Экологические функции литосферы

вселенная земля планета литосфера Ресурсная функция верхних горизонтов литосферы заключается в ее потенциальной способности обеспечения потребностей экосистем абиотическими ресурсами, в том числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования и развития человеческой цивилизации. Ресурсные потребности человека давно вступили в противоречие с потребностями биосферы в целом. Около 70% добываемых полезных ископаемых в мире составляют энергоресурсы, нехватка которых все растет. На фоне нехватки собственных природных ресурсов энергопотребители стремятся захватить мировые рынки сбыта полезных ископаемых, прежде всего нефти, угля, металлических и полиметаллических руд и т. д., объявляя их зоной национальных экономических интересов. Малейшие"сбои" в этих зонах приводят к тяжелейшим, прежде всего энергетическим и экономическим, кризисам в этих странах. В конечном итоге такой путь развития губителен для людей: все большее число стран, переходя в стадию экономически высокоразвитых государств, с одной стороны, будет вынуждено вступать в конфликты из-за ресурсов, а с другой — все более интенсивно эксплуатировать ресурсы слаборазвитых стран.

Геодинамическая функция литосферы в экологическом аспекте проявляется в ходе различных геологических процессов (экзогенных — оползней, обвалов, селей, береговой абразии, подтопления и т. д. и эндогенных землетрясений, вулканических извержений и т. д.), так или иначе влияющих на различные экосистемы, в том числе и человеческое общество. Эти процессы, как указывалось выше, делятся на природные геологические и процессы, вызванные человеком. Техногенное воздействие человека на литосферу приводят к не только к локальным бедствиям (эрозия почвы, обвалы, наводнения), но и способны инициировать масштабные катаклизмы (землетрясения, цунами, смещение орбиты Земли).

Геохимическая функция литосферы заключается в ее активном участии в процессах круговорота веществ в природе. Выделяют механическую, физико-химическую, биогенную и техногенную миграцию веществ.

Географическая функция литосферы — это способность поверхности Земли долгое время сохранять сухопутные и водные границы. Движение материков составляет сейчас несколько сантиметров в год, но оно ускоряется при активном техногенном воздействии на литосферу.

Итак, экологические функции литосферы — функции, определяющие роль и значение литосферы в жизнеобеспечении биосферы, и главным образом человеческого сообщества. Во всем мире затраты на восстановление естественного равновесия в литосфере пока очень малы. Однако плата человека за вмешательство в природную среду год от года увеличивается. В США ассигнования на природоохранные мероприятия в 1990 финансовом году составили 12,7 млрд. долларов. В России на эти цели выделяется ассигнований почти в 10 раз меньше.

Гидросфераэто вся вода Земли. Вода — самое распространенное вещество на Земле. Она содержится в организмах, минералах, земной коре, океанах, морях, озерах, реках и в атмосфере. Моря и океаны занимают приблизительно 70,8% поверхности Земли. Масса воды на Земле почти в 266 раз больше массы атмосферы (масса атмосферы составляет одну миллионную часть массы Земли).Общие запасы воды на Земле в не связанном физическом и химическом состоянии составляют 1,4 млрд. км3.

Столько же воды находится в различных видах природных соединений. Вода на Земле находится главным образом в океанах (98%). Остальные 2% приходятся на ледники и другие воды. Океаны в основном являются холодными. Только 8% воды океана теплее 10 °C, более 50% океанической воды ниже 2 °C. Соленость воды океанической (средняя) — составляет 35 г/л. Средняя величина глубины мирового океана -3800 м, максимальная глубина -11 022 м (Марианский желоб). Средняя величина, на которую поднята суша над уровнем Мирового океана, приблизительно 875 м. Распределение воды в океане не является равномерным. Переход от суши к океаническому дну происходит приблизительно таким образом. При переходе от суши глубина растет медленно с уклоном в 1−2 м на километр. Это мелководье протяженностью приблизительно в 80 км, оно называется континентальным шельфом. Затем начинается крутой обрыв, и через 30−35 км от шельфа глубина доходит до 3 км. Дальше начинаютсяабиссальные равнины (лат. abisso-означает бездна, провал) глубиной от 2,5 до 6 км. Абиссаль пересекается изредка хребтами, глубоководными желобами и впадинами с рекордными глубинами в 10 км и свыше 11 км. Исследования осадочных пород свидетельствуют о том, что гидросфера Земли образовалась приблизительно 3,8 млрд. лет тому назад и количество воды в Мировом океане не было строго постоянным и неоднократно менялось. Уровень океана падал на 100−150 м ниже современного, но по площади океан всегда преобладал над сушей.

Сегодня состав океана находится почти в полном химическом равновесии с атмосферой Земли и ее корой. Это насыщенный раствор атмосферных газов, но растворимость их в воде невелика. В нем содержится высокая концентрация углекислоты. Общая масса концентрированной углекислоты в океане в 30−100 раз больше массы всей атмосферной кислоты. Океан является мощным растворителем большей части растворимых в воде химических элементов, которые существуют на нашей планете. Система океан-атмосфера является своеобразнойтепловой машиной, обеспечивающей круговорот СО2 и водяных паров над поверхностью Земли.

Атмосфера Земли по своему химическому составу состоит в основном из азота- 78,1% и кислорода- 20,95%.Остальное — это водяные пары, СО2 и инертные газы.

