Литосфера, как часть биосферы
Гидросфера, как часть биосферы
Гидросфера – совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических, атмосферных. Они находятся в виде паров и облаков в земной атмосфере, формируют океаны и моря, существуют в замороженном состоянии в высокогорных районах континентов и в виде мощных ледяных панцирей покрывают полярные участки суши. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды.
Гидросфера находится в тесной зависимости с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы, в которое она входит в качестве обязательного компонента.
Литосфера – верхняя «твердая» оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества. Включает земную кору и верхнюю мантию Земли. Мощность литосферы – 50-100 км, в том числе земной коры – до 75 км на континентах и 10 км под дном океана.
Химический состав земной коры определяют немногие элементы. Всего лишь восемь элементов (кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий) слагают основную ее массу. Ведущим и наиболее распространенным элементом является кислород, составляющий едва ли не половину массы земной коры (≈ 47,3%) и 92% ее объема. Он прочно связан химически с другими элементами в главных породообразующих минералах. Земная кора сложена горными породами различного типа и различного происхождения. На осадочные породы приходится 9,2%, на метаморфические – 20% и на магматические – 70,8%. Поверхность континентов на 80% занята породами осадочными, а океаническое дно – почти полностью свежими осадками, как продуктами сноса материала континентов и деятельности морских организмов.
Теоретически пределы биосферы шире, поскольку в гидротермах дна океана (их назвали «черными курильщиками» из-за темного цвета извергающихся вод) на глубинах около 3 км обнаружены организмы при температуре до 250°С.
Почва – это особая органоминеральная природная многофазная структурная система, обладающая плодородием, возникшая в поверхностном слое выветривания горных пород в результате воздействия живых организмов на органические и минеральные субстраты, разложения мертвых организмов, влияния природных вод и атмосферного воздуха, в различных условиях климата, рельефа и времени.
Земля – это важнейшая часть окружающей природной среды, характеризующаяся пространством рельефа, почвенным покровом, растительностью, водами, являющаяся главным средством производства в сельском и лесном хозяйствах, а также пространственным базисом для размещения всех отраслей народного хозяйства. Сравнив определения понятий «почва» и «земля», можно видеть, что первое представляет часть второго.
Почвенный покров земли образует педосферу – одну из составных частей биосферы. Педосфера выполняет глобальные функции:
– обеспечивает существование жизни на Земле (растения из почвы получают элементы минерального питания и воду, в почвах существует огромное количество живых организмов и др.);
– регулирует взаимодействие большого геологического и малого биологического круговорота (циклов) вещества на земной поверхности. При этом в почвах аккумулируются элементы питания (при выветривании горных пород и др.), которые через трофические цепи возвращаются в почвы (биологический круговорот малый); одновременно из почвы элементы частично выносятся атмосферными осадками в Мировой океан, где образуют осадочные горные породы, которые в продолжении геологической истории могут выйти на поверхность, что составляет большой геологический круговорот вещества;
– поддерживает химический состав атмосферы и гидросферы (почвенное «дыхание» совместно с фотосинтезом и дыханием животных определяют состав приземного слоя атмосферы; через круговорот воды почва влияет на состав веществ, поступающих в гидросферу);
– аккумулирует активное органическое вещество и регулирует биосферные процессы в результате воспроизводства почвенного плодородия, обеспечивая плотность жизни на Земле.
В отличие от почвы, земля – это сложное естественноисторическое и социально-экономическое понятие, относящееся к природному ресурсу и включающее не только почву, но и определенную часть Земной поверхности – ее положение в географическом пространстве и социально-экономический потенциал.
Источник
Основные сферы планеты Земля: литосфера, гидросфера, биосфера и атмосфера
Земля – 3-я планета от Солнца, расположенная между Венерой и Марсом. Она является самой плотной планетой Солнечной системы, крупнейшей из четырех планет земной группы и единственным астрономическим объектом, который, как известно, содержит жизнь. Согласно радиометрическому датированию и другим способам исследований, наша планета образовалась около 4,54 млрд лет назад. Земля гравитационно взаимодействует с другими объектами в космосе, особенно с Солнцем и Луной.
Земля состоит из четырех основных сфер или оболочек, которые зависят друг от друга и являются биологическими и физическими компонентами нашей планеты. Их научно называют биофизическими элементами, а именно гидросферой («гидро» для воды), биосферой («био» для живых существ), литосферой («лито» для суши или земной поверхности) и атмосферой («атмо» для воздуха). Эти основные сферы нашей планеты далее делятся на различные под-сферы.
Рассмотрим все четыре оболочки Земли более подробно, чтобы понять их функции и значение.
