Навигация
Главная
 
Главная arrow Экология arrow Экологические знания - Добровольский ВВ
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая

24 Глобальные природные экосистемы

241 Типы глобальных экосистем

На рис 212 плоскость каждого круга соответствует совокупности объектов характерного среды: газообразного - атмосфера, водного - гидросфера, твердого - литосфера Живое вещество существует при на аявности всех сфер неживой материи, то есть в пределах площади, которая перекрывается тремя кругамами.

Схема природних складових

Представленное представление о природных сферы несколько упрощенное и не учитывает многих природных процессов Например, вода в зависимости от состояния может быть в гидросфере (жидкая фаза), в литосфере (ледники и ги Горные снеговики) и в атмосфере в виде пара в почве вода находится и в жидком, и в газообразном состоянии Относительно биосферы существует два подхода: первый характеризуется включением в биосферу лишь объект ей живой материи, сторонники второго под биосферой понимают совокупность живых существ и среды, их окружаютчує.

Учитывая эти взгляды на биосферу, рассмотрим возможные типы глобальных природных экосистем

Планетарная природная экосистема - это самая глобальная система, которая включает в себя полностью все четыре естественных сферы

Биосферная природная экосистема - это совокупность живого вещества и той части неживой природы, в которой существует жизнь Биосфера и гидросфера входящих в экосистему полностью Другое дело - литосфера и атмосфера а Каждая из них состоит из частей, которые имеют различные свойства и различное влияние на биосфереру.

Литосфера изучена недостаточно Лишь о приповерхностный слой толщиной до 15 километров (земная кора) наука более или менее уверенные знания (сведения)

Насколько отличается представление о строении Земли, свидетельствуют гипотезы известных ученых Так, АФ Капустинский считает, что, кроме верхнего слоя, в недрах Земли есть две принципиально различные зоны, АЕ Ферсман - три, АП Виноградов - пять отличных слоев, а КЭ Буллен - даже семь оболочек и сонок і зон.

Естественное жизни сконцентрировано главным образом на поверхности литосферы - в почве Человек вмешивается на большие глубины, но пока не вышла за пределы земной коры Считая все биосферные связи внутренними и, договоримся включить в состав биосферного экосистемы только земную кору литосферы Влияние других - более глубинных - зон литосферы будет учитываться через внешние связи системеми.

Атмосфера - газовая оболочка Земли - состоит из многих слоев разного состава и свойств, которые постепенно переходят в бесконечный космическое пространство В состав биосферного системы следует включить л только те слои, которые (по аналогии с литосферой) является средой обитания биологических объектов или на которые ощутимо влияет человеческая деятельность К таким относятся тропосфера, стратосфера и мезосфера П рошаркы, которые находятся дальше 100 километров от поверхности Земли (а не термосфера и экзосфера), отнесем к внешнему середовиши системеми.

Таким образом, все составляющие биосферной системы сконцентрированы в виде слоев на земной поверхности и возле нее (рис 213)

Схема біосферної природної екосистеми

Наземная естественная глобальная экосистема - это часть биосферного системы, которая включает в себя наземный животный и растительный мир с его средой

Водная естественная глобальная экосистема - та часть биосферного системы, которая состоит из водных животных и растений и гидросферы

Независимо вол типа глобальной природной экосистемы характерным является внешний космический влияние К Для всех систем, за исключением планетарной, присущ также внешний надровий влияние Н (рис 213)

242 Внешние связи глобальных экосистем

Земля, созданная и существующая как часть Солнечной системы, которая в свою очередь является микроскопической долей Галактики, чувствует различное влияние Космоса (ближнего и дальнего)

Во Вселенной установилось равновесие между энергиями магнитного поля, космических лучей и межзвездного газа Галактическое магнитное поле удерживает космические лучи, и их потоки идут на Землю со всех сторон Солнце добавляет к этому облучения свою судьбу - солнечный Витеер.

