Влияние биосферы на атмосферу, Роль биосферы в формировании географической оболочки
Происходит загрязнение Мирового океана нефтепродуктами и другими продуктами различных производств. Электрическое воздействие. Поступила в редакцию
Состав гидросферы [22]. Ежегодное количество воды, выпадающей с осадками на земную поверхность, равно количеству воды, которая испарилась с водной поверхности Мирового океана и суши. В глобальном круговороте влаги на Земле самыми подвижными являются воды суши и атмосферы [4]. Природные воды являются сложным раствором различных веществ в отличие от химически чистой воды. Без растворенных в воде газов и солей не было бы в объектах гидросферы растительности и живых организмов.
В составе вод гидросферы содержатся почти все химические элементы. Основными элементами в составе вод океана являются водород, кислород, натрий и хлор. Карбонаты же преобладают в водах суши. Концентрация минеральных веществ в озерах и реках зависит от местных условий климата. Современный солевой состав вод гидросферы сформировался за счет продуктов химического выветривания изверженных пород и продуктов дегазации мантии Земли.
Особую роль в формировании солевого состава океанических вод выполняют речные системы суши. Так, катионы натрия, магия, кальция, калия, стронция и др.
Содержащиеся в гидросфере углерод, азот, свободный кислород и др. Большое содержание в Мировом океане биогенных элементов обусловливают благоприятную среду обитания для растительных и животных организмов.
Формирование химического состава природных вод происходит под воздействием двух независимых факторов: планетарных естественноисторических и геологических условий; хозяйственной деятельности человека.
Изменение химического состава природных вод под воздействием хозяйственной деятельности обусловливается внедрением в гидросферу огромного количества различных технологических отходов промышленного и сельскохозяйственного производства [8]. Загрязнение водных объектов бассейновых геосистем суши рек, озер, водохранилищ и т. Он играет огромную роль в процессах жизнедеятельности на Земле. Являясь, как бы, главным водохранилищем на планете Земля, Мировой океан выполняет важную роль приема и накопления солнечной энергии.
В умеренных и полярных широтах океанические воды летом накапливают тепло, а зимой отдают его атмосфере. В экваториальных и тропических широтах вода нагревается и течениями переносится в более высокие широты и тем самым утепляет их, а холодные воды возвращаются к тропикам обратными течениями.
Мировой океан оказывает большое влияние и на процессы движения круговорота вещества на Земле: влагооборот, взаимный обмен с атмосферой кислородом и углекислым газом, вынос на сушу растворенных веществ, транспортировка в океан реками продуктов эрозии и деятельности человека и биохимические превращения веществ [8].
В процессах движения вещества и энергии на Земле немалую роль играют воды суши — реки, озера, болота и подземные воды. Поверхностные воды непрерывно совершают большую геологическую работу в процессах разрушения, растворения, переноса и отложения минеральных и органических веществ.
Суммарное количество транспортируемого реками в Мировой океан материала составляет более 17 млрд тонн в год [12]. Химический состав природных вод является функцией ряда прямых и косвенных факторов. К прямым факторам формирования химического состава относятся: химический состав и свойства горных пород и почвенных покровов; жизнедеятельность живых организмов и хозяйственная деятельность человека, где протекают процессы формирования качественных показателей природных вод поверхностных, подземных.
К косвенным факторам относятся условия, которые определяют протекание процессов взаимодействия веществ с водой: климат, рельеф местности, животный и растительный мир, виды хозяйственной деятельности [3]. Мировой океан, являющийся основной частью гидросферы, служит средой обитания огромного количества самых разнообразных представителей растительного и животного мира и мира микроорганизмов.
Все морские организмы делят на три большие группы: планктон, нектон и бентос. Планктон от греч. Планктон подразделяют на фито- и зоопланктон.
Основная масса фитопланктона сосредоточена в поверхностном метровом слое воды океанов, где достаточно для фотосинтеза солнечного света. К нектону от греч. Организмы, прикрепленные ко дну водоемов, ползающие по нему и зарывающиеся в него, относят к бентосу от греч.
Масса живого вещества в гидросфере распределена крайне неравномерно. Так как для большинства представителей нектона и зообентоса фитопланктон является основным или единственным источником пищи, распределение областей их концентрации приурочено к ареалам фитопланктона [1].
Организмы непрерывно потребляют и выделяют воду. Особенно интенсивен процесс транспирации, то есть испарения влаги растениями. Так, лесная растительность Земли ежегодно испаряет 50 млн. Газовый и солевой состав вод суши и океана во многом зависит от организмов, живущих в воде, а также на площади водосборных бассейнов.
