52. Состав и строение земли.

Земля— третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Земля относится к планетам земной группы, а значит она, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля имеет наибольшую плотность, самую сильную поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле среди этих четырёх планет^]. Форма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Расстояние точек геоида, до точек аппроксимирующего его эллипсоида составляет до 100 метров. Средний диаметр планеты примерно равен 12 742 км. Вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты. Высшей точкой твёрдой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (11 022 м под уровнем моря). Химический состав:

Масса Земли приблизительно равна 5,98·10²⁴ кг. Общее число атомов, составляющих Землю ≈10⁵⁰. Онасостоитвосновномиз железа(32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе внутреннее пространство, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %)^[30].

Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора на чуть более чем 47 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породосоставляющие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO₂), глинозём (Al₂O₃), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K₂O) и оксид натрия (Na₂O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним. Из расчётов, основанных на анализе 1 672 видов пород, Кларк сделал вывод, что 99,22 % из них содержат 11 оксидов .

Земля, как и другие планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая.

Землю условно разделяют на три области: кору, мантию и ядро. ЗЕМНА́Я КОРА́, внешняя оболочка «твердой» Земли, ограниченная снизу поверхностью Мохоровичича. Различают континентальную кору (мощность от 35-45 км под равнинами до 70 км в складчатых областях) и океаническую (мощность 5-10 км). В строении континентальной земной коры имеются три слоя: верхний, сложенный осадочнымигорными породами, средний, условно называемый гранитным, и нижний, «базальтовый». По-видимому, «гранитный» слой сложен гранитами и гнейсами, а «базальтовый» слой —базальтами, габбро и очень сильно метаморфизованными осадочными породами в различных соотношениях. В океанической коре «гранитный» слой отсутствует, а осадочный имеет меньшую мощность. В переходной зоне (между материками и океанами) развивается кора промежуточного типа (субконтинентальная или субокеаническая).Земная кора подвержена постоянным тектоническими движениям. В ее развитии подвижные (складчатые) области — геосинклинали —путем длительных преобразований превращаются в относительно спокойные области — платформы. Существует ряд тектонических гипотез, объясняющих процесс развития геосинклиналей и платформ, материков и океанов и причины развития земной коры в целом (см. также Новая глобальная тектоника).Мантия — это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами — породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору. Составляет 83% объема Земли (без атмосферы) и 67% ее массы. Верхняя граница проходит на глубине от 5-10 до 70 км по Мохоровичича поверхности, нижняя — на глубине 2900 км по границе с ядром Земли. Предполагают, что мантия Земли в основном сложена оливином и делится на верхнюю мантию толщиной ок. 900 км и нижнюю — ок. 2000 км; благодаря высокому давлению — от 1 до 136 ГПа вещество мантии Земли,находится в твердом кристаллическом состоянии.Температура в мантии, не превышает 2000-2500 °С. С процессами в мантии Земли связаны тектонические движения, магматизм, вулканизм и др.Ядро — центральная, наиболее глубокая часть Земли, геосфера, находящаяся под мантией и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью другихсидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона.

Геологические процессы делятся на две взаимосвязанные между собой группы: ЭНДОГЕННЫЕ (древнегреч. endon — внутри, т. е. изнутри рожденные) и ЭКЗОГЕННЫЕ (древнегреч. ex — вне, т. е. извне рожденные). Эндогенные процессы — созидатели, они создают горы, поднятия, впадины и котловины, создают и порождают горные породы, минералы и полезные ископаемые. Экзогенные процессы — разрушители всего того, что создают эндогенные процессы. При этом, правда, разрушая, они создают свой рельеф и новые породы и минералы.К эндогенным процессам относятся: магматизм, метаморфизм, тектоника, землетрясения (сейсмика). Эндогенные процессы черпают свою энергию из недр Земли, извлекая ее из атомных, молекулярных и ионных реакций, внутреннего давления (гравитации) и разогрева отдельных участков земной коры от перемещения ее слоев под действием изменения скорости вращения Земли.К экзогенным процессам относятся: работа ветра, подземных и поверхностных текучих вод рек и временных потоков, льда, морей, озер и т. п. На земную поверхность постоянно действуют силы, изменяющие земную кору, способствующие формированию рельефа. Все эти процессы различны, но их можно объединить в две группы: внешние (или экзогенные) и внутренние (или эндогенные). Экзогенные процессы действуют на поверхности Земли, а эндогенные — глубинные процессы, источники которых находятся в недрах планеты. Извне воздействуют на Землю силы притяжения Луны и Солнца. Сила притяжения других небесных тел очень мала, однако некоторые ученые считают, что в геологической истории Земли гравитационные воздействия из космоса могут возрасти. Многие ученые к внешним, или экзогенным, силам относят и земное притяжение, из-за которого случаются оползни, обвалы в горах, двигаются с гор ледники.Экзогенные силы разрушают, преобразуют земную кору, переносят рыхлые и растворимые продукты разрушения, осуществляемого водой, ветром, ледниками. Одновременно с разрушением идет и процесс накопления, или аккумуляция продуктов разрушения. Разрушительные действия экзогенных процессов зачастую нежелательны и даже опасны для человека. К таким опасным явлениям относятся, например, селегрязекаменные потоки. Они могут сносить мосты, плотины, уничтожать посевы. Опасны и оползни, которые тоже приводят к разрушению различных построек, нанося тем самым ущерб хозяйству, унося жизни людей. Среди экзогенных процессов необходимо отметить -и выветривание, которое приводит к выравниванию рельефа, а также и роль ветра.Эндогенные процессы поднимают отдельные участки земной коры. Они способствуют образованию крупных форм рельефа — мегаформ и макроформ. Главный источник энергии эндогенных процессов — внутренняя теплота в недрах Земли. Эти процессы вызывают движение магмы, вулканическую деятельность, землетрясения, медленные колебания земной коры. Внутренние силы работают в недрах планеты и совершенно скрыты от наших глаз.Таким образом, развитие земной коры, формирование рельефа являются результатом совместного действия внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) сил и процессов. Они выступают как две противоположные стороны единого процесса. Благодаря эндогенным, в основном созидающим процессам образуются крупные формы рельефа — равнины, горные системы. Экзогенные же процессы преимущественно разрушают и выравнивают земную поверхность, но при этом формируют более мелкие (микроформы) формы рельефа — овраги, речные долины, а также накапливают продукты разрушения.

