Autonom instituție educațională superior învăţământul profesional

Universitatea de Stat din Leningrad A. S. Pușkin

RAPORT

pe această temă:

Interacțiunea litosferei, hidrosferei și atmosferei.

Facultatea de Filologie, Cursul 1

supraveghetor: doctor în științe biologice,

profesorul Feodor Efimovici Ilyin.

Sankt Petersburg-Pușkin

1. Introducere.

2. Componentele biosferei.

3. Interacțiunea atmosferei, litosferei și hidrosferei.

4. Concluzie.

5. Surse.

Introducere.

Mediu inconjurator - conditie necesara viata si activitatile societatii. Îi servește ca habitat, cea mai importantă sursă de resurse și are o mare influență asupra lumii spirituale a oamenilor.

Mediul natural a fost întotdeauna sursa existenței umane. Cu toate acestea, interacțiunea dintre om și natură s-a schimbat în diferite epoci istorice, iar procesele care leagă hidrosferă, atmosferă și litosferă sunt constante.

V. V. Dokuchaev, care a descoperit legea zonarea geografică, a remarcat că în natură șase componente naturale interacționează armonios între ele: scoarța terestră a litosferei, aerul atmosferic, apa hidrosferă, plantele și lumea animală biosferele, precum și solul, fac un schimb constant de materie și energie între ele.

Cele trei componente ale biosferei - hidrosfera, atmosfera și litosfera - sunt strâns legate între ele, alcătuind un singur sistem funcțional.

Componentele biosferei.

Biosferă(din grecescul bios - viață; sphaire - minge) - învelișul Pământului, a cărui compoziție, structură și energie sunt determinate de activitatea combinată a organismelor vii.

Biosfera acoperă vârful Scoarta terestra(sol, rocă-mamă), un set de corpuri de apă (hidrosferă), partea inferioară a atmosferei (troposferă și parțial stratosferă) (Fig. 1). Granițele sferei vieții sunt determinate de condițiile necesare existenței organismelor. Limita superioară a vieții este limitată de concentrația intensă a razelor ultraviolete, mici presiune atmosferică si temperatura scazuta. Doar în zona de condiții ecologice critice la o altitudine de 20 km organisme inferioare- spori de bacterii si ciuperci. Temperatura ridicată a interiorului scoarței terestre (peste 100 ° C) limitează limita inferioară a vieții. Microorganismele anaerobe se găsesc la o adâncime de 3 km.

Biosfera include părți ale hidrosferei, atmosferei și litosferei.

Hidrosferă- una dintre cochiliile Pământului. Ea unește toate apele libere (inclusiv Oceanul Mondial, apele terestre (râuri, lacuri, mlaștini, ghețari), apele subterane), care se pot deplasa sub influența energiei solare și a forțelor gravitaționale, trece dintr-o stare în alta. Hidrosfera este strâns legată de alte învelișuri ale Pământului - atmosfera și litosfera.

Aproape întreaga masă de hidrogen și oxigen este concentrată în hidrosferă, precum și sodiu, potasiu, magneziu, bor, sulf, clor și brom, ai căror compuși sunt foarte solubili în apele naturale; 88% din masa totală de carbon din biosferă este dizolvată în apele hidrosferei. Prezența substanțelor dizolvate în apă este una dintre condițiile existenței viețuitoarelor.

Aria hidrosferei este de 70,8% din suprafața globului. Proporția de apă de suprafață în hidrosferă este foarte mică, dar acestea sunt extrem de active (schimbându-se în medie la fiecare 11 zile), iar acesta este începutul formării aproape tuturor surselor de apă dulce de pe uscat. Cantitatea de apă dulce este de 2,5% din volumul total, în timp ce aproape două treimi din această apă este conținută în ghețarii din Antarctica, Groenlanda, insulele polare, banchetele de gheață și aisbergurile, vârfurile muntoase. Apele subterane se află la adâncimi diferite (până la 200 m sau mai mult); acviferele subterane adânci sunt mineralizate și uneori saline. Pe lângă apa din hidrosferă în sine, vaporii de apă din atmosferă, apele subterane din sol și scoarța terestră, există apă biologică în organismele vii. Cu o masă totală de materie vie în biosferă de 1400 de miliarde de tone, masa apa biologica este de 80% sau 1120 de miliarde de tone.

Partea predominantă a apelor hidrosferice este concentrată în Oceanul Mondial, care este principala verigă de închidere a ciclului apei în natură. Eliberează cea mai mare parte a umidității care se evaporă în atmosferă.

Litosfera Pământului este format din două straturi: scoarța terestră și o parte din mantaua superioară. Scoarța terestră este învelișul solid cel mai exterior al pământului. Crusta nu este o formațiune unică, inerentă doar Pământului, deoarece. se găsește pe majoritatea planetelor terestre, satelitul Pământului - Luna și sateliții planetelor gigantice: Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun. Cu toate acestea, doar pe Pământ există două tipuri de crustă: oceanică și continentală.

crustă oceanică este format din trei straturi: sedimentar superior, bazalt intermediar și gabro-serpentinit inferior, care până de curând era inclus în compoziția bazaltului. Grosimea sa variază de la 2 km în zonele crestelor mijlocii oceanice până la 130 km în zonele de subducție, unde scoarța oceanică se cufundă în manta.

Stratul sedimentar este format din nisip, depozite de resturi de animale și minerale precipitate. La baza ei, apar adesea sedimente metalifere subțiri, care nu sunt consistente de-a lungul loviturii, cu o predominanță a oxizilor de fier.

Stratul de bazalt din partea superioară este compus din lave de bazalt din compoziție toleiită, care sunt numite și lave de pernă din cauza formă caracteristică. Este expus în multe locuri adiacente crestelor mijlocii oceanice.

Stratul de gabro-serpentinit se află direct deasupra mantalei superioare.

crusta continentală, după cum sugerează și numele, se află sub continentele Pământului și insulele mari. La fel ca crusta continentală oceanică, aceasta este formată din trei straturi: sedimentar superior, granitic mijlociu și bazalt inferior. Grosimea acestui tip de crustă sub munții tineri ajunge la 75 km, sub câmpie este de la 35 la 45 km, sub arcurile insulare se reduce la 20-25 km.

Stratul sedimentar al scoarței continentale este format din: depozite argiloase și carbonați ai bazinelor marine de mică adâncime.

Stratul de granit al scoarței terestre se formează ca urmare a invaziei magmei în crăpăturile din scoarța terestră. Compus din silice, aluminiu și alte minerale. La adâncimi de 15-20 km, este deseori trasată limita Konrad, care separă straturile de granit și bazalt.

Stratul de bazalt se formează în timpul revărsării lavei de bază (bazaltice) pe suprafața terenului în zonele de magmatism intraplacă. Bazaltul este mai greu decât granitul și conține mai mult fier, magneziu și calciu.

Masa totală a scoarței terestre este estimată la 2,8 × 1019 tone, ceea ce reprezintă doar 0,473% din masa întregii planete Pământ.

Stratul de sub scoarța terestră se numește manta. De jos, scoarța terestră este separată de mantaua superioară prin limita Mohorovic sau Moho, stabilită în 1909 de geofizicianul și seismologul croat Andrei Mohorovic.

Manta Este împărțit de stratul Golitsyn în straturi superioare și inferioare, granița dintre care se află la o adâncime de aproximativ 670 km. În cadrul mantalei superioare se remarcă astenosfera - un strat lamelar, în interiorul căruia scad vitezele undelor seismice.

Litosfera Pământului este împărțită în platforme. Platforme- Acestea sunt zone relativ stabile ale scoarței terestre. Ele apar pe locul unor structuri pliate extrem de mobile existente anterior, formate în timpul închiderii sistemelor geosinclinale, prin transformarea lor succesivă în zone stabile tectonic.

Platformele litosferice experimentează mișcări oscilatorii verticale: se ridică sau coboară. Mișcări similare sunt asociate cu cele care au avut loc în mod repetat pe tot parcursul istoria geologică Pământuri ale transgresiunii și regresiei mării.

În Asia Centrală, formarea centurilor muntoase din Asia Centrală: Tien Shan, Altai, Sayan etc. este asociată cu cele mai recente mișcări tectonice ale platformelor. Astfel de munți sunt numiți reînviați (epiplatforme sau centuri orogene epiplatforme sau orogene secundare). Ele se formează în timpul epocilor de orrogeneză în zonele adiacente centurilor geosinclinale.

Atmosfera - plic de gaz, înconjurând planeta Pământ, una dintre geosfere. Suprafața sa interioară acoperă hidrosfera și parțial scoarța terestră, în timp ce suprafața sa exterioară se învecinează cu partea apropiată a Pământului a spațiului cosmic. Atmosfera este considerată acea zonă din jurul Pământului în care mediul gazos se rotește împreună cu Pământul în ansamblu; Cu această definiție, atmosfera trece în spațiul interplanetar treptat; în exosferă, care începe la o altitudine de aproximativ 1000 km de suprafața Pământului, limita atmosferei poate fi de asemenea trasată condiționat de-a lungul unei altitudini de 1300 km.

