Компоненты географической оболочки Земная кора

Земная кора — это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах.^[1] Бывает два типа коры — континентальная и океаническая. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы. Содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развитытурбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,34 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

Стратосфера

Верхняя граница — на высоте 50—55 км. Температура с ростом высоты возрастает до уровня около 0 °C. Малая турбулентность, ничтожное содержание водяного пара, повышенное по сравнению с ниже — и вышележащими слоями содержание озона (максимальная концентрация озона на высотах 20-25 км).

Гидросфера

Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.

Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова, и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.

Биосфера

Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.

Стратисфера

Стратисфера — верхняя оболочка Земли толщиной до 20 км, имеющая слоистое строение и состоящая из осадочных и осадочно-вулканических пород.

Таким образом, толщина географической оболочки составляет

20 – 25 км и включает верхи земной коры, гидросферу, атмосферу и насыщающее их органическое вещество.

Особенности эволюции географической оболочки определяются в первую очередь темпами накопления свободной воды на поверхности планеты. Именно здесь, в пограничной области, процессы взаимодействия идут наиболее активно, создавая многообразие форм рельефа земной поверхности, очертаний континентальных, морских и океанических областей, разнообразие органического мира, наземных и подводных ландшафтов.

Динамика географической оболочки всецело зависит от энергетики земных недр в зоне внешнего ядра и астеносферы и от энергетики Солнца. Определенную роль играют также приливные взаимодействия системы Земля – Луна.

Проекция внутрипланетарных процессов на земную поверхность и последующее взаимодействие их с солнечным излучением в конечном счете отражается в формировании главных компонентов географической оболочки верхов земной коры, рельефа, гидросферы, атмосферы и биосферы. Следовательно, для выявления закономерностей ее эволюции необходимо исследовать динамику эндогенного режима планеты, эволюции магматизма, свободной воды атмосферы и рельефа земной поверхности. С появлением воды создаются предпосылки для формирования кислородной атмосферы Земли и развитой биосферы.

Современное состояние географической оболочки – результат ее длительной эволюции, начавшейся с возникновения планеты Земля. Правильное понимание процессов и явлений различного пространственно-временного масштаба, протекающих в географической оболочке, требует по меньшей мере многоуровенного их рассмотрения, начиная с глобального – общепланетарного. Вместе с тем исследование процессов такого масштаба до последнего времени считалось прерогативой геологических наук. В общегеографическом синтезе информация этого уровня практически не использовалась, а если и привлекалась, то довольно пассивно и ограниченно. Однако отраслевое подразделение естественных наук достаточно условно и не имеет четких границ. Объект исследований у них общий – Земля и ее космическое окружение.

2. Классификация экосистем. Характеристика основных экосистем и биомов Земли.

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статусводоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённого состава лесной подстилкой, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата(температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными животными, микроорганизмами, составляющими живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический статусводоёма и специфические условия данного водоёма. Другой пример экологической системы — лиственный лес в средней полосе России с определённого состава лесной подстилкой, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата(температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.

Существующие на Земле экосистемы разнообразны. У экосистем есть типы и классификация. Выделяют микроэкосистемы (например, ствол гниющего дерева), мезоэкосистемы (лес, пруд и т. д.), макроэкосистемы (континент, океан и др.) и глобальную — биосфера.

Крупные наземные экосистемы называют биомами. Каждый биом включает в себя целый ряд меньших по размерам, связанных друг с другом экосистем. Существует несколько классификаций экосистем. Например, одна из них, основанная на особенностях макроструктуры, приведена в табл. 12.1

Таблица 12.1

Основные типы природных экосистем и биомов (по Ю. Одуму, 1986)

Наземные биомы

Вечнозеленый тропический дождевой лес

Полувечнозелеиый тропический лес: выраженный влажный и сухой сезоны

Пустыня: травянистая и кустарниковая

Чапараль — районы с дождливой зимой и засушливым летом

Тропические грасленц и саванна

Степь умеренной зоны

Листопадный лес умеренной зоны

Бореальные хвойные леса

Тундра: арктическая и альпийская

Типы пресноводных экосистем

Ленточные (стоячие воды): озера, пруды и т. д.

Логические (текучие воды): реки, ручьи и т. д.

Заболоченные угодья: болота и болотистые леса

Типы морских экосистем

Открытый океан (пелагическая)

Воды континентального шельфа (прибрежные воды)

Районы апвеллинга (плодородные районы с продуктивным рыболовством)

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек, соленые марши и т.д)

Наземные биомы здесь выделены по естественным или исходным чертам растительности, а типы водных экосистем по геологическим и физическимособенностям. Перечисленные в табл. 12.1 16 основных типов экосистем представляют собой ту среду, на которой развилась человеческая цивилизация, представляют основные биотические сообщества, поддерживающие жизнь на Земле.