За счет них в воду поступают: углекислый газ, гуминовые вещества, соединения серы, фосфора, азота и др. В результате вода становится химически активной, то есть повышается ее способность растворять химический соединения. Микроорганизмы, живущие на дне озер и морей, а также в подземных водах, способны отнимать кислород у сульфатов, нитратов, марганца, гидроокислов железа, что приводит к образованию сероводородных вод и вод, содержащих метан [4].
Таким образом, живые организмы не только приспосабливаются к условиям внешней среды, но и активно их меняют. Химический состав современных атмосферы и гидросферы обусловлен жизнедеятельностью организмов. Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород.
Мощность литосферы составляет от 50 до км. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва [3]. В границах литосферы периодически происходили и происходят грозные экологические процессы сдвиги, сели, обвалы, эрозия , которые имеют огромное значение для формирования экологических ситуаций в определенном регионе планеты, а иногда приводят к глобальным экологическим катастрофа.
Литосфера не есть единое целое. Она расколота на отдельные куски, части, которые называют плитами. Сейчас литосфера Земли состоит из семи больших плит и нескольких более мелких плит. Литосферные плиты скользят в определенных направлениях, наезжая при этом друг на друга. Упираясь, друг в друга, они создают нарушение водного баланса и напряжения, которые заканчиваются землетрясениями [8].
Литосфера образовалась в процессе остывания и кристаллизации частично расплавленного вещества мантии Земли. Ее часто называют «силикатным льдом». Имеется в виду, что литосфера, состоящая в основном из силикатов, то есть солей кремниевых кислот, содержащих SiO2, формируется подобно образованию льда при замерзании воды.
Формирование литосферы началось 4—3,5 млрд. Согласно концепции глобальной эволюции Земли история атмосферы связана с дегазацией планеты отнюдь не меньше, чем история гидросферы. Полагают, однако, что уже на ранних этапах своей эволюции 4,7—4 млрд. Рождение плотной атмосферы оказалось связанным с выделением тех летучих соединений, которые попали на Землю в связанном состоянии: вода — с гидросиликатами, азот — с нитритами и нитратами, углекислый газ — с карбонатами и т.
Подлинным динамическим источником атмосферы Земли оказалась начавшаяся ее активная дегазация 4 млрд. Около 3 млрд. Последующая история Земли связана в основном со своеобразной «заменой» углекислого газа кислородом. Насыщение слоя океанической коры водой сопровождалось связыванием С02 в карбонаты доломиты , поскольку при избытке углекислого газа в атмосфере реакции гидратации сопровождаются его связыванием в карбонаты. Это привело к извлечению углекислого газа из атмосферы и снижению его парциального давления почти до современного.
Активную роль в извлечении углекислого газа из атмосферы сыграли также зеленые растения и фотосинтезирующие микроорганизмы. Речь идет о процессе фотосинтеза [8]. Если учесть обмен веществ организмов с окружающей средой, то мы придем к выводу, что все химические элементы земной коры были многократно использованы жизнью, а вся вода гидросферы сотни тысяч раз входила в состав живого вещества.
Чрезвычайно велика роль организмов в создании осадков, процесс накопления которых на дне морей и океанов приводит к росту осадочного слоя земной коры. Ведущая роль в этом процессе принадлежит в океанах планктону. Микроскопические одноклеточные водоросли диатомеи, поглощая из морской воды SiO2, накапливают его в своих оболочках.
Из скорлупок диатомей формируются горные породы — диатомиты, трепел, опоки. Другие одноклеточные растения — кокколитофориды накапливают в своих оболочках углекислый кальций.
Из мельчайших пластинок кокколитофорид состоит мел и некоторые известняки [5]. В формировании известковых осадков принимают участие также и многие бентонные организмы — известковые водоросли, кораллы, мшанки, моллюски, брахиоподы и т.
Организмы играют большую роль в накоплении некоторых элементов, например, железа, марганца, алюминия, магния, бария, стронция, фосфора, серы, йода, цинка, меди, иттрия, железа и марганца, марганец, например, выделяется из морской воды под влиянием особых железных и марганцевых бактерий, окисляющих и концентрирующих эти элементы. Биохимическим путем возникли многие месторождения фосфора [16]. Основная масса живого вещества на суше сосредоточена в виде растительности, после отмирания которой образуются горючие полезные ископаемые — торф, бурые и каменные угли, горючие сланцы.
