Свойства географической оболочки

Что такое географическая среда

Осуществляя все виды жизнедеятельности, человек постоянно находится в контакте с природными оболочками. Сфера их взаимодействия является географической средой. Близкий по понятию термин — окружающая среда.

Наглядный пример деятельности человека в географической среде — жизнь небольшого агрогородка в средней полосе России.

Проблемы

Как видно из наглядного примера, даже сравнительно небольшой населенный пункт с промышленными методами освоения природных ресурсов и взаимодействия с географической средой оказывает негативное влияние на них.

По аналогии, можно проследить антропогенное влияние на любых территориях, городах и объектах. Поэтому возникающие проблемы считаются глобальными, и унифицированы экологами по группам.

К основным относятся:

Ритмичность

Невозможно представить географическую оболочку нашей планеты без ритмичности развития. Под данным термином понимают цикличность, закономерные повторения одинаковых явлений, процессов через одинаковые промежутки времени. Ритмы бывают суточные и годовые.

Суточный ритм обусловлен вращением земного шара вокруг своей оси. В результате такой ритмичности наблюдаются колебания температуры, давления, изменения силы ветра, облачности, влажности воздуха. Кроме того, существует взаимосвязь между сменами дня и ночи и морскими, океаническими приливами, отливами, а также биоритмами животных и человека.

Годовые ритмы возникают как следствие вращения нашей планеты вокруг главного источника света и тепла – Солнца. В результате годовой ритмики наблюдается смена времён года, разрушения горных пород и образование почв, сезонные перемены в растительном и животном мире и другое.

Нельзя сказать, что суточные и годовые ритмы досконально изучены. В природе много неизученного. Но в современной науке большой интерес вызывают и другие ритмы. Например, вековые, так называемые сверхвековые в 1850 лет и более длительные.

Рис. 2 Суточная и годовая ритмичность

Этапы развития

По сути, развитие началось с момента возникновения первоматерии — первых материальных частиц будущей планеты. Когда закончился первичный процесс формирования поверхности (после фазы сейсмической активности), началось зарождение атмосферы. С этого времени начинают отсчет этапы активного развития всех оболочек Земли.

Неорганический

Продолжался 3 млрд лет. Во время него существовали только простейшие организмы. Зарождающаяся атмосфера была наполнена воздушной смесью с высоким содержанием углекислого газа и с низким кислорода.

Органический

Его длительность — около 550 млн лет. Начало его ознаменовано появлением многих форм бактерий и микроорганизмов. Затем по прогрессии пошел процесс возникновения новых организмов и растений. Все живые существа начали оказывать огромное влияние на механизмы развития существующих оболочек.

Последствия развития:

1. Происходит накопление горных пород органического происхождения.
2. По причине активного фотосинтеза изменился состав воды и атмосферы. В них повысилось содержание кислорода, так как происходил фотосинтез у зеленых растений, уменьшилось содержание углекислого газа.
3. В конце этого этапа появился человек.

Антропогенный

Современный. Он начался 40 тыс. лет назад со времени вхождения человека в активное взаимодействие с природой. По мере развития средств производства влияние антропогенного фактора на все оболочки Земли стало увеличиваться. С вступлением человечества в эпоху технического прогресса стали возникать экологические проблемы. Природные закономерности оболочки и ее гармоничное развитие начали заметно искажаться.

Межструктурные круговороты вещества и энергии

Что такое круговорот веществ? Это неоднократное участие вещества в процессах, которые протекают в геосферах. Такие круговороты могут быть:

• Литосферными. Это круговорот горных пород с одной стороны и перенос минеральных веществ в земной коре (геохимический круговорот) – с другой. Во втором случае вещества земной коры выходят за пределы литосферы и участвуют в других круговоротах.
• Круговорот воды. Этот процесс охватывает сразу атмосферу, биосферу, литосферу и гидросферу. Играет исключительную роль в работе географической оболочки. Делится на три звена: океаническое, материковое и атмосферное.
• Биологическими. Это поступление в живые организмы химических веществ из воздуха, воды и почвы. Процесс сопровождается потерями вещества и энергии.

Биологический круговорот подчиняется закону Линдемана, который говорит, что только 10% от общего потока энергии, поступившей на биологический уровень, передается дальше.

Рис. 2. Круговорот воды.