Литосфера – твердая оболочка Земли
Литосфера, иногда называемая геосферой, относится ко всем горным породам Земли. Она включает земную кору и верхнюю часть мантии. Выше, литосфера ограничена атмосферой, а ниже – астеносферой (слоем в верхней мантии Земли). Валуны горы Эверест, песок на пляжах Майами и лава, извергающаяся с горы Килауэа на Гавайях, являются примерами компонентов литосферы.
Литосфера является самой твердой сферой нашей планеты. Ее фактическая толщина может варьироваться от примерно 40 км до 280 км. Литосфера заканчивается в момент, когда минералы земной коры становятся вязкими и жидкими. Точная глубина, при которой это происходит, зависит от химического состава горной породы, а также от температуры и давления.
Существует два типа литосферы: океаническая литосфера и континентальная литосфера. Океаническая связана с океанической корой и немного плотнее континентальной литосферы. Континентальная литосфера, связанная с континентальной корой, может быть намного толще, чем океаническая, простираясь на 200 км ниже поверхности Земли.
Наиболее известной особенностью, связанной с литосферой Земли, является тектоническая активность, которая описывает взаимодействие огромных плит литосферы, называемых тектоническими плитами.
Литосфера разделена на тектонические плиты, которые соединяются между собой как зазубренная головоломка. Эти плиты не имеют постоянного расположения; они медленно двигаются. Большая часть тектонической активности происходит на границах этих плит, где они могут сталкиваться, разрываться или пододвигаться друг под друга. Движение тектонических плит стало возможным благодаря тепловой энергии от мантийной части литосферы. Тепловая энергия делает твердую литосферу более эластичной.
Тектоническая активность отвечает за некоторые из самых драматических геологических событий Земли: землетрясения, вулканы, орогенез (горообразование) и глубокие океанические впадины, которые образовались в результате тектонической активности в литосфере.
Гидросфера – водная оболочка Земли
Гидросфера – водная оболочка, включающая всю воду на нашей планете. К ней относится вода, которая находится на поверхности планеты, под землей и в воздухе. Гидросфера планеты может быть жидкостью, паром или льдом.
На Земле жидкая вода существует на поверхности в виде океанов, озер и рек. Под землей она встречается в колодцах и водоносных горизонтах, а также как грунтовые воды. Водяной пар наиболее заметен в виде облаков и тумана.
Замерзшая часть гидросферы Земли состоит из льда: ледников, ледяных вершин и айсбергов, и имеет свое название – криосфера.
Вода проходит через гидросферу благодаря циклическому перемещению. Она накапливается в облаках, затем падает на Землю в виде дождя или снега. Эта вода собирается в реках, озерах и океанах. Затем она испаряется в атмосферу, чтобы снова начать цикл. Этот процесс называется гидрологическим циклом.
По оценкам ученых, на нашей планете есть более 1386 млн. км³ воды.
В океанах содержится более 97 % запасов воды на Земле. Остальная часть приходится на пресную воду, две трети которой находится в замерзшем состоянии в полярных регионах планеты и на снежных вершинах гор. Интересно отметить, что, хотя вода покрывает большую часть поверхности планеты, она составляет всего 0,023 % общей массы Земли.
Биосфера – живая оболочка Земли
Биосфера состоит из частей Земли, где существует жизнь. Она простирается от самых глубоких корневых систем деревьев, до глубоководных океанических желобов, от пышных тропических лесов до высоких горных вершин.
Поскольку жизнь существует на суше, в воздухе и в воде, биосфера перекрывает все эти сферы. Хотя биосфера имеет высоту около 20 километров, почти вся жизнь сосредоточена примерно от 500 м ниже поверхности океана до 6 км над уровнем моря.
Биосфера существует около 3,5 миллиардов лет. Самые ранние жизненные формы биосферы, называемые прокариотами, выживали без кислорода. Древние прокариоты включали одноклеточные организмы, такие как бактерии и археи.
Биосферу иногда считают одной большой экосистемой – сложным сообществом живых и неживых компонентов, функционирующих как единое целое. Однако чаще всего биосфера описывается как совокупность множества экологических систем.
Атмосфера – воздушная оболочка Земли
Атмосфера – это совокупность газов, окружающих нашу планету, удерживаемых на месте земной гравитацией. Большая часть нашей атмосферы находится вблизи земной поверхности, где она наиболее плотная. Воздух Земли на 79 % состоит из азота и чуть менее 21 % – из кислорода, а также аргона, двуокиси углерода и других газов. Водяной пар и пыль также являются частью атмосферы Земли. Другие планеты и Луна обладают очень разными атмосферами, а некоторые вообще не имеют таковой. В космосе нет атмосферы.