Атмосфера Земли представляет слоистую сферу: тропосферадо 12 км, стратосферадо 45 км, мезосферадо 80 км, термосфераот 100 до 300 км и экзосфера — от 320 до 1000 км и выше. В тропосфере (греч. tropos — поворот) температура достигает над полюсами до -55°С и до -75° С над экватором. Затем она повышается встратосфере (лат. stratнастил) и достигает 0 °C на высоте 55 км. Затем снова понижается до -85°С вмезосфере на расстоянии около 90 км. В термосфере идет повышение температуры и дальнейшее снижение плотности воздуха (до 0,001 г/м3). На высоте 400 км температура больше 1000° С. Этот слой атмосферы с высокой температурой не влияет существенно на внутреннюю температуру международной космической станции, которая находится на такой высоте. Атмосфера вращается вместе с Землей. На высоте от 20 км и почти до 60 км существует в атмосфере озонный слой (Оз), который поглощает вредное для всех живых организмов коротковолновое излучение в диапазоне длины волны 220−290 нм (нанометров).

Гляциосфера Земли (лат. glaciosлед). Снежный покров и ледники выполняют важную роль на Земле:

• 1. Они отражают значительную часть солнечной радиации и тем самым охлаждают воздух атмосферы.
• 2. В них содержится огромный запас холода (втрое превышает поступление тепла от Солнца и самой Земли), идущего из ее недр в течение года.
• 3. В них содержится 2/3 запасов пресной воды Земли.

Современные ледники покрывают площадь свыше 16 млн км2 (11%, суши), а с учетом подземных льдов и плавучих льдов — 100 млн км2 (19,6% земной поверхности). Выпадающий ежегодно снег покрывает 125 млн км2, из которых 2/3 приходится на сушу. Почти 17% выпадающего ежегодно снега идет на подкормку ледников. Самыми крупными ледниками на Земле являются Антарктический и Гренландский. Первый занимает 90% Антарктиды, его толщина (мощность) колеблется от нескольких сотен до 4000 м. Второй занимает 80% Гренландии, его толщина достигает около 3400 м. Специалисты погеокриологии (греч. kryosхолод, мороз) утверждают, что за последние 600 млн. лет на Земле было 17 периодов оледенения, когда льдом покрывалось примерно 30% суши. Последнее оледенение было, как полагают специалисты, 40 тыс. лет назад и продолжалось до 18 или 10 тыс. лет. Получается, что человек живет в относительно комфортных климатических условиях почти 10 тыс. лет. Ученых интересуют также мерзлотости (зоны вечной мерзлоты). Они составляют почти 25% всей поверхности Земли, а в России они занимают 50% ее территории. Как поведут себя мерзлотости в период повышения поверхностной температуры Земли?

Термин «биосфера» был введен в 1875 г. австрийским геологом и зоологом Э. Зюссом. Учение о биосфере было создано в 1926 г. В. И. Вернадским. Биосфера (греч. biosжизнь и sphaira-шар) — это область живого вещества, жизни на нашей планете. Современные исследования установили значительную роль биосферы в круговороте вещества на Земле (растения поглощают СО2 и производят кислород, которым дышат животные, микроорганизмы и бактерии, участвующие в образовании осадочных пород и т. д.).

Согласно учению В. И. Вернадского биосфера является целостным, многоуровневым образованием. Общая толщина слоя биосферы составляет 17 км. В глубь литосферы живые организмы проникают на 6,5−7 км, в гидросфере они проникают на глубину свыше 11 км. В атмосфере живые организмы живут под озоновым слоем, который задерживает (экранирует) ультрафиолетовое излучение, губительное для всего живого.

В биосферу, по В. И. Вернадскому, входят:

живое вещество — совокупность всех живых организмов, населяющих планету (это где-то 0,02−0,03% от общей массы неживого вещества Земли);

косное вещество — вещество, не связанное с жизнедеятельностью живых организмов;

биогенное вещество, образовавшееся в результате деятельности живых организмов (кислород атмосферы, уголь, газ, нефть, осадочные породы и т. д.);

биокосное вещество — это результат воздействия косного вещества (физико-химические процессы в геологических породах) и живого вещества.

Развитие учения о биосфере, по В. И. Вернадскому, позволило прояснить механизм взаимодействия живого и неживого на Земле, а также роль этого механизма в регуляции климата на Земле. Фактически оказалось, что механизм круговорота энергии, вещества, излучения в форме теплового обмена на Земле является чрезвычайно тонким и высокосбалансированным, поэтому наше представление о том, что ничего не произойдет, все восстановится, является опрометчивым, опасным, губительным для последующих поколений. Так, например, при оценочной величине радиационной температуры (без учета энергии Солнца) всей Земли в -16°С, температуры Мирового океана в 3−5° С и поверхностной температуры Земли в 14° С (речь идет о средних величинах) главная нагрузка на удержание тепла на Земле выпадает на водные пары, СО2 и некоторые другие «парниковые» газы в атмосфере Земли. Именно они создают «парниковый» эффект: не пропускают тепло Земли (тепловые волны, инфракрасное излучение) в околоземное пространство. Это подтверждается исследованиями из космоса. Таким образом, содержание водных паров, СО2и других «парниковых» газов существенно влияет на климат Земли: увеличение СО2 в атмосфере ведет к потеплению, уменьшение — к похолоданию. Как показали современные исследования, содержание СО2 в атмосфере регулируется биохимическими факторами биосферы: увеличение СО2 ведет к увеличению растительного океанического и материкового мира.

Магнитосфера Землиэто область околопланетного пространства Земли. Магнитная сфера Земли с дневной стороны (обращенной к Солнцу) распространяется от б до 14 радиусов Земли, с ночной стороны она образует нечто подобное «хвосту» кометы в несколько сот земных радиусов. Именно магнитная сфера соприкасается с потоком космических частиц (в том числе с частицами солнечного ветра), уменьшая их энергию. Вращение Земли вокруг своей оси делает заметными изменения в магнитной сфере.