53.КЛИМАТООБР-ИЕ ФАКТОРЫ.ЭНЕРГЕТИЧ БАЛАНС З. КЛИМАТ-формируется под воздействием нескольких факторов, которые обеспечивают атмосферу теплом и влагой и определяют динамику воздушных течений. Главные климатообразующие факторы - положение Земли относительно Солнца, распределение суши и моря, общая циркуляция атмосферы, морские течения, а также рельеф земной поверхности. Положение Земли. При обращении Земли вокруг Солнца угол между полярной осью и перпендикуляром к плоскости орбиты остается постоянным .Этим движением объясняется изменение угла падения солнечных лучей на земную поверхность в полдень на определенной широте в течение года. Чем больше угол падения солнечных лучей на Землю в данном месте, тем эффективнее Солнце нагревает поверхность. Только между Северным и Южным тропиками солнечные лучи в определенное время года падают на Землю вертикально, и здесь Солнце в полдень всегда высоко поднимается над горизонтом. Поэтому в тропиках обычно тепло в любое время года. В более высоких широтах, где Солнце стоит ниже над горизонтом, прогревание земной поверхности меньше. Там наблюдаются значительные сезонные изменения температуры (чего не бывает в тропиках), а зимой угол падения солнечных лучей сравнительно невелик и дни существенно короче. На экваторе день и ночь всегда имеют равную продолжительность, тогда как на полюсах день продолжается всю летнюю половину года, а зимой Солнце никогда не восходит над горизонтом. Длительность полярного дня лишь отчасти компенсирует низкое стояние Солнца над горизонтом, и в результате лето здесь прохладное. В темные зимы полярные районы быстро теряют тепло и сильно выхолаживаются. Распределение суши и моря. Вода нагревается и остывает медленнее, чем суша. Поэтому температура воздуха над океанами имеет меньшие суточные и сезонные изменения, чем над материками. В прибрежных районах, где ветры дуют с моря, лето в целом прохладнее, а зима теплее, чем во внутренних областях материков на той же широте. Климат таких наветренных побережий называется морским. Внутренние районы материков в умеренных широтах характеризуются значительными различиями летних и зимних температур. В таких случаях говорят о континентальном климате.Акватории являются основным источником атмосферной влаги. Когда ветры дуют с теплых океанов на сушу, там выпадает много осадков. На наветренных побережьях обычно выше относительная влажность и облачность и больше дней с туманами, чем во внутренних регионах. Циркуляция атмосферы. Характер барического поля и вращение Земли обусловливают общую циркуляцию атмосферы, благодаря которой тепло и влага постоянно перераспределяются по земной поверхности. Ветры дуют из областей высокого давления в области низкого давления. Высокое давление связано обычно с холодным, плотным воздухом, тогда как низкое - с теплым и менее плотным. Вращение Земли заставляет воздушные потоки отклоняться вправо в Северном полушарии и влево - в Южном. Такое отклонение носит название "эффект Кориолиса". Как в Северном, так и в Южном полушарии в приземных слоях атмосферы насчитываются по три главных зоны ветров. Во внутритропической зоне конвергенции у экватора северо-восточный пассат сближается с юго-восточным. Пассатные ветры зарождаются в субтропических областях высокого давления, наиболее развитых над океанами. Потоки воздуха, двигаясь по направлению к полюсам и отклоняясь под воздействием силы Кориолиса, формируют преобладающий западный перенос. В области полярных фронтов умеренных широт западный перенос встречается с холодным воздухом высоких широт, образуя зону барических систем с низким давлением в центре (циклонов), движущихся с запада на восток. Хотя воздушные течения в полярных областях выражены не столь ярко, иногда выделяют полярный восточный перенос. Эти ветры дуют главным образом с северо-востока в Северном полушарии и с юго-востока - в Южном. Массы холодного воздуха часто проникают в умеренные широты. Ветры в областях схождения воздушных течений образуют восходящие потоки воздуха, который охлаждается с высотой. При этом возможно образование облаков, часто сопровождаемое выпадением осадков. Поэтому во внутритропической зоне конвергенции и фронтальных зонах в поясе преобладающего западного переноса выпадает много осадков. Сезонные изменения прогревания и охлаждения обусловливают сезонные перемещения главных барических образований и систем ветров. Зоны ветров летом сдвигаются по направлению к полюсам, что приводит к сменам погодных условий на данной широте. Так, для африканских саванн, покрытых травянистой растительностью с редко растущими деревьями, характерны дождливое лето (благодаря влиянию внутритропической зоны конвергенции) и сухая зима, когда на эту территорию смещается область высокого давления с нисходящими потоками воздуха.На сезонные изменения общей циркуляции атмосферы влияет также распределение суши и моря. Летом, когда Азиатский материк прогревается и над ним устанавливается область более низкого давления, чем над окружающими океанами, прибрежные южные и юго-восточные районы испытывают воздействие влажных воздушных потоков, направленных с моря на сушу и приносящих обильные дожди. Зимой воздух стекает с холодной поверхности материка на океаны, и дождей выпадает гораздо меньше. Такие ветры, изменяющие направление на противоположное в зависимости от сезона, называются муссонами.