Atmosfera Pământului a apărut în urma a două procese: evaporarea substanței corpurilor cosmice în timpul căderii lor pe Pământ și eliberarea de gaze în timpul erupțiilor vulcanice (degazarea învelișului pământului). Odată cu separarea oceanelor și apariția biosferei, atmosfera s-a schimbat din cauza schimbului de gaze cu apa, plantele, animalele și produsele lor de descompunere în sol și mlaștini.

În prezent, atmosfera Pământului este formată în principal din gaze și diverse impurități (praf, picături de apă, cristale de gheață, săruri de mare, produse de ardere). Concentrația gazelor care formează atmosfera este aproape constantă, cu excepția apei (H2O) și a dioxidului de carbon (CO2).

Straturi atmosferice: 1 Troposferă, 2 Tropopauză, 3 Stratosferă, 4 Stratopauză, 5 Mezosferă, 6 Mezopauză, 7 Termosferă, 8 Termopauză

Stratul de ozon este o parte a stratosferei la o altitudine de 12 până la 50 km (la latitudini tropicale 25-30 km, la latitudini temperate 20-25, la polare 15-20), cu cel mai mare conținut de ozon, format ca urmare. a expunerii la radiațiile ultraviolete de la Soare asupra oxigenului molecular (O2). În același timp, cu cea mai mare intensitate, tocmai datorită proceselor de disociere a oxigenului, atomii cărora formează apoi ozonul (O3), are loc absorbția părții apropiate (față de lumina vizibilă) a ultravioletului spectrului solar. În plus, disocierea ozonului sub influența radiațiilor ultraviolete duce la absorbția părții sale cele mai dure.

Atmosfera: Prezența atmosferei pe glob determină regimul termic general al suprafeței planetei noastre, o protejează de radiațiile cosmice și ultraviolete dăunătoare. Circulația atmosferică are un impact asupra condițiilor climatice locale, iar prin acestea - asupra regimului râurilor, a stratului de sol și vegetație și asupra proceselor de formare a reliefului.

Modern compozitia gazelor atmosfera - rezultatul unei lungi dezvoltări istorice a globului. Reprezintă în principal amestec de gaze două componente - azot (78,09%) și oxigen (20,95%). În mod normal, conține și argon (0,93%), dioxid de carbon (0,03%) și cantități mici de gaze inerte (neon, heliu, kripton, xenon), amoniac, metan, ozon, dioxid de sulf și alte gaze. Alături de gaze, atmosfera conține particule solide care provin de la suprafața Pământului (de exemplu, produse ale arderii, activitate vulcanică, particule de sol) și din spațiu (praf cosmic), precum și diverse produse de origine vegetală, animală sau microbiană. În plus, vaporii de apă joacă un rol important în atmosferă.

Cea mai mare valoare pentru diferite ecosisteme Există trei gaze care alcătuiesc atmosfera: oxigenul, dioxidul de carbon și azotul. Aceste gaze sunt implicate în principalele cicluri biogeochimice.

Atmosfera modernă conține aproape o douăzecea parte din oxigenul disponibil pe planeta noastră. Principalele rezerve de oxigen sunt concentrate în carbonați, substanțe organice și oxizi de fier, o parte din oxigen se dizolvă în apă.

Hidrosferă: totalitatea tuturor rezerve de apă Pământ. Își formează învelișul de apă discontinuu. Adâncimea medie a oceanului este de 3800 m, maxima (Pacific Mariana Trench) este de 11.034 metri. Aproximativ 97% din masa hidrosferei este apă oceanică sărată, 2,2% este apă de ghețar, restul este apă subterană, apă dulce de lac și râu. Regiunea biosferei din hidrosferă este însă reprezentată în toată grosimea ei cea mai mare densitate materia vie cade pe straturile de suprafață încălzite și iluminate de razele soarelui, precum și în zonele de coastă.

LA vedere generalaîmpărțirea acceptată a hidrosferei în oceane, ape continentaleși apele subterane. Cea mai mare parte a apei este concentrată în ocean, cu atât mai puțin - în rețeaua fluvială continentală și panza freatica. În atmosferă există și rezerve mari de apă, sub formă de nori și vapori de apă. Peste 96% din volumul hidrosferei este mări și oceane, aproximativ 2% este apă subterană, aproximativ 2% este gheață și zăpadă și aproximativ 0,02% este apă de suprafață terestră. O parte din apă este în stare solidă sub formă de ghețari, strat de zăpadă și permafrost, reprezentând criosfera.

suprafata apei, ocupând o pondere relativ mică în masa totală a hidrosferei, joacă totuși un rol important în viața biosferei terestre, fiind principala sursă de alimentare cu apă, irigare și udare. Mai mult, această parte a hidrosferei este în interacțiune constantă cu atmosfera și scoarța terestră.

Litosferă:înveliș solid al pământului. Este format din scoarța terestră și partea superioară a mantalei, până la astenosferă, unde vitezele undelor seismice scad, indicând o modificare a plasticității rocilor. În structura litosferei se disting zone mobile (benzi pliate) și platforme relativ stabile.

Blocuri ale litosferei - plăci litosferice- se deplasează de-a lungul astenosferei relativ plastice. Secțiunea de geologie despre tectonica plăcilor este dedicată studiului și descrierii acestor mișcări.

Litosfera sub oceane și continente variază considerabil. Litosfera de sub continente este formată din straturi sedimentare, granitice și bazalt cu o grosime totală de până la 80 km. Litosfera de sub oceane a trecut prin multe etape de topire parțială ca urmare a formării scoarței oceanice.

33. Clasificarea principalilor poluanți (poluanți) antropici ai aerului atmosferic.

Toate sursele de poluare sunt împărțite în punct, liniare și zonală. La rândul lor, sursele punctuale pot fi mobile și staționare (fixe). A puncta surse staţionare poluarea include coșurile centralelor termice, cazanelor de încălzire, instalațiilor de procesare, cuptoarelor și uscătoarelor, puțurilor de evacuare, deflectoarelor, conductelor de ventilație etc.

Sursele mobile de poluare sunt țevile de eșapament ale locomotivelor diesel, navelor cu motor, aeronavelor, vehiculelor și altor dispozitive în mișcare.

Sursele liniare de poluare a aerului sunt drumurile și străzile de-a lungul cărora vehiculele se deplasează sistematic.

Sursele din zonă includ felinarele de ventilație, ferestrele, ușile, scurgerile din echipamente, clădiri etc., prin care impuritățile pot pătrunde în atmosferă.

Poluanții atmosferici se numesc poluanti. De starea de agregare emisiile de substanțe nocive în atmosferă pot fi gazoase, lichide și solide.

34. Principalele surse de poluare a aerului:

Principalii factori care contribuie la poluarea aerului sunt:

1) Centrale termice și nucleare;

2) Întreprinderi de metalurgie feroasă;

3) Producția chimică;

4) Transport.

Este intens poluat în timpul prelucrării materiilor prime, în timpul arderii gunoiului, în raioanele agricole - ferme de animale și păsări.

Problemele de mediu ale atmosferei și ale acestora scurta descriere

Principal probleme ecologice atmosfera asociată cu poluarea sa:

1) cu ar putea- amestec otrăvitor.

A) Smog de la Londra (iarna, umed)

Concentrație mare de impurități industriale în aerul atm

Fără vânt

Inversarea temperaturii

Efecte:

Leziuni ale mucoasei plămânilor și tractului gastrointestinal

Dezvoltarea bolilor pulmonare cronice

inima boli vasculare, imunitate redusă

B) Smog din Los Angeles (uscat, fotochimic)

Concentrație mare de gaze de eșapament în atmosferă

Grad înalt radiatie solara, din cauza căreia a avut loc o reacție fotochimică (apar oftooxidanții)

Efecte:

Leziuni ale membranei mucoase a plămânilor și tractului gastrointestinal

Leziuni ale organelor de vedere

2) Efectul de seră- o creștere a temperaturii medii anuale pe planetă ca urmare a acumulării de gaze cu efect de seră în atmosferă (dioxid de carbon, metan, freoni -6%), care împiedică radiațiile termice cu undă lungă de la suprafața planetei. (schimbul de căldură este întrerupt).

3) „găuri” de ozon - Acest spații uriașe(la o altitudine de 20-25 km în stratosferă) cu un conținut redus de ozon de 50% sau mai mult.

factori naturali

1) modificarea activității ciclice a soarelui

2) degazare - eliberarea gazelor de adâncime prin falii naturale

3) prezența unor curenți de aer vortex ascendenți în formă de strat peste Antarctica

Factori antropogeni

1) utilizarea freonilor

2) lansarea navetei

3) zboruri de aeronave supersonice la o altitudine mai mare de 12 km

Efecte:

arsuri solare, cancer, boli ale organelor de vedere, scăderea imunității

Capacitate redusă de fotosinteză și plante

4) ploaie acidă - se formează ca urmare a emisiilor industriale de dioxid de sulf și oxizi de azot în atmosferă, care se combină cu umiditatea atmosferică pentru a forma acizi sulfuric și azotic diluați.

