, que faz parte do ar atmosférico em maior quantidade, é um gás quimicamente inerte (traduzido do grego - "sem vida"). No ar, está em um estado molecular inativo. O nitrogênio praticamente não participa dos processos geoquímicos e apenas se acumula na atmosfera. Ao mesmo tempo, o N 2 é o material de construção mais importante para proteínas, ácidos nucleicos e outras conexões. Torna-se um elemento da vida apenas em compostos químicos- sais de nitrato e amônia facilmente solúveis. No entanto, não há nitrogênio ligado no ar e, em condições normais, a maioria dos organismos é incapaz de extraí-lo da atmosfera.

A atmosfera não apenas suporta a vida, mas também serve como uma tela protetora. A uma altura de 20-25 km da superfície da Terra, sob a influência da radiação ultravioleta do Sol, algumas das moléculas de oxigênio são divididas em átomos livres. Este último pode novamente entrar em compostos com moléculas de O 2 e formar sua forma triatômica 0 3 - ozônio.

O ozônio desempenha um papel excepcional na vida do planeta. Ele forma uma fina camada na atmosfera superior - a chamada tela de ozônio, que filtra o componente nocivo. radiação solar- raios ultravioleta. A influência direta desses raios é prejudicial a todos os seres vivos, sem a camada de ozônio, essa radiação destruiria a vida na Terra.

O envelope gasoso protege a Terra do bombardeio de meteoritos. A maioria dos meteoritos nunca atinge a superfície da Terra, pois eles queimam quando entram na atmosfera em grande velocidade.

Além disso, a atmosfera contribui para a conservação do calor do planeta, que de outra forma seria dissipado no frio do espaço sideral. A energia solar que penetra na forma de ondas eletromagnéticas curtas através da atmosfera até a superfície da Terra é amplamente refletida na forma de ondas mais longas, que são parcialmente atrasadas e filtradas pelas camadas inferiores da atmosfera de volta à superfície da Terra. Então nosso planeta usa calor solar duas vezes. Sem esse efeito, a vida na Terra seria impossível, pois os raios primários do Sol aquecem sua superfície apenas a -18 ° C. Os fluxos de energia térmica refletidos pela troposfera aumentam essa temperatura média para +15 °C. A uma dada temperatura, a superfície e a atmosfera do planeta estão em Equilíbrio térmico. Aquecida pela energia do Sol e pela radiação infravermelha da atmosfera, a superfície da Terra devolve à atmosfera uma quantidade média equivalente de energia.

O aquecimento da atmosfera ocorre devido à presença nela dos chamados gases de efeito estufa; dióxido de carbono, metano, óxidos de nitrogênio e vapor d'água, que são capazes, por um lado, de absorver (captar) a radiação infravermelha da Terra e, por outro, de refletir parte dela de volta à Terra. Sem um "manto de gás" envolvendo o planeta, a temperatura em sua superfície seria 30-40°C mais baixa, e a existência de organismos vivos em tais condições é muito problemática,

Hidrosfera - um dos componentes mais importantes do nosso planeta, unindo todas as águas livres. Ocupa cerca de 70% da superfície terrestre. Estoques geraiságua em estado livre é de 1386 milhões de km 3. Se esta água cobrir uniformemente Terra, então sua camada seria 3700 m. Ao mesmo tempo, 97-98% da água é a água salgada dos mares e oceanos. E apenas 2-3% é água doce necessária para a vida. 75% da água doce da Terra está na forma de gelo, uma parte significativa dela é subterrânea e apenas 1% está disponível para os organismos vivos.

A água faz parte de todos os elementos da biosfera. É parte integrante não apenas dos corpos d'água, mas também do ar, do solo e dos seres vivos.

A água é a fonte da vida; sem ela, nem os animais, nem as plantas, nem o homem podem existir. Faz parte das células e tecidos de qualquer animal e planta. As reações mais complexas em animais e organismos vegetais só pode fluir na presença de água. O corpo humano é 65% água. Os corpos dos animais contêm, em regra, pelo menos 50% de água. As plantas também contêm muita água: batatas - 80%, tomates - 95%, etc.

Sob a influência da energia solar e das forças gravitacionais, as águas da Terra podem passar de um estado para outro e estão em movimento contínuo. O ciclo da água une todas as partes da biosfera, formando um sistema fechado como um todo; oceano - atmosfera - terra.

A hidrosfera desempenha um papel decisivo na formação das características especiais do planeta. É de grande importância na troca de oxigênio e dióxido de carbono com a atmosfera, contribui para a manutenção de um clima relativamente inalterado, que permitiu que a vida se reproduzisse por mais de 3 bilhões de anos. O clima na Terra depende em grande parte dos espaços de água e do conteúdo de vapor de água na atmosfera. Os oceanos e mares têm um efeito moderador e regulador da temperatura do ar, armazenando calor no verão e liberando-o para a atmosfera no inverno. Águas quentes e frias circulam e se misturam no oceano.

