Лекция #2

Биосфера как глобальная экосистема нашей планеты, ее структура.

План:

1. Атмосфера и ее экологическое значение

2. Гидросфера и ее экологическое значение

3. Литосфера и ее экологическое значение

1. Воздух - один из основных элементов окружающей среды, который необходим всему живому на нашей планете. Без пищи человек может обходиться 5 недель, без воды 5 дней, без воздуха 5 минут, но нормальная жизнедеятельность организма требует не только наличие воздуха, но и его определенной чистоты. От качества воздуха зависит здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность любых зданий и сооружений.

Загрязненный воздух — это источник загрязнение вод и почв.

Биосфера является глобальной экосистемой нашей планеты. В структурном плане биосфера состоит из атмосферы, гидросферы и литосферы.

• Атмосфера — это газовая оболочка нашей планеты. Ее масса составляет 5,5х10^15 тонн. По характеру изменения температуры воздуха с высотой, атмосферу классифицируют на несколько слоев, то есть сфер, между которыми располагаются переходные слои - паузы.

• Тропосфера является наиболее плотным слоем воздуха, прилегающей к земной поверхности. Толщина ее в средних широтах составляет 10-12 км над уровнем моря, на полюсах 7-10 км, над экватором 16-18 км. Из-за неравномерности прогрева земной поверхности в тропосфере образуются мощные вертикальные токи воздуха, отмечается неустойчивость температуры, относительная влажность и давление. В тропосфере сосредоточена основное количество водного пара и мельчайших частиц примесей тяжёлых металлов, способствующих образованию облаков. Таким образом тропосферу называют "кухней погоды". Температурные режимы воздуха в тропосфере по высоте уменьшаются на 0.6 градусов на каждые 100 метров и колеблются от 40 до -50 градусов по Цельсию. Верхней границей тропосферы является тропопауза. Это область, температура в которой перестает меняться.

• Стратосфера находится выше тропопаузы. Примерно до 50 км простирается стратосфера. Для нее характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры -50 градусов по Цельсию, до высоты 25 км. Выше температура начинает повышаться в среднем на 0.6 градусов на каждые 100 метров и на уровне стратопаузы около 50 км, достигается от 0 до 10 градусов по Цельсию. В стратосфере под воздействием космического излучения и коротковолнового ультрафиолетового излучения солнца, молекулы воздуха ионизируются в результате чего образуется озон. Озоновый слой на высоте от 25 до 40 км и защищает все живое от биологически активного ультрафиолетового излучения солнца с длинной волны 300 нм

• Мезосфера. Стратопауза отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы. В мезосфере количество озона уменьшается, поэтому средняя температура там значительно ниже. На высоте приблизительно 80 километров, она равна -70 и в мезосфере наблюдаются серебристые облака.

• Термосфера. Выше мезосферы расположена термосфера или ионосфера. Между ними имеется мезопауза. Для термосферы характерно непрерывное повышение температуры с увеличением высоты. На высоте 150 километров температура достигает от 200 до 240 градусов. На уровне 200 километров 500 градусов, а на высоте 500-600 километров - 1500 градусов. В термосфере газы очень разряжены и практически ионизированы. Под действием солнечной радиации в термосфере протекают множество фотохимических реакций, в которых участвуют кислород, азот, озон, оксид азота и в небольших количествах пары воды и диоксид углерода.

• Экзосфера наиболее удалена от земли и находится приблизительно от 700 до 1600 километров.

• Водородная геокорона — это самая внешняя область атмосферы, которая состоит из водорода. Она прослеживается до расстояний в несколько земных радиусов.

Таблица 1 Основные составные компоненты атмосферы.

№	Компоненты	Содержание
		По массе %	По объему %
1	Азот	75,52	78,09
2	Кислород	23,15	20,94
3	Аргон	1,28	0,93
4	Диоксид углерода	0,046	0,33
5	Неон	1,2 * 10-3	1,8 * 10-3
6	Гелий	7,2 * 10-5	5,2 * 10-4
7	Криптон	3,3 * 10-4	1 * 10-4
8	Ксенон	3,9 * 10-5	8 * 10-6
9	Оксид азота	2,5 * 10-3	2,5 * 10-4
10	Водород	3,5 * 10-6	5 * 10-4
11	Метан	0,8 * 10-4	1,5 * 10-4
12	Оксид азота	0,8 * 10-4	1,5 * 10-4
13	Озон	0,8 * 10-6	2 * 10-5
14	Диоксид серы	-	2 * 10-6
15	Оксид углерода	-	2 * 10-6
16	Азотистая влага	0,2	3
17	Аммиак	-	2 * 10-6

• Азот и его краткая характеристика. По своей массе азот составляет основную часть атмосферы. Это элемент пятой группы периодической системы Менделеева с атомной массой 14 атмосферных единиц. При нормальных условиях, азот имеет газообразное состояние без цвета, запаха и вкуса. Практически весь азот, который присутствует в атмосфере является продуктом жизнедеятельности организмов, то есть имеет реагентное происхождение. Слово азот переводится как не поддерживающий жизнь, но на самом деле он является необходимым элементом для жизнедеятельности организмов. В белке человека и животных находится приблизительно 17% азота. Азот входит также в состав нуклеиновых кислот. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые соединения. Значительное содержание азота поступает в почву благодаря азотофиксирующим микроорганизмам, которые переводят свободный азот атмосферы. В соединения азота. В атмосфере на один гектар почвы 70 килограмм свободного азота, и только в результате азотофиксации, часть этого азота становится доступна для высших растений. Способностью непосредственно усваивать атмосферный азот обладают древнейшие представители живого на сине-зелёные водоросли. С точки зрения кругооборота или циклического перемещения азота растения с одной стороны и животные, в том числе человек, с другой стороны отличаются тем, что у животных утилизация образующихся азотистых соединений осуществляется лишь в слабой мере, а большая часть азота выводится из организма и только растения имеют "замкнутый" цикл азота. Поступивший растения азот, возвращается в почву лишь с самим растением.

• Кислород. Химический элемент четвертой группы периодической системы Менделеева, с атомной массой 15 атмосферных единиц. В нормальных условиях этот раз не имеет цвета, запаха и вкуса. Кислород является самым распространенным химическим элементом на земле. В гидросфере его содержание 85% по массе, в литосферы его 47% по массе, а в атмосфере кислород находится в свободном состоянии приблизительно 20%. В живых организмах кислород содержится около 70%. У взрослого человека на 1 литр крови 95-96% кислорода. Велика роль свободного кислорода в биохимических и физиологических процессах, особенно в дыхании. За исключением некоторых микроорганизмов, все животные и растения получают необходимую для жизнедеятельности энергию за счёт биохимического окисления различных веществ с помощью кислорода. Вся масса свободного кислорода земли возникла и сохраняется благодаря жизнедеятельности зелёных растений суши и мирового океана, выделяющих кислород в процессе фотосинтеза.

• Углекислый газ (углерод) является основным биогенным элементом, играющим важную роль в образовании всего живого. В атмосфере содержится более 0.03%. Источниками поступления углекислого газа являются: вулканические газы, дыхание человека /животных/ растений, сжигание человеком горючих или переработка полезных ископаемых. Полных обмен углекислого газа в атмосфере происходит за 300-500 лет.