За счет органического вещества — залежи нефти. Большое значение имеют организмы для формирования пород, таких как граниты, так или иначе связаны своим происхождением с биосферой [11]. Выявление самых ранних следов жизни затруднено потому, что все известные горные породы с возрастом древнее 3,5 млрд.
Существует метод поиска проявления жизни не по их отпечаткам, а по их геохимическим следам жизнедеятельности. Такими следами является соотношение стабильных изотопов жизненно важных элементов, в первую очередь углерода, так как образующееся в ходе биологических процессов органическое вещество обогащается легким изотопом [7].
Суша - это, прежде всего почвенный покров, то есть, согласно учению основоположника научного почвоведения В. Докучаева, верхний слой земной коры, видоизмененный рядом факторов [5], но не последнее место среди которых принадлежит живым организмам.
Это главный поставщик продуктов питания человека. Нельзя не видеть, как в великий круговорот веществ в природе, в биохимические циклы вовлекаются почвенно-растительным покровом суши десятки миллионов тонн таких минеральных веществ, как соединения фосфора, кальция, калия, серы, кремния, магния. Именно вода, углекислота, соединения азота и фосфора, предоставляемые растениям почвенным покровом, являются созидателями живого, вещества эти циклически накапливаются созидателями живого вещества - биомассы урожая.
В ходе почвообразовательных процессов вещества эти циклически накапливаются в верхних, гумусовых горизонтах плодородных почв [16]. Являясь продуктом биосферы, почвенный покров выступает важнейшим звеном в ее биогеохимическом механизме. Педосфера с ее гумусовой оболочкой как биоэнергетическая и биогеохимическая система обладает способностью саморазвития, саморегуляции и управления [20], обеспечивая незаменимые условия существования растений, животных, микроорганизмов и воспроизводства биомассы живого вещества.
Эти особенности земли - почвенного покрова и создают плодородие в биосфере. А благодаря плодородию почвенно-экологических систем, способности воспроизводить биомассу и приспосабливаться к изменениям физических факторов окружающей среды они стали основой жизнедеятельности человека, появившегося в биосфере, а затем и экономического развития человеческого общества производство продовольствия, натурального сырья, энергии.
Так почвенный покров превратился в главную экологическую нишу в биосфере. Ведь по крайней мере все наземные растения первично продуцирующие биомассу , а также растительноядные и плотоядные животные суши, не говоря уже о бесчисленных и вездесущих микроорганизмах, в основном являются обитателями почв.
Они живут на ней или в ней, оставаясь здесь посмертно. И человечество не составляет исключения - метаболиты продукты обмена веществ организма человека, останки его неразрывно связаны с землей [21]. Именно в экологических системах почвы обеспечивают водное, минеральное и газовое питание растений, их рост и фотосинтетическую активность. Производимые же углеводы, жиры и белковые соединения, химически связанная энергия биомассы растительного происхождения становятся начальным звеном пищевых цепей «растения - животные - микроорганизмы».
Благодаря этому приводятся в движение биогеохимические круговороты химических элементов - их потоки в экосистемах, в ландшафтах в целом, в масштабах континентов, планеты [16]. Представляется, что почвенный покров в саморазвитии как бы стремится увеличить до известных пределов мощность своих горизонтов, запасы подстилки и гумуса, содержание биогенных химических элементов, а тем самым и уровень плодородия.
В этом проявляется одно из фундаментальных свойств живого на Земле. Важнейшей функцией почвенного покрова педосферы является стабильное обеспечение благоприятных условий для существования и воспроизводства жизни на планете во всем разнообразии ее форм [9]. И в этом отношении почвенный покров сравним с защитным экраном жизни озоновым слоем стратосферы. Бурное развитие человечества на нашей планете привело к тому, что человек стал способен оказывать огромное влияние на геологические процессы.
В связи с этим очень интересен вопрос о происхождении человека. Деятельность человека сопоставима с мощнейшими геологическими факторами. Это видно из следующего примера.
В году ежегодно на территории США горнодобывающие работы, строительство дорог и других сооружений приводит к перемещению примерно 7,6 млрд. В то же время реки, первенствующие среди природных процессов подобного рода переносят лишь 1 млрд. Объем породы, перемещаемой различными природными агентами ветер, воды, ледники уже далеко отстает от объемов, связанных с деятельностью человека [15].
Данные В. Королева и В. Соколова на г. Т, тогда как вынос обломочного материала реками в моря и океаны составляет всего 17,4 млрд. Рост антропогенного воздействия на биосферу, который удваивается примерно каждые 15 лет, ставит перед человечеством ряд задач, связанных с поддержанием экологического оптимизма и рационального использования природных ресурсов [13].
