Целостность географической оболочки почвы

Целостность географической оболочки

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 184.

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 184.

Целостность географической оболочки проявляется в том, что выделение любой из ее частей без нарушения единства, невозможно. Подобная попытка приведет к разрушению как самой выделяемой части, так и целого. Таким образом, целостность географической оболочки это система, которая является единым целым, когда трансформация любой из ее составляющих вызывает в результате изменение самой системы.

Введение

Все компоненты географической оболочки имеют свои законы развития, однако они не независимы друг от друга, а тесно связаны. Все части осуществляет постоянный обмен как веществами, так и энергиями, в результате которого и образуется целостность.

Рассмотрим работу такой сложной системы взаимосвязанных компонентов, как географическая оболочка, на примере нарушения этой целостности. Если ледяная шапка земли начнет таять, это повлечет за собой поднятие уровня Мирового океана, а данное явление породит усиление работы рек, что приведет к изменениям на континентах. То есть потоки веществ (в данном случае воды) являются тем, благодаря чему географическая оболочка является целостным механизмом.

Какова же важнейшая особенность, обеспечивающая целостность географической оболочки? Это как раз межструктурные круговороты вещества и энергии.

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.

Ритмические процессы

Эти процессы являются одной из закономерностей, обусловливающих целостность географической оболочки. Их суть заключается с том, что сходные явления повторяются во времени периодически, составляя два типа движений – периодические и циклические.

• Периодические движения – это ритмы одинаковой длительности, которую можно доказать (обращение планеты вокруг своей оси, например).

Рис. 3. Вращение Земли вокруг своей оси.

• Циклические – это повторяющиеся, но не имеющие строго заданной продолжительности явления (пример – колебания солнечной активности, периоды изменения климата).

Что мы узнали?

Географическая оболочка – это не набор компонентов, а целостная система. Все ее части связаны между собой и изменения одной влекут изменения во всех остальных.

Целостность географической оболочки обеспечивается круговоротами вещества и энергии, которые могут быть литосферными, гидросферными и биосферными.

Единство географической оболочки также обусловливается ритмическими процессами, которые делятся на периодические и циклические.

Источник

Географическая оболочка

Географическая оболочка — оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы, биосфера (с почвой. Это область активного взаимодействия всех оболочек. Такой оболочки нет ни у одной из планет Солнечной системы.

Географическая оболочка не имеет четких границ. Она охватывает первые километры земной коры и простирается до озонового слоя атмосферы. Это область, гед распространена и активно участвует в природных процессах вода (в разных состояниях) и где существуют живые организмы.

Область активного взаимодейстивия земных оболочек образует географическую оболочку — среду обитания человек.

Строение географической оболочки

Географическая оболочка — самый крупный природный комплекс на Земле. Она состоит из более мелких природных комлексов.

К крупным природным комплексам относятся: материки, океаны, пустыни, низменности, горы.

Небольшие природные комплексы: холмы, долины, реки, болота.

На Земле остается все меньше природных комплексов, не изменённых человеком. Измененные еловеческой деятельностью природные комплексы называеются антропогенными.

Свойства географической оболочки

Географическая оболочка обладает особыми свойствоми, которые появляются вследствие тесного взаимодействия между ее частфми. Перечислим их.

Целостность

Между компонентами географической оболочки обязательно происходит обмен вечществом и энергией — круговорот.

Ритмиченость

Процессы и явления в географической оболочке периодически, то есть ритмично, повторяются со временем.
Выделяют ритмиченость суточную, годовую, многовековую.
К процессам с суточной ритмичностью можно отнести колебания температуры в течение дня, смену дня и ночи.
К процессам с годовой ритмичностью относят смену времен года, обраазование муссонов, сезоннность хозяйственной деятельности человека.

Зональность

Зональность определяется географической широтой. В зависимотси от широт солнечные лучи падают по разным углом. От широты зависит количество света и тепла. С уменьшением тепла и света меняется климат, растительность, животный мир, почвы.

Размещение природных комплексов на Земле

Размещение большинства природных комплексов на Земле подчинено закону широтной зональности, то есть она размещаются на Земле в соответствии с широтной зональностью, высотной поясностью, особенностями земной поверхности.

Ответы на вопросы по теме: Географическая оболочка

Вопрос 1. Что такое географическая оболочка?

Географическая оболочка — это оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются и взаиодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы, биосфера (с почвой).

Вопрос 2. Каковы границы географической оболочки?

Географическая оболочка не имеет четких границ. Она охватывает первые километры земной коры и простирается до озонового слоя атмосферы. Это область, где распространена и активно участвует в природных процессах вода и где сущестувуют живые организмы.

Вопрос 3. Каковы свойства географической оболочки

Важнейшие свойства географической оболочки — целостность, ритмичность и зональность.

