Географическая оболочка и биосфера - ФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ

Географическая оболочка — целостная и непрерывная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, верхнюю — литосферы, всю гидросферу и всю биосферу. На формирование географической оболочки наибольшее влияние оказывает солнечная радиация. Между оболочками Земли происходит сложное взаимодействие, непрерывный обмен веществом и энергией.

Границы географической оболочки выражены нечетко, поэтому ученые определяют их по-разному. Обычно за верхнюю границу принимают озоновый экран. Нижняя граница географической оболочки на суше чаще всего проводится на глубине не более 1000 м. Это та часть земной коры, которая подвержена сильным изменениям под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов. В океане нижней границей географической оболочки служит его дно. Таким образом, общая мощность географической оболочки составляет около 30 км.

Следовательно, географическая оболочка территориально и по объему совпадает с биосферой. Однако единой точки зрения относительно соотношения биосферы и географической оболочки не существует.

В результате наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты и его годового движения на Земле образовалось пять поясов освещения, ограниченных тропиками и полярными кругами. Они отличаются высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом, продолжительностью дня и соответственно тепловыми условиями.

Жаркий пояс лежит между тропиками. В его пределах Солнце два раза в году бывает в зените, на тропиках — по одному разу в год, в дни солнцестояний (и этим они отличаются от всех остальных параллелей). На экваторе день всегда равен ночи, на других широтах этого пояса продолжительность их мало отличается. Жаркий пояс занимает около 40 % земной поверхности.

Умеренные пояса (два) располагаются между тропиками и полярными кругами. Солнце в них никогда не бывает в зените. В течение суток обязательно происходит смена дня и ночи, причем продолжительность их зависит от широты и времени года. Общая площадь умеренных поясов составляет 52 % земной поверхности.

Холодные пояса (два) — к северу от северного и к югу от южных полярных кругов. Они отличаются наличием полярных дней и ночей, продолжительность которых увеличивается от одних суток — на полярных кругах (и этим они отличаются от всех остальных параллелей) до полугода — на полюсах. Их общая площадь 8 % земной поверхности.

Существование и развитие географической оболочки и ее отдельных частей — природных комплексов, подчиняется следующим закономерностям:

• Целостность — взаимосвязь и взаимозависимость ее компонентов, обусловленная непрерывным круговоротом и обменом веществ и энергии.

• Ритмичность — повторяемость во времени тех или иных явлений. Движение Земли вокруг Солнца обеспечивает годовые ритмы, вокруг своей оси — суточные. В жизни Земли наблюдаются ритмы, охватывающие несколько лет (засушливые годы), столетия и даже миллионы лет (оледенение и потепление климата).

• Зональность — изменение природных компонентов от экватора к полюсам, обусловленное распределением солнечного тепла и влаги. Существует также высотная зональность, изменение природных компонентов в горах с изменением абсолютной высоты.

Природный комплекс — сочетание природных компонентов, образующих целостную систему различных уровней от географической оболочки до условий окружающей среды. Он имеет единый геологический фундамент, однотипный характер и количество поверхностных и подземных вод, однородный почвенно-растительный покров и единый биоценоз (сочетание микроорганизмов и характерных животных). В природном комплексе однотипны также взаимодействие и обмен веществ между составляющими его компонентами. Взаимодействие компонентов и приводит в конечном итоге к образованию конкретных природных комплексов.

Разделение географической оболочки на природные комплексы обусловлено различиями в строении земной поверхности и неодинаковым количеством солнечного тепла, получаемого разными участками Земли. В соответствии с этим выделяют зональные и азональные комплексы. Самые крупные азональные комплексы — материки и океаны, более мелкие — горные и равнинные территории.

Самые крупные зональные природные комплексы — географические пояса, совпадающие с климатическими поясами и состоящие из природных зон.

Почва — природное образование, обладающее плодородием и создающееся под влиянием горных пород, климата, растительности, животного мира, рельефа, деятельности человека и геологического возраста территории. Плодородие — способность почвы обеспечивать питание растений. Основателем почвоведения является В. В. Докучаев (1846—1903).

Процесс формирования почвы идет столетиями и тысячелетиями. Он начинается с разрушения горных пород и находящихся в них простейших организмов, которые готовят условия для растений и животных. Отмершие остатки растений и животных под влиянием микроорганизмов превращаются в гумус (перегной), который скрепляет минеральные частицы почвы в комочки разной величины. Почва обладает рядом свойств: цвет, влажность, механический состав, структура, плотность, наличие включений.

По мере развития почвы происходит разделение ее профиля на горизонты — примерно однородные слои, взаимосвязанные друг с другом. Сверху расположен гумусовый горизонт, в котором накапливаются вещества, необходимые для питания растений. Ниже расположен горизонт вымывания, бедный питательными веществами, затем — горизонт вмывания, переходящий в материнскую породу.

Биосфера — оболочка, состав, строение и энергетика которой в существенных чертах обусловлена деятельностью живых организмов. Границы ее понимаются различно, в зависимости от подхода к ее изучению. Наиболее полно значение этой оболочки выявлено в учении о биосфере, созданном В. И. Вернадским. Биосфера включает в себя не только область приповерхностного сосредоточения современной жизни, но и части других геосфер, в которые проникает живое вещество и которые преобразованы в результате его деятельности. Таким образом, биосфера объединяет не только живые организмы, но и всю среду их современного и былого обитания. По В. И. Вернадскому, эта «сфера жизни» объединена биогенной миграцией атомов. Живое вещество реально проявляется в виде отдельных (дискретных) живых организмов, различающихся составом, строением, образом жизни и принадлежащих к различным видам.

Функции биосферы:

• газовая — выделение кислорода, поглощение углекислого газа; восстановление азота;

• концентрационная — накопление организмами химических элементов, рассеянных во внешней среде;

• окислительно-восстановительная — окисление и восстановление веществ в ходе фотосинтеза и энергетического обмена;

• биохимическая — реализуется в процессе обмена веществ;

• энергетическая — связана с использованием и преобразованием энергии.

Ареал и биомасса. На Земле существует (по разным данным) от 1,2 до 2 млн. видов животных и растений. Из них на долю растений приходится примерно 1/3 общего числа видов. Из животных по числу первое место занимают насекомые (около 750 000), второе — моллюски (по разным данным, от 40 000 до 100 000), затем идут позвоночные (60 000—70 000 видов). Из растений на первом месте — покрытосеменные (по разным данным, от 150 000 до 300 000 видов), затем грибы (от 70 000 до 100 000 видов).

Числом видов растений и животных измеряется богатство флоры и фауны. Однако обилие видов еще не означает обилия особей, так же, как и бедность флоры и фауны видами может сопровождаться чрезвычайным обилием особей. Поэтому для характеристики растительности и животного мира, в отличие от флоры и фауны, пользуются понятиями биомассы (общей массы организмов) и биологической продуктивности — способности организмов к воспроизводству биомассы в единицу времени (на единицу площади или объема местообитания). По биомассе организмы распределяются иначе, чем по числу видов: биомасса растений на суше значительно больше, чем животных.