Efecte:

Ploaia acidă scurge substanțele nutritive din sol, ducând la eliberare metale grele din compuși, care reduce fertilitatea solului și acumularea de metale grele în lanțul trofic.

Caracteristici și cauze ale smogului de iarnă și de vară

voal cețos peste întreprinderile industrialeși orașe, formate din deșeuri gazoase, în principal dioxid de sulf. Există Smog de iarnă (tip Londra) și Smog de vară (tip Los Angeles). Condițiile preliminare pentru formarea Smog-ului de iarnă sunt vremea calmă, calmă, care contribuie la acumularea gazelor de eșapament ale vehiculelor și a emisiilor de la coșurile joase. Smogul de vară (numit și smog fotochimic) este cauzat de oxizi de azot și hidrocarburi, dintre care, în condiții intense lumina soarelui se formează fotooxidanți, în principal ozon.

Compoziția atmosferei

Atmosfera Pământului este formată în principal din gaze și diverse impurități (praf, picături de apă, cristale de gheață, săruri marine, produse de ardere).

Concentrația gazelor care formează atmosfera este aproape constantă, cu excepția apei (H 2 O) și a dioxidului de carbon (CO 2)

Azot 75,5% Oxigen 23,10% argon 1,2% alte gaze (neon, heliu, metan, hidrogen etc.)

Gaura de ozon - o scădere locală a concentrației de ozon din stratul de ozon al Pământului. Conform general acceptate mediul științific Teoretic, în a doua jumătate a secolului al XX-lea, impactul tot mai mare al factorului antropic sub forma eliberării de freoni cu conținut de clor și brom a condus la o subțiere semnificativă a stratului de ozon.

Se crede că sursele naturale de halogeni, cum ar fi vulcanii sau oceanele, sunt mai semnificative pentru procesul de epuizare a stratului de ozon decât cele create de om. Fără a pune la îndoială contribuţia surselor naturale la echilibrul general halogeni, trebuie remarcat că, în general, nu ajung în stratosferă datorită faptului că sunt solubili în apă (în principal ionii de clorură și clorură de hidrogen) și sunt spălați din atmosferă, căzând sub formă de ploaie pe pământ.

Efecte

Slăbirea stratului de ozon mărește fluxul de radiații solare către pământ și determină creșterea numărului de cancere de piele la oameni. Plantele și animalele suferă, de asemenea, de niveluri crescute de radiații.

38.Efectul de seră

Efectul de seră- o creștere a temperaturii straturilor inferioare ale atmosferei planetei față de temperatura efectivă, adică temperatura radiației termice a planetei observată din spațiu.

Consecințele efectului de seră 1. Dacă temperatura de pe Pământ va continua să crească, va avea un impact major asupra climei globale.2. Mai multe precipitații vor cădea la tropice, deoarece căldura suplimentară va crește conținutul de vapori de apă din aer.3. In regiunile aride ploile vor deveni si mai rare si se vor transforma in deserturi, drept urmare oamenii si animalele vor trebui sa le paraseasca.4. Va creşte şi temperatura mărilor, ceea ce va duce la inundarea zonelor joase ale litoralului şi la creşterea numărului de furtuni puternice.5. Creșterea temperaturilor de pe Pământ ar putea duce la creșterea nivelului mării6. Terenul rezidential va fi redus.7. Echilibrul apă-sare al oceanelor va fi perturbat.8. Traiectorii ciclonilor și anticiclonilor se vor schimba.

Principalele medii ale biosferei: atmosfera, hidrosfera, litosfera (solul)

Biosfera este un sistem cu legături directe și inverse (negative și pozitive), care, în cele din urmă, asigură mecanismele funcționării și stabilității sale. Biosfera - sistem centralizat. legătura centrală este reprezentat de organisme vii (materia vie). Această proprietate este dezvăluită complet de V.I. Vernadsky, dar, din păcate, este adesea subestimat de om în prezent: o singură specie este plasată în centrul biosferei sau a legăturilor sale - omul (antropocentrismul).

atmosfere A- învelișul gazos al Pământului, Acesta este un amestec natural de gaze care s-a dezvoltat în timpul evoluției planetei. În prezent, atmosfera conține 78,08% azot (N2), 20,9% oxigen (02), aproximativ 1% argon (Ar) și 0,03% dioxid de carbon (CO2).

Atmosfera Pământului este unică. Oxigenul conținut în aer este vital pentru respirația plantelor și animalelor. În prezent, există un echilibru aproximativ între producția de oxigen și consumul acestuia. Cu toate acestea, consum mare 0 2 industria și transportul și-au exprimat recent îngrijorarea cu privire la perturbarea echilibrului de oxigen din mediu.

Dioxidul de carbon are un impact semnificativ asupra temperaturii planetei. posedând densitate mai mare decât oxigenul sau azotul, acest gaz acoperă dens apa și stratul de sol al Pământului. În sine, CO 2 este o componentă periculoasă a atmosferei pentru toate viețuitoarele O creștere a conținutului de CO 2 în stratul de suprafață al atmosferei poate duce la distrugerea în masă a viețuitoarelor din acoperirea solului si deteriorarea fertilitatii sale.

Spre deosebire de oxigenul, care este furnizat atmosferei de către plantele verzi, dioxidul de carbon este captat de aceleași plante și legat în compuși organici.În procesul de respirație, carbonul compușilor organici se transformă în dioxid de carbon.

Azotul, care face parte din aerul atmosferic în cele mai mari cantități, este un gaz inert chimic (tradus din greacă - „fără viață”). În aer, este în stare moleculară inactivă. Azotul practic nu participă la procesele geochimice și se acumulează doar în atmosferă. În același timp, N2 este cel mai important material de construcție pentru proteine, acizi nucleiciși alte conexiuni. Devine un element al vieții numai în compuși chimici- nitrat si saruri de amoniac usor solubile. Cu toate acestea, nu există azot legat în aer și, în condiții normale, majoritatea organismelor nu pot să-l extragă din atmosferă.

Atmosfera nu numai că susține viața, dar servește și ca ecran de protecție. La o înălțime de 20-25 km de suprafața Pământului, sub influența radiațiilor ultraviolete de la Soare, unele dintre moleculele de oxigen sunt împărțite în atomi liberi. Acesta din urmă poate intra din nou în compuși cu molecule de O 2 și își formează forma triatomică 0 3 - ozon.

Ozonul joacă un rol excepțional în viața planetei. Formează un strat subțire în atmosfera superioară - așa-numitul ecran de ozon, care filtrează componenta dăunătoare. radiatie solara- raze ultraviolete. Influența directă a acestor raze este dăunătoare tuturor viețuitoarelor.Fără stratul de ozon, această radiație ar distruge viața de pe Pământ.

Învelișul gazos protejează Pământul de bombardarea meteoriților. Majoritatea meteoriților nu ajung niciodată la suprafața pământului, deoarece ard atunci când intră în atmosferă cu viteză mare.

În plus, atmosfera contribuie la conservarea căldurii de pe planetă, care altfel ar fi disipată în frigul spațiului cosmic. Energia solară care pătrunde sub formă de unde electromagnetice scurte prin atmosferă până la suprafața pământului este în mare măsură reflectată de ea sub formă de unde mai lungi, care sunt parțial întârziate și ecranate de straturile inferioare ale atmosferei înapoi la suprafața pământului. Deci planeta noastră folosește căldura solară de două ori. Fără acest efect, viața pe Pământ ar fi imposibilă, deoarece razele primare ale Soarelui îi încălzesc suprafața doar la -18 ° C. Fluxurile de energie termică reflectate de troposferă cresc această temperatură medie la +15 °C. La o anumită temperatură, suprafața și atmosfera planetei se află în echilibru termic. Încălzită de energia Soarelui și de radiația infraroșie a atmosferei, suprafața Pământului returnează o cantitate medie echivalentă de energie atmosferei.

Încălzirea atmosferei are loc datorită prezenței în ea a așa-numitelor gaze cu efect de seră; dioxid de carbon, metan, oxizi de azot și vapori de apă, care sunt capabili, pe de o parte, de a absorbi (prinde) radiația infraroșie a Pământului și, pe de altă parte, de a reflecta o parte din aceasta înapoi către Pământ. Fără o „pătură de gaz” care să învelească planeta, temperatura de la suprafața acesteia ar fi cu 30-40 ° C mai mică, iar existența organismelor vii în astfel de condiții este foarte problematică,

Hidrosferă - una dintre cele mai importante componente ale planetei noastre, unind toate apele libere. Ocupă aproximativ 70% din suprafața pământului. Stocuri generale apa în stare liberă este de 1386 milioane km3. Dacă această apă acoperă uniform Pământ, atunci stratul său ar fi de 3700 m. În același timp, 97-98% din apă este apa sărată a mărilor și oceanelor. Și doar 2-3% este apă dulce necesară vieții. 75% din apa dulce de pe Pământ este sub formă de gheață, o parte semnificativă din aceasta este apă subterană și doar 1% este disponibilă organismelor vii.

Apa face parte din toate elementele biosferei. Este o parte integrantă nu numai a corpurilor de apă, ci și a aerului, a solului și a ființelor vii.