Вопрос 4. Объясните, чем обусловлена географическая зональность природы Земли.

Географическая зональность природы Земли обусловлена географической широтой. В разных широтах солнечные лучи падают под разными углами. В результате количество света и тепла в целом убывает от экваториальных широт к полярным. Вместе с уменьшением света и тепла меняются климат, растительность и фивотный мир, почвы.

Вопрос 5. Что такое природная зона?

Природные зоны — зональные природные комплексы с разным сочетанием тепла и влаги, закономерно сменяющиеся от экватора к полюсам. О природных зонах России можно прочитать >> тут Почвенная карта Крыма
в) На полуострове насчитывается свыше 2500 видов растений. Равнинный Крым — сухая степь, ветер, безводье. Растения в большинстве своем низкорослые, иссохшие, жесткие, колючие — акация, туя, скумпия, редко — тополь. В мае зацветают тюльпаны, затем маки.
В горах растет можжевельник, лещина, кизил, дуб, граб, ольха, ясень, шиповник, держи-дерево, дикая яблоня и груша, алыча. На Южном берегу растения цветут круглый год. В октябре-ноябре зацветает мушмула, вторично распускаются розы, в декабре на южных горных склонах появляются дикие маргаритки; бледно-фиолетовый безвременник, коровяк и пижма, иногда подснежники. В январе в садах зацветает морозник, могут раскрыться венчики миндаля и галантуса. В феврале наступает время жасмина, жимолости, зимоцвета, крокуса, миндаля, в марте — дикого миндаля и кизила, левкоя и молочая, японской айвы, багряника и магнолии Суланжа с ее большими, одинокими, розовато-белыми бутонами. В апреле цветут сады, главное украшение которых — алыча, абрикос и персик. В мае — розы, тюльпаны, багряник, глициния, «золотой дождь». В июне распускается магнолия, появляются розовые венчики ленкоранских акаций, текома, олеандр, смолосемянник, лавровишня, юкка.
г) Птиц в Крыму более 200 видов. (орлы, скопы, могильники, беркуты, стервятники, черные грифы, орланы, сапсаны, филины, балобаны, белоголовые сипы, кулики, жаворонки, перепела, дрофы, стрепеты, чайки, крачки, утки, гуси, серые цапли, бакланы)

Что касается млекопитающих, то их в Крыму насчитывается около 60 видов. Они в основном в заповедниках, заказниках и горных районах (ласки, лисы, барсуки, куницы, зайцы и хорьки, благородные олени, дикие кабаны, лани, муфлоны). На побережье Крыма водятся 4 представителя морских животных: это тюлени-монахи и три вида дельфинов.

д) Современная преобразованность природы Крыма высока, что обусловлено как давним хозяйственным освоением полуострова, так и современным антропогенным воздействием. Средоохранные функции полноценно выполняют около 30 % территории, из них лишь 3–4 % площади полуострова, преимущественно в горных районах, занято естественными ландшафтами с сохранившейся коренной растительностью.

Описание природного комплекса Свердловской области

а) Свердловская область — крупнейший регион Урала. Область занимает среднюю и охватывает северную части Уральских гор, а также западную окраину Западно-Сибирской равнины.
б) Особенностью области является неоднородность почвенного покрова. На территории области выделено 35 генетических типов почв: от горно-тундровых и подзолистых на севере области до черноземов и черноземно-луговых на юге.

Преобладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы (33,2% всего почвенного покрова), темно-серые почвы распространены на 20% территории. Серые и светло-серые почвы занимают 13,1%. Черноземы (наиболее плодородные почвы) встречаются небольшими массивами на юге и юго-западе области. В горной части распространены горно-таежные и горно-тундровые почвы.

в) Территория Свердловской области характеризуется двумя природными зонами. Юг занят лесостепями, а остальная часть области вмещается в себя таежную зону. Лес представляет собой главную особенность Свердловского края.

г) Фауна Свердловского края напрямую зависит от местонахождения в конкретной климатической зоне. Например, её представители в таежной зоне и в зоне степях кардинальным образом отличаются. Наиболее распространены в Свердловской области типичные сибирские представители. К ним относятся бурундуки, лесные хорьки, норка и сибирская косуля.

д) Природные комплексы Свердловской области испытывают интенсивное воздействие человека уже в течение нескольких столетий. Деятельность человека затрагивает в основном ведомые (слабые) компоненты природного комплекса: растительность, почвы, животный мир, воды. В нашей области антропогенные изменения природного комплекса довольно значительны.

Очень сильно изменена растительность, коренные леса заменились большей частью вторичными, производными. Это результат интенсивных рубок. В лесостепных районах преобладают распаханные земли. Изменилась численность зверей и птиц, как вследствие их прямого уничтожения, так и в результате изменения условий их обитания, загрязнения окружающей природной среды.