Na hidrosfera, ocorre o principal número de reações químicas, que determinam a produção de biomassa e a purificação química da biosfera. Os fatores de autopurificação dos corpos d'água são numerosos e diversos. Convencionalmente, eles podem ser divididos em três grupos: físicos, químicos e biológicos.

Entre os fatores físicos, a diluição, dissolução e mistura de substâncias são de suma importância. Isso é facilitado pelo fluxo intenso dos rios. Além disso, o processo de purificação é afetado pela deposição de sedimentos insolúveis na água, bem como pela deposição de águas poluídas. Um importante fator físico de autopurificação é a radiação ultravioleta do Sol. Sob sua influência, bactérias, vírus, micróbios morrem.

Dos fatores químicos de autopurificação, deve-se destacar a oxidação de substâncias orgânicas e inorgânicas com oxigênio dissolvido em água.

Um papel ativo na autopurificação da hidrosfera é desempenhado pela atividade combinada de todos os organismos que habitam os corpos d'água. Nos processos de atividade vital, eles oxidam (decompõem) poluentes orgânicos.

Além de todos os itens acima, a hidrosfera é uma importante fonte de alimentos para as pessoas e outros habitantes da terra, uma fonte de matérias-primas e combustível valiosos. Oceanos, mares, rios e outras massas de água são vias naturais de comunicação e têm valor recreativo.

Litosfera (solo). Solo - a camada superficial da crosta terrestre, criada sob a influência combinada de condições externas: calor, água, ar, organismos vegetais e animais, especialmente microorganismos. Este é o resultado do paciente trabalho secular da natureza. A terra acumulou por muitos milênios a uma taxa muito lenta: 1 cm de solo preto em 100-300 anos.

O solo tem características específicas propriedades físicas: frouxidão, permeabilidade à água, aeração, etc. As substâncias necessárias à nutrição das plantas - nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e outros - estão concentradas nas camadas superiores do solo. É um habitat para muitos microorganismos e animais escavadores. É aqui que a vida acontece troca necessária minerais entre a biosfera e o mundo inorgânico: as plantas recebem água e nutrientes, e as folhas e galhos, morrendo, voltam ao solo, onde se decompõem, liberando os minerais neles contidos. Assim, o papel do solo é diverso: por um lado, é um local importante para todos os ciclos naturais, por outro, é a base para a produção de biomassa.

O solo é o principal alicerce da vida, uma formação natural única e ao mesmo tempo vulnerável.

MEIO AMBIENTE COMO SISTEMA

Ambiente como um sistema - 4 horas

PALESTRA Nº 5-6 (4 horas).

SISTEMAS MANIFESTADOS E RISCO AMBIENTAL

Abordagem sistêmica no estudo de sistemas ecológicos. A atmosfera, hidrosfera, litosfera são os principais componentes do meio ambiente. Leis de funcionamento da biosfera.

Mecanismos de proteção do ambiente natural e fatores que garantem a sua sustentabilidade. Equilíbrio dinâmico no ambiente. ciclo hidrológico. Ciclo de energia e matéria na biosfera. Fotossíntese.

Condições e fatores que garantem uma vida segura no meio ambiente. Ciclos naturais de "nutrição", mecanismos de auto-regulação, auto-purificação da biosfera. Recursos naturais renováveis ​​e não renováveis.

A totalidade de todas as biogeocenoses (ecossistemas) do nosso planeta cria um gigante ecossistema global, chamado biosfera (do grego bios - vida, esfera - bola) - a área da interação sistêmica da matéria viva e óssea do planeta. A biosfera é todo o espaço onde a vida existe ou já existiu, ou seja, onde se encontram organismos vivos ou seus produtos metabólicos. A parte da biosfera onde os organismos vivos são encontrados atualmente é chamada de biosfera moderna, ou neobiosfera, e as biosferas antigas são chamadas de biosferas anteriores, ou paleobiosferas ou megaesferas. Exemplos deste último são as acumulações inanimadas de matéria orgânica (depósitos de carvão, petróleo, gás, etc.) muitos outros).

A biosfera inclui: a aerobiosfera (a parte inferior da atmosfera), a hidrobiosfera (toda a hidrosfera), a litobiosfera (os horizontes superiores da litosfera - sólido concha da terra). Os limites da neo- e paleobiosfera são diferentes. Em teoria limite superior eles determinaram camada de ozônio. Para a neobiosfera, este é o limite inferior da camada de ozônio (cerca de 20 km), que atenua a radiação ultravioleta cósmica prejudicial a um nível aceitável, e para a paleobiosfera, este é o limite superior da mesma camada (cerca de 60 km), porque o oxigênio na atmosfera da Terra é o resultado principalmente da atividade vital da vegetação (assim como outros gases em uma extensão apropriada).

A biosfera é uma parte das conchas do globo habitada por organismos vivos, ou seja, parte da atmosfera, hidrosfera e litosfera.