Атмосфера настолько распространена, что она почти незаметна, но ее вес равен слою воды глубиной более 10 метров, которая покрывает всю нашу планету. Нижние 30 километров атмосферы содержат около 98 % всей ее массы.
Ученые утверждают, что многие из газов в нашей атмосфере были выброшены в воздух ранними вулканами. В то время вокруг Земли было мало или вообще не было свободного кислорода. Свободный кислород состоит из молекул кислорода, не связанных с другим элементом, таким как углерод (с образованием углекислого газа) или водород (с образованием воды).
Свободный кислород, возможно, был выделен в атмосферу примитивными организмами, вероятно бактериями, во время фотосинтеза. Позднее более сложные формы растительной жизни добавили больше кислорода в атмосферу. Кислороду в сегодняшней атмосфере, вероятно, потребовалось миллионы лет чтобы накопиться.
Атмосфера действует как гигантский фильтр, поглощая большую часть ультрафиолетового излучения и позволяя проникать солнечным лучам. Ультрафиолетовое излучение вредно для живых существ, и может вызвать ожоги. Тем не менее солнечная энергия необходима для всей жизни на Земле.
Атмосфера Земли имеет слоистую структуру. От поверхности планеты к небу идут следующие слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Другой слой, называемый ионосферой, простирается от мезосферы до экзосферы. Вне экзосферы находится космос. Границы между атмосферными слоями четко не определены и изменяются в зависимости от широты и времени года.
Взаимосвязь оболочек Земли
Все четыре сферы могут присутствовать в одном месте. Например, кусок почвы будет содержать минералы из литосферы. Кроме того, будут присутствовать элементы гидросферы, представляющие собой влагу в почве, биосферы как насекомых и растений и даже атмосферы в виде почвенного воздуха.
Все сферы взаимосвязаны и зависят друг от друга, как единый организм. Изменения в одной сфере приведут к изменениям в другой. Поэтому все, что мы делаем на нашей планете, влияет на другие процессы в ее пределах (даже если мы не можем этого увидеть своими глазами).
Для людей, занимающихся проблемами окружающей среды, очень важно понимать взаимосвязь всех оболочек Земли.
Источник
Связь литосферы и биосферы
Вы будете перенаправлены на Автор24
Биосфера как саморегулирующаяся целостная система
Биосфера представляет собой целостную оболочку планеты, включающую в себя все живые организмы. Для неё характерен самый высокий уровень организации жизни на планете.
Область активной жизни в биосфере охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.
Рисунок 1. Биосфера. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Вещество биосферы неоднородно и включает:
- все живые организмы;
- полезные ископаемые органического происхождения или биогенное вещество – продукт бывших стадий развития биосферы;
- вещества, в образовании которых живое не принимало участия – горные породы, минералы, солнечная энергия – это косное вещество;
- вещество, созданное с помощью живых организмов – почва, озерная вода – это биокосное вещество;
- вещество, имеющее космическое происхождение.
В основе биосферы как области жизни, по мнению Вернадского, лежит взаимодействие вещества живого и косного. Объем и масса косного вещества значительно больше.
Все живые организмы, обитающие в литосфере, гидросфере и атмосфере, находятся во взаимодействии с физической средой планеты, что проявляется в непрерывной миграции атомов косного вещества биосферы в живое и обратно.
Биосфера – открытая система, поэтому поток солнечной энергии через неё проходит свободно и живые организмы его аккумулируют, превращая энергию Солнца в химическую и, распространяя её по всей поверхности планеты.
В результате этого на Земле создается многообразие жизни, устойчивое поддержание которой является важной функцией биосферы.
В основе этой функции лежит непрерывный круговорот веществ, связанный с направленными потоками энергии.
Активное участие в формировании климата, почв, разнообразных ландшафтов, циркуляции вод принимают как живые организмы, так и надорганизменные системы.
Многообразие жизненных форм и их глобальная взаимосвязь определяют такое уникальное свойство биосферы, как самоподдерживающейся системы, с запрограммированным гомеостазом на всех уровнях организации живой материи.
Готовые работы на аналогичную тему
В. И. Вернадский считал, что биосфера обладает организованностью и механизмами самоподдержания, что выражается в постоянном газовом составе атмосферы, в устойчивости состава и концентрации солей в Мировом океане.
Основой этого является процесс фотосинтеза, дыхание, регуляция водного и солевого обмена организмов, заложенная в процессах биологической природы.
Для любого живого организма характерно специфическое свойство, заключающееся в обмене веществ со средой.
Из среды организм получает определенные вещества как источники энергии и материал для построения своего тела. Непригодные для использования продукты метаболизма выводятся наружу, что приводит к ухудшению условий обитания.