Температура теплового излучения Вселенной равна всего 3 К (минус 270 градусов по шкале Цельсия) Она называется реликтовой, т.е. остаточной вол далекого прошлого 12-18 миллиардов лет назад когда вследствие Большого Взрыва образовалась наша Галактика, температура составляла 10 К.

распределения вещества во Вселенной неравномерно - основная ее масса находится в уплотненных объектах Планетарные туманности расширяются со скоростью 15-30 километров в секунду Образуются новые звезды и гинут во старые Считается, то 600 миллионов лет является циклом катастрофических вспышек сверхновых звезд с огромным выбросом радиации, которая влияет на биосферу Землимлі.

Солнечная система образовалась около 5 млрд лет назад из космической пыли и является одной из многих миллиардов составляющих нашей Галактики - Млечного пути Галактика движется со скоростью 600 км / с и завершает од не полное круг за 220 миллионов лет (галактический годк).

Центр массы Галактики не сконцентрировано в одном месте, поэтому траектория движения Солнечной системы меняется с циклом около 200 лет На 4-5% изменяется и скорость вращения, что влияет на характер движения вол л и воздуха на землеі.

Солнечная система состоит из Солнца, девяти планет со спутниками, астероидов, многих небесных тел Через систему проходят кометы, метеоры, метеориты и другие"гости"из космоса

Солнце - плазменный слой - желтая,"холодная"звезда второго поколения класса G2 Масса 199 * 10 25 т, что составляет 99,87 процента массы всей Солнечной системы плотность 1,41 г на кубический сантиметр Температура поверхности 6000 градусов Цельсия, а в недрах - 20 миллионов

Солнце вращается вокруг оси с периодом 24,65 земных суток Солнечная система движется со скоростью 250 километров в секунду вокруг оси Галактики и завершает полный круг за 180 миллионов лет

Состав Солнца: по количеству атомов - водород 90,7%, гелий 9,1%; по массе - водород 70%, гелий 27% Состав постоянно меняется, поскольку за одну секунду 657 000 000 тонн водорода превращается в 652,5 миллиона на тонн гелия, а 4,5 миллиона тонн массы переходит в тепло благодаря термоядерной реакции Но с таким утверждением соглашаются не все специалистыці.

Каждый квадратный метр поверхности излучает 1,36 киловатта энергии (так называемая"солнечная постоянная\") Из всего Солнца излучается огромная энергия - 3,83 * 10 23 кВт К Земле доходит лишь половина миллиардной части этой энергии, т.е. 1,75 * 10 14 кВт

Энергия Солнца распространяется в виде колебаний в диапазоне частот5 нм Подавляющее количество солнечной энергии - это тепловое излучение ( и инфракрасном (λ = 102 105 нм) спектрах колебаний

Тепловое излучение, а также интенсивность инфракрасного спектра Солнца постоянное Широко известная"солнечная активность"с циклом в 11 лет и с другими периодами цикличности, которая учитывает изменения в ин енсивности: а)"жесткого"(ультрафиолетового и рентгеновского) диапазона б)"солнечного ветра"- плазмы солнечной короны в) солнечных пятен - не имеет влиятельного значение на количество энергии Разница в величине солнечной постоянной году высокой активности Солнца и года низкой активности составляет ± 0,15% Но нельзя игнорировать возможно кратковременное воздействие солнечных аномалий на биосферу Земли или погоду на планетосферу Землі чи погоду на планеті.

Магнитное поле Солнца простирается на 4,5 миллиарда километров и значительно влияет на Землю Магнитные солнечные полюса через 22 года меняются, что прежде всего влияет на солнечные пятна - источники выбросов протон нов высоких энергий - исчезают старые и зарождаются нові.

Большое значение для биосферы имеет космическая радиация, которая для людей, например, обеспечивает около 20 процентов годовой эффективной эквивалентной дозы вредного облучения Интенсивность радиации значительно с возрастает при поднятии над уровнем моря: в горах - в несколько раз, на высоте 10 километров - в 25 случаев.