16) Características da composição química da atmosfera como geosfera e parte da biosfera

A atmosfera da Terra é gasosa cercando a terra. A atmosfera é chamada aquela área ao redor da Terra na qual o meio gasoso gira com ela como um todo. A massa da atmosfera é 5,15 - 5,9x10 15 toneladas. A atmosfera como componente da biogeocenose é uma camada de ar no solo e acima de sua superfície, dentro da qual se observa a interação dos componentes da biosfera.

A atmosfera moderna é de origem secundária e foi formada a partir de gases liberados pela casca sólida da Terra após a formação do planeta. Durante a história geológica da Terra, a atmosfera sofreu uma evolução significativa sob a influência de uma série de fatores: volatilização gases atmosféricos para o espaço sideral;

emissões de gases como resultado da atividade vulcânica, divisão de moléculas sob a influência da radiação ultravioleta solar, reações químicas entre os componentes da atmosfera e as rochas da crosta terrestre; capturando o meio interplanetário.

O desenvolvimento da atmosfera está intimamente ligado aos processos geológicos e geoquímicos, bem como às atividades dos organismos vivos. A atmosfera protege a superfície da Terra dos efeitos nocivos da queda de meteoritos, a maioria dos quais queimam nas densas camadas da atmosfera.

Em termos de sua estrutura, a atmosfera possui uma estrutura complexa, que é determinada pelas características da distribuição vertical de temperatura. Em altitudes superiores a 1000 km, existe uma exosfera, de onde os gases atmosféricos são dispersos no espaço mundial. Aqui há uma transição gradual da atmosfera para o espaço interplanetário. Todos os parâmetros estruturais da atmosfera - temperatura, pressão e densidade - apresentam uma variabilidade espaço-temporal significativa.

A estrutura complexa da atmosfera também se manifesta em sua composição química. Assim, se em altitudes de até 90 km, onde há mistura intensa, a composição relativa do gás permanece praticamente inalterada, acima de 90 km, sob a influência da radiação ultravioleta do sol, ocorre a dissociação das moléculas do gás e uma forte mudança na composição da atmosfera com a altura. Características típicas esta parte da atmosfera - uma camada de ozônio e seu próprio brilho. Uma estrutura em camadas complexa é característica do aerossol atmosférico - suspenso em ambiente gasoso partículas líquidas ou sólidas de origem terrestre ou cósmica. Aerossol com partículas líquidas - neblina, com partículas sólidas - fumaça. O diâmetro das partículas sólidas de aerossol é em média 10 -9 - 10 -13 mm, gotículas 10 -6 - 10 -2 mm. A distribuição vertical de elétrons e íons na atmosfera também é estratificada, o que se expressa na existência diferentes camadas ionosfera.

A composição da atmosfera da Terra é única. Por exemplo, se as atmosferas de Júpiter e Saturno consistem principalmente de hidrogênio e hélio. Marte e Vênus - a partir do dióxido de carbono, a atmosfera da Terra consiste principalmente em oxigênio e nitrogênio. Ele também contém argônio, dióxido de carbono, neônio e outros componentes constantes e variáveis. A concentração em volume de nitrogênio é 78,084%, oxigênio - 20,9476%, argônio - 0,934%, dióxido de carbono - 0,0314. Esses dados referem-se apenas às camadas mais baixas da atmosfera.

O componente variável mais importante da atmosfera é o vapor de água. A variabilidade espacial e temporal de sua concentração varia muito perto da superfície da Terra - de 3% nos trópicos a 0,00002% na Antártida. A maior parte do vapor de água está concentrada na troposfera e sua concentração diminui rapidamente com a altura. O teor médio de vapor de água na coluna vertical da atmosfera em latitudes temperadas é de cerca de 15-17 mm da "camada de água precipitada".

O ozônio tem um impacto significativo nos processos atmosféricos, especialmente no regime térmico. Concentra-se principalmente na estratosfera, onde provoca a absorção da radiação solar ultravioleta. Valores médios mensais conteúdo geral O ozônio muda dependendo da latitude e da estação e compõem a espessura da camada na faixa de 2,3-5,2 mm em valores terrestres de pressão e temperatura. Há um aumento no teor de ozônio do equador aos pólos e mudanças anuais com um mínimo no outono e um máximo na primavera. Atualmente, observa-se a destruição da camada de ozônio sob a influência da atividade econômica. Os principais destruidores da camada de ozônio são os freons (freons), que são um grupo de substâncias contendo halogênios, os freons são inertes na superfície da Terra, mas, subindo para a estratosfera, sofrem decomposição fotoquímica, emitem um íon cloro, que serve como um catalisador para reações químicas que destroem as moléculas de ozônio.

O limite superior externo da atmosfera gradualmente se transforma em gás interplanetário, cuja densidade é de 1.000 pares de íons por centímetro cúbico.