Apa este sursa vieții; fără ea, nici animalele, nici plantele, nici omul nu pot exista. Face parte din celulele și țesuturile oricărui animal și plantă. Cele mai complexe reacții la animale şi organisme vegetale poate curge numai în prezența apei. Corpul uman este 65% apă. Corpurile animalelor conțin, de regulă, cel puțin 50% apă. Plantele conțin și multă apă: cartofi - 80%, roșii - 95% etc.

Sub influența energiei solare și a forțelor gravitaționale, apele Pământului se pot deplasa de la o stare la alta și se află în mișcare continuă. Ciclul apei leagă împreună toate părțile biosferei, formând un sistem închis ca întreg; ocean - atmosferă - pământ.

Hidrosfera joacă un rol decisiv în modelarea caracteristicilor speciale ale planetei. Are o mare importanță în schimbul de oxigen și dioxid de carbon cu atmosfera, contribuie la menținerea unui climat relativ neschimbat, care a permis vieții să se reproducă timp de mai bine de 3 miliarde de ani. Clima de pe Pământ depinde în mare măsură de spațiile de apă și de conținutul de vapori de apă din atmosferă. Oceanele și mările au un efect de moderare, de reglare a temperaturii aerului, stochează căldura vara și o eliberează în atmosferă iarna. Apele calde și reci circulă și se amestecă în ocean.

În hidrosferă are loc principalul număr de reacții chimice, care determină producerea de biomasă și purificarea chimică a biosferei. Factorii de autopurificare a corpurilor de apă sunt numeroși și diverși. În mod convențional, ele pot fi împărțite în trei grupe: fizice, chimice și biologice.

Dintre factorii fizici, diluarea, dizolvarea și amestecarea substanțelor sunt de o importanță capitală. Acest lucru este facilitat de curgerea intensivă a râurilor. În plus, procesul de purificare este afectat de decantarea sedimentelor insolubile în apă, precum și de decantarea apelor poluate. Un factor fizic important de autopurificare este radiația ultravioletă a Soarelui. Sub influența sa, bacteriile, virușii, microbii mor.

Dintre factorii chimici de autopurificare, trebuie remarcată oxidarea substanțelor organice și anorganice cu oxigenul dizolvat în apă.

Un rol activ în autopurificarea hidrosferei îl joacă activitatea combinată a tuturor organismelor care locuiesc în corpurile de apă. În procesele de activitate vitală, ele oxidează (descompun) poluanții organici.

Pe lângă toate cele de mai sus, hidrosfera este o sursă importantă de hrană pentru oameni și alți locuitori ai pământului, o sursă de materii prime și combustibil valoros. Oceanele, mările, râurile și alte corpuri de apă sunt căi naturale de comunicare și au valoare recreativă.

Litosferă (sol). Sol - stratul de suprafață al scoarței terestre, creat sub influența combinată a condițiilor externe: căldură, apă, aer, organisme vegetale și animale, în special microorganisme. Acesta este rezultatul muncii răbdătoare de secole a naturii. Pământul l-a acumulat timp de multe milenii într-un ritm foarte lent: 1 cm de pământ negru în 100-300 de ani.

Solul are specific proprietăți fizice: afânare, permeabilitatea apei, aerabilitate etc. Substantele necesare nutritiei plantelor - azot, fosfor, potasiu, calciu si altele - sunt concentrate in straturile superioare ale solului. Este un habitat pentru multe microorganisme și animale de vizuină. Aici se întâmplă viața schimbul necesar minerale între biosferă şi lumea anorganică: plantele primesc apă şi nutrienți, iar frunzele și ramurile, murind, revin în sol, unde se descompun, eliberând mineralele conținute în ele. Astfel, rolul solului este divers: pe de o parte, este un sit important pentru toate ciclurile naturale, pe de altă parte, este baza pentru producerea de biomasă.

Solul este fundamentul principal al vieții, o formațiune naturală unică și în același timp vulnerabilă.

MEDIUL CA SISTEM

Mediul ca sistem - 4 ore

PRELEGERE Nr. 5-6 (4 ore).

SISTEME CONSTRUITE ȘI RISC DE MEDIU

Abordarea sistemică în studiul sistemelor ecologice. Atmosfera, hidrosfera, litosfera sunt principalele componente ale mediului. Legile de funcționare a biosferei.

Mecanisme de protecție a mediului natural și factori care asigură durabilitatea acestuia. Echilibru dinamic în mediu. ciclul hidrologic. Ciclul energiei și materiei în biosferă. Fotosinteză.

Condiții și factori care asigură o viață sigură în mediu. Cicluri naturale „de hrănire”, mecanisme de autoreglare, autopurificare a biosferei. Resurse naturale regenerabile și neregenerabile.

Totalitatea tuturor biogeocenozelor (ecosistemelor) planetei noastre creează un gigant ecosistem global, numită biosferă (din greacă bios - viață, sferă - minge) - zona interacțiunii sistemice a materiei vii și osoase a planetei. Biosfera este întregul spațiu în care viața există sau a existat vreodată, adică. unde se găsesc organismele vii sau produsele lor metabolice. Acea parte a biosferei în care se găsesc în prezent organismele vii se numește biosfera modernă sau neobiosferă, iar biosferele antice sunt denumite foste biosfere, altfel paleobiosfere sau megasfere. Exemple ale acestora din urmă sunt acumulări fără viață de materie organică (depozite de cărbune, petrol, gaze etc.) sau rezerve de alți compuși formați cu participarea directă a organismelor vii (calcare, roci de coajă, formațiuni de cretă, o serie de minereuri și multe altele).

Biosfera include: aerobiosfera (partea inferioară a atmosferei), hidrobiosfera (întreaga hidrosferă), litobiosfera (orizonturile superioare ale litosferei - solid coaja pământului). Granițele neo- și paleobiosferei sunt diferite. Teoretic limită superioară au determinat strat de ozon. Pentru neobiosferă, aceasta este limita inferioară a stratului de ozon (aproximativ 20 km), care atenuează radiațiile ultraviolete cosmice dăunătoare la un nivel acceptabil, iar pentru paleobiosferă, aceasta este limita superioară a aceluiași strat (aproximativ 60 km), deoarece oxigenul din atmosfera Pământului este rezultatul în principal al activității vitale a vegetației (deci la fel ca și alte gaze într-o măsură adecvată).

Biosfera este o parte a învelișurilor globului, locuită de organisme vii, adică o parte a atmosferei, hidrosferei și litosferei.

16) Caracteristicile compoziției chimice a atmosferei ca geosferă și parte a biosferei

Atmosfera Pământului este gazoasă înconjurând pământul. Atmosfera se numește acea zonă din jurul Pământului în care mediul gazos se rotește împreună cu el ca întreg. Masa atmosferei este de 5,15 - 5,9x10 15 tone. Atmosfera ca componentă a biogeocenozei este un strat de aer din sol și deasupra suprafeței acestuia, în cadrul căruia se observă interacțiunea componentelor biosferei.

Atmosfera modernă este de origine secundară și s-a format din gazele eliberate de învelișul solid al Pământului după formarea planetei. Pe parcursul istoriei geologice a Pământului, atmosfera a suferit o evoluție semnificativă sub influența mai multor factori: volatilizarea gazele atmosfericeîn spațiul cosmic;

emisii de gaze ca urmare a activității vulcanice, scindarea moleculelor sub influența radiației ultraviolete solare, reacții chimice între componentele atmosferei și rocile scoarței terestre; captarea mediului interplanetar.

Dezvoltarea atmosferei este strâns legată de procesele geologice și geochimice, precum și de activitățile organismelor vii. Atmosfera protejează suprafața Pământului de efectele dăunătoare ale căderii meteoriților, dintre care majoritatea ard în straturile dense ale atmosferei.

În ceea ce privește structura sa, atmosfera are o structură complexă, care este determinată de caracteristicile distribuției verticale a temperaturii. La altitudini de peste 1000 km, există o exosferă, de unde gazele atmosferice sunt dispersate în spațiul mondial. Aici are loc o tranziție treptată de la atmosferă la spațiul interplanetar. Toți parametrii structurali ai atmosferei - temperatura, presiunea și densitatea - au o variabilitate spațio-temporală semnificativă.

Structura complexă a atmosferei se manifestă și în compoziția sa chimică. Deci, dacă la altitudini de până la 90 km, unde există amestecare intensă, compoziția relativă a gazului rămâne practic neschimbată, atunci peste 90 km, sub influența radiațiilor ultraviolete de la soare, are loc disociarea moleculelor de gaz și o schimbare puternică a compoziţia atmosferei cu înălţimea. Caracteristici tipice această parte a atmosferei - un strat de ozon și propria strălucire. O structură complexă stratificată este caracteristică aerosolului atmosferic - suspendat în interior mediu gazos particule lichide sau solide de origine terestră sau cosmică. Aerosol cu ​​particule lichide - ceață, cu particule solide - fum. Diametrul particulelor solide de aerosoli este în medie de 10 -9 - 10 -13 mm, picături de 10 -6 - 10 -2 mm. Distribuția verticală a electronilor și ionilor în atmosferă este, de asemenea, stratificată, ceea ce se exprimă în existență straturi diferite ionosferă.