Связь компонентов географической оболочки

Благодаря круговоротам веществ и энергии, которые описаны в учебнике за 7 класс, отдельные компоненты географической оболочки связываются достаточно, чтобы образовать целостность. Существует множество разных круговоротов (атмосферный, земной коры и т.п.), но самым важным является водный. Из-за того, что такое удивительное вещество, как вода, способно переходить в разные состояния, оно сообразует друг с другом все компоненты природной оболочки и обеспечивает их существование.

Рис 2. Круговорот воды.

Также важен и биологический круговорот, когда минеральные вещества становятся частью живых организмов, затем снова возвращаясь в минеральное состояние. Это многократный процесс.

Тропосферный круговорот воздуха обеспечивает выживание живых компонентов географической оболочки, в нем участвует и гидросфера.

Скорость его протекания зависит от области: быстрее всего он происходит на экваторе, медленнее – в полярных областях.

Рис. 3. Круговорот воздуха.

Свойства географической оболочки

1. Географической оболочка отличается очень большой сложностью состава и разнообразным состоянием вещества;
2. В географической оболочке сосредоточена жизнь и существует человеческое общество;
3. Все физико-географические процессы в этой оболочке протекают за счет солнечной и внутренней энергии Земли;
4. Все виды энергии поступают вгеографическую оболочку, трансформируются в ней и частично консервируются.

Основными свойствами географической оболочки являются: ритмичность природных явлений, круговорот веществ и энергии, целостность и единство, саморегулирование.

Ритмичность – это повторяемость природных явлений во времени; но не буквальное их повторение, т.к. каждое последующее явление отличается от предыдущего. Существуют ритмы: изменения солнечной активности (2-3, 5-6, 11, 22-23 гг.); положения Земли по отношению к Солнцу (365 суток – годовое движение Земли вокруг Солнца, ритмичность продолжительностью 1800-1900 лет. Она возникает за счет действия приливообразующих сил, то есть при совпадении положения Солнца, Земли и Луны в одной плоскости и на одной прямой. При этом могут быть два положения. Если Луна помещается между Солнцем и Землей, то происходит наибольшее нарушение равенства океанских масс и вынос на поверхность глубинных вод, что отражается на климате. Через 900-950 лет Солнце, Земля и Луна снова находятся в одной плоскости и на одной прямой, но Земля оказывается между Солнцем и Луной. Как установлено, в первом случае на Земле отмечается влажный период, а во втором – сухой. Ритмы увлажнения Земли выявлены русским ученым Шнитниковым. 40000 лет – изменение наклона земной оси, 92000 лет – колебания эксцентриситета земной орбиты); положения Солнечной системы в Галактике (190-200 млн. лет – ее оборот вокруг ядра Галактики).

Неравномерное распределение энергии в географической оболочке вызывает движения вещества и образование круговоротов в атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере. Возникают движения воздушных и водных масс, а также неорганического и органического вещества, образующие атмосферную циркуляцию и круговорот воды, перенос минерального вещества, литосферные и биосферные круговороты. Круговая форма переносов обеспечивает непрерывность движения в условиях ограниченного количества вещества. Все круговороты не замкнуты, то есть часть вещества и энергии может при движении изыматься из круговорота, а иногда в круговорот включаются новые вещества и энергия. Пример: изъятие значительных объемов воды из географической оболочки в четвертичное время при образовании ледников и поступление ее в географическую оболочку – при их таянии.

Целостность географической оболочки проявляется в том, что изменение одного компонента природного комплекса вызывает изменение других, или всей системы, как целого. Пример: повсеместное распахивание земель и вырубка лесов в Центрально-Черноземных областях привели не только к ухудшению состояния почвенного покрова, но и гидролого-гидрогеологических условий, сокращению количества атмосферных осадков, изменению фитоценоза и зооценоза. Так антропогенное воздействие на один компонент природной системы (почвы) вызвал изменение состояния всей системы.

Единство географической оболочки проявляется в том, что изменения, произошедшие в одном месте, отражаются на всей оболочке, а иногда, на какой-либо ее части – в другом. Пример: выпадение кислотных дождей в Центрально-Черноземных областях, подкисляющих почвы, вызвано, в основном, переносом сернистых и азотных соединений западными ветрами из Западной Европы, где они выбрасываются в воздух промышленными предприятиями. Как видно, антропогенное воздействие на атмосферу в одном месте географической оболочки сказывается на почвенном покрове – в другом.