17) Características da composição química da hidrosfera Como as geosfera e partes da biosfera

Hidrosfera - concha de água Terra. Devido à alta mobilidade da água, eles penetram em todos os lugares em vários formações naturais. A água está na forma de vapores e nuvens em atmosfera da Terra, forma oceanos e mares, existe na forma de geleiras nas terras altas dos continentes. A precipitação atmosférica penetra nos estratos das rochas sedimentares, formando águas subterrâneas. A água é capaz de dissolver muitas substâncias, portanto, qualquer água da hidrosfera pode ser considerada como soluções naturais de vários graus de concentração. Mesmo as águas atmosféricas mais puras contêm 10-50 mg/l de substâncias dissolvidas.

Água como óxido de hidrogênio H2O é a combinação estável mais simples de hidrogênio e oxigênio em condições normais. A quantidade total de água no planeta é de aproximadamente 1,5-2,5x10 24 gramas (de 1-5 a 2,5 bilhões de km3).

De acordo com V. I. Vernadsky, a água se destaca na história do nosso planeta, mas a água desempenha um papel importante na história geológica da Terra. A água é um dos fatores na formação do ambiente físico e químico, clima e clima em nosso planeta, o surgimento da vida na Terra.

Nosso planeta é 3/4 coberto de água, gelo; nuvens flutuam acima dele na forma de acúmulos de água vaporosa. A água enche as células das plantas, dos animais; As células do corpo humano são, em média, 70% de água.

Águas em condições naturais sempre contêm sais dissolvidos, gases, substâncias orgânicas. Sua concentração varia de acordo com a procedência da água e as condições ambientais.Em uma concentração de sal de até 1 g/kg, a água é considerada doce, até 25 g/kg - salobra e mais de 25 g/kg - salgada.

A precipitação atmosférica é considerada a menos mineralizada, na qual, em média, a concentração de sal é de 10-20 mg/kg, seguida de lagos e rios frescos (5-1000 mg/kg). A salinidade do oceano é de cerca de 35 g/kg. Os mares têm uma mineralização mais baixa - de 8 a 22 g/kg. A mineralização das águas subterrâneas próximas à superfície em condições de umidade excessiva é de até 1 g/kg e em condições áridas até 100 g/kg.

Em águas doces, os íons HCO3 - (-), Ca 2+, Mg 2+ geralmente predominam. À medida que a mineralização total aumenta, a concentração de íons SO4 - , Cl - , Na + , K + aumenta. Em águas altamente mineralizadas predominam os íons cloreto e sódio, menos frequentemente os íons magnésio e muito raramente os íons cálcio. Outros elementos estão contidos em quantidades muito pequenas, mas quase todos os elementos naturais da tabela periódica são encontrados em águas naturais.

Dos gases dissolvidos na água, estão presentes nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono, gases nobres e raramente sulfeto de hidrogênio e hidrocarbonetos.

A concentração de matéria orgânica é baixa. É: nos rios - cerca de 20 mg/l, nas águas subterrâneas ainda menos e nos oceanos - cerca de 4 mg/l. A exceção são as águas do pântano e as águas Campos de petróleo, assim como a água. Contaminada por efluentes industriais e domésticos, onde a concentração de matéria orgânica pode ser elevada.

As fontes primárias de sais em águas naturais são substâncias que se formam durante o intemperismo químico de rochas ígneas, bem como substâncias que foram liberadas das entranhas da Terra ao longo de sua história. A composição da água depende da diversidade da composição dessas substâncias e das condições sob as quais elas interagiram com a água. Grande valor para formar a composição da água, também tem o efeito de organismos vivos sobre ela, bem como atividade econômica pessoa.

O papel do Oceano Mundial na estabilização das condições naturais na superfície da Terra é enorme. Isto é em grande parte devido ao seu peso e área.

Cerca de 52,6% da área de águas oceânicas tem profundidade de 4.000 a 6.000 m. Áreas com profundidades superiores a 6.000 m ocupam cerca de 1,2%, áreas rasas - até 200 m - também ocupam uma pequena área - 7,5%. O restante da área de água, cerca de 38,7%, tem uma profundidade de 200 a 4.000 m. A maior parte do Oceano Mundial está localizada em hemisfério sul, onde ocupa 81% da superfície, no hemisfério norte - 61% da superfície.

Em geral, a hidrosfera é identificada com os oceanos e mares, pois sua massa representa 91,3% de toda a hidrosfera.

A água é o mais poderoso absorvedor de energia solar na superfície da Terra. O papel decisivo na absorção de energia solar em nosso planeta pertence ao Oceano Mundial, cuja capacidade de absorver energia solar é 2-3 vezes maior que a da terra superfície. Apenas 8% da radiação solar é refletida na superfície do oceano. O oceano é o dissipador de calor do planeta. O aquecimento ocorre em cinturão equatorial cerca de 15 graus latitude sul até 30 graus latitude norte. Em latitudes mais altas em ambos os hemisférios, o oceano libera calor recebido no cinturão de aquecimento.

As águas do Mundo Oksan estão em movimento ativo o tempo todo. Isso é facilitado pela circulação atmosférica, aquecimento desigual da superfície, contrastes de salinidade, contrastes de temperatura e as forças de atração da Lua e do Sol.