Compoziția atmosferei Pământului este unică. De exemplu, dacă atmosferele lui Jupiter și Saturn constau în principal din hidrogen și heliu. Marte și Venus - din dioxid de carbon, atmosfera Pământului este formată în principal din oxigen și azot. De asemenea, conține argon, dioxid de carbon, neon și alte componente constante și variabile. Concentrația volumică de azot este de 78,084%, oxigen - 20,9476%, argon - 0,934%, dioxid de carbon - 0,0314. Aceste date se referă doar la straturile inferioare ale atmosferei.

Cea mai importantă componentă variabilă a atmosferei este vaporii de apă. Variabilitatea spațială și temporală a concentrației sale variază foarte mult în apropierea suprafeței pământului - de la 3% la tropice la 0,00002% în Antarctica. Cea mai mare parte a vaporilor de apă este concentrată în troposferă, iar concentrația acestuia scade rapid odată cu înălțimea. Conținutul mediu de vapori de apă în coloana verticală a atmosferei la latitudini temperate este de aproximativ 15-17 mm din „stratul de apă precipitată”.

Ozonul are un impact semnificativ asupra proceselor atmosferice, în special asupra regimului termic. Este concentrat în principal în stratosferă, unde provoacă absorbția radiației solare ultraviolete. Valori medii lunare continut general ozonul se modifică în funcție de latitudine și sezon și alcătuiește grosimea stratului în intervalul 2,3-5,2 mm la valori terestre ale presiunii și temperaturii. Există o creștere a conținutului de ozon de la ecuator la poli și modificări anuale cu un minim toamna și un maxim primăvara. În prezent, s-a remarcat distrugerea stratului de ozon sub influența activității economice. Principalii distrugători ai stratului de ozon sunt freonii (freonii), care sunt un grup de substanțe care conțin halogen, freonii sunt inerți la suprafața Pământului, dar, urcând în stratosferă, suferă descompunere fotochimică, emit un ion de clor, care servește ca catalizator al reacțiilor chimice care distrug moleculele de ozon.

Limita exterioară, superioară a atmosferei se transformă treptat în gaz interplanetar, a cărui densitate este de 1000 de perechi de ioni pe centimetru cub.

17) Caracteristicile compoziţiei chimice a hidrosferei la fel de geosferă și părți ale biosferei

Hidrosfera - coajă de apă Pământ. Datorită mobilității mari a apei, ele pătrund peste tot în diverse formațiuni naturale. Apa este sub formă de vapori și nori atmosfera pământului, formează oceane și mări, există sub formă de ghețari în zonele înalte ale continentelor. Precipitațiile atmosferice pătrund în straturile de roci sedimentare, formând apele subterane. Apa este capabilă să dizolve multe substanțe, astfel încât orice apă din hidrosferă poate fi considerată soluții naturale de diferite grade de concentrație. Chiar și cele mai pure ape atmosferice conțin 10-50 mg/l de substanțe dizolvate.

Apa sub formă de oxid de hidrogen H2O este cea mai simplă combinație stabilă de hidrogen și oxigen în condiții normale. Cantitatea totală de apă de pe planetă este de aproximativ 1,5-2,5x10 24 grame (de la 1-5 la 2,5 miliarde km3).

Potrivit lui V.I. Vernadsky, apa este diferită în istoria planetei noastre, dar apa joacă un rol important în istoria geologică a Pământului. Apa este unul dintre factorii în formarea mediului fizic și chimic, a climei și a vremii de pe planeta noastră, a apariției vieții pe Pământ.

Planeta noastră este acoperită pe 3/4 cu apă, gheață; norii plutesc deasupra ei sub formă de acumulări de apă vaporoasă. Apa umple celulele plantelor, animalelor; Celulele corpului uman sunt în medie 70% apă.

Apele în condiții naturale conțin întotdeauna săruri dizolvate, gaze, substanțe organice. Concentrația lor variază în funcție de originea apei și de condițiile de mediu.La o concentrație de sare de până la 1 g/kg, apa este considerată proaspătă, până la 25 g/kg - salmastru și mai mult de 25 g/kg - sărat.

Precipitațiile atmosferice sunt considerate cele mai puțin mineralizate, în care, în medie, concentrația de sare este de 10-20 mg/kg, apoi lacurile și râurile proaspete (5-1000 mg/kg). Salinitatea oceanului este de aproximativ 35 g/kg. Mările au o mineralizare mai mică - de la 8 la 22 g/kg. Mineralizarea apelor subterane în apropierea suprafeței în condiții de umiditate excesivă este de până la 1 g/kg, iar în condiții aride până la 100 g/kg.

În apele dulci predomină de obicei ionii HCO3 - (-), Ca 2+, Mg 2+. Pe măsură ce mineralizarea totală crește, crește concentrația de ioni SO4 - , Cl - , Na + , K +. În apele foarte mineralizate predomină ionii de clorură și sodiu, mai rar ionii de magneziu și foarte rar ionii de calciu. Alte elemente sunt conținute în cantități foarte mici, dar aproape toate elementele naturale ale tabelului periodic se găsesc în apele naturale.

Dintre gazele dizolvate în apă sunt prezente azotul, oxigenul, dioxidul de carbon, gazele nobile și rareori hidrogenul sulfurat și hidrocarburile.

Concentrația de materie organică este scăzută. Este: în râuri - aproximativ 20 mg / l, în apele subterane și mai puțin și în oceane - aproximativ 4 mg / l. Excepție fac apele și apele de mlaștină campuri petroliere, precum și apă. Contaminat cu efluenți industriali și casnici, unde concentrația de materie organică poate fi mare.

Sursele primare de săruri din apele naturale sunt substanțele care se formează în timpul intemperii chimice a rocilor magmatice, precum și substanțele care au fost eliberate din intestinele Pământului de-a lungul istoriei sale. Compoziția apei depinde de diversitatea compoziției acestor substanțe și de condițiile în care acestea au interacționat cu apa. De mare valoare pentru a forma compoziția apei, are și efectul organismelor vii asupra acesteia, precum și activitate economică persoană.

Rolul Oceanului Mondial în stabilizarea condițiilor naturale de pe suprafața Pământului este enorm. Acest lucru se datorează în mare măsură greutății și suprafeței sale.

Aproximativ 52,6% din suprafața apei oceanice are o adâncime de 4000 până la 6000 m. Zonele cu adâncimi mai mari de 6000 m ocupă aproximativ 1,2%, zonele de mică adâncime - până la 200 m - ocupă de asemenea o suprafață mică - 7,5%. Restul zonei de apă, aproximativ 38,7%, are o adâncime de 200 până la 4000 m. Majoritatea Oceanului Mondial este situat în emisfera sudica, unde ocupă 81% din suprafață, în emisfera nordică - 61% din suprafață.

În general, hidrosfera este identificată cu oceanele și mările, deoarece masa lor reprezintă 91,3% din întreaga hidrosferă.

Apa este cel mai puternic absorbant al energiei solare termice de pe suprafata Pamantului.Rolul decisiv in absorbtia energiei solare pe planeta noastra apartine Oceanului Mondial, a carui capacitate de a absorbi energia solara este de 2-3 ori mai mare decat cea a pamantului. suprafaţă. Doar 8% din radiația solară este reflectată de suprafața oceanului. Oceanul este radiatorul de pe planetă. Încălzirea are loc în centura ecuatorialăîn jur de 15 grade latitudine sudică până la 30 de grade latitudine nordică. La latitudini mai mari în ambele emisfere, oceanul eliberează căldură primită în centura de încălzire.

Apele Lumii Oksan sunt în mișcare activă tot timpul. Acest lucru este facilitat de circulația atmosferică, încălzirea neuniformă a suprafeței, contrastele de salinitate, contrastele de temperatură și forțele de atracție ale Lunii și Soarelui.

Cu toate acestea, datorită diversității sale, hidrosfera este extrem de rezistentă la exterior și influente interne. O varietate semnificativă este creată de existența simultană a apei în trei faze, care diferă puternic în componentele lor, un set mare de substanțe și gaze dizolvate în ea, formarea unei varietăți de statice și structuri dinamice. Hidrosfera Pământului, ca componentă a biosferei, este o termodinamică globală sistem deschis, stabil și susținând stabilitatea biosferei în ansamblu.

18) Caracteristicile compoziției chimice a litosferei ca geosferă și parte a biosferei

Scoarța terestră este cea mai eterogenă înveliș a Pământului, formată din diferite asociații minerale sub formă de sedimente, magmatice și metamorfice. stânci, diverse forme de apariție.

În prezent, scoarța terestră este înțeleasă ca strat superior corp solid planete situate deasupra limitei seismice. Această limită este situată la diferite adâncimi, unde are loc un salt brusc al vitezei undelor seismice care apar în timpul unui cutremur. Există două tipuri de scoarță terestră - continentală și oceanică. Continental este caracterizat de o graniță seismică mai adâncă. În prezent, este mai des folosit termenul de litosferă, propus de E. Suess, care este înțeles ca o regiune mai întinsă decât scoarța terestră.