Источник

Целостность географической оболочки

1. Единство и целостность географической оболочки

2. Межструктурные круговороты вещества и энергии

3. Ритмические процессы в географической оболочке

География рассматривает мир как целостную систему, де­тальное изучение которого дает каждая частная географическая наука. Общие законы развития природы и закон всеобщей связи явлений проявляются как специфические законы развития и це­лостности географической оболочки Земли. В географии мы имеем дело с природными системами, плавно переходящими одна в другую на разном уровне организации. Непрерывное единство событий называют континуумом.

Единство и целостность географической оболочкипроявляются в том, что нельзя выделить ее часть (геосферу), не нарушив целое и не разрушив самой части, которая не может существовать вне целого.

Каждый компонент географической оболочки (рельеф, почва, воды, органический мир и др.) существует и развивается по сво­им законам. Однако ни один из них не существует и не развивается изолированно от других компонентов. Взаимодействие всех компо­нентов связывает их в единую материальную систему, где все час­ти зависят и влияют одна на другую. Непрерывный обмен веще­ства и энергии между отдельными частями географической обо­лочки определяет ее целостность, которая настолько велика, что изменение в одном звене неизбежно отразится на остальных.

Географическая оболочка — это поразительно слаженный ме­ханизм. Например, таяние льдов неизбежно приведет к поднятию уровня Мирового океана. Это усилит эрозионную работу рек, что приведет к изменениям во внутренних районах континентов. В тро­пических морях кораллы будут наращивать свои постройки, чтобы догнать поднявшийся уровень океана (если растопить льды Антарк­тиды, уровень Мирового океана поднимется на 60 м). Одновре­менно произойдут изменения во всех процессах географической оболочки. Таким образом, потоки вещества (воздуха, воды, мине­ральных частиц и др.) и энергии служат своего рода каналами, связывающими части географической оболочки в единое целое.

Масштаб изменения системы зависит от масштаба изменения ее составных частей. Скорости развития разнокачественных ком­понентов не совпадают. По степени консервативности их можно расположить в убывающий ряд: литогенная основа—рельеф—климатические явления—воды—почва—растительность—животный мир. Кроме того, динамичность зависит от обстановки, в которой они находятся: деревья в тропиках растут быстрее, чем в умеренном климате. Компоненты могут тормозить эволюцию дру­гих составляющих и системы в целом, либо, напротив, усили­вать ее.

Закон целостности, географической оболочки — основа рационального природополь­зования. Вторгаясь в природу, человек порождает в ней цепную реакцию. Закон целостности предупреждает о необходимости пред­варительного и тщательного изучения структуры всякой террито­рии и акватории, подвергающихся воздействию.

В природе существуют не просто цепи причин и следствий, а целые системы взаимосвязей, игнорирование которых приводит к экономическим и экологическим просчетам. Антропогенное вме­шательство в сферу причинно-следственных связей природы, по образному выражению Д.Л.Арманда, подобно «вторжению шме­лей в паутину». Воздействия человека, направленные, как прави­ло, на ограниченные регионы (звенья), распространяются на зна­чительные территории и акватории, и в итоге на всю географиче­скую оболочку.

Таким образом, в географической оболочке наблюдается диа­лектическое сочетание единства и целостности ее структурных компонентов.

Межструктурные круговороты вещества и энергии.Важнейшей особенностью географической оболочки являются круговороты вещества и энергии. Они обеспечивают целостность географической оболочки.

Круговорот веществ — многократное участие вещества в про­цессах, протекающих в геосферах планеты. Круговорот энергии — использование энергии в геосистемах для обеспечения круговоро­тов вещества.

Так как круговороты вещества и энергии в географической обо­лочке носят открытый характер, преобладание в них приходной или расходной частей свидетельствует о тенденциях развития дан­ной системы, ее устойчивости или неустойчивости. В развиваю­щихся природных системах всегда превалирует приходная состав­ляющая, что обеспечивает расширенное осуществление процес­сов и явлений.

Взаимодействие структурных частей географической оболоч­ки, рассеивание их вещества протекают не хаотически, а пред­ставляют собой отдельные звенья общего межструктурного круго­ворота вещества и энергии, связывающего атмосферу, гидросфе­ру, литосферу и биосферу в единое целое — географическую обо­лочку Земли.

Так как результатом общего круговорота вещества и энергии является обособление и функционирование географической обо­лочки, то такой круговорот можно именовать общегеографическим (глобальным) круговоротом вещества и энергии. В его основу поло­жены представления В.И.Вернадского, А.Е.Ферсмана и других ученых о большом геохимическом цикле, или большом географи­ческом круговороте вещества (рис. 3).