Самая крупная экосистема - это биосфера, включающая все экосистемы Земли, которые связаны через атмосферу и мировой океан.

В состав экосистемы (рис.) входят уже рассмотренные функциональные группы организмов (продуценты, консументы, редуценты; вместе они объединяются понятием «биота»), факторы абиотической среды (ресурсы и условия) и детрит - мертвое органическое вещество, временно исключенное из биологического круговорота.

Классификация экосистем

Тип жосистем

Автотрофные

Гетеротрофные

фотоавтотрофные

хемоавтотрофные

1стестмсиные

Тундры, болота, степи, леса, луга, моря и др.

Экосистемы подземных вод, «оазисы» рифтовых зон океана

Экосистемы пещер, высокогорных ледников, океанических глубин

Антропогенные

Агроэкосистемы, лесные культуры, морские «огороды» и др.

Экосистемы биологических очистных сооружений

Города и промышленные предприятия, экосистемы биологических очистных сооружений, рыборазводные пруды, культура дождевого червя, плантации шампиньонов и др.

По типу обеспечения энергией экосистемы разделяются на автотрофные, которые используют неорганический углерод и энергию Солнца или химических связей, и гетеротрофные, которые используют уже готовые органические соединения.

Кроме того, различают естественные экосистемы и антропогенные, создаваемые человеком.

Разделение экосистем на антропогенные и естественные весьма относительно, так как сегодня в мире нет экосистем, которые бы не испытывали влияние человека.

В гетеротрофных экосистемах основой «работы» является химическая энергия, уже фиксированная в органическом веществе. Пример естественной гетеротрофной экосистемы - глубоководная океаническая экосистема: она живет за счет «питательного дождя» - детрита, образующегося в автотрофной экосистеме освещенного слоя океана. Обитатели пещер (различные низшие животные и бактерии) питаются экскрементами летучих мышей, которые в ночные часы питаются насекомыми вне пещеры, функционирование городских экосистем возможно только в том случае, если в них будут постоянно поступать ресурсы (включая продовольствие) и энергия. Продуценты (растения) в городе есть, но их продукции очевидно недостаточно для жизни такой экосистемы.

Существуют и естественные хемоавтотрофные экосистемы - сообщества бактерий в глубинных водах земной коры, которые используют энергию реакций окисления серы или железа. Уже в наши дни ученые открыли удивительные хемоавтотрофные экосистемы в океанических глубинах, где из разломов земной коры на поверхность выходят горячие воды, насыщенные серой.

Продуцентами в этих экосистемах являются серные бактерии, которые мутуалистически связаны с беспозвоночными животными - погонофорами. За счет погонофор кормятся десятки видов животных и бактерий, составляющих ансамбли в этих глубоководных «оазисах». Это очень продуктивные экосистемы, но площадь их невелика, и потому вклад в продукцию органического вещества планеты несопоставим с вкладом фототрофных экосистем.

Биомы - это природные зоны, на которые мир Minecraft оказался поделен после обновления Halloween Update. Биомы в реальной жизни имеют свои географические и климатические условия, своих растений и животных-эндемиков; чаще всего они называются экосистемами.

Виды биомов: Джунгли - Биом с большим количеством деревьев и озёр. На деревьях этого биома очень много листвы, в отличие от других биомов.

Саванна - Биом с плоским ландшафтом, деревья встречаются очень редко. А также биом имеет тусклый и унылый цвет травы.

Пустыня - Биом состоит из песка и кактусов. Деревьев нет, так как в пустыне не встречается грязь.

Тундра (от финск. tunturi - безлесная голая возвышенность), тип биома с характерным безлесьем в субарктическом поясе Северного полушария. Занимает площадь около 3 млн. км2, протягиваясь вдоль северного побережья Северной Америки и Евразии сплошной полосой шириной до 500 км. Тундра встречается также на некоторых островах близ Антарктиды. В горах образует высотный ландшафтный пояс (горная тундра)

Темнохвойные леса -- древостой которых представлен видами с темной вечнозеленой хвоей -- многочисленные виды елей, пихт и сибирская сосна (кедр). В связи с большим затемнением подлесок в темнохвойных лесах почти не развит, в напочвенном покрове господствуют жестколистные вечнозеленые кустарнички и папоротники. Почвы обычно подзолистые. Темнохвойные леса входят в таежную зону (тайга) Северной Америки и Евразии, а также образуют высотную зону во многих горах умеренного и субтропического географических поясов, в Субарктику они не заходят, так же как их почти нет в экстраконтинентальной долготной зоне.