Луна - спутник Земли, вращающейся вокруг нее на среднем расстоянии, равном 30 диаметрам планеты Соотношение их масс 1: 81,3 Средняя плотность лунного вещества - 3,34 грамма на кубический сантиметр р, на десять процентов больше плотности земной коры Тепловой поток из недр Луны три слабее земной Но внутренние процессы продолжаются - до трех тысяч лунотрясения за год фиксируют сейсмомет ры, установленные на поверхности спутникника.

Луна благодаря относительно большой массе и малой расстояния до планеты ощутимо влияет на Землю Под влиянием лунного притяжения Земля отклоняется от средней орбиты траектории движения вокруг Солнца - трае ектория волнистая с амплитудой в 4,7 тысячи километров Во время полнолуния, когда Солнце и Луна оказываются по разные стороны Земли, мы на полтора земных радиуса ближе к Солнцу, чем в Новолунииня.

Лунный тяжести, кроме указанного, деформирует ту часть поверхности Земли, которая обращена к спутнику, -"подтягиваются"не только атмосферные массы и вода, но и участки земной коры Широко известны приливы и отливы и океанских вод, амплитуда которых может достичь 10 и более метров, является следствием действия гравитационных сил массы Луны и (в значительно меньшей степени) Солнцаірою) Сонця.

Юпитер, Венера и другие планеты влияют на Землю значительно меньшей степени, но в достаточном для учета Прежде всего речь идет о влиянии планет на земную орбиту

Разнонаправленная гравитационная сила Юпитера, Венеры и других планет (в меньшей степени) вызывает нерегулярное отклонения орбиты Земли с эксцентриситетом, расчетные значения которого на будущее приведены ниже е

Время

(тысяч

лет)

сейчас

25

50

75

100

125

150

175

200

600

800

Эксцентриситет

0,014

0,003

0,008

0,011

0,014

0,020

0,031

0,027

0,030

0,050

0,005

Изменение эксцентриситета влияет на тепловое равновесие Земли и на ее климат

В заключение можно подчеркнуть, что космический влияние на глобальные природные системы является жизненно важным и имеет как регулярный, так и случайный характер

Особое место занимает Солнце, постоянный поток энергии которого обеспечивает существование жизни на Земле

На стационарные процессы накладываются регулярные и нерегулярные колебания с различными значениями периода колебаний, а также случайные процессы, что делает общую картину космического влияния пока не прогнозируемо.

Земные недра как по составу, так и по параметрам и процессами значительно отличаются от земной коры В табл 217 приведены данные о химическом составе литосферы Земли

Таблица 217 Состав литосферы

Район литосферы

Содержание химического элемента (%)

Кислород

Железо

Кремний

Алюминий

Магний

Кальций

Другие

Земная кора

37

5

27

11

1

4

15

Земные недра

29

30

15

1

13

1

11

Химический состав влияет на плотность вещества: если плотность земной коры равна 3, то плотность земных недр почти вдвое больше - 5,5 грамма в кубическом сантиметре

Температура литосферы повышается по мере углубления: на каждые 100 метров ниже трех километров от поверхности температура увеличивается на 2,5 ° С, на глубине десять километров она равна 180 ° С тепла ло идет из недр, температура которых больше 1000 ° С По расчетам Земля за 4,5 миллиарда лет существования выделил половину своей внутренней энергии - 31,7 * 110 30 джоуля

Энергия недр расходуется на землетрясения, создание гор и островов, движение материков, извержения вулканов, выделение теплоты в атмосферу и гидросферу Земли

Согласно гипотезе модульного построения планеты земная кора"плавает"на гранитных"подушках"толщиной в 15-20 километров тектонических плит много, из них крупнейших - шесть: Евразийская, Африканская, Антар рктична, Индо-Австралийская, Американская, Тихоокеанская Плиты движутся со скоростью в несколько сантиметров в год Там, где две плиты расходятся, образуется новая земная кора, где сближаются - одна за ходит под другую, вызывая землетрясения и другие природные катаклизмынші природні катаклізми.