Исходным звеном общегеографического круговорота вещества и энергии является земная поверхность. Под влиянием солнечной энергии здесь возникают динамические явления в тропосфере и гидросфере, сопровождаемые переносом тепла и влаги, формиру­ются зона активной жизни и кора выветривания — структурные части географических ландшафтов. Это зона гипергенеза в трактов­ке А. Е. Ферсмана, увенчанная тонким слоем современных ландшафтов. Следует обратить внимание на понятие «земная поверхность». С одной стороны, это геометрическая бестелесная плос­кость раздела каменной тверди планеты с воздушной или водной средами, с другой — это поверхность земной коры с ее приповерх­ностной частью, где происходит изменение ее облика. В последнем случае земная поверхность становится объектом определенного вида, обусловленным ее постоянным изменением в ходе развития географической оболочки. Так ее рассматривают большая часть ес­тественных наук и авторы настоящего учебника.

Общегеографический круговорот протекает медленно даже по геологическим масштабам времени. Он не является совершенно замкнутым. В разные геологические эпохи с неодинаковой силой проявляются тектонические процессы, в непрерывной эволюции находится органическая жизнь и потому качественно отличны ланд­шафты каждого круговорота и др.

Общегеографический круговорот вещества и энергии представ­ляет синтез частных круговоротов, главные из которых — литосферный (геологический) круговорот, круговорот воды, биологи­ческий круговорот. Это не простое сложение, а возникновение но­вого явления со своими особенностями.

Литосферные круговоротыпроявляются двояко. Во-первых, это действительно перемещение вещества самыми разнообразными механическими путями, что соответствует понятию «круговорот горных пород». Во-вторых, это изменение вещественного состава перемещаемых или пребывающих в состоянии покоя горных по­род (перенос минеральных веществ в земной коре), и такие про­цессы чаще называют геохимическими круговоротами.

Круговорот горных пород. Возникшие продукты выветривания коренных пород и биогенные накопления в земной коре превра­щаются в комплексы осадочных пород. Под влиянием высоких тем­ператур и давления, а также воздействия глубинных растворов, осадочные породы подвергаются метаморфизации. На больших глубинах метаморфические породы находятся в состоянии термодина­мического равновесия, нарушение которого в силу разных причин (изменение давления, поступление дополнительного тепла и др.) может повлечь образование магмы. Находящаяся под давлением магма, насыщенная газообразными продуктами недр, прорывается в верхние слои земной коры и, охлаждаясь, переходит в извер­женные кристаллические породы или изливается на поверхностьЗемли. В зоне гипергенеза вновь происходит разрушение магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Продукты выветривания переносятся водой, льдом или ветром и отлагаются (на суше или на дне водоемов) в виде рыхлых осадочных отложений, которые уплотняются в процессе диагенеза. На продуктах выветривания формируются ландшафты — начальное звено нового общегеографического цикла.

Геохимический круговорот. Следствием многих круговоротов в литосфере является изменение химического состава горных пород вследствие миграции — переноса минерального вещества и пере распределения химических элементов. Этот процесс осуществляется потоками воды (твердый и ионный сток рек, перенос океаническими течениями), воздуха (вынос солей с моря на сушу, перенос в атмосфере пыли и продуктов горения и др.), ледниками, оползнями, грязевыми потоками, во время обвалов, а также растениями и животными.

Механической миграцией называют перемещение вещества, происходящее без изменения его химического состава. Этот процесс начинается с разрушения вещества — физического выветривания, и в дальнейшем осуществляется агентами миграции — воздухом, водой, ледниками и др. В результате механической миграции часть твердого вещества удаляется с континентов в океаны или перемещается от возвышенных участков суши к понижениям и формирует кластические горные породы (песок, конгломерат и др.), на которые приходится свыше 90 % массы осадочных горных пород. Механическая миграция составляет верхнюю (надземную) часть большого литосферного круговорота (рис. 7.9), или нисходящую часть литодинамического потока, по терминологии Н.А. Флоренсова. В течение года механическая миграция охватывает примерно 10 10 т горных пород (за 10 млн лет этот процесс может переместить все вещество континентов, находящихся выше уровня моря). Из них 195х10 9 т попадает в моря, т.е. покидает континенты.