Океанические течения формируются под воздействием приповерхностных ветров и различий в плотности воды, обусловленных изменениями ее солености и температуры. На направление течений влияют сила Кориолиса, форма морских бассейнов и очертания берегов. В целом циркуляция океанических течений сходна с распределением воздушных потоков над океанами и происходит по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки - в Южном. Пересекая направляющиеся к полюсам теплые течения, воздух становится более теплым и влажным и оказывает соответствующее воздействие на климат. Направляющиеся к экватору океанические течения несут прохладные воды. Проходя вдоль западных окраин материков, они понижают температуру и влагоемкость воздуха, и, соответственно, климат под их воздействием становится более прохладным и сухим. Благодаря конденсации влаги вблизи холодной поверхности моря в таких районах часто возникают туманы.Рельеф земной поверхности. Крупные формы рельефа оказывают существенное влияние на климат, который меняется в зависимости от высоты местности и при взаимодействии воздушных потоков с орографическими препятствиями. Температура воздуха с высотой обычно понижается, что приводит к формированию в горах и на плато более прохладного климата, чем на сопредельных низменностях. Кроме того, возвышенности и горы образуют препятствия, вынуждающие воздух подниматься вверх и расширяться. По мере расширения он охлаждается. Такое охлаждение, называемое адиабатическим, часто приводит к конденсации влаги и формированию облаков и осадков.

Большая часть осадков, обусловленных барьерным эффектом гор, выпадает на их наветренной стороне, а подветренная сторона остается в "дождевой тени".

Воздух, опускающийся на подветренных склонах, при сжатии нагревается, образуя теплый сухой ветер, известный под названием "фен".

Особ-ти энерг баланса 1.радиационный баланс:Разность между поглощенной суммарной радиацией и эффективным излучением земной поверхности:

R=(I+i)(1-A)-(ES-EA)

где I—прямая и i — рассеянная солнечная радиация, α — альбедо поверхности, ES — собственное излучение поверхности, ЕA — встречное излучение атмосферы, δ — относительный коэффициент поглощения длинноволновой радиации земной поверхностью.

Р. Б. 3. П. может быть положительным и отрицательным. В суточном ходе переход от положительных значений к отрицательным или обратно наблюдается при высотах солнца 10—15°. Месячные, сезонные и годовые его значения (суммы) меняются в широких пределах; годовые от +140 ккал/см²·год и более в тропических океанах и до отрицательных значений в Антарктиде и в глубине Арктики.

2)факторы РБ: прозрачность.альбедо.

РБ по своему физич-му смыслу хар-т соотношение прихода и оттока Е от пов-ти З. величины,входящие в формулу РБ зав от антроп-ых возд-ий на состояние прир среды,это прозрачность атмо- это величина,показывающая какая доля солн-ой Е рассеилась или поглощ-ся атмо.прозрачность атмо обусловлена тем.что до пов-ти З. доходит 47% падающего на верхнюю границу потока солн света. 53% светового потока составляет Еую основу ф\с-за. ф\с-з это процесс в кот создается орг в-во и открывается возможность использ-ия выделяемого при этом О2 для дыхания раст.

Прозрачность атмо изм-ся в пределах от 0 до 1. Загр-е атмо выбросами промыш предпр-ий,авто. В виде газов,аэрозрлей сущ-но изм-т прозр-ть атмо, и поток тепла,приходящего к пов-ти З.#Сценарий ядерной зимы: изза выбросов в атмо продуктов ядерных взрывов будет набл-ся в состоянии при кот проз-ть =0,а это приведет постепенно к яд.зиме с падением темпер-ры воздуха над сушей до -25 -40 градусов.

Альбедо- отношение солнечной радиации, отражаемой Землей (с ее атмосферой) в мировое пространство, к солнечной радиации, поступившей на границу атмосферы. Различают интегральное (энергетическое) А. для всего потока радиации и спектральное А. для отдельных участков спектра радиации. Альбедо часто меняется. Только что выпавший снег, например, отражает более 90%  солнечной радиации, поэтому он не тает даже под яркими лучами Солнца. Однако если его поверхность загрязнена или если в нем расчищены небольшие площадки, он тает довольно быстро. Тогда обнаженная земная поверхность, имеющая меньшее альбедо, будет сильно поглощать солнечную лучистую энергию, которая нагреет и растопит окружающий эту площадку снег. Очень высокое альбедо свежего снега вносит свой вклад в формирование холодного климата полярных стран, поскольку способствует отражению почти всей лучистой энергии, приходящей от Солнца.Альбедо- 1) в широком смысле —отражательная способность какой-либо поверхности Земли или неба: водной, растительной (лес, степь), пашни, облаков и т. д. Например, Альбедо крон леса составляет 10 — 15%, травы — 20 — 25%, песка — 30 — 35%, свежевыпавшего снега — 50 — 75% и более. 2) Альбедо Земли — процентное отношение солнечной радиации, отданной земным шаром вместе с атмосферой обратно в мировое пространство, к солнечной радиации, поступившей на границу атмосферы. Отдача радиации Землей происходит путем отражения от земной поверхности и от облаков, а также рассеяния прямой радиации атмосферой. Наибольшей отражательной способностью (85%) обладает снежная поверхность. Альбедо Земли в целом близко к 40%

3)тепловой баланс: R=P + P + L+W+B,где R-рад баланс пов-ти; P -поток тепла от пов-ти к атмо,хар-ий Е теплоо-на пов-ти с прилегающим к ней слоем атмо; P - поток тепла от пов-ти З внутрь слоя лито , харак-ий Е теплоо-на пов-ти с почвой;W - слой выпавших осадков в мм; - теплота фазового перехода воды; L*W- Е,опред-ая испарение(конденсацию) воды; B - Е,затрачиваемая на био.г\х,б\г\х процессы.