No entanto, devido à sua diversidade, a hidrosfera é extremamente resistente às intempéries externas e influências internas. Uma variedade significativa é criada pela existência simultânea de água em três fases, que diferem acentuadamente em seus componentes, um grande conjunto de substâncias e gases dissolvidos nela, a formação de uma variedade de estática e estruturas dinâmicas. A hidrosfera da Terra como componente da biosfera é um fenômeno termodinâmico global. sistema aberto, estável e apoiando a estabilidade da biosfera como um todo.

18) Características da composição química da litosfera como geosfera e parte da biosfera

A crosta terrestre é a concha mais heterogênea da Terra, formada por várias associações minerais na forma de sedimentos, ígneos e metamórficos. pedras, várias formas de ocorrência.

Atualmente, a crosta terrestre é entendida como a camada superior corpo sólido planetas localizados acima do limite sísmico. Esse limite está localizado em diferentes profundidades, onde há um salto acentuado na velocidade das ondas sísmicas que ocorrem durante um terremoto. Existem dois tipos de crosta terrestre - continental e oceânica. Continental é caracterizada por uma fronteira sísmica mais profunda. Atualmente, é mais utilizado o termo litosfera, proposto por E. Suess, entendido como uma região mais extensa que a crosta terrestre.

A litosfera é o topo casca dura Terra, que tem maior força e se transforma em uma astenosfera menos durável. A litosfera inclui a crosta terrestre e o manto superior até uma profundidade de aproximadamente 200 km.

A estrutura da crosta terrestre é irregular. sistemas de montanha alternam com planícies nos continentes. Os continentes, por sua vez, são áreas da crosta terrestre elevadas acima do nível do mar. Arranjo espacial dos continentes no planeta V.I. Vernadsky chamou de "dissimetria do planeta". Se dividirmos o globo ao longo da costa do Pacífico em duas metades, obteremos, por assim dizer, dois hemisférios: o continental, onde estão concentrados todos os continentes com os oceanos Atlântico e Índico, e o oceânico, que ocupará todo o Pacífico Oceano. Isso se deve à estrutura e composição da crosta terrestre nos hemisférios continental e oceânico. A diferente espessura da crosta terrestre na área dos continentes e oceanos está associada a uma diferença na composição das rochas que a compõem. A crosta oceânica é composta principalmente por material basáltico, enquanto a crosta continental é composta por material semelhante em composição ao granito. As rochas de granito contêm mais ácido silícico e menos ferro do que o basalto.

Em geral composição química A crosta terrestre é determinada por alguns elementos químicos. Apenas oito elementos: oxigênio, silício, alumínio, ferro, cálcio, sódio, magnésio, potássio são distribuídos na crosta terrestre em uma quantidade de peso superior a 1%. O elemento principal e mais comum da crosta terrestre é o oxigênio, que compõe quase metade da massa (47,3%) e 92% de seu volume. Assim, quantitativamente, a crosta terrestre é o reino do oxigênio quimicamente ligado a outros elementos.

Prevalência elementos químicos na crosta terrestre não é a mesma e repete em certa medida a abundância cósmica. Os elementos leves dos quatro números de série que compõem os quatro primeiros períodos da tabela periódica predominam. A predominância do oxigênio entre os elementos químicos da crosta terrestre determina valor principal distribuição dos minerais em que está incluído. Usando dados sobre a abundância de elementos na crosta terrestre, é possível calcular a proporção de seus minerais constituintes, geralmente chamados de formadores de rochas.

A superfície dos continentes é 80% ocupada por rochas sedimentares, e o fundo oceânico - quase totalmente por sedimentos frescos como produtos da demolição do material dos continentes e da atividade de organismos marinhos. A crosta terrestre surgiu originalmente como produto do derretimento do manto primário, que foi então processado na biosfera sob a influência do ar, da água e da atividade dos organismos vivos.

A parte continental da crosta terrestre durante uma longa história geológica esteve na biosfera, que deixou sua marca na aparência, composição e prevalência das rochas sedimentares e na concentração de minerais nelas na forma de carvão, petróleo, xisto betuminoso, e rochas carbonáceas, associadas no passado à atividade vital dos organismos. Nesse sentido, a crosta continental está diretamente relacionada à biosfera da Terra.

19) Leis de funcionamento da biosfera.

O papel principal na teoria da biosfera V.I. Vernadsky interpreta a ideia de matéria viva e suas funções.

Função principal biosfera é garantir a circulação de elementos químicos. O ciclo biótico global é realizado com a participação de todos os organismos que habitam o planeta. Consiste na circulação de substâncias entre o solo, a atmosfera, a hidrosfera e os organismos vivos. Graças ao ciclo biótico, uma longa existência e desenvolvimento da vida é possível com um suprimento limitado de elementos químicos disponíveis. Usando substâncias inorgânicas, as plantas verdes, utilizando a energia do sol, criam matéria orgânica, que é destruída por outros seres vivos (consumidores heterótrofos e destruidores) para que os produtos dessa destruição possam ser utilizados pelas plantas para novas sínteses orgânicas.