Рис. 7.9. Большой литосферный круговорот:

1 — поглощение вещества и энергии; 2 — поступление вещества и энергии в | Космос и мантию; 3 — выделение энергии в ходе большого круговорота; 4 — рост 1 информации (разнообразия); 5 — уменьшение информации; 6 — начало нового цикла круговорота

Химической миграцией называют изменение свойств перемещае­мого вещества и его химического состава. Этот процесс начинает­ся с разрушения вещества за счет химического выветривания воз­душными и водными мигрантами. Среди воздушных мигрантов важ­ное значение имеют элементы, которые могут вступать в химические соединения — водород, кислород, углерод, азот. Их атомы много раз «процеживаются» через живое вещество, почву и гидросферу, т, е. совершают очень быстрые круговороты. Исключительно активен кислород, поэтому от него зависит миграция большинства других элементов. Отдельную группу составляют водные мигранты. Среди них особенно подвижны анионы серы, хлора, бора, брома. Они образуют легкорастворимые соли, накапливаются в воде при испарении и легко поглощаются организмами (сера входит в состав белков). Результатом их аккумуляции являются залежи соли, гипса, мираби­лита и солевые корки в пустынях. Степень подвижности водных мигрантов не всегда объясняется их собственными свойствами (на­пример, растворимостью в воде). Миграционную способность эле­ментов ослабляют поглощение их организмами в ходе биогенной аккумуляции и почвенными коллоидами, процессы адсорбции и осаждения. Усиливают миграционную способность процессы минерализации органических соединений, растворение и десорбция. В целом баланс минерального вещества континентов резко от­рицательный. Он компенсируется в опреде­ленной мере общим поднятием континентов в связи с действием механизма изостатической компенсации уравновешивания. Обра­щают на себя внимание большая доля эолового выноса вещества и сжигание минерального топлива в расходной статье баланса.

Многие химические элементы земной коры при контактных реакциях выходят за ее пределы и участвуют в других круговоро­тах, совершая обмен между живым веществом, атмосферой, гид­росферой и литосферой, а также внутри этих сфер. В таком случае понятие переноса минерального вещества по своему содержанию шире, чем геохимические круговороты, в связи с чем их часто выделяют в особую категорию и относят к биогеохимическим круго­воротам.

Глобальный круговорот воды.Рассеянная в атмосфере, погре­бенная в земной коре либо составляющая собственно гидросферу вода играет исключительную роль в функционировании всей гео­графической оболочки как динамической системе, находящейся в непрерывном движении.

Круговорот воды — это непрерывный процесс циркуляции вла­ги, охватывающий атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. Он происходит по условной схеме: выпадение атмосферных осадков, поверхностный и подземный сток, инфильтрация, испарение, перенос водяного пара в атмосфере, его конденсация, повторное выпадение атмосферных осадков. Движущей силой глобального круговорота воды служит солнечная энергия, вызывающая испарение с поверхности океанов и суши. Основной источник поступления влаги в атмосферу (85 %) — поверхность Мирового океана, а с поверхности суши поступает около 14 %. В процессе круговорота вода может переходить из одного агрегатного состояния в другое. Выделяют круговороты воды в атмосфере, между атмосферой и поверхностью Земли, между земной поверхностью и недрами литосферы, внутри недр литосферы, в гидросфере.

Вот как описывает круговорот воды в природе С. В. Калесник: «Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение атмосферных осадков на поверхности океана образуют малый круговорот. Но когда водяной пар переносится воздушными течениями на сушу, круговорот воды становится сложнее. Часть осадков, выпавших на поверхность суши, испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая часть наземными и подземными путями стекает в понижения рельефа и пита­ет реки и стоячие водоемы. Процесс испарения воды и выпадение осадков на сушу может повторяться многократно, но, в конце концов, влага, принесенная на сушу воздушными течениями с океана, вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, завершая свой большой круговорот».

Круговорот воды не замыкается только на Земле. Молекулы водяного пара, поднятые в высокие слои атмосферы, подвергаясь фотодиссоциации под действием ультрафиолетовых лучей Солнца, распадаются на атомы кислорода и водорода. Вследствие высоких температур в термосфере скорость частиц водорода превышает космическую, и он уходит из атмосферы в межпланетное пространство. Очевидно, что ускользание одного атома водорода означает для Земли потерю одной молекулы воды. В свою очередь, и Космос снабжает Землю водой, которая содержится в метеоритном веществе и ледяных кометах. По некоторым оценкам, этим путем за сутки на Землю поступает около 80 м 3 влаги, т.е. 25 — 30 тыс. т ежегодно.

В природном круговороте воды можно выделить три основных звена: материковое, океаническое и атмосферное.

Биологические круговороты. Процессы созидания и разрушения органического вещества образуют биологические круговороты. Они сопряжены с круговоротами воды, воздуха, энергии, минераль­ных веществ подобно тому, как множество деталей составляют единый часовой механизм.