 Известно,что поток тепла направлен в сторону убывания темпер-ры

Почти все тепло атмосфера, как и земная поверхность, получает от Солнца. К другим источникам нагрева принадлежит тепло, поступающей из недр Земли, но оно составляет лишь доли процента от общего количества тепла. Хотя солнечное излучение и служит единственным источником тепла для земной поверхности, тепловой режим географической оболочки является не только следствием радиационного баланса. Солнечное тепло превращается и перераспределяется под влиянием земных факторов, и прежде трансформируется воздушными и океаническими течениями. Они, в свою очередь, обусловлены неравномерным распределением по широтах солнечного излучения. Это один из ярких примеров тесного глобального связи и взаимодействия различных компонентов в природе. Для живой природы Земли важное значение имеет перераспределение тепла между различными широтами, а также между океанами и материками. Благодаря этому процессу происходит очень сложный пространственный перераспределение тепла на поверхности Земли соответственно преобладающих направлений движения воздушных и океанич них течений. Однако суммарное перенос тепла направлено, как правило, из низких широт в высокие и с океанов на материки. Распределение тепла в атмосфере происходит путем конвекции, теплопроводности и излучения. Тепловая конвекция проявляется везде на планете, потому ветры, восходящие и нисходящие воздушные потоки имеют повсеместное распространение. Особенно сильно конвек ция ​​выражена в тропиках. Теплопроводность, т.е. передача тепла при непосредственном контакте атмосферы с теплой или холодной поверхностью земли, имеет сравнительно небольшое значение, поскольку воздух - плохой проводник тепла. Именно это свойство нашло широкое применение при изготовлении оконных рам с двойными стеклами. Поступления и расходы тепла в нижней атмосфере на разных широтах неодинаковы. Севернее 38 с. ш. излучается тепла больше, чем поглощается. Эта потеря компенсируется теплыми океаническими и воздушными течениями, направленными в умеренные широты.

54.ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА, ландшафтная оболочка, эпигеосфера, оболочка Земли, в которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера. Характеризуется сложным составом и строением. Верхнюю границу Г. о. целесообразно проводить по стратопаузе, т.к. до этого рубежа сказывается тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы; границу Г. о. в литосфере часто совмещают с нижним пределом области гипергенеза (иногда за нижнюю границу Г. о. принимают подножие стратисферы, среднюю глубину сейсмических или вулканических очагов, подошву земной коры, уровень нулевых годовых амплитуд температуры). Таким образом, Г. о. полностью охватывает гидросферу, опускаясь в океане на 10—11 км ниже поверхности Земли, верхнюю зону земной коры и нижнюю часть атмосферы (слой мощностью 25—30 км). Наибольшая толщина Г. о. близка к 40 км. Качественные отличия Г. о. от других оболочек Земли: Г. о. формируется под действием как земных, так и космических процессов; исключительно богата разными видами свободной энергии; вещество присутствует во всех агрегатных состояниях; чрезвычайно разнообразна степень агрегированности вещества — от свободных элементарных частиц через атомы, ионы, молекулы до химических соединений и сложнейших биологических тел; концентрация тепла, притекающего от Солнца; наличие человеческого общества.

Основные вещественные компоненты Г. о. — это слагающие земную кору горные породы (с их формой — рельефом), воздушные массы, водные скопления, почвенный покров и биоценозы; в полярных широтах и высокогорьях существенна роль скоплений льда. Основные энергетические компоненты — гравитационная энергия, внутреннее тепло планеты, лучистая энергия Солнца и энергия космических лучей. При всей ограниченности набора компонентов сочетания их могут быть весьма многообразными; это зависит и от числа входящих в сочетание слагаемых и от их внутренних вариаций (поскольку каждый компонент — это тоже очень сложная природная совокупность), а главное — от характера их взаимодействия и взаимосвязей, т. е. от географической структуры.

Г. о. присущи следующие важные черты: 1) целостность Г. о., обусловленная непрерывным обменом вещества и энергии между её составными частями, поскольку взаимодействие всех компонентов связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечёт сопряжённое изменение и всех остальных.

2) Наличие круговорота веществ (и связанной с ним энергии), обеспечивающего многократность одних и тех же процессов и явлений и их высокую суммарную эффективность при ограниченном объёме исходного вещества, участвующего в этих процессах. Сложность круговоротов различна: одни из них — механические движения (циркуляция атмосферы, система морских поверхностных течений), другие сопровождаются сменой агрегатного состояния вещества (влагооборот на Земле), в-третьих происходит также и его химическая трансформация (биологический круговорот). Круговороты, однако, не замкнуты, и различия между их начальными и конечными стадиями свидетельствуют о развитии системы.

3) Ритмика, т. е. повторяемость во времени различных процессов и явлений. Она обусловлена главным образом астрономическими и геологическими причинами. Выделяется ритмика суточная (смена дня и ночи), годовая (смена времён года), внутривековая (например, циклы в 25—50 лет, наблюдаемые в колебаниях климата, ледников, уровней озёр, водоносности рек и т.п.), сверхвековая (например, смена за каждые 1800—1900 лет фазы прохладно-влажного климата фазой сухого и тёплого), геологическая (циклы каледонский, герцинский, альпийский по 200—240 млн. лет каждый) и т.п. Ритмы, как и круговороты, не замкнуты: то состояние, какое было в начале ритма, в конце его не повторяется.

