1. Понятие о биосфере, ее состав и строение.

2. Жизненные сообщества организмов.

3. Почва как важнейший компонент биосферы.

БИОСФЕРА

Биосфера — одна из составных частей географической оболочки. Термин «биосфера» был применен австрийским ученым Э. Зюссом. Учение о биосфере разработано советским академиком В. И. Вернадским. Биосфера находится в постоянном взаимодействии с другими оболочками Земли. В результате этого географическая оболочка приобрела современный вид. Современная атмосфера, гидросфера, верхняя литосфера переработаны и в значительной мере созданы живым веществом. Толщина биосферы небольшая. За верхнюю границу возможного распространения жизни принимают озоновый экран, на нижнюю — слой земной коры с температурой +100° С. 11 действительности жизнь распространена в пределах топкой пленки, достигающей нескольких десятков метров. Правда, сиоры и бактерии заносятся до высоты 20 км. В грунтах, поднятых со дна глубоководных котловин, обнаружены микроорганизмы; в литосфере анаэробные бактерии найдены на глубине до 4,5 км.

Биосфера не ограничивается областью непосредственной жизни. В нее включаются вещества литосферы, атмосферы, гид росферы, преобразованные жизнью, носящие следы деятельно сти организмов. При таком толковании границы современно" биосферы близки к границам географической оболочки. Био сфера возникла на определенной стадии развития географиче ской оболочки, соответственно, является одним из ее важней ших признаков.

Роль живого вещества в географической оболочке исключи тельно велика, хотя масса этого вещества значительно меньше чем масса других геосфер (биосферы — 2,42-10¹⁵ кг).

Живое вещество отличается огромной активностью и энср гией, вырабатываемой организмами в процессе жизнедеятель ности.

Формы жизни поражают своим разнообразием. Если раз личных минералов на Земле насчитывается немногим больш 4 тыс., то число видов растений — не менее 500 тыс., а числ видов животных достигает 1,5 млн.

Живое вещество на Земле распространено чрезвычайно ши­роко благодаря исключительной приспособленности живых организмов к условиям обитания. Так, споры некоторых грибов в сухой среде выдерживают нагревание до +140° С, а спори микробов до +180°С. Споры бактерий могут, с другой стороны, существовать в жидком водороде (при t —253° С) в течение 10 ч, а в жидком воздухе (при t —180° С) они сохраняются жи­выми в течение полугода. Плесневые грибы, бактерии выдер­живают давление до 3 млн. гПа, а дрожжи —до 8 млн. гПа, Вместе с тем семена и споры могут жить при давлении в со­тые доли гектопаскаля. Известны удачные опыты проращииа* ния семян ископаемого лотоса, пролежавших несколько тысяч лет в торфе.

Вся известная нам геологическая история Земли протекала при непременном и непрерывном участии организмов. Если бы жизнь прекратилась, исчез бы мощный источник химических превращений, протекающих на поверхности Земли, исчезли бы минералы, создаваемые деятельноствю организмов, а поверх ность Земли стала бы похожа на поверхность Луны.

Живое вещество и земная кора. Влияние живого веществ.! на земную кору сказывается в том, что организмы участвуем в почвообразовании, выветривании, изменении рельефа, сопл нии горных пород, рудных и нерудных полезных ископаема Зарастание озер, исчезновение озерных котловин, возникни ние неровностей на морском дне в форме коралловых i строек — все это, примеры рельефообразующей деятельно¹ организмов. Целая группа горных пород относится к органо­генным, т. е. состоящим из органических остатков.

К числу наиболее распространенных породообразующих ор­ганизмов относят фораминифер, имеющих известковый скелет, радиолярий с кремневым скелетом, известковых и кремневых губок кишечнополостных (кораллы), иглокожих (морские ли­лии), ракообразных, мшанок, брахиопод; из растений — бакте­рий, диатомовых водорослей, а также известковых водорослей.

Известняки, доломиты, радиоляриты и опоки в большин­стве случаев считаются породами органического происхожде­ния. Несомненно органическое происхождение и таких пород, как торф, бурый и каменный уголь, нефть, асфальт, горный воск, горючие сланцы.

К продуктам жизнедеятельности организмов относятся скоп­ления некоторых руд.

Криворожская руда и чиатурский марганец, по-видимому, плод деятельности бактерий. Академик Л. С. Берг относит к органогенным не только криворожские руды, но и все руды тон­кослойных железистых кварцитов, широко распространенных » докембрийских отложениях, запасы которых определяются не менее 3000 млрд. т. Все сказанное показывает, насколько вели­ка роль организмов в строении земной коры.