Outro função essencial matéria viva e, consequentemente, a biosfera é função de gás. Graças à atividade da matéria viva, a composição da atmosfera mudou, em particular, como resultado do processo de fotossíntese, apareceram quantidades significativas de oxigênio. A maioria dos gases nos horizontes superiores do planeta são gerados pela vida. Nas camadas superiores da troposfera e na estratosfera, sob a influência da radiação ultravioleta, o ozônio é formado a partir do oxigênio. Existência escudo de ozônio- também o resultado da atividade da matéria viva, que, de acordo com V.I. Vernadsky, "como se criasse para si a área da vida". O dióxido de carbono entra na atmosfera como resultado da respiração de todos os organismos vivos. Todo nitrogênio atmosférico é de origem organogênica. Os gases de origem orgânica também incluem sulfeto de hidrogênio, metano e muitos outros compostos voláteis formados como resultado da decomposição de substâncias orgânicas de origem vegetal, anteriormente enterradas em estratos sedimentares.

A matéria viva é capaz de redistribuir átomos na biosfera. Uma das funções da matéria viva é a concentração. Muitos organismos têm a capacidade de acumular certos elementos em si mesmos, apesar de seu conteúdo insignificante no meio ambiente. O carbono vem em primeiro lugar. Muitos organismos concentram cálcio, silício, sódio, alumínio, iodo, etc. Quando morrem, formam um acúmulo dessas substâncias. Há depósitos de carvão, calcário, bauxita, fosforita, minérios de ferro sedimentares, etc. Muitos deles são usados ​​pelo homem como minerais.

A função redox da matéria viva reside na sua capacidade de realizar reações químicas oxidativas e de redução que são quase impossíveis na natureza inanimada. Na biosfera, como resultado da atividade vital dos microrganismos, tais processos químicos, como a oxidação e redução de elementos de valência variável (nitrogênio, enxofre, ferro, manganês, etc.). Microorganismos-restauradores - heterótrofos - utilizam substâncias orgânicas como fonte de energia. Estes incluem bactérias desnitrificantes e redutoras de sulfato que reduzem o nitrogênio de formas oxidadas para o estado elementar e enxofre para sulfeto de hidrogênio. Os microrganismos oxidantes podem ser tanto autótrofos como heterótrofos. São bactérias que oxidam sulfeto de hidrogênio e enxofre, microrganismos nitri e nitrificantes, bactérias de ferro e manganês que concentram esses metais em suas células.

20) Mecanismos de proteção do ambiente natural e fatores que garantem sua sustentabilidade. Equilíbrio dinâmico no ambiente. ciclo hidrológico. Ciclo de energia e matéria na biosfera. Fotossíntese.

A biosfera atua como um sistema ecológico enorme e extremamente complexo operando em modo estacionário com base na regulação fina de todas as suas partes e processos constituintes.

A estabilidade da biosfera é baseada na alta diversidade de organismos vivos, grupos individuais que desempenham várias funções na manutenção do fluxo geral de matéria e na distribuição de energia, no entrelaçamento e interconexão mais próximo dos processos biogênicos e abiogênicos, na consistência dos ciclos dos elementos individuais e no equilíbrio da capacidade dos reservatórios individuais. Na biosfera existem sistemas complexos retorno e dependências.

A estabilidade da biosfera se deve ao fato de que os resultados da atividade de três grupos de organismos que desempenham funções diferentes no ciclo biótico - produtores (autótrofos), consumidores (heterotróficos) e decompositores (resíduos orgânicos mineralizantes) - são mutuamente balanceados. .

Importante para a manutenção da estabilidade da biosfera, juntamente com o ciclo biológico, é o ciclo da água, cuja fonte de energia é a radiação solar. No ciclo da água grande papel organismos vivos desempenham, em particular, plantas transpirantes, cuja criação de uma unidade de produção requer centenas de vezes mais umidade transpirada.

Dentro de áreas limitadas, o ciclo da água consiste em sua evaporação da superfície do solo, corpos d'água, plantas, concentração de nuvens e precipitação. Dentro dos limites de todo o planeta, esse ciclo se expressa na troca de água "oceanos - continentes". A água evaporada da superfície do oceano é transportada pelos ventos para os continentes, cai sobre eles e retorna ao oceano com o escoamento fluvial e subterrâneo.

O ciclo da água é a principal fonte de trabalho mecânico na biosfera, enquanto o ciclo biológico se deve principalmente a processos químicos, que são acompanhados pela transformação de energia química. No entanto Trabalho mecanico realizado na Terra durante o ciclo da água - intemperismo, dissolução, etc. - no entanto, é cometido com a participação de organismos vivos ou à custa de seus produtos metabólicos. O movimento da água é realizado na biosfera pelos processos de erosão, transporte, redistribuição, sedimentação e acúmulo de precipitação mecânica e química na terra e no oceano.