4) Непрерывность развития Г. о., как некоторой целостной системы под влиянием противоречивого взаимодействия экзогенных и эндогенных сил. Следствиями и особенностями этого развития являются: а) территориальная дифференциация поверхности суши, океана и морского дна на участки, различающиеся по внутренним особенностям и внешнему облику (ландшафты, геокомплексы); определяется пространственными изменениями географической структуры; особые формы территориальной дифференциации — географическая зональность и высотная поясность; б) полярная асимметрия, т. е. существенные различия природы Г. о. в Северном и Южном полушариях; проявляется в распределении суши и моря (подавляющая часть суши в Северном полушарии), климата, состава животного и растительного мира, в характере ландшафтных зон и т.п.; в) гетерохронность (по К. К. Маркову, метахронность) развития Г. о., обусловленная пространственной разнородностью природы Земли, вследствие чего в один и тот же момент разные территории либо находятся в различных фазах одинаково направленного эволюционного процесса, либо отличаются друг от друга направлением развития (примеры: древнее оледенение в разных районах Земли начиналось и кончалось неодновременно; в одних географических зонах климат становится суше, в других в то же время — влажнее и т.п.).

Существуют другие земные оболочки на границах соединения различных геосфер.Земная кора — это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах.Бывает два типа коры — континентальная и океаническая. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит.

Тропосфера. Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы. Содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 мЗа «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,34 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

Стратосфера. Верхняя граница — на высоте 50—55 км. Температура с ростом высоты возрастает до уровня около 0 °C. Малая турбулентность, ничтожное содержание водяного пара, повышенное по сравнению с ниже — и вышележащими слоями содержание озона (максимальная концентрация озона на высотах 20-25 км).Гидросфера — совокупность всех водных запасов Земли. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара.Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова, и в вечной мерзлоте, слагая криосферу.Биосфера — это совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.Стратисфера — верхняя оболочка Земли толщиной до 20 км, имеющая слоистое строение и состоящая из осадочных и осадочно-вулканических пород.

55.ПОЧВА,или ПЕДОСФЕРА – это рыхлый поверхностный слой суши, обладающий плодородием. Почва представляет собой трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. В состав почвы входят разнообразные типы вещества: живое вещество (живые организмы), биогенное вещество (органические и неорганические вещества, происхождение которых связано с деятельностью живых организмов), косное вещество (горные породы) и другие. Поэтому почва представляет собой особый тип вещества в биосфере – биокосное вещество. Почва является экологическим фактором наземно-воздушной среды обитания и, в то же время, представляет собой самостоятельную среду обитания. Постоянные обитатели почвы называются эдафобионты. Почва является средой обитания, промежуточной между водной и наземно-воздушной. С водной средой почву сближает: неоднородность по вертикали, насыщенность почвенного воздуха водяными парами и наличие других форм воды, присутствие минеральных и органических веществ в почвенных растворах, возможность передвигаться в трех измерениях. С наземно-воздушной средой почву сближает: наличие почвенного воздуха, возможность пересыхания верхних горизонтов, резкие изменения температуры в верхних слоя.ПОЧВЕННЫЙ ПРОФИЛЬ — вертикальный разрез почвы от ее поверхности до материнской породы, где ясно прослеживаются сформировавшиеся в почвообразовательном процессе генетически взаимосвязанные почвенные горизонты и подгоризонты. Слоистая структура почвенного профиля возникает в результате перемещений продуктов органического и неорганического происхождения. Мощность профиля — от нескольких сантиметров в горах, десятков сантиметров при пересеченном рельефе в полярных и пустынных областях и до 2-3 м во влажных лесных и тропических зонах.ПОЧВЕННЫЙ ГОРИЗОНТ — слой, формирующийся в результате расчленения почвы в процессе ее образования, поэтому такие слои называются генетическими и располагаются один над другим. Каждый горизонт примерно однороден по структуре, окраске, механическому, минералогическому и химическому составу, физическим свойствам и другие. Мощность их от нескольких см до нескольких десятков сантиметров. При описании они обозначаются буквами латинского алфавита (А, В, С) с подразделением на подгоризрнты. Сверху вниз выделяют горизонты: А — перегнойно-аккумулятивный (гумусовый), В — горизонт вмывания почвенных растворов (иллювиальный) и С — переходный к материнской породе. Подгоризонты: А₀ — лесная подстилка или степной войлок, А₁ — гумусовый, А₂ — вымывания и так далее. На обрабатываемых для сельскохозяйственного производства землях возникает пахотный горизонт — А_п. Совокупность почвенных горизонтов образует почвенный профиль. К факторам почвообразования относятся: почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, возраст, вода (почвенная и грунтовая), хозяйственная деятельность человека.1.Почвообразующие породы — субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. Минеральное вещество составляет 60-90% всего веса почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы — водный и тепловой ее режимы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав, первоначальное содержание элементов питания для растений.От характера материнских пород в большой мере зависит и тип почв. Например, в условиях лесной зоны, как правило, формируются почвы подзолистого типа. Если в пределах этой зоны почвообразующие породы содержат повышенное количество карбонатов калия, формируются почвы подзолистого типа. Если в преде­лах этой зоны почвообразующие породы содержат повышенное количество карбонатов кальция, формируются почвы, значительно отличающиеся от подзолистых.2.Растительность-Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Основная роль при этом принадлежит растительности. Зеленые растения являются практически единственными создателями первичных органических веществ. Поглощая из атмосферы углекислый газ, из почвы — воду и минеральные вещества, используя энергию солнечного света, они создают сложные органические соединения, богатые энергией. Наибольшее количество органических веществ дают лесные сообщества, особенно в условиях влажных тропиков. Меньше органического вещества создается в условиях тундры, пустынь, болотистой местности .На поверхности почвы органическое вещество под воздействием животных, бактерий, грибов, а также физических и химических агентов разлагается с образованием почвенного гумуса. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует так называемую лесную подстилку (в лесах) или войлок (в степях и лугах). Эти образования оказывают влияние на газообмен почвы, проницаемость осадков, на тепловой режим верхнего слоя почвы, почвенную фауну и жизнедеятельность микроорганизмов.Растительность оказывает влияние на структуру и характер органических веществ почвы, ее влажность. Степень и характер влияния растительности как почвообразующего фактора зависит от видового состава растений, густоты их стояния, химизма и многих других факторов.3.Животные организмы-Основная