Поддержание жизненных условий или возможное их улучшение, определяется тем, что биосфера населена разными организмами с разными типами обмена веществ.
У биосферы есть свои границы, их ориентировочным верхним пределом является граница сильного солнечного и космического излучения, нижний предел связан с высокими температурами земных недр.
Озоновый слой, который образовался из кислорода под воздействием космических излучений у верхней границы тропосферы, защищает всё живое на планете от ультрафиолетовых лучей.
Озоновый слой – результат деятельности живого вещества, жизнь, таким образом, сама себя защищает от смерти. Определить точные границы жизни в биосфере пока не удается.
Круговорот живого вещества
Живое вещество биосферы является самой активной формой материи во Вселенной, формирование которого связано с круговоротом веществ, т. е. развитием биосферных процессов.
Живое вещество биосферы проводит колоссальную геохимическую работу, преобразуя за время своего существования верхние оболочки Земли. Знать круговороты этих веществ в связи с этим особенно важно.
Распространенные в природе элементы являются главными составными частями живого вещества – это, прежде всего, водород, углерод, азот, фосфор, сера и др.
Состав живого вещества на элементарном среднем уровне отличается от состава земной коры тем, что имеет высокое содержание углерода.
Для построения тканей живые организмы избирательно поглощают необходимые для этого элементы и в процессе жизнедеятельности используют наиболее доступные атомы для динамического равновесия и образования устойчивых химических связей.
Все живые организмы принимают участие в создании биогенного вещества, которое является источником потенциальной энергии – это известняк, торф, сланцы, нефть, каменный уголь.
Функции живого вещества заключаются в перераспределении вещества и энергии между компонентами биосферы и включают:
- самовоспроизводство, создание биологически активных веществ;
- саморегуляцию и участие в круговороте веществ;
- поддержание в биосфере динамического равновесия и стабильных условий для существования;
- формирование регулирующих равновесие механизмов.
Синтез и распад органического вещества связаны с круговоротом живого вещества, химические элементы, при этом, попеременно переходят в биогенное вещество из живого.
Существуют два круговорота – геологический круговорот (или большой) и малый биогеохимический круговорот.
При большом круговороте происходит циркуляция и миграция веществ в атмосфере, литосфере, гидросфере.
Рисунок 2. Большой круговорот. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
При малом или биогеохимическом, а по-другому, биотическом круговороте химические элементы обмениваются между живыми организмами и средой обитания.
При биотическом круговороте химические элементы из почвы, воды и атмосферы поступают в живые организмы.
Далее они превращаются в новые сложные соединения и возвращаются обратно.
Поскольку живое вещество превращается или распределяется неравномерно, то из круговорота часть вещества выпадает и накапливается в экосистеме.
Процессы миграции и циркуляции замедляют часть круговорота веществ, например, обновление подземных вод происходит в течение 5000 лет, воды океана обновляются за 3000 лет, а воды атмосферы за 10 суток.
Круговорот веществ способствует процессам самоочищения.
Поддержание стабильных условий для существования, включая жизнь человека, происходит в результате гигантского биологического круговорота веществ – живые организмы в биосфере создают круговороты важнейших биогенных элементов.
Взаимодействие литосферы и биосферы
И литосфера, и биосфера в своем составе имеют особое природное образование – почву.
Этот верхний плодородный слой земли образуется в результате взаимодействия органической и неорганической природы.
Плодородие почвы, что отличает её от горных пород, связано с наличием в ней органического вещества – гумуса.
Образование почвы начинается с процесса выветривания. Разрушенные и размельченные горные породы находятся в её нижних слоях.
На рыхлой массе горных пород, которая хорошо увлажняется и прогревается, поселяются микроорганизмы – водоросли, грибы, бактерии.
Продуктами их жизнедеятельности является тонкая пленка органического вещества. В дальнейшем на этой пленке поселяются мхи и лишайники и вместе с микроорганизмами выделяют кислоты, которые способны растворить твердые горные породы.
Происходит накопление органических веществ и постепенно образуется слой перегноя черного цвета – гумус.
Гуминовые кислоты, содержащиеся в гумусе растворимы в воде и, являясь основным органическим соединением, способствуют обменным реакциям, образуют органический клей, важный для образования структуры почвы.
В формировании почвы главными факторами являются:
климат, влияющий на процесс выветривания;
- рельеф территории, оказывающий как благоприятное, так и неблагоприятное воздействие на формирование почв (на горных склонах, например, продукты выветривания скатываются вниз);
- наличие живых организмов, влияющих на состав и структуру почв;
- материнская горная порода, от которой зависят физические свойства почв.
Выветривание разрушает формы рельефа или создает новые, например, коралловые острова или коралловые рифы.
Источник