Litosfera este vârful coajă tare Pământul, care are o putere mai mare și se transformă într-o astenosferă mai puțin durabilă. Litosfera include scoarța terestră și mantaua superioară până la o adâncime de aproximativ 200 km.

Structura scoarței terestre este neuniformă. sistemele montane alternează cu câmpii de pe continente. Continentele, la rândul lor, sunt zone ale scoarței terestre ridicate deasupra nivelului mării. Aranjarea spațială a continentelor de pe planeta V.I. Vernadsky a numit-o „disimetria planetei”. Dacă împărțim globul de-a lungul coastei Pacificului în două jumătăți, atunci obținem, parcă, două emisfere: cea continentală, unde sunt concentrate toate continentele cu oceanele Atlantic și Indian, și cea oceanică, care va ocupa întreg Oceanul Pacific. Acest lucru se datorează structurii și compoziției scoarței terestre din emisferele continentale și oceanice. Grosimea diferită a scoarței terestre în zona continentelor și oceanelor este asociată cu o diferență în compoziția rocilor care o alcătuiesc. Scoarta oceanică este compusă în principal din material bazaltic, în timp ce crusta continentală este compusă din material asemănător ca compoziție cu granitul. Rocile de granit conțin mai mult acid silicic și mai puțin fier decât bazalt.

General compoziție chimică Scoarța terestră este determinată de câteva elemente chimice. Doar opt elemente: oxigen, siliciu, aluminiu, fier, calciu, sodiu, magneziu, potasiu sunt distribuite în scoarța terestră într-o cantitate mai mare de 1%. Elementul principal, cel mai comun al scoarței terestre este oxigenul, care reprezintă aproape jumătate din masă (47,3%) și 92% din volumul acesteia. Astfel, cantitativ, scoarța terestră este tărâmul oxigenului legat chimic de alte elemente.

Prevalența elemente chimiceîn scoarța terestră nu este același și repetă într-o anumită măsură abundența cosmică. Predomină elementele ușoare ale celor patru numere de serie care alcătuiesc primele patru perioade ale tabelului periodic. Predominanţa oxigenului între elementele chimice ale scoarţei terestre determină valoare de conducere distribuţia mineralelor în care este inclusă. Folosind date despre abundența elementelor din scoarța terestră, este posibil să se calculeze raportul dintre mineralele sale constitutive, numite de obicei formarea rocii.

Suprafața continentelor este ocupată în proporție de 80% de roci sedimentare, iar fundul oceanului - aproape în totalitate de sedimente proaspete ca produse ale demolării materialului continentelor și ale activității organismelor marine. Scoarța terestră a apărut inițial ca produs al topirii mantalei primare, care a fost apoi procesată în biosferă sub influența aerului, a apei și a activității organismelor vii.

Partea continentală a scoarței terestre pe parcursul unei lungi istorii geologice a fost în biosferă, ceea ce și-a pus amprenta asupra aspectului, compoziției și distribuției rocilor sedimentare și asupra concentrației de minerale în acestea sub formă de cărbune, petrol, șisturi bituminoase, silicioase. și roci carbonice, asociate în trecut cu activitatea vitală a organismelor. În acest sens, scoarța continentală este direct legată de biosfera Pământului.

19) Legile de funcționare ale biosferei.

Rolul principal în teoria biosferei V.I. Vernadsky joacă ideea materiei vii și funcțiile sale.

Functie principala biosfera este de a asigura circulația elementelor chimice. Ciclul biotic global se realizează cu participarea tuturor organismelor care locuiesc pe planetă. Constă în circulația substanțelor între sol, atmosferă, hidrosferă și organismele vii. Datorită ciclului biotic, o existență îndelungată și o dezvoltare a vieții este posibilă cu o aprovizionare limitată de elemente chimice disponibile. Folosind substante anorganice, plantele verzi, folosind energia soarelui, creează materie organică, care este distrusă de alte ființe vii (heterotrofe de consum și distrugătoare), astfel încât produsele acestei distrugeri să poată fi folosite de plante pentru noi sinteze organice.

O alta functie esentiala materie vie și, în consecință, biosfera este funcția de gaz. Datorită activității materiei vii, compoziția atmosferei s-a schimbat, în special, ca urmare a procesului de fotosinteză, au apărut cantități semnificative de oxigen în ea. Majoritatea gazelor din orizonturile superioare ale planetei sunt generate de viață. În straturile superioare ale troposferei și în stratosferă, sub influența radiațiilor ultraviolete, din oxigen se formează ozonul. Existenţă scut de ozon- de asemenea rezultatul activităţii materiei vii, care, potrivit lui V.I. Vernadsky, „de parcă și-ar crea pentru sine zona vieții”. Dioxidul de carbon intră în atmosferă ca urmare a respirației tuturor organismelor vii. Tot azotul atmosferic este de origine organogenă. Gazele de origine organică includ și hidrogenul sulfurat, metanul și mulți alți compuși volatili rezultați din descompunerea materiei organice de origine vegetală, îngropate anterior în straturile sedimentare.

Materia vie este capabilă să redistribuie atomii din biosferă. Una dintre funcțiile materiei vii este concentrarea. Multe organisme au capacitatea de a acumula anumite elemente în sine, în ciuda conținutului lor nesemnificativ în mediu. Carbonul este pe primul loc. Multe organisme concentrează calciu, siliciu, sodiu, aluminiu, iod etc. Când mor, formează o acumulare a acestor substanțe. Există zăcăminte de cărbune, calcar, bauxită, fosforit, minereuri sedimentare de fier etc. Multe dintre ele sunt folosite de om ca minerale.

Funcția redox a materiei vii constă în capacitatea sa de a desfășura reacții chimice oxidative și de reducere care sunt aproape imposibile în natura neînsuflețită. În biosferă, ca urmare a activității vitale a microorganismelor, astfel procese chimice, ca oxidarea și reducerea elementelor cu valență variabilă (azot, sulf, fier, mangan etc.). Microorganismele-restauratoare - heterotrofe - folosesc ca sursa de energie substantele organice. Acestea includ bacterii denitrificatoare și reducătoare de sulfat care reduc azotul din formele oxidate la starea elementară și sulful la hidrogen sulfurat. Microorganismele-oxidante pot fi atât autotrofe, cât și heterotrofe. Acestea sunt bacterii care oxidează hidrogenul sulfurat și sulful, microorganisme nitri- și nitrificante, bacterii de fier și mangan care concentrează aceste metale în celulele lor.

20) Mecanisme de protecție a mediului natural și factori care asigură durabilitatea acestuia. Echilibru dinamic în mediu. ciclul hidrologic. Ciclul energiei și materiei în biosferă. Fotosinteză.

Biosfera acționează ca un sistem ecologic imens, extrem de complex, care funcționează într-un mod staționar bazat pe reglarea fină a tuturor părților și proceselor sale constitutive.

Stabilitatea biosferei se bazează pe diversitatea mare a organismelor vii, grupuri individuale care îndeplinesc diverse funcții în menținerea fluxului global de materie și distribuirea energiei, asupra celei mai strânse împletiri și interconectare a proceselor biogene și abiogene, asupra consistenței ciclurilor elementelor individuale și echilibrarea capacității rezervoarelor individuale. În biosferă există sisteme complexe părereși dependențe.

Stabilitatea biosferei se datorează faptului că rezultatele activității a trei grupe de organisme care îndeplinesc funcții diferite în ciclul biotic - producători (autotrofe), consumatori (heterotrofe) și descompunetori (mineralizarea reziduurilor organice) - sunt echilibrate reciproc. .

Important pentru menținerea stabilității biosferei, alături de ciclul biologic, este ciclul apei, sursa de energie pentru care este radiația solară. În ciclul apei rol imens organismele vii joacă, în special, plantele transpirante, a cărei creare a unei unități de producție necesită de sute de ori mai multă umiditate transpirată.

În arii limitate, ciclul apei constă în evaporarea acesteia de la suprafața solului, corpuri de apă, plante, concentrația norilor și precipitații. În limitele întregii planete, acest ciclu se exprimă în schimbul de apă „oceane – continente”. Apa evaporată de la suprafața oceanului este transportată de vânturi către continente, cade peste ele și se întoarce în ocean cu scurgerile râului și subterane.

Ciclul apei este principala sursă de lucru mecanic în biosferă, în timp ce ciclul biologic se datorează în principal proceselor chimice, care sunt însoțite de transformarea energiei chimice. in orice caz munca mecanica efectuate pe Pământ în timpul ciclului apei - intemperii, dizolvare etc. - cu toate acestea, se angajează fie cu participarea organismelor vii, fie în detrimentul produselor metabolice ale acestora. Mișcarea apei se realizează în biosferă prin procesele de eroziune, transport, redistribuire, sedimentare și acumulare a precipitațiilor mecanice și chimice pe uscat și în ocean.

Energia solară provoacă mișcări planetare masele de aer ca urmare a încălzirii lor neuniforme. Apar procese grandioase de circulație atmosferică, care sunt de natură ritmică.