Под биологическим круговоротом понимают поступление хими­ческих элементов из почвы, воды и воздуха в живые организмы, их превращение в новые соединения и возвращение в окружаю­щее пространство в процессе жизнедеятельности организмов. Био­логический (или биотический, по Н. Ф. Реймерсу) круговорот — явление непрерывное, циклическое, неравномерное во времени и пространстве. Оно сопровождается более или менее значительны­ми потерями вещества, энергии и информации в пределах эколо­гических систем различного уровня организации — от биогеоце­ноза до биосферы.

Биогеохимические круговороты. Согласно Н. Ф. Реймерсу, под биогеохимическим круговоротом следует понимать часть биологи­ческого круговорота, составленную обменными циклами химиче­ских веществ, тесно связанных с жизнью — главным образом уг­лерода, воды, азота, фосфора, серы и биогенных катионов.

Биогеохимические круговороты играют огромную роль в гео­графической оболочке: в ходе их реализации биогенная аккумуля­ция минеральных соединений (превращение СО₂, Н₂О, NH₃, SO₃ и других соединений в сложные, богатые энергией органические вещества) сменяется минерализацией органических соединений с освобождением энергии. Двойное название эти противоположно направленные процессы созидания и разрушения органического вещества получили потому, что они сопряжены с круговоротами энергии и переносом минеральных веществ.

Географическая оболочка направленно развивается во времени. Однако ей свойственны ритмические колебания, при которых со­стояния геосистем периодически (с большей или меньшей пра­вильностью в чередовании ритмов) повторяются.

Понятие о ритмах.Ритмическими процессами (ритмикой) назы­вают повторяющиеся во времени явления, которые каждый раз развиваются в одном направлении. Это одна из закономерностей существования и развития географической оболочки, проявляю­щаяся в изменчивости всех процессов. Выделяют два вида ритми­ческих движений: периодические и циклические.

Под периодами понимают ритмы одинаковой длительности (на­пример, время оборота Земли вокруг оси или период обращения ее вокруг Солнца). Ритмы различной продолжительности именуют циклами. Цифры временных интервалов у циклов означают только среднюю продолжительность изменчивости явления (например, 11-летний цикл колебания солнечной активности). Таким обра­зом, периодичность означает равновеликий характер временных интервалов, а цикличность — возвращение системы в исходное состояние через определенные промежутки времени. Следователь­но, ритмичность одновременно включает свойства цикличности и периодичности, не обладая хронологической строгостью и не воз­вращая систему в исходное состояние.

Проявляясь одновременно, ритмы нередко накладываются друг на друга, что приводит к усилению одних ритмов другими или к их взаимному ослаблению. Кроме того, скорость ответной реакции отдельных компонентов географической оболочки на внешние ритмические воздействия различна. Познание законов ритмики необходимо для разработки долгосрочного прогнозирования гео­графических процессов.

Изменчивость процессов в географической оболочке обуслов­ливают внешние и внутренние источники. К ним относят астроно­мические (обусловленные взаимодействием Земли и ее оболочек с Солнцем и другими космическими телами, главным образом Лу­ной), тектоно-геологические, климатические и другие возмуще­ния, которые непосредственно влияют на процесс, вызывая вы­нужденные колебании среды как ее ответную реакцию (например, ветровое волнение). Помимо этого, в самих геосферах могут воз­никать автономные колебания, возникающие после прекращения действия внешней силы (например, волны зыби).

Геологические циклы — самая крупная единица установленной периодичности. Они отразились в смене режимов осадконакопления, вулканизма и магматизма, эпохах расчленения и выравнива­ния рельефа, периодах формирования кор выветривания и элюви­альных образований, в чередовании морских трансгрессий и регреесий, ледниковий и межледниковий, в изменении климата планеты и содержании атмосферных газов.

Вся известная нам геологическая история Земли обнаруживает циклы в несколько сотен миллионов лет, служащих фоном для более коротких (десятки миллионов, миллионы, сотни тысяч лет и др.) циклов, природа которых различна. Наиболее продолжитель­ным астрономическим периодом является галактический год — вре­мя между двумя последовательными прохождениями Солнца через одну и ту же точку галактической орбиты. Этот период составляет 180—200 млн лет. Колебательными движениями земной коры и обу­словленными ими изменениями распределения суши и моря опре­деляется геологическая периодичность с ритмом 35 — 45 млн лет, который положен в основу выделения периодов. Указанные отрезки времени представляют собой своеобразные «сезоны» галактического года, к которому приурочены различные феномены планетной систе­мы: крупные тектоно-магматические циклы, эпохи трансгрессий и регрессий, выравнивания и расчленения суши, возникновение гло­бальных ледниковых эпох и др. Существует цикл продолжитель­ностью 85 — 90 млн лет (космическое полугодие, или дракониче-ский период у астрономов), обусловленный сменой положения пло­скости эклиптики Солнечной системы относительно такой же пло­скости Вселенной. При анализе крупных деформаций земной коры и ее поверхности намечается периодичность в 500 — 570 млн лет (утроенный галактический год), причина которого пока не ясна.