ГО обладает способностью саморегулирования, позволяющей поддерживать на определенных уровнях многие параметры. Пример 1. Постоянство солевого состава вод Океана, несмотря на неравномерное распределение осадков и неодинаковое испарение в разных его частях, а также на ежегодное поступление в Океан 37,5 тыс. км3 пресных вод, приносимых реками. Пример 2. Поддержание температуре воздуха на определенном уровне в результате процессов, возникающих в системе взаимодействия: солнечная радиация — температура земной поверхности — испарение — облачность.

Устройство живого мира

Живые организмы, составляющие биосферу, образуют сложную иерархию. В ее основе лежат неживые атомы. Они образуют молекулы, те формируют клетки, клетки образуют ткани, из которых состоят органы, а органы составляют организм. А уже организмы образуют сообщества, малые и большие, и крупнейшее из них — сама биосфера.

Биосистему принято разделять на различные уровни организации живой материи.

• Атом.
• Молекула. Любая система состоит из биологических акромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов. Они обеспечивают жизнедеятельность организма: передачу наследственной информации, структурное единство, защиту, обмен веществ, аккумуляцию энергии.
• Органоиды клетки — постоянные клеточные структуры, клеточные органы, обеспечивающие выполнение специфических функций в процессе жизнедеятельности клетки — хранение и передачу генетической информации, перенос веществ, синтез и превращения веществ и энергии, деление, движение и др.
• Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле.
• Ткань представляет собой совокупность сходных по происхождению и строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.
• Органы — это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей.
• Системы органов — функционально единые группы органов.
• Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, приспособленных для выполнения различных функций.
• Популяция — совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания.
• Биоценоз — совокупность живых организмов разных видов.
• Экосистема, или биогеоценоз, — совокупность совместно обитающих организмов и среды их обитания.
• Биом — совокупность экосистем одной природно-климатической зоны.
• Биосфера — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; глобальная экосистема Земли.

Краткая характеристика литосферы и гидросферы

Поверхность Земли, находящаяся под тропосферой, неоднородна — часть ее занята водой, которая образует гидросферу, а часть является сушей, образующей литосферу.

Литосфера — внешняя твердая оболочка земного шара, образованная каменными породами (поэтому и название — «литое» — камень). Она состоит из двух слоев — верхнего, образованного осадочными породами с гранитом, и нижнего, образованного твердыми базальтовыми породами. Часть литосферы занята водой (Мировой океан), а часть является сушей, составляющей около 30% земной поверхности. Самый верхний слой суши (в большинстве своем) покрыт тонким слоем плодородной поверхности — почвой. Почва является одной из сред жизни, а литосфера — субстратом, на котором проживают различные организмы.

Гидросфера — водная оболочка земной поверхности, образованная совокупностью всех водоемов, имеющихся на Земле. Толщина гидросферы различна на разных участках, но средняя глубина океана составляет 3,8 км, а в отдельных впадинах — до 11 км. Гидросфера является источником воды для всех организмов, живущих на Земле, она является мощной геологической силой, осуществляющей круговорот воды и других веществ, «колыбелью жизни» и средой обитания водных организмов. Антропогенное воздействие на гидросферу также велико и будет рассмотрено ниже.

Границы географической оболочки Земли

Границы любого природного комплекса не могут быть четкими, да и ученые-географы не всегда могут прийти к общему мнению. С точки зрения одних специалистов именно озоновый экран является верхней границей географической оболочки земли, другие считают, что это верхняя часть тропосферы. Нижняя граница на суше расположена на несколько километров вглубь земли. В океанах она проходит по дну. Общая мощность географической оболочки земли – 50 км.

Части географической оболочки Земли

Земная кора – верхняя часть литосферы
Тропосфера – нижняя часть атмосферы
Гидросфера
Биосфера
Части географической оболочки Земли имеют массу различий, но объединяет их одна существенная черта. Речь идет о непрерывном обмене веществ. Однако скорость перемещения компонентов географической оболочки различна. Самая большая скорость зафиксирована в тропосфере, а средний ее показатель – более 600 см/с.

На втором месте по скорости перемещения компонентов находится гидросфера, связано это с большой плотностью воды. В земной коре круговорот веществ практически незаметен и исчисляется несколькими сантиметрами или даже миллиметрами в год.

Перемещение компонентов внутри географической оболочки происходит в двух направлениях, в вертикальном и горизонтальном.