Уже в начале ХХ века начались глобальные изменения окружающей среды, которые не были замечены из-за потрясших мир социальных катастроф — двух мировых войн, экономического кризиса. Во второй половине прошлого века уже начались катастрофы, вязанные с загрязнение окружающей среды. Из недр Земли не только извлекаются в огромных количествах полезные ископаемые, но и вносится в нее и выбрасывается в атмосферу большое количество вредных веществ.
Это ведет к тому, что средняя температура на Земле медленно, но неуклонно возрастает, что приводит к быстрой деградации ледников и повышению уровня океана. Земля как саморегулирующаяся система стремится к поддержанию равновесного состояния. Чем сильнее будет это равновесие нарушаться, тем в более резкой форме оно будет восстанавливаться [11].
Поэтому мы являемся свидетелями все участившихся и возросших по силе катастрофических процессов, таких как наводнения, бури, пожары, оползни, землетрясения и т. С одной стороны, вовлекая сырье в процесс жизнедеятельности, человек тем самым расширяет свою экологическую нишу. Только благодаря использованию минералов он вышел в космос, проник в глубины океана, получил возможность перемещаться со скоростью, в тысячи превышающей положенную ему природой.
С другой стороны, каждый житель Земли за прожитые годы использует около 1, тыс. Если принять во внимание отходы горнорудного и рудоперерабатывающего производства, отвалы вскрышных и вмещающих пород, то этот объем придется утроить. А если добавить к нарушениям природы площади выпавших из оборота пахотных земель, объемы разного рода котлованов, каналов, карьеров, траншей и др. Очевидно, что за миллиарды лет геологической истории живые организмы неузнаваемо изменили твердую оболочку нашей планеты, большинство пород, и не только осадочных, а и таких как граниты, так или иначе связаны своим происхождением с биосферой.
Живые организмы обусловливают процесс почвообразования и рельефообразования [14]. Таким образом биосфера оказывала активное влияние на формирование литосферы, однако данный процесс продолжается до сих пор. Абсолютно все планетарные процессы на Земле очень тесно взаимодействуют, образуя в результате общий, глобальный круговорот веществ, распределяющий энергию, поступающую на планету от солнца.
Данный круговорот осуществляется посредством системы малых круговоротов. В результате чего на Земле осуществляется большой геологический круговорот веществ и энергии.
Любой биологический круговорот характеризуется многократным включением атомов химических элементов в тела живых организмов и выходом их в окружающую среду, откуда они вновь захватываются растениями и вовлекаются в круговорот.
Биологический круговорот суши и гидросферы объединяют круговороты отдельных ландшафтов посредством водного стока и атмосферных перемещений.
Особенно важна роль циркуляции воды и атмосферы в объединении всех материков и океанов в единый круговорот биосферы. Развитие атмосферы тесно связано с геологическими и геохимическими процессами, а также с деятельностью живых организмов. Благодаря деятельности живого вещества изменился состав атмосферы, в частности, в результате процесса фотосинтеза в ней появился в значительных количествах кислород. Большинство газов верхних горизонтов планеты порождено жизнью.
В верхних слоях тропосферы и в стратосфере под влиянием ультрафиолетового излучения из кислорода образуется озон.
Существование озонового экрана — также результат деятельности живого вещества, которое по выражению В. Вернадского, «как бы само создает себе область жизни».
Однако благодаря своему разнообразию гидросфера является чрезвычайно устойчивой к внешним и внутренним воздействиям. Значительное разнообразие создается одновременным существованием воды в трех фазах, резко различающихся своими составляющими, большим набором растворенных в ней веществ и газов, формированием разнообразных статических и динамических структур.
Гидросфера Земли, как компонент биосферы, представляет собой глобальную термодинамические открытую систему, устойчивую и поддерживающую устойчивость биосферы в целом.
Большой геологический круговорот вовлекает осадочные породы вглубь земной коры, надолго выключая содержащиеся в них элементы из системы биологического круговорота. В ходе геологической истории преобразованные осадочные породы, вновь оказавшись на поверхности Земли, постепенно разрушаются деятельностью живых организмов, воды и воздуха и снова включаются в биосферный круговорот.
Континентальная часть земной коры в течение длительной геологической истории находилась в области биосферы, что наложило свой отпечаток на облик, состав и распространенность осадочных пород и сосредоточенность в них полезных ископаемых в виде угля, нефти, горючих сланцев, кремнистых и карбоновых пород, связанных в прошлом с жизнедеятельностью организмов.
