3. Атмосфера, гідросфера і літосфера

Атмосфера — газова оболонка Землі, що простягається у космічний простір приблизно на 3000 км.

Майже 50% усієї маси атмосфери зосереджено в нижньому 5 км прошарку, 75% — у 10 км, а 90% — у 16 км.

Живі організми зосередженні в прошарку нижче 12–18 км, тобто нижче озонового прошарку, хоча космонавтами були виявлені спори мікроорганізмів на висоті приблизно 85 км, причому вони знаходились в латентному (сплячому) стані. Атмосфера Землі формувалася впродовж тривалого періоду (3–4 млрд. років), але за останні 50 млн. років її склад стабілізувався. Сучасна атмосфера Землі складається, в основному, (на рівні моря) із: азоту — 78,09%; кисню — 20,94%; аргону — 0,93%; СО₂ — 0,03%; водню — 0,01%.

З числа малих по кількості газів слід зазначити вуглекислий газ (СО₂) і озон, які роблять вирішальний вплив на життя. Крім того, в атмосфері завжди присутні водяні пари, а в нижній її частині присутні зважені частки — результат природної або антропогенної діяльності. Ці частки впливають на прозорість атмосфери, що у свою чергу, впливає на життя. СО₂ в атмосфері з'являється в результаті дихання рослин і тварин, діяльності вулканів, антропогенним шляхом. За останні роки вміст СО₂ в атмосфері збільшується за рахунок антропогенної діяльності. Так як СО₂ добре поглинає теплове випромінювання, що йде від Землі, то підвищення вмісту СО₂ в атмосфері може призвести до так званого «парникового ефекту» і перегріву біосфери.

Важливою складовою атмосфери, що впливає на життя, є озоновий шар, максимальна щільність якого на висоті 12–16 км. Цей шар захищає все живе від ультрафіолетового випромінювання сонця. Руйнація озонового шару в результаті техногенного впливу, виникнення озонових дір — одна з глобальних проблем сучасності. З ультрафіолетовою радіацією вчені пов'язують збільшення онкологічних захворювань, виникнення мутацій (ультрафіолет руйнує молекули ДНК, а це вже генетичні зміни). Варто зауважити, що атмосфера має дуже важливе екологічне значення. Вона регулює клімат планети, захищає її від надмірного нагрівання й охолодження, підтримуючи середню температуру Землі порядку 14°С. Атмосфера захищає всі живі організми Землі від згубного впливу космічних променів, ударів метеоритів, через неї здійснюється фотосинтез і обмін енергії — головні процеси біосфери. Атмосфера впливає на характер і динаміку всіх екзогенних процесів, що здійснюється в літосфері. Розвиток гідросфери також у значній мірі залежить від атмосфери.

Сучасне промислове виробництво є джерелом все більш зростаючого забруднення атмосфери, яке переноситься повітряними потоками на величезні відстані і завдає величезної шкоди природному середовищу.

Гідросфера — водяна сфера нашої планети: сукупність океанів, морів, річок, озер, підземні води, льодовики.

Вода покриває 71% поверхні Землі. Основна маса води (96,5%) зосереджена у Світовому океані, причому це солона вода. Середня солоність цих вод — 35 г/л.

Хімічний склад океанічних вод, як вважають спеціалісти, схожий на склад людської крові — у них містяться майже усі відомі хімічні елементи, але в різних пропорціях (хлористого натрію —27,2 г/л, хлористого магнію — 3,4 г/л, великий відсоток фосфатів). З розчинених газів найбільш важливі для життя — кисень, вуглекислий газ, якого у воді в 60 разів більше ніж в атмосфері.

Величезне значення для формування клімату та інших екологічних факторів має динаміка величезної маси океанічних вод, що постійно рухаються під впливом неоднакової інтенсивності сонячного прогрівання поверхні на різних широтах. Океанічні води відіграють основну роль у кругообігу води на планеті. Океан — важлива «фабрика» погоди на планеті та основний стабілізатор середньої температури земної кулі. У холодних областях вода поглинає вуглекислий газ з атмосфери, а в теплих — йде його виділення. У цілому Світовий океан дуже важливий для планетарного обміну речовин та обміну енергією.

Континентальні води в основному прісні. Їхня солоність не перевищує в середньому 1–2 г/л. На континентах гідросфера представлена річками, озерами, підземними водами. Хімічний склад підземних вод дуже різноманітний, у залежності від гірських порід, у яких вони залягають, і глибини. За мінералізацією — від прісних до концентрованих розчинів солей. З прісних вод основна маса (86%) зосереджена у льодовиках.

Вода виконує чотири дуже важливі функції:

а) є найважливішим мінеральним ресурсом споживання;

б) є основою механізмів здійснення взаємозв'язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);

в) є основним агентом-переносником глобальних екологічних циклів;

г) є основною складовою частиною усіх живих організмів.

Величезну роль вода відіграє у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, клімату, переносі хімічних речовин із глибин Землі на її поверхню, транспортуванні забруднювачів довкілля. Пари води, що є в атмосфері, відіграють роль фільтра сонячної радіації, нейтралізатора екстремальних температур, регулятора клімату. Саме у воді зародилось життя на Землі.

Літосфера — верхня тверда оболонка Землі, що включає всю земну кору з частиною верхньої мантії Землі і складається з осадових, магматичних і метаморфічних порід.

Товщина літосфери на континентах 25–100 км, а під океанами 5–50 км. Основна частина літосфери складається з магматичних порід (95%), серед яких на континентах це граніти, а в океані — базальти.

У верхній частині континентальної земної кори розташовані ґрунти, значення яких для життя важко переоцінити. Ґрунти виникли одночасно з виникненням живих організмів і розвивалися під впливом рослин, тварин і мікроорганізмів. Сучасні ґрунти є трифазною системою, яка складається із суміші мінеральних часток (продукти руйнування гірських порід), органічних речовин (продукти життєдіяльності мікроорганізмів і грибів). Ґрунти — самостійне природно-історичне, органно-мінералогічне тіло природи, що виникло у гравітаційному полі Землі в результаті впливу живих і мертвих організмів, природних вод на поверхневі прошарки гірських порід у різноманітних умовах клімату і рельєфу.

Основна маса живих організмів літосфери зосереджена в ґрунтах, на глибині не більш декілька метрів. Ґрунти — придатний для життя рослин, багатьох тварин і мікроорганізмів шар земної кори.

Ґрунту характерна закономірна будова вертикального профілю, хімічний склад, фізичні і біологічні властивості, а також специфічний характер перетворення речовини й енергії. Характерна властивість ґрунтів — родючість. Родючість ґрунтів визначається сполученням багатьох фізичних та хімічних властивостей. Вона залежить від кількості в ґрунтах гумусу, від наявності біогенних макро- та мікроелементів, від вологості ґрунту, від його кислотності і т. д. Ґрунти відіграють величезну роль у кругообігу води, речовин і вуглекислого газу.

Актуальність вивчення літосфери зумовлена тим, що вона є зосередженням усіх мінеральних ресурсів, необхідних для життя й господарської діяльності. У межах літосфери періодично відбуваються різні екологічні процеси (землетруси, виверження вулканів, зсуви), які мають величезне значення для формування екологічної ситуації у певному регіоні планети, а іноді призводять до глобальних екологічних катастроф.