Чтобы стало понятно, как происходит обмен веществами и энергией внутри географической оболочки, можно рассмотреть их на примерах.

С поверхности океана и суши испаряется вода и попадает в воздушную оболочку.

В результате извержения вулканов и воздействия ветра в атмосферу попадают твердые частицы.

Воздух и вода могут попадать в литосферу, проникая по трещинам внутрь гористых образований.

В различные водоемы из атмосферы могут попадать газы, а также твердые частицы.

Верхние слои атмосферы нагреваются от земной поверхности.

Представители флоры поглощают углекислый газ, преобразуют его в кислород и выбрасывают в атмосферу.

Живые существа участвуют в формировании почвы, отмирая и разлагаясь.

§ 27-1. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА

Закономерности формирования географической оболочки. Географическая оболочка представляет собой сложную, разнообразную систему, которая существует уже на протяжении миллиардов лет. Она объёмна и целостна, состоит из твёрдого, жидкого и газообразного вещества.

Географическая оболочка имеет ряд важных структурных особенностей. Для неё характерно ярусное строение, которое обусловлено плотностью вещества. В географической оболочке выделяются океаническая и материковая части. Это существенно влияет на циркуляцию воды, воздуха, на распределение растительности, животного мира.

В мире всё взаимосвязано. Почему биомасса убывает от прибрежных зон к центральной части океана?

Географическая оболочка обладает рядом характерных свойств (рис. 196-5).

Рис. 196-5. Основные свойства географической оболочки

Непрерывность и единство географической оболочки обеспечивается движением воздуха, воды, миграцией минерального и органического вещества.

В мире всё взаимосвязано. В чём заключается единство географической оболочки? Приведите примеры, доказывающие непрерывность и единство географической оболочки.

Основной движущей силой природных круговоротов является солнечная энергия. Движение энергии и вещества в географической оболочке происходит ритмично. Различают ритмы часовые, суточные, месячные, сезонные, вековые. Важным свойством географической оболочки является саморегулирование и поддержание динамического равновесия природной среды.

Обратимость процессов в географической оболочке также одно из условий её существования. В природной среде можно наблюдать возобновление или восстановление нарушенного естественного процесса, например при восстановлении лесной растительности.

Поразмышляем. Как обратимость процессов в географической оболочке влияет на её функционирование?

Но существуют и необратимые процессы. Почти не возвращаются к естественному состоянию экосистемы, в которых хозяйственная деятельность нарушила природные процессы и вывела их из экологического равновесия.

Клуб знатоков-географов. Очень медленно происходит восстановление мохового и лишайникового покрова в тундре и зоне многолетней мерзлоты. Почти необратимо вторичное засоление, возникающее при орошении. С трудом идёт восстановление солевого состава и естественного уровня воды в обмелевших морях и озёрах.

В ходе развития географической оболочки незаметные, постепенные количественные изменения, накапливаясь, создают условия для резкого качественного изменения природы. Периоды медленных, эволюционных изменений сменяются резкими революционными преобразованиями.

Клуб знатоков-географов. Похолодание и наступление ледников в антропогене повлекло за собой изменение положения природных зон, гибель и миграцию отдельных видов флоры и фауны. Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере Земли в результате хозяйственной деятельности человека может привести к повышению глобальной температуры, таянию ледников и многолетней мерзлоты, сокращению зоны тундры и т. д. Бесконтрольная хозяйственная деятельность также может вызвать вначале качественные изменения природы на небольших территориях, а затем в целых регионах. Об этом, например, свидетельствует развитие процессов опустынивания и обезлесения на Земле.

Учёт закономерностей географической оболочки позволяет предвидеть возможные изменения в природе, давать прогноз результатам воздействия человека на природу, осуществлять геоэкологическую экспертизу проектов, связанных с хозяйственным освоением тех или иных территорий.

Зональность

Неоднородность климата на разных континентах и материках: в долинах и горной местности, на севере и на юге — было в свое время положено в основу научных изысканий многих географов. Они стремились найти закономерности и объяснения этого факта. В России эту работу довел до логического завершения и обоснования В.В. Докучаев. Им была проанализирована карта земной поверхности и определены четкие закономерности существования при определенных внешних условиях — определенного климата в каждом месте. Эта работа привела к составлению карты деления земной поверхности на географические (природные) зоны.

Географическая зональность проявляется в определенной смене природных комплексов — от полюсов к экватору. В основе ее закономерности положен принцип одинаковости климата в зависимости от поступивших на земную поверхность природных компонентов.

