Биосферы, структура, характеристика и состав
Термин «биосфера» введен в 1875 Э. Зюссом. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в т.ч. человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В.И. Вернадским (1926).
Биосфера (греч. bios «жизнь») - своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
По новейшим данным, масса Земли составляет 6·1021 т, объем – 1,083·1012 км3, площадь поверхности – 510,2 млн. км2, следовательно все природные ресурсы нашей планеты ограничены.
Таблица 2
Основные характеристики геосфер Земли (Н.Ф. Реймерсу, 1990 г.)
Показатели |
Атмосфера |
Гидросфера |
Литосфера |
Мантия |
Ядро Земли |
Глубина (толщина), км |
1000-3000 средняя 2000 |
средняя для океана 3,8 максимум 11,022 |
средняя около17, континенты в среднем 35 (до 70), под океанами 5-7 |
до 2900 |
2900-6370 |
Объем, 1018м3 |
1320 |
1,4 |
10,2 |
896,6 |
175,2 |
Плотность, г/см3 |
у поверхности Земли - 10-3, на высоте 750 км-10-16 |
0,99-1,03 |
2,7-3,32 |
3,32-5,68 |
9,43-17,20 |
Масса, 1021г |
5,15-5,9 |
1455,8 |
5∙104 |
405∙104 |
188∙104 |
Процент от общей массы Земли |
около 10-6 |
0,02 |
0,48 |
67,2 |
32,3 |
Рис. 1. Схема строения биосферы
Современное материалистическое учение о биосфере разработал русский академик В.И. Вернадский. Он назвал биосферой оболочку Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль. По физическим условиям биосфера может быть поделена на три среды: атмосферу, гидросферу и литосферу, которые есть геосферы нашей планеты.
Атмосфера – (греч. «атмос» – пар) – газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли, через атмосферу осуществляется обмен вещества иэнергии с космосом.
Рис. 2. Структура атмосферы
Атмосфера физически, химически и механически воздействует на литосферу и гидросферу, регулируя распределение тепла и влаги. Практически все геологические процессы обусловлены их взаимодействием. Атмосфера поддерживает различные формы жизни на Земле. Атмосфера в свою очередь подразделяется на несколько слоев или сфер: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу (ионосферу).
Озоновый слой задерживает губительную для живых организмов ультрафиолетовую радиацию. Выше этого слоя температура в атмосфере повышается. Количество водяного пара с удалением от поверхности быстро падает: на высоте 2 км его уже в два раза меньше, чем у поверхности, а выше 70 - 80 км атмосфера практически сухая.
Таблица 3
Приблизительный состав атмосферы (по Н. Реймерсу, 1990)
Элементы и газы |
Содержание в нижних слоях атмосферы, % |
|
по объему |
по массе |
|
Азот |
78,084 |
75,5 |
Кислород |
20,946 |
23,14 |
Аргон |
0,934 |
1,28 |
Неон |
0,0018 |
0,0012 |
Гелий |
0,000524 |
0,00007 |
Криптон |
0,000114 |
0,0003 |
Водород |
0,00005 |
0,000005 |
Углекислый газ |
0,034 |
0,0466 |
Водяной пар в полярных широтах |
0,2 |
- |
Водяной пар у экватора |
2,6 |
- |
Озон в тропосфере |
0,000001 |
- |
Озон в стратосфере |
0,001 - 0,0001 |
- |
Метан |
0,00016 |
0,00009 |
Окись азота |
0,000001 |
0,0000003 |
Окись углерода |
0,000008 |
0,0000078 |
Газовый состав атмосферы более или менее постоянен, но он разнороден по количеству входящих газов их концентрации в разных ее слоях. Главными составными частями являются азот, кислород, аргон и углекислый газ. Каждый газ в атмосфере выполняет определённые функции: кислород – обеспечивает дыхание и горение, азот - химически малоактивен и обеспечивает темпы окисления, углекислый газ и вода (пар) обеспечивают парниковый эффект, не давая земной поверхности остывать, озон поглощает значительную часть ультрафиолетовой радиации, губительной для всего живого.
Таблица 4