Живое вещество и атмосфера. Живое вещество прямо пли косвенно строится в процессе жизнедеятельности из галоп. После смерти организма газы возвращаются в атмосферу. Ти-ким образом, живое вещество неразрывно связано с атмосфе­рой: оно превращает атмосферные газы в твердые, жидкие и коллоидные тела. Сама атмосфера Земли в ее нынешнем со­ставе есть создание жизни, а если это так, то все явлении, за­висящие от химического воздействия атмосферы, оказываются в косвенной зависимости от организмов.

Свободного кислорода на Земле около 2,8-10¹⁴ т. Кислород, как элемент весьма активный, энергично вступает в соедине­ния, поглощается при окислении. Тем не менее общее количе­ство свободного кислорода остается неизменным. Выделение кислорода осуществляется зелеными растениями в результате фотосинтеза. Растения из атмосферы ежегодно извлекают 1,5-10" т углекислого газа и столько же возвращают кисло­рода.

Основной элемент современной атмосферы — азот — состав­ляет 3,8• 10¹⁵ т. Запасы его колоссальны, однако получить азот высшие растения могут только фиксированный, т. е. переведен­ный в доступные для усвоения химические соединения. Живот­ные получают азот, потребляя растения. Главная роль в фикса­ции азота принадлежит почвенным бактериям, живущим как самостоятельно, так и в симбиозе с некоторыми высшими ра­стениями. Важнейшим источником фиксированного азота на Земле являются бобовые. В процессе фотосинтеза из атмосферы извлекается огром­ное количество углерода, который перемещается в земную кору. В атмосфере содержится около 7-10^й т углерода. Источником углерода является углекислый газ, связанный с поглощающей и выделяющей деятельностью организмов.

Земная растительность — это трансформатор солнечно-лучи» стой энергии; от деятельности растений зависит жизнь всех остальных организмов. Для улавливания солнечной энергии растения создают огромную поверхность. Если взять гектар луга, то поверхность, покрытая листьями, будет равна 22—. 38 га. Но вероятность поглощения на самом деле более гран­диозна. Например, поверхность хлорофилловых зерен в листе бука больше поверхности листа в 200 раз. Зеленые хлорофил­ловые зерна поглощают солнечную энергию. Когда органиче­ское вещество соединяется с кислородом (горит), потенциаль­ная солнечная энергия вновь проявляется, давая тепло и свет. Таким образом, растение является не только создателем орга* нического вещества, но и конденсатором солнечной энергии, которая может быть использована через миллионы лет (сжига­ние каменного угля).

Живое вещество и гидросфера. Все живые организмы содер­жат воду, постоянно потребляя и выделяя ее. Только лесная растительность транспирирует ежегодно в атмосферу около 5-Ю¹² т воды, что составляет 10% от количества воды, иаы рившейся за то же время со всей суши. Под влиянием фотоснм теза гидросфера обновляется за 5,5 млн. лет. Деятельность орт низмов в основном определяет газовый и солевой состав вод океана. В воду поступают продукты жизнедеятельности орга­низмов, например углекислый газ, а также продукты разложе­ния органических остатков (гумусовые вещества, органически»' кислоты, минеральные соединения серы, фосфора, азота и др\ гих химических элементов).

В результате поступления химической энергии вода стаи" вится химически активной, т. е. способной растворять те или иные соединения. В анаэробных условиях — на дне морей, озер рек, в подземных водах —микроорганизмы отнимают кисло|н i у сульфатов, нитратов, гидроокислов железа и изменяют coci" воды. Образуются сероводородные воды и воды, содержатп> метан и т. д.

Живое органическое вещество на Земле отличается исклю­чительным разнообразием форм своего проявления. Разнообр < зие этих -форм есть результат длительного развития оргашп ского мира и приспособления его к изменчивой во времени пространстве географической среде.

Организм неразрывно связан с окружающей средой и iw\ > слим вне этой среды потому, что одно из основных проявлен жизни есть обмен веществ. Существование всякого ергани > слагается из усвоения и накопления вещества (ассимиляции выделения и расходования вещества (диссимиляции). Среда — единственный источник веществ, из которых строит свое тело организм. Таким образом, организм и среда находятся во взаи­мозависимости и взаимообусловленности.