Основные из них:

• тепло,
• холод,
• свет,
• влага (осадки, испарения).

Участие живых организмов

Говоря о том, какова роль живых организмов в географической оболочке, нельзя это недооценивать. Неповторимость планеты заключается в том, что на ее поверхности зародилась и развивается жизнь. Процессы включают в себя 3 этапа:

• Появление органических веществ. Это следствие фотосинтеза. Потом они становятся пищей для многих животных и растений, а в некоторых случаях — простейшими живыми организмами.
• Преобразование первичной продукции во вторичную. Сначала поступает к растениям, затем через них — к животным.
• Разрушение всех видов продукции, как растительной, так и животной. Они разлагаются на микроскопические элементы, бактерии и грибы.

Под влиянием организмов Земля сильно изменилась. Состав Мирового Океана поменялся, в нем появились дополнительные и важные элементы, давшие возможность развиваться и эволюционировать рыбам и водным животным. Залежи угля, известняка и нефти тоже являются следствием и неотъемлемой частью перечисленных процессов.

§ 27-1. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА

Основные закономерности географической зональности Земли. Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки — географические пояса. Они отличаются друг от друга температурными условиями, общими особенностями циркуляции воздуха. В каждом из них свои особенности для жизни и хозяйственной деятельности человека. Внутри поясов на суше выделяются природные зоны. Они отличаются друг от друга типами растительности и почв, гидрологическими, термическими, геохимическими и другими процессами. Географические зоны подразделяются на подзоны по степени разной выраженности зональных признаков.

Клуб знатоков-географов. Клиновидная форма материков в Южном полушарии способствует проникновению холодных морских течений вплоть до тропических широт. В Южном полушарии нет аналогов таким тёплым течениям, как Гольфстрим и Куросио. Поэтому количество зон и их расположение в Северном и Южном полушариях неодинаково. В Южном полушарии нет зоны тундры и лесотундры. В умеренном поясе есть небольшие площади лиственных лесов, но нет зоны тайги.

Мир и Беларусь. Беларусь расположена в пределах природной зоны смешанных лесов. Но леса в этой зоне значительно отличаются по составу лесообразующих древесных пород. Северную часть страны занимает подзона дубово-тёмнохвойных лесов, центральную часть — подзона грабово-дубово-тёмнохвойных лесов, а на юге расположена подзона широколиственно-сосновых лесов.

В связи с неоднородностью земной поверхности и условий увлажнения в различных частях материков зоны и подзоны не всегда имеют широтное простирание. Иногда они протягиваются в меридиональном направлении. Например, на западе Северной Америки или востоке Азии. Поэтому зональность правильнее называть не широтной, а горизонтальной.

Поработаем с атласом. Используя материал учебного пособия, найдите на карте районы, где природные зоны и подзоны расположены в меридиональном направлении.

Зональность является всеобщей закономерностью, но она не везде выражена одинаково. Наиболее чётко она проявляется в полярных, субэкваториальных и экваториальных широтах, а также на внутриматериковых равнинах умеренных и субтропических широт.

Зональность географической оболочки как планетарное явление нарушается противоположным свойством — азональностью. Под азональностью географической оболочки понимается распространение какого-то объекта или явления вне связи с зональными особенностями данной территории. Причина азональности — неоднородность земной поверхности: наличие материков и океанов, гор и равнин на материках, своеобразие условий увлажнения и др. Существуют две основные формы проявления азональности — секторность географических поясов и высотная поясность. Секторность (дифференциация по долготе) географических поясов определяется увлажнением. Высотная поясность имеет много общего с горизонтальной зональностью. Однако природные пояса в горах меняются значительно быстрее, чем природные зоны на равнинах.

Клуб знатоков-географов. В Северном полушарии в направлении от экватора к полюсам температура убывает примерно на 0,5 °С на каждый градус широты (111 км), в то время как в горах она падает в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м.

Большое влияние на высотную поясность оказывает экспозиция склонов гор. Между горизонтальной зональностью и высотной поясностью существует тесная взаимосвязь. Горизонтальная зональность определяет тип высотной поясности. В каждой горизонтальной зоне горы обладают своим набором высотных поясов. Количество высотных поясов зависит от высоты гор и их местоположения. Чем выше горы и чем ближе к экватору они расположены, тем разнообразнее у них спектр поясов.