История развития Земли за последние 570 млн лет делится на три этапа: каледонский (кембрий, ордовик, силур), длительностью около 200 млн лет, герцинский (девон, карбон, пермь), длительно­стью 150—190 млн лет, альпийский (мезозой, кайнозой), длитель­ностью около 240 млн лет. Последний часто разделяется на ранне-альпийский <киммерийский) продолжительностью около 170 млн лет и позднеальпийский <альпийский), начавшийся около 70 — 90 млн лет назад.

При некотором различии в длительности эти этапы обладают общими чертами, которые позволяют говорить о цикличности: начало каждого этапа ознаменовано общим опусканием земной коры, а завершение ее поднятием. В эпоху опускания господствуют морской режим и однообразный климат, в эпоху поднятий широ­ко распространены суша, мощные складкообразовательные и го­рообразовательные движения, разнообразные климаты. Средняя (170—190 млн лет) продолжительность этих этапов примерно со­ответствует длительности галактического года. Прямого отражения во времени быть не может, так как надо учитывать запаздывание отражения воздействия на конкретный объект. Существуют пред­положения о возможном сопоставлении цикличности великих оле­денений, повторявшихся примерно через 150—160 млн лет, и дли­тельности галактического года.

Сверхвековые ритмы. Продолжительность сверхвековой ритми­ки составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Осо­бенно хорошо выражен ритм продолжительностью 1800—1900 лет (например, смена влажного и засушливого климата Сахары). Со­гласно А.В.Шнитникову, в каждом цикле длительностью 1850 лет есть три фазы: трансгрессивная (фаза прохладно-влажного кли­мата), развивающаяся весьма быстро и энергично, но относи­тельно короткая — 300 — 500 лет; регрессивная (фаза сухого и теп­лого климата) продолжительностью 600—800 лет, которая про­текает медленно и вяло; переходная, охватывающая промежуток в 700—800 лет. Переход от регрессии к трансгрессии — четкий и быстрый, а от трансгрессии к регрессии — сглаженный. В транс­грессивную фазу усиливается оледенение, увеличивается сток рек, повышается уровень озер; в регрессивную ледники от­ступают, реки мелеют, уровень озер понижается. Помимо это­го, в климатических рядах хорошо прослеживаются колебания с периодами 3500 — 4500 лет, представляющие собой удвоенные ритмы.

Строго периодично изменяются некоторые астрономические фак­торы: периодичность наступления равноденствий составляет 21 тыс. лет; изменение наклона эклиптики от 24° 36′ до 2Г 58′ происходит с интервалом в 40 тыс. лет и влияет на положение тропиков и полярных кругов, что обусловливает заметные климатические цик­лы продолжительностью 40,4 — 40,7 тыс. лет.

Внутривековые ритмы. Многие исследователи (Г.Ф.Лунгерсгаузен, Е.В.Максимов, М.М.Ермолаев и др.) считают, что боль­шинство наблюдаемых в природе внутривековых ритмов имеет кос­мическое происхождение, поскольку обнаружена связь с ритмами Солнца и отдельных небесных тел. Для годовых колебаний системы атмосфера—океан —суша выделены следующие циклы, каждый из которых имеет свою природу: 111 лет, 80 — 90 лет, 44 года, 35 — 40 лет, 22 года, 19 лет, 11 лет, 6 — 7 лет, 3 — 4 года, 2 года. Полагают, что солнечная активность ответственна за возникно­вение в географической оболочке (через возмущение магнитного поля и циркуляцию атмосферы) ритмов средней продолжитель­ностью в 2—3 года, 5 — 6 лет, 11 лет, 22—23 года, 44 года, в 80 — 90 лет, а возможно и более длительных. Они установлены во мно­гих явлениях: толщине годичных колец у деревьев, периодичности снегонакопления в Антарктиде, размножении саранчи, повторяе­мости магнитных бурь и полярных сияний, изменчивости гидро­метеорологических параметров, урожайности зерновых культур, чередовании вспышек жизнедеятельности ряда организмов, забо­леваемости людей, в геологических отложениях (глинах, торфах, кораллах) и др. Огромный вклад в изучение гелио-геофизических связей внесли А.Л.Чижевский и В.Н.Купецкий.

В колебании солнечной активности наиболее известен 11-лет­ний цикл, хотя, его продолжительность может меняться. В изменении интенсивности природных процес­сов (осцилляции горных ледников, активизация эруптивной дея­тельности вулканов и сейсмической активности, катастрофиче­ские наводнения крупных равнинных рек и др.) наблюдается ритм продолжительностью около 90 лет. Полагают, что он также связан с солнечной активностью, а именно с усилением каждого восьмо­го солнечного цикла (88 — 90 лет).