функция животных организмов в почве — преобразование органических веществ. В почвообразовании принимают участие как почвенные, так и наземные животные. В почвенной среде животные представлены главным образом беспозвоночными и простейшими. Некоторое значение имеют также позвоночные (на­пример, кроты и др.), постоянно живущие в почве. Почвенные животные делятся на две группы: биофагов, питающихся живыми организмами или тканями животных организмов, и сапрофагов, использующих в пищу органическое вещество. Главную массу почвенных животных составляют сапрофаги (нематоды, дождевые черви и др.). На 1 га почвы приходится более 1 млн. простейших, на 1 м — десятки червей, нематод и других сапрофагов. Сапрофаги влияют на формирование почвенного профиля, содержание гумуса, структуру почвы.Самыми многочисленными представителями наземного животного мира, участвующими в почвообразовании, являются мелкие грызуны (мыши-полевки и др.).Растительные и животные остатки, попадая в почву, подвергаются сложным изменениям. Определенная их часть распадается до углекислоты, воды и простых солей (процесс минерализации), другие переходят в новые сложные органические вещества самой почвы.4.МикроорганизмыОгромное значение в осуществлении этих процессов в почве имеют микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, низшие грибы, одноклеточные водоросли, вирусы и др.), весьма разнообразные как по своему составу, так и по биологической деятельности. Микроорганизмы в почве исчисляются миллиардами на 1 га. Они принимают участие в биотическом круговороте веществ, разлагают сложные органические и минеральные вещества на более простые. Последние утилизируются как самими микроорганизмами, так и высшими растениями. Органическое вещество почвы, образовав­шееся в ней при разной степени разложения растительных и жи­вотных остатков, получило название гумус или перегной.5.КлиматК числу важнейших факторов почвообразования относится климат. С ним связаны тепловой и водяной режимы почвы, от которых зависят биологические и физико-химические почвенные процессы. Под тепловым режимом понимают совокупность процессов теплообмена в системе «приземный слой воздуха — почва — почвообразующая порода». Тепловой режим обуславливает процессы переноса и аккумуляции тепла в почве. Характер теплового режима определяется главным образом соотношением поглощения радиационной (лучистой) энергии Солнца и теплового излучения почвы. Он зависит от окраски почвы, характера поверхности, теплоемкости, влажности и других факторов. Заметное влияние на тепловой режим почвы оказывает растительность.6.Водный режим почвы в основном определяется количеством атмосферных осадков и испаряемостью, распределением осадков в течение года, их формой (при ливневых дождях вода не успевает проникнуть в почву, стекает в виде поверхностного стока).7.Климатические условия-оказывают косвенное влияние и на такие факторы почвообразования, как почвообразующие породы, растительный и животный мир и др. С климатом связано распространение основных типов почв. 8.Рельеф— один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и воды. С изменением высоты местности меняются водный и тепловой режимы почвы. Рельефом обусловлена поясность почвенного покрова в горах. С особенностями рельефа связан характер влияния на почву грунтовых, талых и дождевых вод, миграция водорастворимых веществ 9.ВремяК числу факторов почвообразования относится время — необходимое условие для любого процесса в природе. Абсолютный возраст почв Восточно-европейской равнины, Западной Сибири, Северной Америки и Западной Европы, определенный радиоуглеродным методом, — от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Наконец, существенным фактором почвообразования, особенно в последнее время, является хозяйственная деятельность человека.

56. БИОСФЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ПОЧВЫ Почв покров образует 1 из геофизических оболочек З. - педосферу. Основн-е биосф-е функции почвы как природн тела обусловлены полож-ем почвы на стыке живой и неживой природы.

Первая и глав ф-я почвы - обеспечение жизни на З. Именно в почве укорен-ся назем растения, в ней обитают мелк животн, огром масса микроорг-мов. В рез-те почвообраз-я в почве концентрир-ся жизненно необх-е орг-мам вода и эл-ты минер питания в доступ для них формах химич соед-ий. Таким образом, почва - условие сущ-я жизни, но одновр-но почва - следствие жизни на З.

Вторая ф-я почвы - Запасание энергии. Почва является важнейш условием фотосинтетич деят-ти раст. Этим путем аккумулир-ся на З. колосс кол-во E. В наст вр именно система почва - растения - животные - глав поставщик трансформир Е Солнца человечеству. Жив в-во неустойчиво, после отмир-я орг-мов оно быстро разруш-ся, минер-ся, и только небол часть его превращ-ся в почве в гумус и надолго сохраняется, обеспечивая нормальное функционирование почв в биосфере.

Третья глобал ф-я почвы – обеспеч-е постоянного взаимод-я большого геологич и малого биологич круговор в-в, т.к. биогеохимич циклы элементов, в т.ч таких важнейш биофилов, как C, N, O, осущ-ся ч-з почву. Эти эл-ты в разной форме и в разных соотнош-х участв в синтезе органич в-ва раст-ми. Затем они проходят слож цикл превращ в почве, и часть продуктов поступ-т в атмосф и гидросф.