Прерия (фр. prairie) -- североамериканская форма степи, вегетационная зона на Среднем Западе США и Канады. Составляет восточный край Великих равнин. Ограниченная вегетация, выражающаяся в редкости деревьев и кустов, обусловлена внутриконтинентальным расположением и Скалистыми горами, заслоняющими прерию с запада от осадков. С этим обстоятельством связаны засушливые климатические условия.

3. Непрерывность и дискретность географической оболочки, биосферы и техносферы. Границы территориальных систем.

Географическая оболочка , которая представляет собой сложное образование, состоящее из взаимодействующих главных земных сфер или их элементов - литосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы1.

Компонентами географической оболочки являются воздух, вода, горные породы, живое вещество (растения, животные).

Географическая оболочка характеризуется диалектическим единством двух важных качеств: непрерывности (континуальности) и прерывности ( дискретности ).

Непрерывность выражается в сплошности пространственного распространения географической оболочки , а прерывность, наоборот, отражается в ее делимости на отдельные части—геосистемы.

Ученые неодинаково проводят верхнюю и нижнюю границы географической оболочки. Одни считают, что границы географической оболочки очерчивают пределы распространения жизни на Земле. При таком подходе верхняя граница совпадает с максимальной концентрацией озона на высоте 20—30 км (озон поглощает ультрафиолетовую радиацию, избыточное количество которой убивает все живое). Нижняя граница проводится на глубине 20 км, где температура земной коры достигает 600° С и поэтому жизнь невозможна. Следовательно, при такой аргументации границ мощность географической оболочки составляет более 40 км, а сама оболочка совпадает с биосферой.

Иногда в географическую оболочку включают только тропосферу, по верхней границе которой (тропопаузе — в умеренных широтах на высоте 10—12 км) проводят и верхнюю границу географической оболочки. Нижнюю границу часто совмещают с подошвой земной коры (поверхностью Мохоровичича). Эта граница разделяет среды разного химического состава (либо фазы одной среды) и располагается в океанах на глубине 10 — 12 км, а на суше — на глубине до 55 — 65 км (в области активного горообразования).

4. Экологически закономерности вертикальной и горизонтальной структуры ландшафтов.

Пространственная организация

Она может быть горизонтальной и вертикальной.

Горизонтальная организация ландшафтов. Изучать ее начинают с рассмотрения морфологической структуры. Для этого рассматривают комплексы более низкого ранга, чем ландшафт: фации, подурочища, урочища, местность. Пространственная организация комплексов включает: сочетание фаций, подурочищ, типов урочищ и местностей, пропорции площадей, закономерности чередования, неравенство и группы комплексов, характер их границ и соседство, связи между комплексами низшего ранга. Выявляют характерные черты горизонтальной структуры, зависящие от сформировавших их условий: зональные, азональные, пойменные, террасовые, моренные и т.д. Устанавливают воздействие осадков на внутриландшафтные процессы: поверхностный, внутрипочвенный, грунтовый сток и связанное с ним перемещение вещества. Представление об иерархии в горизонтальной структуре и горизонтальных связях между комплексами помогает раскрыть механизм формирования и возможности сохранения и управления организацией ландшафтов. Учитывая направления связей в моделях с односторонним или двусторонним перемещением вещества, можно объяснить и упорядочить комбинации горизонтальной территориальной организации ландшафтов, их границ и границ, выполняющих функции мембран или барьеров (частью или полностью). Горизонтальную систему внутренних связей природных комплексов в ландшафтоведении определяют как межсистемную, характеризующую взаимное расположение частей и способы их соединения.

Вертикальная организация ландшафтов. Она выражается в ярусном расположении компонентов в соответствии с плотностью слагающего их вещества. Контактное взаимопроникновение и взаимодействие атмосферы, гидросферы и литосферы обеспечило формирование производного компонента -- почв. Взаимосвязь между компонентами географической оболочки (литосферой, атмосферой, гидросферой, почвой и биотой) в пределах конкретных ландшафтов изучают уже давно. Различия же вертикальной организации в пределах выделенных морфологических структур ландшафта основательно еще не раскрыты. Пока ясно, что ландшафт -- сложная интегральная система элементарных вертикальных структур, и анализ межкомпонентных связей, в конечном счете, нельзя сводить к простым элементарным составляющим, к редукции целого в геосистеме. Поэтому проблема изученности совокупности процессов, ведущих к образованию вертикальных взаимосвязей между компонентами ландшафта, отстает от изученности горизонтальной составляющей. В механизмах вертикальной организации ландшафтов большое значение имеют круговороты веществ и энергии, вертикальные потоки тепла и влаги, движение почвенных растворов, миграция органики и т. д.

Учение о биосфере, гидросфере, атмосфере. Устойчивое развитие человечества.