ПОЧВЫ

Почва — самостоятельное природное образование, возни шее в результате взаимодействия живой и неживой природ В почве происходит сложный обмен веществ между горным породами и живыми организмами. Решающее значение пр этом принадлежит микроорганизмам. В 1 г почвы обитают д сятки, а иногда и сотни миллионов бактерий, общая масса к торых составляет на 1 га несколько тонн.

Под почвой понимают верхний, рыхлый слой земли, обл дающий плодородием. В этом слое создаются такие услови которые способствуют росту и развитию растений. Почва о личается от горных пород своим плодородием.

Учение о почвах было разработано замечательным русски ученым В. В. Докучаевым. Оно и теперь актуально.

В первичную стадию образования почв твердые каменны породы заселяются микроорганизмами (бактериями, грибками' Они синтезируют азот и углекислоту из атмосферы. Веществ выделяемые ими, способствуют разложению горных поро В следующей стадии горные породы заселяются мхами и л шайниками. Их жизнедеятельность приводит к расщеплени горных пород. В трещинах пород начинает скапливаться мелк зем — смесь мелких обломков породы и продуктов синтеза орга но-миперальных соединений, которые выделяются бактериям лишайниками и мхами. Образование мелкозема связано с про цессамн физического и химического выветривания.

В дальнейшем на образовавшемся мелкоземе появляютс высшие растения, происходит накопление органических не ществ. В результате деятельности микроорганизмов в последую щий этап образуется зольное вещество и специфическое органи ческое вещество гумус (перегной), который и определят плодородие почв.

Основные факторы почвообразования — материнская поро да, растения и животные, климат, рельеф, возраст территории а также антропогенный. Проявление всех этих факторов осуще ствляется одновременно и в тесной взаимосвязи.

Материнская порода имеет важное значение в почвообразо вании. Горные породы определяют многие свойства почвы, та­кие, например, как химический и механический состав (на из­вестняках образуются почвы, богатые солями кальция,—• карбо­натные почвы, на засоленных грунтах — солончаки)/ Материн­ская порода определяет воздушный и водный режим почвы.

Велика роль и живых организмов в образовании почв. Растения — главный источник поступления в почву органиче­ских веществ (отмершие корни и стебли, опавшие листья), ко­торые затем преобразуются в почвенный гумус. Между почвой и растительностью существует очень тесная связь. Установлено, что каждому типу растительных формаций соответствует опре­деленный тип почв. Например, под еловыми лесами образуются подзолистые почвы, под дубравами — серые лесные, под травя-по-луговой растительностью — дерновые.

На почвообразование оказывают существенное влияние и животные, обитающие в почве. Дождевые черви перемешивают и пищеварительном тракте органические остатки вместе с ча­стицами почвы. На 1 га в травяио-иочвеипом покрове леса оби­тает до 1,8—5 млн. дождевых черней. Полевки, суслики, сурки прокладывают огромное количество ходов, механически пере­мешивая почвенные слои до глубины 40—100 см, изменяя струк­туру и улучшая ее водопроницаемость и аэрацию.

Климат оказывает огромное влияние на формирование теп­лового и водного режимов почвы. Так, повышение температуры активизирует деятельность почвенных бактерий, а понижение способствует слабому разложению отмерших растительных остатков (образование торфяного слоя в почвах тундры). Вод­ный режим почв зависит прежде всего от распределения атмо­сферных осадков по сезонам, которые определяют влажность почвы, растворение и выщелачивание зольных элементов. В условиях засушливого климата при большом дефиците влаж­ности происходит сильное засоление верхних почвенных слоев.

Рельеф влияет на почвообразование в неразрывной связи с климатом. Поясное расположение почв в горах обусловлено из­менением температуры и количества осадков. В зависимости от жепозиции склонов неравномерно распределяются тепло и влага, что оказывает влияние на процессы выщелачивания почв. От характера склонов (крутые или пологие, какими гор­ными породами сложены) зависит почвенная эрозия.

Важным фактором почвообразования является и время. Так, накопление перегноя зависит от того, как давно идет образо­вание почв.

Большое воздействие на почву оказывает человек. В целях получения высоких урожаев человек активно вмешивается и почвообразовательный процесс: удобряет почвы, изменяя им самым их химический и механический состав, направляет и if обходимое русло почвенные микробиологические процессы, пр" водит большие работы по осушению и орошению земель, Большое место уделено в Конституции СССР охране и улучшению использования земель. В статье 12 записано: «Кол­хозы, как и другие землепользователи, обязаны эффективно использовать землю, бережно относиться к ней, повышать w плодородие».