A energia solar provoca movimentos planetários massas de ar como resultado de seu aquecimento desigual. Surgem processos grandiosos de circulação atmosférica, que são de natureza rítmica.

Todos esses processos planetários na Terra estão intimamente interligados, formando um circulação global substâncias que redistribuem a energia do sol. É realizado através de um sistema de pequenos ciclos. Conectado a grandes e pequenos ciclos processos tectônicos, causada pela atividade vulcânica e pelo movimento das placas oceânicas na crosta terrestre. Como resultado, uma grande ciclo geológico substâncias.

Qualquer ciclo biológico é caracterizado pela inclusão repetida de átomos de elementos químicos nos corpos dos organismos vivos e sua liberação no meio ambiente, de onde são novamente capturados pelas plantas e envolvidos no ciclo. Um pequeno ciclo biológico é caracterizado pela capacidade - o número de elementos químicos que estão simultaneamente na composição da matéria viva em um determinado ecossistema, e velocidade - a quantidade de matéria viva formada e decomposta por unidade de tempo.

A velocidade dos ciclos biológicos em terra é de anos e décadas, em ecossistemas aquáticos - alguns dias ou semanas.

A circulação biológica da terra e da hidrosfera unem os ciclos das paisagens individuais através do escoamento da água e dos movimentos atmosféricos. Particularmente importante é o papel da circulação da água e da atmosfera na união de todos os continentes e oceanos em um único ciclo da biosfera.

Um grande ciclo geológico envolve rochas sedimentares profundas na crosta terrestre, desligando por muito tempo os elementos nelas contidos do sistema. ciclo biológico. No decorrer da história geológica, as rochas sedimentares transformadas, mais uma vez na superfície da Terra, são gradualmente destruídas pela atividade dos organismos vivos, água e ar, e são novamente incluídas no ciclo biosférico.

Foi estabelecido que nos últimos 600 milhões de anos a natureza dos principais ciclos da Terra não mudou significativamente. Foram realizados processos geoquímicos fundamentais, que também são característicos de era moderna: acúmulo de oxigênio, fixação de nitrogênio, precipitação de cálcio, formação de sílex, deposição de ferro, minérios de manganês e minerais sulfetados, acúmulo de fósforo. Apenas a velocidade desses processos mudou. Em termos gerais, o fluxo total de átomos envolvidos nos organismos vivos também não mudou. Especialistas acreditam que a massa de matéria viva permaneceu aproximadamente constante desde o período Carbonífero, ou seja, a biosfera se manteve desde então em um certo regime estável de ciclos.

O estado estável da biosfera se deve à atividade da própria matéria viva, que proporciona certo grau de fixação da energia solar (fotossíntese) e ao nível de migração biogênica dos átomos.

Por exemplo, o ciclo do carbono começa com a fixação do dióxido de carbono atmosférico através da fotossíntese. Parte dos carboidratos formados no processo de fotossíntese é utilizada pelas próprias plantas como energia, a outra parte é consumida pelos animais. O dióxido de carbono é liberado durante a respiração de plantas e animais. Plantas e animais mortos se decompõem, o carbono em seus tecidos é oxidado e devolvido à atmosfera. Um processo semelhante ocorre no oceano.

Deve-se levar em conta que a estabilidade da biosfera, como qualquer outro sistema, tem certos limites.

Sociedade humana, usando não apenas os recursos energéticos da biosfera, mas também fontes de energia não biosféricas (por exemplo, nuclear), acelera as transformações geoquímicas no planeta, interfere no curso dos processos biosféricos. Alguns processos causados ​​pela atividade humana têm direção oposta aos processos naturais (dispersão de minérios de metais, carbono e outros nutrientes, inibição da mineralização e humificação, liberação de carbono e sua oxidação, violação processos globais na atmosfera, afetando o clima, etc.).

De acordo com isso, uma das principais tarefas da ecologia moderna é o estudo dos processos regulatórios na biosfera, a criação de uma base científica para seu uso racional e a manutenção de sua estabilidade.

21) Condições e fatores que garantem uma vida segura no meio ambiente. Ciclos naturais de "nutrição", mecanismos de auto-regulação, auto-purificação da biosfera. Recursos naturais renováveis ​​e não renováveis.

A manutenção da atividade vital dos organismos e a circulação de substâncias nos ecossistemas só é possível devido a um influxo constante de energia. Mais de 99% da energia que atinge a superfície da Terra é radiação solar. Essa energia em número enormeé desperdiçado em processos físicos e químicos na atmosfera, hidrosfera e litosfera: mistura de fluxos de ar e massas de água, evaporação, redistribuição de substâncias, dissolução de minerais, absorção e liberação de gases.