Установлены ритмы, обусловленные изменениями приливо-образующей силы в результате взаимного положения Земли, Луны и Солнца. Наиболее известным из них является лунный деклина-ционный период в 18,6 лет (известный как «Сарос» очень давно), а также ритмы длительностью 1 — 2 года, 8 — 9 лет и около 111 лет. Э.А.Брюкнер в 1890 г. установил, что почти везде на земном шаре климат испытывает циклические колебания со средней про­должительностью одного цикла около 30 — 35 лет. За это время се­рия влажных и прохладных лет сменяется серией теплых и сухих. По другим данным (уровень озер, водоносность рек и горных лед­ников, ледовитость, температура воздуха и др.), продолжитель­ность ритмов может колебаться от 20 до 45 лет.

Внутригодовые ритмы, характеризующие сезонные колебания, наиболее выражены в высоких и умеренных широтах и в некото­рых тропических районах (например, в муссонной зоне Индийского океана).

Внутригодовая, или сезонная, ритмика проявляется в смене вре­мен года, ходе климатических элементов, гидрологических явлениях (ледостав, ледоход, половодье), почвообразовательных и геоморфологических процессах (усиление речных врезов при увели­чении расходов воды в паводки и половодья и их затишье в ме­жень, активизация термокарста летом и его замирание зимой, из­менение величины плоскостной и почвенной эрозии в разные вре­мена года) и др. Эта изменчивость свойственна любой географи­ческой зоне, но определяется различными причинами: в умерен­ных широтах — преимущественно ходом температуры, в суб­экваториальных областях — режимом увлажнения, в полярных рай­онах — световым режимом.

Внутримесячная ритмика, связанная с изменчивостью перио­да обращения Солнца, изменением фаз и склонений Луны, обусловливает соответствующие колебания атмосферных, гидрологических и биологических процессов. Внутримесячные ко­лебания скорости вращения Земли обнаруживают периодичность в 27, 14 и 9 суток.

Внутрисуточная ритмика проявляется в изменении всех гид­рометеорологических параметров (температуры, влажности, атмо­сферного давления), приливо-отливных явлениях, фотосинтезе, биологической активности животных и др. Нагревание горных по­род днем и остывание их ночью создает суточный ритм физиче­ского выветривания. Такой же ритм присущ и процессам почво­образования.

Бризы и горнодолинные ветры — это проявление суточной рит­мики движения воздуха, вызванной изменением его плотности при нагревании и охлаждении. Под влиянием тех же причин наблюда­ется и «дыхание» гидросферы: ночью холодная вода поглощает газы, днем теплая вода выделяет их, под влиянием освещенности про­исходят суточные миграции планктона: днем — на глубину, но­чью — к поверхности.

Общие замечания о ритмах.Закон целостности географической оболочки исключает возможность существования изолированной ритмики отдельных компонентов. Ритмичность явлений — это фор­ма своеобразного «дыхания» географической оболочки как цело­стной системы, и задача исследователя состоит в поиске и уста­новлении связи между ритмами разнообразных географических процессов.

Вследствие пространственной изменчивости своей структуры географическая оболочка реагирует неодинаково на синхронные (одновременные) и периодические внешние возмущения. Поэто­му наблюдается сдвиг фаз ритмов во времени и пространстве, что придает природе определенную мозаичность.

Ритмические процессы, как и круговороты вещества, не зам­кнуты. Всякий географический ландшафт изменяется с возрас­том, поэтому ритмические явления, протекающие на фоне не­прерывного развития географической оболочки, не могут повто­рить в конце ритма первоначальное состояние — каждый геогра­фический процесс происходит только один раз. Поэтому при ис­следовании ритмики и установлении их средних величин к число­вым значениям добавляют частичку «квази», что означает «как бы» ритм той или иной продолжительности. Необходимо учитывать факты разновременных начал и окончаний ритмов разного происхождения и различной продолжительности, которые выде­ляются на основании неоднозначных фактов и критериев. Порой создается причудливая интерференция (наложение) периодов и циклов, указывающая на своеобразную нестационарность явле­ний, или скрытую периодичность, которую не всегда можно рас­шифровать.

Методы и способы изучения ритмики различны и во многом зависят от длины временного ряда, который анализируется. При исследовании непродолжительных ритмов дело обстоит лучше, поскольку репрезентативные ряды данных составляют до 100 лет. Продолжительные ритмы чаще всего не фиксируются прямыми наблюдениями, но проявляются при палеогеографических иссле­дованиях или их изучают по косвенным признакам. Их установле­нию ученым помогают уже выясненные закономерности функ­ционирования природных систем, отраженных в объектах геогра­фической оболочки.

Источник