В последнее десятилетие партией и правительством принят ряд постановлений, в частности по Нечерноземной зоне, преду сматривающих комплекс мероприятий,- направленных на улуч шение плодородия почв.

Химические свойства почв во многом определяются мине ральными особенностями почвообразующих пород. В процесса химического выветривания происходят значительные изменения минерального состава горных пород. Минералогический состаи почвы представлен первичными и вторичными минералами. Пер­вичные минералы (минералы горных пород, перешедшие в поч­ву,— окислы, силикаты, алюмосиликаты, сульфиды, фосфаты) подвергаются дальнейшему преобразованию (насыщение кис­лородом, углекислотой). Химическое выветривание изменяет и физическое состояние минералов. Минералы дробятся,- теряют кристаллическую основу, переходят в дисперсное или аморф> ное состояние. При разрушении первичных минералов образу­ются вторичные, такие, как гидраты окислов кремния, железе и алюминия, каолинит, гипс, кальцит и др.

Органическая часть почвы связана с воздействием микро­организмов, растений и животных; она определяет плодородие почв. Около 80—85% органической части приходится на сп< цифические органические вещества, которые называются гум\ ■сом. Образование гумуса происходит под воздействием микр" организмов. Микроорганизмы подразделяются на аэробные и анаэробные. Аэробные микроорганизмы развиваются при доем точном количестве кислорода и быстро разлагают органичесын остатки до полной минерализации (образования простых оки. лов и солей).

Отдельные микроорганизмы не только разлагают оргашп. ские остатки, но и фиксируют атмосферный азот, накаплш i > его в почве в виде различных солей.

Важным химическим свойством почвы является ее поглси тельная (обменная) способность, связанная с образованием и венных коллоидов'.

Благодаря поглотительной способности почва задержи i минеральные и органические соединения, находящиеся в р. воренном состоянии.

Изучение поглотительной способности почв помогло об: нить многие особенности (плодородие, причины засола и др.), а также наметить пути улучшения плодородия почв, раз­работать систему мероприятий для внесения удобрений.

Физические свойства почв во многом зависят от преоблада­ния в них частиц определенного размера — фракций. Фракции с диаметром частиц более 3 мм составляют каменистую часть почвы, от 3 до 0,5 мм — песок, от 0,5 до 0,001 мм — пыль, менее 0,001 мм — ил.

По механическому составу почвы подразделяются на песча­ные и глинистые. Песчаные почвы содержат 90% песчаных ча­стиц и менее 10% глинистых. А если песчаных частиц будет от 80 до 90% —это супеси, при 40—80% —суглинки, а если мень­ше 40% —глинистые почвы.

Механический состав почв имеет большое значение для аг­ротехники. Песчаные почвы слабо удерживают воду, но легко обрабатываются; глинистые обладают хорошими водоподъем­ными свойствами, но требуют больших затрат на механическую обработку.

Вода играет важную роль в почвообразовании. Она обуслов­ливает движение растворенных минеральных веществ, способ­ствует развитию микробиологических процессов, выветриванию минералов.

Структура почв — это способность распадаться на отдель­ности. Виды структур различны: глыбистая — отдельности бо­лее 50 мм: столбчатая — с хорошо выраженными вертикальны­ми гранями, размеры от 30 мм и более; комковатая — размеры от 5 до 20 мм; зернистая — округлые формы с размерами от 0,5 до 5 мм; плитчатая —с развитыми горизонтальными плоско­стями размером от 1 до 3 мм.

Структура почв зависит от цементирующих свойств почвен­ных соединений. Структурная почва обладает наилучшим вод­ным, воздушным и тепловым режимом для роста и развития растений.

При рассмотрении почвенного разреза выясняется, что мор­фологические признаки почвы остаются однородными только в пределах определенного слоя, называемого генетическим гори-шптом. Выделяются следующие горизонты:

1. перегнойно-аккумулятивный горизонт (происходит накоп­ление гумуса), обозначается индексом Аь

2. элювиальный горизонт, или горизонт вымывания (ха­рактеризуется выносом вещества), обозначается индексом А2;

3. иллювиальный горизонт, или горизонт вмывания, обо­значается индексом В;

4. материнская порода — горизонт, не затронутый почвооб­разовательным процессом, обозначается индексом С.

Рассмотрим следующие типы почв: черноземы, подзолистые, серые лесные, каштановые.