Apenas 1/2.000.000 da energia solar atinge a superfície da Terra, enquanto 1-2% dela é assimilada pelas plantas. Existe apenas um processo na Terra em que a energia da radiação solar não é apenas gasta e redistribuída, mas também ligada, armazenada por um tempo muito longo. Este processo é a criação matéria orgânica durante a fotossíntese. Queimando em fornos carvão, liberamos e usamos energia solar armazenada por plantas há centenas de milhões de anos.

A principal função planetária das plantas (autótrofas) é ligar e armazenar a energia solar, que é então usada para manter processos bioquímicos na biosfera.

Heterotróficos obtêm energia dos alimentos. Todos os seres vivos são objetos de nutrição para os outros, ou seja, ligados entre si por relações de energia. As conexões alimentares nas biocenoses são um mecanismo de transferência de energia de um organismo para outro. Organismos de qualquer espécie são uma fonte potencial de energia para outra espécie. Em cada comunidade, as relações tróficas formam uma rede complexa. No entanto, a energia que entra na teia alimentar não pode migrar por muito tempo. Ele pode ser transmitido através de não mais que 4-5 links, porque Há perdas de energia em circuitos de potência. A localização de cada elo na cadeia alimentar é chamada de nível trófico.

O primeiro nível trófico são os produtores, criadores de biomassa vegetal; os animais herbívoros (consumidores de 1ª ordem) pertencem ao segundo nível trófico; os animais carnívoros que vivem à custa de formas herbívoras são consumidores de 2ª ordem; carnívoros que comem outros carnívoros - consumidores de 3ª ordem, etc.

O balanço energético dos consumidores é formado da seguinte forma. Os alimentos ingeridos geralmente não são totalmente digeridos. A porcentagem de digestibilidade depende da composição do alimento e da presença enzimas digestivas organismo. Nos animais, de 12 a 75% dos alimentos são assimilados no processo de metabolismo. A parte não digerida do alimento é novamente devolvida ao ambiente externo (na forma de excremento) e pode estar envolvida em outras cadeias alimentares. A maior parte da energia recebida como resultado da quebra de nutrientes é gasta em processos fisiológicos no corpo, uma parte menor é transformada nos tecidos do próprio corpo, ou seja. gastos no crescimento, ganho de peso, deposição de nutrientes de reserva.

Transferência de energia em reações químicas no corpo ocorre, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, com a perda de parte dele na forma de calor. Essas perdas são especialmente grandes durante o trabalho das células musculares dos animais, o coeficiente ação útil que é muito baixo.

As despesas de respiração também são muitas vezes maiores do que os custos de energia para aumentar o peso corporal. Razões específicas dependem do estágio de desenvolvimento e do estado fisiológico dos indivíduos. Indivíduos jovens gastam mais com o crescimento, enquanto indivíduos maduros usam energia quase que exclusivamente para manter o metabolismo e os processos fisiológicos.

Assim, a maior parte da energia na transição de um elo da cadeia alimentar para outro é perdida, porque. utilizado por outro, próximo link, talvez apenas a energia contida na biomassa do link anterior. Estima-se que essas perdas sejam de cerca de 90%; apenas 10% da energia consumida é armazenada em biomassa.

De acordo com isso, a reserva de energia acumulada na biomassa vegetal nas cadeias alimentares está se esgotando rapidamente. A energia perdida só pode ser reposta com a energia do Sol. Nesse sentido, não pode haver ciclo energético na biosfera, semelhante ao ciclo das substâncias. A biosfera funciona apenas devido ao fluxo unidirecional de energia, sua entrada constante de fora na forma de radiação solar,

Cadeias alimentares que começam com organismos fotossintéticos são chamadas de cadeias de consumo, e cadeias que começam com restos de plantas mortas, carcaças e excrementos de animais são chamadas de cadeias de decomposição detrítica.

Assim, o fluxo de energia na biosfera é dividido em dois canais principais, chegando aos consumidores por meio de tecidos vegetais vivos ou matéria orgânica morta, cuja fonte também é a fotossíntese.

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 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 um lugar ou território onde vivem organismos vivos para a categoria de um sistema constituído por elementos ou partes, funcionando de acordo com certas regras para atingir um objetivo específico. É de como considerar a biosfera que depende de quais propriedades são inerentes a ela.

O termo é baseado 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 é uma mudança no ambiente natural do equador da Terra para 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 áreas são zonas geográficas. Partindo do equador, vai primeiro equatorial, acima do tropical, depois temperado e, finalmente, perto dos pólos - ártico ou antártico. Dentro dos cinturões estão zonas naturais: florestas, estepes, desertos, tundras 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 preenche varia 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. Este fator é 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 funcionando todo sistema 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 sistema dinâmico, que muda seu estado sob influência externa. É aberto porque troca matéria e energia com o meio ambiente. Ela tem 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, em 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.

Principal fator externoé 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 taxa de reação, eles ocorrem muito mais rápido do que em ambiente externo. A quantidade de energia estimula o crescimento, a reprodução e o aumento do número de espécies. A variedade, por sua vez, permite resistência adicional. Influência externa, pois existe a possibilidade de duplicação, rede de segurança 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