16. Функционирование и история развития географической оболочки земли

Круговорот веществ в географической оболочке

Функционирование географической оболочки осуществляется посредством большого количества круговоротов веществ и энергий, обеспечивает сохранение основных ее свойств на протяжении значительного времени, обычно носит ритмический (суточный, годовой и т.д.) характер и не сопровождается ее коренным изменением.

Вещество географической оболочки и его энергия имеют земное и солнечно-космическое происхождение.

Под круговоротом веществ понимают повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества и энергии в природе, имеющие более или менее циклический характер. 

Круговорот веществ в природе включает в себя процессы преобразования простейших минеральных и органоминеральных веществ в более сложные соединения, их перемещение, дальнейшую деструкцию с образованием простых форм.

Вещество каждой частной оболочки (гидросферы, атмосферы и пр.) присутствует в других частных оболочках. Все компоненты географической оболочки взаимодействуют и проникают друг в друга. 

Круговорот вещества между сушей и океаном связан с круговоротом воды.

Другой важнейший круговорот вызывается деятельностью живого вещества.(все живое вещество могло бы обновиться примерно за 13 лет)

Круговорот отдельных химических элементов

Каждый химический элемент совершает свой круговорот в географической оболочке за счет солнечной энергии. Участвующие в круговоротах элементы переходят из органической формы в неорганическую и наоборот.

К основным биологическим циклам обычно относят круговороты таких важных для формирования живого вещества элементов, как углерод, кислород, азот, фосфор.

◊ круговорот углерода. Источников углерода достаточно много, но лишь углекислый газ (диоксид углерода), находящийся в атмосфере в газообразном состоянии или растворенный в воде гидросферы, перерабатывается в органическое вещество живых организмов. В процессе фотосинтеза он превращается в сахар, затем в протеиды, липиды и другие органические соединения. Основные источники современного повышенного поступления углекислого газа — антропогенные.

◊ круговорот кислорода. Кислород содержится в географической оболочке в разных формах. В атмосфере он находится в газообразной форме (в виде молекул кислорода и в составе молекул диоксида углерода СО2), в гидросфере - в растворенном виде, а также входит в состав воды. Больше всего кислорода находится в связанном состоянии в молекулах воды, в солях, оксидах твердых пород земной коры. Основной источник атмосферного кислорода — зеленые растения.

◊ круговорот азота. Основной источник азота — воздух, он содержит около 78% азота. Большая часть этого газа образуется в результате деятельности микроорганизмов - фиксаторов азота. Основной источник повышенного поступления азота в природный круговорот - современное сельское хозяйство, использующее азотные удобрения.

◊ круговорот фосфора. Основной источник фосфора в географической оболочке — апатиты. В настоящее время значительное влияние на запасы и распределение фосфора, как и азота, в географической оболочке, на скорость и замкнутость их круговоротов оказывают такие факторы, как уничтожение лесов, замена их травянистой и культурной растительностью.

Ритмические процессы в географической оболочке.

Природные явления могут быть периодическими (одинаковые фазы повторяются через равные промежутки времени: смена дня и ночи, смена времен года и др.); циклическими, когда при постоянной средней продолжительности цикла промежуток времени между его одинаковыми фазами имеет переменную продолжительность (колебания климата, наступление и отступление ледников). 

Ритмичность установлена в атмосферных процессах (температура, осадки, атмосферное давление и др.), в развитии гидросферы (в колебаниях водности рек, уровней озер), в изменении ледовитости морей и развитии ледников на суше, в трансгрессиях (наступание моря на сушу) и регрессиях (отступание морей), в различных биологических процессах (развитие деревьев, размножение животных), в горообразовании. По продолжительности различают ритмы суточные, годовые, внутривековые (от нескольких лет до десятилетий), многовековые, сверхвековые (измеряемые тысячелетиями, десятками и сотнями тысячелетий), геологические, когда некоторые явления повторяются через миллионы лет. 

Гелиогеофизические ритмы в географической оболочке связаны с изменениями солнечной активности.

Причиной ритмов, имеющих астрономическую природу, могут быть изменения движения Земли по орбите и под влиянием других планет, например изменение наклона земной оси к плоскости орбиты.

Давно известно, что Луна и Солнце вызывают приливы в водной, воздушной и твердой оболочках Земли.

Геологические ритмы - самые продолжительные из известных. Эти ритмы проявляются прежде всего в геологических процессах. Выделяют четыре основных тектонических цикла: каледонский (первая половина палеозоя), герцинский (вторая половина палеозоя), мезозойский и альпийский.

История развития географической оболочки.

Современная структура географической оболочки - результат очень длительной эволюции

В ее развитии принято выделять три основных этапа — добиогенный, биогенный и антропогенный.

этап	Геологические рамки	Длительность, лет	Основные события
Добиогенный	Архейская и протерозойская эры 3700-570 млн лет назад	3000 млн	Живые организмы принимали слабое участие в формировании географической оболочки
Биогенный	Фанерозойский зон (палеозойская, мезозойская и большая часть кайнозойской эры) 570 млн - 40 тыс. лет назад	Около 570 млн	Органическая жизнь - ведущий фактор в развитии географической оболочки. В конце периода появляется человек
Антропогенный	С конца кайнозойской эры до наших дней 40 тыс. лет назад - наши дни	40 тыс.	Начало этапа совпадает с появлением современного человека (Homo sapiens). Человек начинает играть ведущую роль в развитии географической оболочки