1G1

Черноземы образуются в условиях континентального клима­та умеренных широт, при неравномерном распределении осад-ков, засушливом лете, на равнинах внутри материков. Черно­земы — богатейшие почвы; их происхождение связано со стен­ной растительностью. Ежегодно в почву поступает до 10— 18 т/га растительной массы. Высокие летние температуры, ин­тенсивное испарение ослабляют деятельность микроорганизмов. Поэтому процесс минерализации органических веществ задер­живается, они скапливаются, образуется богатый гумусовый горизонт. С ним связано формирование аккумулятивного гори­зонта Аь имеющего темно-серую (черную) окраску и прочную зернистую структуру (содержание гумуса до 6—8%). Водораст­воримые соединения выносятся в нижние горизонты профиля. Так формируется типичный для черноземов иллювиальный го­ризонт В, насыщенный карбонатами кальция, имеющий светлую окраску. Содержание карбонатов обусловливает образование прочной мелкозернистой структуры.

Подзолистые почвы образуются в условиях положительного баланса влаги (количество осадков больше величины испарс ния) под хвойными лесами. В нашей стране они занимают 52% всей территории. Под лесом на поверхность почвы ежегодно п<> ступает не более 3,5—5 т/га сухого вещества. Разложение p;i стительных остатков происходит в летний период под воздеИ ствием актиномицетов и грибов. С ними связано накопление ц почве большого количества светлоокрашенных фульвокисло определяющих кислую реакцию почв.

В процессе формирования подзолистых почв происход промыв верхнего слоя дождями, выпадающими в теплое вр мя года. В почве образуются фульваты железа, алюмини кальция, которые растворяются и выпадают из растворов иллювиальном горизонте.

Подзолообразовательный процесс особенно характерен дл темнохвойной тайги. В почвенном профиле выделяются следую щие горизонты:

1. лесная подстилка (А₀), состоящая из опавшей хвои де ревьев;

2. маломощный светло-серый перегнойный горизонт (А|) где содержание гумуса не превышает 1,5%;

3. элювиальный горизонт (Аг) мощностью 15—20 см, бес структурный, отличается белесой окраской;

4. иллювиальный горизонт (В) ржаво-бурого цвета, плот* ного сложения, с характерной крупнокомковатой структурой.

Среди подзолистых почв различают дерново-подзолистыв| Это почвы с повышенным содержанием гумуса (до 3%).

Подзолистые почвы требуют внесения значительного количе­ства органических и минеральных удобрений, обязательного и > весткования для нейтрализации свободных фульвокис/нн В 1974 г. ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли noci.i новление «О мерах по дальнейшему развитию сельского хоаин ства Нечерноземной зоны РСФСР». На стыке подзолистых почв с черноземами распространены серые лесные почвы. Они образуются под лиственными лесами в лесостепной зоне на лёссовидных грунтах, при нейтральном балансе увлажнения (величина испарения равна количеству осадков): В них усиливается перегнойно-аккумулятивный про­цесс. Поэтому эти почвы более богаты перегноем по сравне­нию с подзолистыми.

В зоне засушливого континентального климата и разрежен­ного травянистого покрова сухих степей и полупустынь разви­ваются каштановые почвы. Гумус в них составляет до 4%, акку­мулятивный горизонт имеет каштановый цвет и мелкокомкова­тую структуру. Вынос легкорастворимых соединений происхо­дит на небольшую глубину, поэтому карбонатный горизонт В располагается вблизи поверхности и отличается большой плот­ностью. С глубины 1 м располагается горизонт скопления гип­са. Эти почвы широко используются в земледелии.

Почвы зональны. Для тундры характерны тундрово-гле-евые почвы; для лесной зоны — подзолистые; для лесостепной и степной — черноземы; для полупустынь — каштановые; дли пу­стынь— сероземы с солончаками; для субтропиков — желтозе­мы, красноземы и коричневые почвы; для тропического пояса — краенскжелтые, красные и красно-бурые почвы.

10. Географическая оболочка, ее структурные части и границы. Соотношение понятий «географическая оболочка» и «биосфера». Закономерности географической оболочки: целостность, ритмичность, горизонтальная зональность, высотная поясность.

Дифференциация географической оболочки.

Природные комплексы.

Основные зональные подразделения географической оболочки: географические пояса, природные зоны.

Понятие о ландшафте. Антропогенные ландшафты.

56. Географическая оболочка, ее строение и развитие.

57.Дифференциация географической оболочки. Широтная и высотная зональность. Природные зоны мира.

ЛК_7. Географическая оболочка.