Toate aceste procese planetare de pe Pământ sunt strâns legate între ele, formând un comun, circulatie globala substanțe care redistribuie energia de la soare. Se realizează printr-un sistem de cicluri mici. Conectat la cicluri mari și mici procesele tectonice, cauzată de activitatea vulcanică și de mișcarea plăcilor oceanice în scoarța terestră. Ca rezultat, un mare ciclu geologic substante.

Orice ciclu biologic se caracterizează prin includerea repetată a atomilor de elemente chimice în corpurile organismelor vii și eliberarea lor în mediu, de unde sunt din nou capturați de plante și implicați în ciclu. Un ciclu biologic mic se caracterizează prin capacitate - numărul de elemente chimice care se află simultan în compoziția materiei vii dintr-un ecosistem dat și viteza - cantitatea de materie vie formată și descompusă pe unitatea de timp.

Viteza ciclurilor biologice pe uscat este de ani și decenii, în ecosistemele acvatice - câteva zile sau săptămâni.

Circulația biologică a pământului și a hidrosferei unesc ciclurile peisajelor individuale prin scurgerea apei și mișcările atmosferice. Deosebit de important este rolul circulației apei și al atmosferei în unirea tuturor continentelor și oceanelor într-un singur ciclu al biosferei.

Un ciclu geologic mare implică roci sedimentare adânci în scoarța terestră, pentru o lungă perioadă de timp oprind din sistem elementele conținute în ele. ciclu biologic. În cursul istoriei geologice, rocile sedimentare transformate, din nou pe suprafața Pământului, sunt distruse treptat de activitatea organismelor vii, a apei și a aerului și sunt din nou incluse în ciclul biosferic.

S-a stabilit că în ultimii 600 de milioane de ani natura principalelor cicluri de pe Pământ nu s-a schimbat semnificativ. Au fost efectuate procese geochimice fundamentale, care sunt, de asemenea, caracteristice era moderna: acumularea de oxigen, fixarea azotului, precipitarea calciului, formarea silexului, depunerea de fier, minereuri de mangan și minerale sulfurate, acumulare de fosfor. S-a schimbat doar viteza acestor procese. În termeni generali, nici fluxul total de atomi implicați în organismele vii nu s-a modificat. Experții cred că masa materiei vii a rămas aproximativ constantă din perioada Carboniferului, adică biosfera sa menținut de atunci într-un anumit regim stabil de cicluri.

Starea stabilă a biosferei se datorează activității însăși a materiei vii, care asigură un anumit grad de fixare a energiei solare (fotosinteză) și nivelul de migrare biogenă a atomilor.

De exemplu, ciclul carbonului începe cu fixarea dioxidului de carbon atmosferic prin fotosinteză. O parte din carbohidrații formați în procesul de fotosinteză este folosită de plante pentru energie, cealaltă parte este consumată de animale. Dioxidul de carbon este eliberat în timpul respirației plantelor și animalelor. Plantele și animalele moarte se descompun, carbonul din țesuturile lor este oxidat și returnat în atmosferă. Un proces similar are loc în ocean.

Trebuie avut în vedere faptul că stabilitatea biosferei, ca orice alt sistem, are anumite limite.

Societatea umana, folosind nu numai resursele energetice ale biosferei, ci și sursele de energie non-biosferică (de exemplu, nucleară), accelerează transformările geochimice ale planetei, interferează cu cursul proceselor biosferice. Unele procese cauzate de activitatea umană au o direcție opusă proceselor naturale (dispersia minereurilor de metale, carbon și alte nutrienți, inhibarea mineralizării și humificării, eliberarea carbonului și oxidarea acestuia, încălcarea procese globaleîn atmosferă, afectând clima etc.).

În conformitate cu aceasta, una dintre sarcinile principale ale ecologiei moderne este studiul proceselor de reglementare din biosferă, crearea unei fundații științifice pentru utilizarea sa rațională și menținerea stabilității sale.

21) Condiții și factori care asigură o viață sigură în mediu. Cicluri naturale „de hrănire”, mecanisme de autoreglare, autopurificare a biosferei. Resurse naturale regenerabile și neregenerabile.

Menținerea activității vitale a organismelor și a circulației substanțelor în ecosisteme este posibilă numai datorită unui aflux constant de energie. Peste 99% din energia care ajunge la suprafața Pământului este radiația solară. Această energie în număr mare este risipită în procese fizice și chimice din atmosferă, hidrosferă și litosferă: amestecarea fluxurilor de aer și mase de apă, evaporarea, redistribuirea substanțelor, dizolvarea mineralelor, absorbția și eliberarea gazelor.

Doar 1/2.000.000 din energia solară ajunge la suprafața Pământului, în timp ce 1-2% din aceasta este asimilată de plante. Pe Pământ, există un singur proces în care energia radiației solare nu este doar cheltuită și redistribuită, ci și asociată, stocată pentru o perioadă foarte lungă de timp. Acest proces este creația materie organicăîn timpul fotosintezei. Arderea în cuptoare cărbune, eliberăm și folosim energia solară stocată de plante cu sute de milioane de ani în urmă.

Principala funcție planetară a plantelor (autotrofe) este de a lega și stoca energia solară, care este apoi folosită pentru a menține procese biochimiceîn biosferă.

Heterotrofei obțin energie din alimente. Toate ființele vii sunt obiecte de hrană pentru alții, adică. legate între ele prin relații energetice. Conexiunile alimentare din biocenoze sunt un mecanism de transfer de energie de la un organism la altul. Organismele oricărei specii sunt o sursă potențială de energie pentru o altă specie. În fiecare comunitate, relațiile trofice formează o rețea complexă. Cu toate acestea, energia care intră în rețeaua trofică nu poate migra în ea mult timp. Poate fi transmis prin cel mult 4-5 link-uri, deoarece Există pierderi de energie în circuitele de putere. Locația fiecărei verigi în lanțul trofic se numește nivel trofic.

Primul nivel trofic este producătorii, creatorii de biomasă vegetală; animalele erbivore (consumatoare de ordinul I) aparțin celui de-al doilea nivel trofic; animalele carnivore care trăiesc în detrimentul formelor erbivore sunt consumatori de ordinul 2; carnivore care mănâncă alte carnivore - consumatori de ordinul 3 etc.

Bilanțul energetic al consumatorilor se formează după cum urmează. Alimentele ingerate nu sunt de obicei digerate complet. Procentul de digestibilitate depinde de compoziția alimentelor și de prezență enzime digestive organism. La animale, de la 12 la 75% din alimente sunt asimilate în procesul de metabolism. Partea nedigerată a alimentelor este din nou returnată în mediul extern (sub formă de excremente) și poate fi implicată în alte lanțuri trofice. Cea mai mare parte a energiei primite ca urmare a defalcării nutrienților este cheltuită pe procesele fiziologice din organism, o parte mai mică este transformată în țesuturile corpului însuși, adică. cheltuiți pentru creștere, creștere în greutate, depunerea de nutrienți de rezervă.

Transferul de energie în reacții chimiceîn organism are loc, conform celei de-a doua legi a termodinamicii, cu pierderea unei părți din acesta sub formă de căldură. Aceste pierderi sunt deosebit de mari în timpul lucrului celulelor musculare ale animalelor, coeficientul acțiune utilă care este foarte scăzut.

Cheltuielile pentru respirație sunt, de asemenea, de multe ori mai mari decât costurile cu energie pentru creșterea masei corporale. Raporturile specifice depind de stadiul de dezvoltare și de starea fiziologică a indivizilor. Persoanele tinere cheltuiesc mai mult pentru creștere, în timp ce indivizii maturi folosesc energia aproape exclusiv pentru a menține metabolismul și procesele fiziologice.

Astfel, cea mai mare parte a energiei în tranziția de la o verigă a lanțului trofic la alta se pierde, deoarece. folosit de o altă, următoarea legătură, poate doar energia conținută în biomasa verigii anterioare. Se estimează că aceste pierderi sunt de aproximativ 90%; doar 10% din energia consumată este stocată în biomasă.

În conformitate cu aceasta, rezerva de energie acumulată în biomasa vegetală din lanțurile trofice se epuizează rapid. Energia pierdută poate fi completată doar cu energia Soarelui. În acest sens, nu poate exista un ciclu energetic în biosferă, asemănător cu ciclul substanțelor. Biosfera funcționează numai datorită fluxului unidirecțional de energie, aportului său constant din exterior sub formă de radiație solară,

Lanțurile trofice care încep cu organisme fotosintetice se numesc lanțuri de consum, iar lanțurile care încep cu resturi vegetale moarte, carcase și excremente animale sunt numite lanțuri de descompunere detritică.

Astfel, fluxul de energie din biosferă este împărțit în două canale principale, ajungând la consumatori prin țesuturi vegetale vii sau materie organică moartă, a cărei sursă este și fotosinteza.

Pentru a determina proprietățile de bază ale biosferei, trebuie mai întâi să înțelegem cu ce avem de-a face. Care este forma de organizare și existență a acestuia? Cum funcționează și cum interacționează lumea de afara? Până la urmă, ce este?