Четвертая глобал ф-я почвы связ с третьей - почва участв в проц-се регулир-я состава атмосф и гидросф.

Пятая глобал ф-я почвы – регулир-е биосф-х проц-в, в частн плотности и продуктив-ти жив орг-мов на земн поверх-ти. Почва облад не только плодородием, она имеет и св-ва, лимитир жизнед-ть тех/иных орг-мов. Не случ-но зарожд-е древ цивилизаций происх-ло в тех регионах З, где естеств плодородие почв особенно велико. Т.о, почва - основ ср-во произв-ва и объект труда в с/х.

57.СТРУКТУРА ГЕОСИСТЕМ.АКСИОМЫ Г\Э. Порядок рассмотрения теоретических основ геоэкологии устанавливается исходя из требований системного анализа: сначала формулируется аксиома о целостной системе, затем даются положения

об ее элементах, системообразующих отношениях, структуре и иерар-хии систем и, наконец, об их границах.

1.Аксиома Докучаева – Вернадского: географическая оболочка, биосфера представляют собой целостную природную систему, в которой живое вещество взаимодействует с элементами литосферы, гидросферы, атмосферы и техносферы.

Руководствуясь этой аксиомой, геосферу-биосферу определяют как природную систему высшего ранга. Аксиома Докучаева-Вернадского имеет фундаментальное значение для развития теории геоэкологии. Из нее вытекают важные положения об элементах, системообразующих отношениях и структуре природных систем.

Положение о составе элементов. К элементам географической оболочки относится множество предметови явлений, входящих в состав отдельных геосфер: биосферы, литосферы, гидросферы, атмосферы и техносферы.

Действительно, в любой природной системе – на суше или в океане присутствуют хотя бы в незначительных количествах и в своеобразной форме элементы любой геосферы. Например, в ландшафтах вод Мирового океана вещество литосферы представлено растворами и взвесями минеральных веществ; в ландшафтах морского дна вещество атмосферы присутствует в виде растворенных в воде газов. Способность природных элементов образовывать целостные системы раскрывает модель трех начал геосистемы,предложенная А.А. Крауклисом.

а)Устойчивое (инертное) начало, к которому относятся горные породы и рельеф, выступает как “скелет” геосистемы.

Оно придает ей фиксированное местоположение на земной поверхности и известную пространственную обособленность,связывая с геологическим прошлым данного участка.

б)Подвижность (мобильность) в геосистему вносят, с одной стороны, энергия Солнца, процессы, возбуждаемые силой земного притяжения, а также скрытые в самой экосистеме источники разных видов энергии; с другой – источником мобильности является вещество, у которого силы молекулярного сцепления относительно слабы и которое пребывает в геосистеме в основном в виде потоков. Это главным образом воздушные и водные массы. Мобильная составляющая выполняет обменные функции, связывает внутренние части

геосистемы и объединяет последнюю с ее внешним окружением.Она постоянно размывает и передвигает пространственные границы.

в)Совокупность живых организмов (биота) частично принадлежит обеим рассмотренным выше составляющим, но, кроме того, еще выполняет и самостоятельные функции. В деятельности биоты особую роль играют высокая избирательность по отношению к внешним условиям, способность к самовоспроизведению, размножению и росту. Именно в активности и пластичности основная сила биоты как самостоятельной части геосистемы. Взаимодействуя с остальными компонентами, биота выступает как важнейший внутренний фактор саморегуляции, восстановления, стабилизации. Оптимальное насыщение геосистемы биотой – первостепенное условие и способ успешного управления экосистемами и рационального использования их природного потенциала.

Системообразующая значимость элементов неравнозначна.В.И. Вернадский ведущую роль отводил живому веществу: “На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом”.

Оценивая роль элементов в формировании геосистем, Н.А. Солнцев ранжирует их в определенный ряд. На первом месте стоит земная кора с ее структурными формами, омоложенными новейшими тектоническими движениями, затем следуют поверхностные воды,метеорологические условия; завершают этот ряд почвенно-растительные комплексы и животный мир.Рассматривая элементы окружающей среды как экологические факторы, В.В. Мазинг предлагает следующий иерархический ряд.

На первое место среди факторов, влияющих на главное звено экосистем – растительный покров, он ставит количество теплоты (сумму солнечной радиации) как фактор, определяющий широтную зональность. На второе место – количество осадков и их сезонное распределение; аналогичное значение имеет деление зон по степени гумидности (океаничности) и аридности (континентальности). Третье место занимает водный режим, зависящий от вышеназванных факторов, а также от стока и свойств почв; одновременно с водным режимом почв отмечаются их богатство и характер минерализации(засоления).

2 Аксиома Исследование систем допускает прием сознательного отбрасывания отдельных элементов, роль которых с точки зрения конкретной задачи исследования несущественна. Этот прием отвечает

принципу ограничения разнообразия информации; его еще называют принципом “бритвы Оккама”.

Принцип “бритвы Оккама”: «не следует делать посредством большего то, чего можно достичь посредством меньшего». Руководствуясь этим принципом, процедуру описания главных свойств системы можно существенно упростить.

Положение о системообразующих отношениях. Обязательным атрибутом природных систем, как следует из аксиомы Докучаева – Вернадского, являются связи или отношения, заданные на множестве их элементов.

Связи между элементами составляют характерную черту природной системы любого ранга . Простейшей формой отношений являются отношения ряда, связывающие элементы необратимой связью. Это типичный пример четких причинно-следственных отношений. Например, сухость климата ведет к снижению биологической продуктивности.

