Вариант 5

1. Баланс энергии и круговорот вещества в биосфере

В связи с действием солнечной энергии и внутренней энергии Земли в биосфере совершается постоянный процесс движения и перераспределения вещества. В ней осуществляется массовый перенос твердых, жидких и газообразных тел при различных температурах и давлениях. Главные химические элементы литосферы: О, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K - участвуют в большом круговороте, который проходит различные стадии развития: от глубинных частей верхней мантии до поверхности литосферы [3, с. 59] .

Магматическая порода, возникшая при кристаллизации магмы, поступившей из глубин Земли, на поверхности литосферы подвергается разложению – выветриванию в области биосферы. При этом продукты выветривания – материал различной степени измельчения – переходит в подвижное состояние. Материал выветривания сносится водами и другими агентами в пониженные места рельефа и в большей части попадает в море, в океан. За счет этого образуются мощные толщи осадочных горных пород, которые в ходе времени погружаются на большие глубины (в зоны геосинклиналей) и в области повышенных температур и давлений подвергаются метаморфизму и ультраметаморфизму – переплавлению.

При переплавлении возникает магма, которая в благоприятных условиях может снова поступить в верхние горизонты земной коры, где застывает в форме различных интрузивных тел. Затем все повторяется сначала. Таким образом, в течение веков происходит глобальный круговорот вещества:

магматическая порода  осадочная порода  метаморфическая порода  переплавление и новое образование магмы.

Большой круговорот вещества в пределах верхних горизонтов земного шара представлен на рисунке 28.

Рис. 28. Большой круговорот вещества в пределах верхних горизонтов

земного шара

Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

Различные участки земной коры на поверхности планеты по существу представляют собой звенья этого глобального круговорота. Учение о крупных геологических циклах было развито В. И. Вернадским, который о земной коре писал:

«Большая часть материи в ней находится в непрерывном движении – миграциях - и образует обратимые и замкнутые циклы, всегда возобновляющиеся и тождественные (геохимические циклы). Они возобновляются над поверхностью энергией Солнца, поглощенной живым веществом, а в глубинах - атомной энергией, обусловленной радиоактивным распадом».

Очевидно, что наиболее интенсивному и быстрому круговороту подвергаются легкоподвижные вещества – газы и природные воды, составляющие атмосферу и гидросферу планеты. Более медленный круговорот совершает материал континентов. Этот материал путем выветривания и денудации удаляется с поверхности суши за период времени (30-100)∙10⁶ лет. В настоящее время объем суши составляет 1/12 часть Мирового океана. Если отсутствовали бы вековые поднятия земной коры в континентальном полушарии планеты, то за несколько геологических периодов вся суша была бы снесена в океан и земной шар покрылся бы сплошной водной оболочкой. Поэтому следует считать, что величина объема суши есть отражение относительного равновесия между ее образованием путем поднятий и разрушением путем сноса, главным образом под действием круговорота воды.

Существенная часть круговорота вещества литосферы совершается в пределах биосферы Земли. Иначе говоря, образование всех осадочных горных пород совершается в биосфере под активным влиянием живого вещества, что накладывает свой отпечаток на минералогический и химический состав самих осадочных горных пород. В общем можно считать, что вся стратисфера – осадочная оболочка Земли – есть функция биосферы в широком смысле слова. Поскольку значительная часть метаморфических горных пород формируется за счет пород осадочных, а в обстановке ультраметаморфизма рождаются граниты, можно считать, что гранитно-осадочная оболочка земного шара отражает процессы в биосфере и вполне обоснованным представляется положение о том, что «гранитная оболочка планеты есть область былых биосфер».

Попадая на Землю, солнечная энергия по-разному определяет круговорот вещества. Нагрев Мирового океана и атмосферы происходит по-разному.

В океане нагревание происходит…

[1] снизу, что приводит к образованию мощных конвективных потоков и общей циркуляции масс;

[2] сверху, с чем связано установление довольно стабильных условий;

[3] сверху, при этом течения перераспределяют поглощенное солнечное тепло в горизонтальном направлении;

[4] снизу, что влияет на снабжение атмосферы теплом.