В связи с этим континентальная земная кора имеет прямое отношение к биосфере Земли. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов.
Необходимо учитывать, что стабильность биосферы, как любой другой системы, имеет определенные пределы. В соответствии с этим одной из основных задач современной экологии является изучение регуляторных процессов в биосфере, создание научного фундамента ее рационального использования, поддержания ее стабильности.
Список использованной литературы. Акимова, В. Хаскин; 2-е изд. Архангельский, В. Центр «Академия», Брюхань, М. Графкина, Е. Экология: общая, социальная, прикладная. География мира в 3 т. Том 2. Каледин [и др. Каледина, Н. Балоян, М. ЛЗ, Назарова, И. Большаков, - М. Общая экология. Учебник для вузов. Островский, под ред. Экология: Уч. Стадницкий, под ред. Соловьева, Ю. Геология полезных ископаемых: Учебник: моногр.
Фарндон,Д: Драгоценные и поделочные камни, полезные ископаемые и минералы. Фарндон, под ред. Тарантова; [пер. Строгановой] - М. Физикон: образовательный электронный каталог: сайт. Чернова, А. Slide - share. Скачано с www. Войти в кабинет. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане Европы — спутника Юпитера.
Биосфера включает в себя верхние слои литосферы, в которых живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы. Структура биосферы [3] :. Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой — пространством человеческой экспансии в околоземном пространстве — панбиосферой. Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов аэробионтов служат водные капельки — атмосферная влага, источником энергии — солнечная энергия и аэрозоли.
Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера с тропобионтами; это пространство — более тонкий слой, чем тропосфера. Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты — альтобиосфера с альтобионтами. Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются — парабиосфера. Выше расположена апобиосфера. Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь.
Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши — террабиосферы с террабионтами , разделяемой на фитосферу от поверхности земли до верхушек деревьев и педосферу почвы и подпочвы ; иногда сюда включают всю кору выветривания и жизнь в глубинах Земли — литобиосферу с литобионтами, живущими в порах горных пород , главным образом в подземных водах. На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы — эоловая зона с эолобионтами.
Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов — гипотеррабиосферу, и слой, где возможно лишь обитание анаэробов — теллуробиосферу. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже — в гипобиосферу. Метабиосфера — все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера. Гидросфера — вся водная оболочка Земли с подземными водами , населённая гидробионтами — распадается на слой континентальных вод — аквабиосферу с аквабионтами и область морей и океанов — маринобиосферу с маринобионтами.
Между верхней границей гипобиосферы и нижней границей парабиосферы лежит собственно биосфера — эубиосфера. Развитие наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты эволюционный процесс не проявляется [1]. Жизнь на Земле зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд лет назад в гидросфере. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки [5].
Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты — одноклеточные водоросли и простейшие организмы. Начался процесс почвообразования на суше. В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.
Фундаментальное отличие живого вещества от неживого заключается в реализации им функции максимизации устойчивости элементов и их композиций в пространстве-времени. Эта регулярность базируется на необходимости удерживать стационарное состояние в условиях неравновесия. Пространство планеты анизотропно непрерывно, что для живого вещества с его ливизной [6] представляется римановым пространством, а пространство биосферы является эвклидовым с вложенным в него множеством римановых подпространств.
Резюме В. Вернадского: биосфера представляется земной оболочкой, в которой в состояниях пространства евклидовой трехмерной геометрии тел включены дисперсным образом и в дисперсной форме перечисленные мелкие римановские пространства живого вещества, связь между которыми поддерживается непрерывным биогенным током атомов [7]. Большой вклад в развитие учения о биосфере внёс В.
Впервые термин биосфера был введён Эдуардом Зюссом в году. Солнцев в ландшафтоведении различал фитосферу и зоосферу. Биосфера — открытая система. Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое пространство. Ещё К. Циолковский связывал освоение космоса с созданием искусственной биосферы [8]. В настоящее время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами освоения Луны и Марса.
Однако на данный момент попытка создания полностью автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом. Рассматривается возможность создания пока в далёком будущем внеземной биосферы на других планетах при помощи терраформирования. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии , проверенной 22 июня года; проверки требуют правок.
У этого термина существуют и другие значения, см. Биосфера значения. В разделе не хватает ссылок на источники см. Информация должна быть проверяема , иначе она может быть удалена.