Параллельные отношения отражают воздействие нескольких факторов на другой.Например,

богатство почв (к1) и благоприятный режим увлажнения (к2) повышают биологическую продуктивность (к3).

Отношения обратной связи составляют характерную черту саморегулируемых систем. Они отражают ситуацию, при которой один элемент, влияя на другие, одновременно опосредованно воздействует сам на себя . Обратная связь может быть положительной или отрицательной. Например, высокая биопродуктивность степных экосистем способствует накоплению гумуса в почве, что повышает ее плодородие и ведет к дальнейшему увеличению продукции растительной массы.

В основе саморегуляции экосистем лежат отрицательные обратные связи. Положительные обратные связи, подобные рассмотренным, вызывают быстрое, взрывное развитие определенных процессов. Так, интенсивное нарастание растительной массы в степи ведет к уплотнению дернины и, в конечном счете, к обеднению видового состава и снижению продуктивности сообщества.

Высокая продуктивность степных экосистем в естественных условиях поддерживается благодаря воздействию на растительный покров копытных животных. Стада травоядных постоянно обкусывают и разбивают дернину копытами, т. е. частично разрушают растительный покров и открывают почву для всходов новых растений.

Если поголовье станет слишком большим, наступит ухудшение состояния пастбища, продуктивность растительности снизится, часть животных погибнет от голода. Таким образом, продуктивность растительности и поголовье копытных поддерживаются в естественных условиях на оптимальном уровне.

Комбинирование различных форм связей приближает нас к отображению структуры реальной гео- или экосистемы во всей ее сложности.

Характерная черта структурообразующих связей – их причин-но-следственный характер: всякий природный процесс, хозяйственная деятельность человека являются причиной, вызывающей изменение связанных с ними элементов. Поэтому важным дополнением к рассмотренным выше формам отношений служит анализ основных типов причинно-следственных связей.

Причинно-следственные (каузальные) цепи А→В→С→...задаются последовательностью отношений ряда. Отношения ряда позволяют выводить свойства конечного члена каузальной цепи из свойств ее начального члена.

На этом строится практика индикации различных компонентов окружающей среды. Например, карбонатная (известковая) горная порода определяет карбонатность отложений, на которых развиваются почвы с высокими значениями рН, что обусловливает появление во флоре специфичных растений. Пользуясь отношениями ряда, мы можем рассматривать определенные виды растений в качестве индикатора карбонатных горных пород.

Важные аспекты взаимодействия природных систем с окружающей средой раскрывает принцип симметрии П. Кюри. (3 аксиома )Его главные положения заключаются в следующем. Симметрия рассматривается как состояние пространства, характерное для среды, где происходит данное явление. По сути дела, все сводится к положению, согласно которому углубленное изучение реальных систем требует хорошего знакомства с той средой, в которой они образовались. На вопрос, как отражается влияние среды на формирующемся в ней объекте, П. Кюри отвечает следующим образом: симметрия среды как бы накладывается на симметрию тела, образующегося в этой среде. Получившаяся в результате форма тела сохраняет только те элементы своей собственной симметрии, которые совпадают с наложенными на него элементами симметрии среды. Применительно к объектам геоэкологических исследований принцип симметрии

П. Кюри проявляется, например, в узоре растительного покрова, характер которого контролируется факторами внешней среды, и прежде всего рельефом.

При системном анализе принцип симметрии П.Кюри может быть использован для объяснения формирования структуры природной системы под воздействием факторов окружающей среды. В этом случае результатом наложения факторов окружающей среды на структуру системы будет сохранение таких системообразующих элементов и связей между ними, которые совпадают с определенными элементами среды. Например, состав и структура растительного сообщества, как правило, адекватны экологическим условиям.

Другими словами, растительное сообщество и среда симметричны.Наряду с симметрией П. Кюри придавал особое значение явлениям дисимметрии – исчезнувшим элементам собственной симметрии данного объекта. По его убеждению, для предсказания новых явлений дисимметрия более существенна, чем сама симметрия.

4 Аксиома о иерархии природных систем: природные системы организованы в виде множества территориальных систем различной размерности.

В самых общих чертах можно говорить о территориальных единицах местного (топологического), регионального,континентального иглобального уровней.Территориальные единицы низкого уровня посл е д о в а т е л ь н о, к а к матрешки, вкладывают с я в единицы более высокого ранга. Конкретные системы объединяются в территориальные единицы – геохоры и биохоры, которые образуют иерархический ряд, т. е. могут быть расположены в порядке от низших, меньшей размерности, к высшим, более крупным .

Применительно к решению задач ландшафтно-экологических исследований, следуя рекомендации Б. В. Виноградова, условимся различать пять иерархических уровней биохор и отвечающих им подразделений географической оболочки – геохор:

– микрохоры и мезохоры – биогеоценозы, входящие в состав морфологических единиц ландшафта размером 10-1– 10-2км2;

– макрохоры – биогеографические (геоботанические) районы,охватывающие территорию конкретных ландшафтов размером 10 –10во второй км2;

– мегахоры – единицы биогеографического (фитогеографического) районирования размером 103– 105км2;

– гигахоры – главнейшие элементы биосферы и географической оболочки: океаны и материки, зональные типы биомов размером более106км2.

Принцип размерности – один из главнейших в теории ландшафтной экологии. Следуя ему, необходимо четко задавать территориальный уровень, на котором должны вестись исследования экосистем и разрабатываться модели экологических связей. Переход от одного структурного уровня к другому сопровождается качественным изменением свойств системы. Практическое значение этой закономерности заключается в том, что использование модели ограничивается тем рангом системы, для которого она разработана.