De la apariția termenului la sfârșitul secolului al XIX-lea până la crearea unei doctrine holistice de către biogeochimistul și filozoful V.I. Vernadsky, definiția conceptului de „biosferă” a suferit modificări semnificative. S-a trecut de la categoria unui loc sau teritoriu în care trăiesc organismele vii la categoria unui sistem format din elemente sau părți, care funcționează după anumite reguli pentru a atinge un scop specific. De modul în care se ia în considerare biosfera depinde de ce proprietăți îi sunt inerente.

Termenul se bazează cuvinte grecești antice: βιος - viață și σφαρα - sferă sau minge. Adică este o cochilie a Pământului, unde există viață. Pământul, ca planetă independentă, conform oamenilor de știință, a apărut cu aproximativ 4,5 miliarde de ani în urmă, iar un miliard de ani mai târziu a apărut viața pe el.

Eon arhean, proterozoic și fanerozoic. Eonii sunt formați din ere. Acesta din urmă este format din Paleozoic, Mezozoic și Cenozoic. Epoci din perioade. Cenozoic din paleogen și neogen. Perioade din epoci. Actualul - Holocen - a început acum 11,7 mii de ani.

Granițe și straturi de propagare

Biosfera are o distribuție verticală și orizontală. Pe verticală, este împărțit în mod convențional în trei straturi în care există viață. Acestea sunt litosfera, hidrosfera și atmosfera. Limita inferioară a litosferei ajunge la 7,5 km de suprafața Pământului. Hidrosfera este situată între litosferă și atmosferă. Adâncimea sa maximă este de 11 km. Atmosfera acoperă planeta de sus și viața în ea există, probabil, la o altitudine de până la 20 km.

Pe lângă straturile verticale, biosfera are o diviziune orizontală sau zonare. Aceasta este o schimbare a mediului natural de la ecuatorul Pământului la polii săi. Planeta are forma unei mingi și, prin urmare, cantitatea de lumină și căldură care intră pe suprafața sa este diferită. Cele mai mari zone sunt zone geografice. Pornind de la ecuator, merge mai întâi ecuatorial, deasupra tropicalului, apoi temperat, iar în final, în apropierea polilor - arctic sau antarctic. În interiorul centurii se află zone naturale: păduri, stepe, deșerturi, tundre și așa mai departe. Aceste zone sunt caracteristice nu numai pentru uscat, ci și pentru oceane. LA aranjare orizontală biosfera are propria altitudine. Este determinată de structura de suprafață a litosferei și diferă de la poalele muntelui până la vârful acestuia.

Până în prezent, flora și fauna planetei noastre numără aproximativ 3.000.000 de specii, iar acesta este doar 5% din numărul total de specii care au reușit să „trăiască” pe Pământ. Aproximativ 1,5 milioane de specii de animale și 0,5 milioane de specii de plante și-au găsit descrierea în știință. Nu există doar specii nedescrise, ci și regiuni neexplorate ale Pământului, al căror conținut de specii este necunoscut.

Astfel, biosfera are o caracteristică temporală și spațială, iar compoziția în specii a organismelor vii care o umple se modifică atât în ​​timp, cât și în spațiu - pe verticală și pe orizontală. Acest lucru i-a condus pe oamenii de știință la concluzia că biosfera nu este o structură plană și are semne de variabilitate temporală și spațială. Rămâne de determinat, sub influența ce factor extern, se modifică în timp, spațiu și structură. Acest factor este energie solara.

Dacă acceptăm că speciile tuturor organismelor vii, indiferent de cadrul spațial și temporal, sunt părți, iar totalitatea lor este întregul, atunci interacțiunea lor între ele și cu mediul extern este un sistem. L von Bertalanffy și F.I. Peregudov, definind un sistem, a susținut că acesta este un complex de componente care interacționează sau un set de elemente care sunt în relație între ele și cu mediul înconjurător sau un set de elemente interconectate care sunt izolate de mediu și interacționează cu acesta ca un întreg.

Sistem

biosfera ca una sistem complet poate fi împărțit în părți constitutive. Cea mai comună astfel de diviziune este speciile. Fiecare tip de animal sau plantă este luat ca parte integrantă a sistemului. Poate fi recunoscut și ca un sistem, cu structură și compoziție proprie. Dar specia nu există izolat. Reprezentanții săi locuiesc într-un anumit teritoriu, unde interacționează nu numai între ei și cu mediul, ci și cu alte specii. O astfel de reședință a speciilor, într-o zonă, se numește ecosistem. Cel mai mic ecosistem, la rândul său, este inclus în cel mai mare. Asta în și mai mult și așa la global - la biosferă. Astfel, biosfera, ca sistem, poate fi considerată ca fiind formată din părți, care sunt fie specii, fie biosfere. Singura diferență este că o specie poate fi identificată deoarece are trăsături care o deosebesc de altele. Este independent și în alte tipuri - piesele nu sunt incluse. Cu biosfere, o astfel de distincție este imposibilă - o parte a celeilalte.

semne

Sistemul are încă două caracteristici semnificative. A fost creat pentru a realiza scop specific si functionare intregul sistem mai eficient decât fiecare dintre părțile sale separat.

Astfel, proprietățile ca sistem, în integritatea, sinergia și ierarhia sa. Integritatea constă în faptul că conexiunile dintre părțile sale sau conexiunile interne sunt mult mai puternice decât cu mediul sau cele externe. Sinergia sau efectul sistemic este că capacitățile întregului sistem sunt mult mai mari decât suma capacităților părților sale. Și, deși fiecare element al sistemului este un sistem în sine, cu toate acestea, este doar o parte a celui general și mai mare. Aceasta este ierarhia ei.

Biosfera este sistem dinamic, care își schimbă starea sub influență externă. Este deschis pentru că face schimb de materie și energie cu mediul. Ea are structura complexa, deoarece este format din subsisteme. Și, în sfârșit, este un sistem natural - format ca urmare a schimbărilor naturale de-a lungul mai multor ani.

Datorită acestor calități, ea se poate regla și organiza. Acestea sunt proprietățile de bază ale biosferei.

La mijlocul secolului XX, conceptul de autoreglare a fost folosit pentru prima dată de fiziologul american Walter Cannon, iar psihiatrul și ciberneticianul englez William Ross Ashby a introdus termenul de auto-organizare și a formulat legea diversității necesare. Această lege cibernetică a dovedit în mod oficial necesitatea unei diversități mari de specii pentru stabilitatea sistemului. Cu cât diversitatea este mai mare, cu atât este mai mare probabilitatea sistemului de a-și menține stabilitatea dinamică în fața unor influențe externe mari.

Proprietăți

Răspunsul la influența exterioară, rezistența și depășirea ei, reproducerea și restabilirea, adică menținerea constanței interne, acesta este scopul unui sistem numit biosferă. Aceste calități ale întregului sistem sunt construite pe capacitatea părții sale, care este specia, de a menține un anumit număr sau homeostazie, precum și fiecare individ sau organism viu de a-și menține condițiile fiziologice - homeostazia.

După cum puteți vedea, aceste proprietăți s-au dezvoltat în ea sub influența și pentru a contracara factorii externi.

Principal factor extern este energia solară. Dacă numărul de elemente și compuși chimici este limitat, atunci energia Soarelui este furnizată în mod constant. Datorită acesteia, are loc migrarea elementelor de-a lungul lanțului trofic de la un organism viu la altul și transformarea dintr-o stare anorganică în una organică și invers. Energia accelerează cursul acestor procese în interiorul organismelor vii și, din punct de vedere al vitezei de reacție, ele apar mult mai repede decât în Mediul extern. Cantitatea de energie stimulează creșterea, reproducerea și creșterea numărului de specii. Varietatea, la rândul său, permite o rezistență suplimentară. influenta externa, deoarece există posibilitatea de duplicare, plasă de siguranță sau înlocuire a speciilor din lanțul alimentar. Migrarea elementelor va fi astfel asigurată suplimentar.

Influența umană

Singura parte a biosferei care nu este interesată de creșterea diversității de specii a sistemului este omul. Se străduiește în orice mod posibil să simplifice ecosistemele, pentru că în acest fel le poate monitoriza și reglementa mai eficient, în funcție de nevoile sale. Prin urmare, toate biosistemele create artificial de om sau gradul de influență a acestuia, asupra cărora este semnificativ, sunt foarte rare din punct de vedere al speciilor. Iar stabilitatea și capacitatea lor de auto-vindecare și autoreglare tinde spre zero.

Odată cu apariția primelor organisme vii, acestea au început să schimbe condițiile de existență pe Pământ pentru a se potrivi nevoilor lor. Odată cu apariția omului, a început deja să schimbe biosfera planetei, astfel încât viața lui să fie cât mai confortabilă. Este confortabil, pentru că nu vorbim despre supraviețuire sau salvarea vieții. Urmând logica, ar trebui să apară ceva care va schimba persoana însăși în propriile sale scopuri. Mă întreb ce va fi?

Video - Biosferă și noosferă