Границы тектонических плит проходят под океанами

Считается, что на землетрясения тратится около одного процента энергии тектонических процессов Энергия, которую несет сейсмическая волна, равна Е = r * с * n2 (здесь r - плотность пород, n - скорость колебаний, с - скорость волны от 5,6 для гранитов до 0,6 км / с для песчаных грунтов)

Больше энергии требует движение земной коры и материков, который постоянно меняет поверхность планеты

Современные материки появились сравнительно недавно: 85 миллионов лет назад Северная Америка отделилась от Европы, 135 миллионов лет назад разделилась Африка и Южная Америка, 250 миллионов лет то м начали распадаться праматерика Гондвана и Лавразия, которые в свою очередь образовались из единой Панг.

Берингов пролив появилась всего шесть тысяч лет назад Сейчас Скандинавский полуостров поднимается за год на один сантиметр, а Гималаи"растут"на два сантиметра Расстояние между Новым и Старым ми ом увеличивается за год на три-четыре сантиметра Швейцарию"сжимает"- расстояние между границами уменьшается, а высота Альп увеличивается на несколько миллиметров в год И так по всей планетк. І так по всій планеті.

Энергетический потенциал недр распределено по планете (как по глубине, так и по плоскости) неравномерно То же самое касается и плотности веществ Поэтому в разных географических регионах проявления воздействия недр на литое сферу, гидросферу и атмосферу значительно отличаютсяся.

Сложная и во многих составляющих необъяснимая картина поведения земных недр еще более усложняется космическим влиянием Например, отклонение от среднего значения траектории или угловой скорости вращения ния Земли, о которых говорилось ранее, безусловно, влияют на систему сил, действующих на тектонические плити.

Как земная кора, так и недра содержат большое количество рудных материалов (табл. 217) Среди земных руд особое место занимают радиоактивные изотопы, встречающиеся в различных концентрациях в горных поро одах Это прежде всего калий - 40, рубидий - 87 и члены двух радиоактивных семейств - урана - 238 и тория - 232 - долгосрочных изотопов, входящих в состав литосферы с самого ее рождения Уровни земной радиации различны и зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры - разница доходит до 100-250 случаеразів.

По данным ООН, средняя эффективная эквивалентная доза, которую получает человек за год от земного излучения, чуть больше дозу от космического облучения

Примерно 2/3 дозы облучения от природных источников человек получает, употребляя воду, пищу и воздух в воздухе преобладает радон - тяжелый газ (плотность в 7,5 раза больше, чем у воздуха), который высвобождается ся из земной коры и накапливается в непроветриваемых участках и замкнутых объемах Считается, что радон дает половину дозы облучения человека от указанных 2 //3.

Сравнивая влияние космоса и недр на глобальные природные экосистемы, следует отметить следующее:

- космические внешние связи более разнообразные и стабильны, чем недр;

- энергетический постоянный космический связь обеспечивает 99% поступления энергии в систему;

- несмотря на относительно незначительную роль недр в обеспечении энергией биосферы, вследствие импульсивности поступления этой энергии влияние ее на процессы в системе велик Он проявляется, как правило, в вы игляди природных чрезвычайных ситуаций;

- количество тепловой энергии, поступающей от Солнца, равно количеству энергии, излучает Земля в космос, чем обеспечивается неизменность средней многолетней температуры приземного слоя атмос сферы Отличается качество энергии: Солнце излучает энергию в спектре. 105 нм, а Земля -4 106.

 
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая
 
Дисциплины
Банковское дело
БЖД
Бухучет и Аудит
География
Документоведение
Экология
Экономика
Этика и Эстетика
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Естествознание
Психология
Религиоведение
Риторика
РПС
Социология
Статистика
Страховое дело
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы