Географическая оболочка

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

Введение

 

Географическая оболочка – целостная и непрерывная оболочка Земли, включающая в себя нижнюю часть атмосферы, верхнюю – литосферы, всю гидросферу и биосферу. Между оболочками Земли происходит сложное взаимодействие, непрерывный обмен веществом и энергией. Географическая оболочка территориально и по объему совпадает с биосферой. Географической оболочке свойственен ряд специфических особенностей.

Географическая оболочка – область зарождения жизни на Земле, арена активной деятельности человеческого общества. В целом географическая оболочка – наиболее сложно устроенная часть нашей планеты, особенно на контакте сфер: атмосферы и литосферы (поверхности суши), атмосферы и гидросферы (поверхностные слои Мирового океана), гидросферы и литосферы (дно океана), вверх и вниз от этих поверхностей строение географической оболочки становится более простым.

Географическая оболочка неоднородна не только в вертикальном, но и горизонтальных направлениях. Она дифференцируется на отдельные природные комплексы (ландшафты) – относительно однородные участки поверхности Земли. Каждый природный комплекс состоит из взаимосвязанных компонентов – составных частей. К ним относятся горные породы, воздух, растения, животные, почвы. Дифференциация географической оболочки на природные комплексы обусловлена неравномерным поступлением тепла на разные ее участки и неоднородностью земной поверхности. Природные комплексы могут быть разных размеров. Самый крупный природный комплекс – географическая оболочка. К природным комплексам относятся материки и океаны. Внутри материков выделяются такие, например, природные комплексы как Восточно-европейская равнина, Уральские горы. Таким образом, вся географическая оболочка представляет собой сложное мозаичное строение и состоит из природных комплексов разного размера. Природные комплексы, образовавшиеся на суше, называют природно-территориальными, а в океане или другом водоеме – природными аквальными.

Географическая оболочка обладает рядом закономерностей. К важнейшим из них относятся целостность, ритмичность развития, горизонтальная зональность и высотная поясность. Целостность – единство географической оболочки, обусловленное тесной взаимосвязью слагающих его компонентов. Причем географическая оболочка не механическая сумма компонентов, а качественно новое образование, обладающее своими особенностями и развивающееся как единое целое. Изменение одного компонента неизбежно приводит к изменению других и географической оболочки в целом. Целостность свойственна всем природным комплексам. Она достигается круговоротом вещества и энергии. Целостность – важнейшая географическая закономерность, на знании которой основывается теория и практика рационального природопользования.

Географической оболочке свойственная ритмичность развития – повторяемость во времени тех или иных явлений. В природе существуют ритмы разной продолжительности  - суточный, внутривековой, сверхвековой. Планетарной географической закономерностью установленной великим русским ученым В.В Докучаевым, является зональность – закономерное изменение природных комплексов по направлению от экватора к полюсам. Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки – географические пояса. Они отличаются друг от друга температурными условиями, а также общими особенностями циркуляции атмосферы, почвенно-растительного покрова.

Вот все закономерности присущи ГО на современном этапе развития. Но современная географическая оболочка формировалась длительный период, поэтому просто необходимо рассмотреть этапы и закономерности образования географической оболочки.

 

1.Методологические положения эволюции географической оболочки

 

Первое методологическое положение  - взаимодействие - выдвигалось и достаточно полно было обосновано еще А.А. Григорьевым . Проявляясь в форме разнообразных обменов веществом, энергией и информацией между отдельными частями географической оболочки: природными телами-компонентами, ландшафтами, сферами и т.д., взаимодействие приводит к усложнению структуры самой оболочки, появлению в ней новых свойств. Этот качественный скачок в ее строении является поворотным моментом эволюции и выступает хорошо фиксированным рубежом конца-начала того или иного этапа.

В ходе эволюции географической оболочки Земли четко проявляется метахронность ее развития. Это методологическое положение хорошо дополняет первое, так как под метахронностью понимается разнесение во времени итогов какого-либо географического явления и даты его возникновения. В такой трактовке понятие метахронности несколько отличается от той, которая была впервые предложена К.К. Марковым , понимающего под нею пространственную неравномерность развития географической оболочки. Проявление принципа метахронности в географической оболочке хорошо видно на примере развития биострома и эволюции человека. В первом случае, примитивные живые организмы появились еще в геологический этап развития, а в качестве ведущего фактора выступили позднее - в биогенном этапе. В свою очередь, человек как особый вид возник в биогенный этап, а фактором эволюции стал гораздо позднее -около 40 тыс. лет назад.

Метахронность развития географической оболочки дополняется целым рядом других ее эволюционных свойств - гетерохронностью, унаследованностью, инерционностью, транзитивностью, изменчивостью (лабильностью). Их содержание достаточно полно рассмотрено А.А. Величко.

Третье методологическое положение вытекает из самой сущности эволюции географический оболочки и выражается в том, что ее структура образована двумя группами качественно различных по своему происхождению сфер - структурных (инициальных, первичных) и функциональных (вторичных).

Из прилагаемого рисунка хорошо видно, что инициальными (начальными, первичными) элементами-сферами географической оболочки соответственно явились литосферный, атмосферный и гидросферный яруса. Особенность их образования заключается в том, что они возникали последовательно один из другого в ходе космического этапа. Взаимодействие как атрибут географической оболочки проявилось значительно позднее лишь с переходом Земли на ее геологический этап эволюции. Опираясь на эту особенность, литосферный, атмосферный и гидросферный яруса мы можем определить как структурные, образовавшиеся на раннем этапе эволюции географической оболочки и последовательно один из другого.

Все остальные - ландшафтный, биосферный, антропосферный - являются продуктом взаимодействия, возникли в результате функционирования географической оболочки и могут быть определены как функциональные. Исходя из особенностей эволюции географической оболочки и ее структуры на современном этапе, сложившейся в ходе этой эволюции мы можем определить географическую оболочку как парадинамическую систему взаимодействующих ее структурных (литосферный, атмосферный и гидросферный яруса) и функциональных (ландшафтный, биосферный и антропосферный яруса) элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Обобщённая схема эволюции и этапов развития географической оболочки.

 

 

В этом смысле нельзя согласиться с А.А. Величко полагающим, что по отношению к ландшафтной (географической) оболочке все остальные - литосфера, атмосфера, гидросфера, биосфера - выступают как первичные и, что сама она возникла в результате взаимодействия всех первичных оболочек. Подобное утверждение отодвигает сам факт появления географической оболочки, по крайней мере, к началу ее биогенного этапа, в то время как общеизвестно и хорошо видно на прилагаемом рисунке (рис. 1), что она возникла уже в конце космического - начале геологического этапов в результате взаимодействия протолитосферы, протоатмосферы и протогидросферы. Реальным результатом этого взаимодействия стало образование и существование в качестве самостоятельного природного тела коры выветривания. Географическая оболочка в это время в целом носила абиогенный характер.

 

К настоящему времени географическая оболочка прошла четыре этапа в своем развитии: космический, геологический, биологический и антропогенный. Следует заметить, что название каждого этапа определяется ведущим фактором, действующим в этот отрезок времени (рис. 2):

 

 

Рис. 2.Этапы эволюции географической оболочки.

 

 

 

2.Добиогенное развитие ГО 

 

По А.П. Виноградову, возраст Земли оценивается в 4.6 млрд. О наиболее древних этапах развития Земли сведений немного. Последующие события уничтожили большую часть информации, запечатленную в пластах горных пород.

1. Известно, что во время своего образования, 5-7 млрд. лет тому назад, Земля формировалась из холодного газово-пылевого облака, вращающегося в плоскости солнечного экватора.

2. По мере формирования планеты происходил её постепенный разогрев. Первоначально Земля разогревалась за счёт увеличения своей массы при выпадении метеоритного вещества из газово-пылевого облака. Температура вещества Земли увеличивалась ввиду увеличения плотности и давления в её недрах. С течением времени основное значение приобрёл радиоактивный разогрев. Согласно В.Г.Ферсману, в то время на Земле радиоактивных элементов было больше, чем сейчас: тория на 1/4, урана 238 в 3 раза; существовали также трансурановые элементы - плутоний и кюрий, сейчас встречающиеся в небольших количествах. Концентрации таких элементов вместе со свободно проникающими солнечными излучениями (атмосферы тогда не было) могли создавать наведённый радиационный фон, обеспечивающий условия для цепных ядерных реакций, атомных и термоядерных взрывов, поскольку из недр планеты поступал свободный водород. По-видимому, в криптозое, в начале геологической истории, наблюдался интенсивный вулканизм, который привёл к образованию первичной земной коры, гидросферы и атмосферы.

3. Плавление вещества, вероятно, происходило внутри Земли. Из-за постоянной потери тепла через поверхность и недостатка радиогенного тепла полного расплавления Земли не произошло.

По А.П. Виноградову, зонная плавка, когда зона расплава перемещалась из недр к поверхности, вызвала дегазацию вещества Земли. При движении расплавленной зоны вверх происходила дифференциация вещества на тугоплавкую и легкоплавкую фракции.

Легкоплавкие вещества (Н2О, H2S, HCl, HF, NH3) и некоторые другие газы образовали первичную атмосферу, щелочные и щелочноземельные элементы - первичную земную кору.

Тугоплавкие элементы (Fe, Mg, Ni, Co, Cr) смещались вниз и выкристаллизовывались. Некоторые тугоплавкие соединения не расплавлялись вообще. Эти процессы перекристаллизации происходили неоднократно. Так образовались мантия и ядро. Процесс гравитационной и физико-химической дифференциации вещества Земли не закончен и в настоящее время.

В начале развития зонной плавки вещества Земли процессы выплавления и дегазации охватывали, вероятно, всю её поверхность, которая была однообразно голой. Однообразие ландшафта нарушалось бесчисленным количеством действующих вулканов, чьи выбросы были незаметны, поскольку свободного кислорода не было совсем и, следовательно, не было процессов окисления и горения.

4. В результате процессов зонного выплавления вещества формировалась гидросфера. Вначале это были небольшие изолированные водоёмы, которые разрастались ввиду того, что содержание воды в базальтовом материале достигало 7%. Разрастающиеся озёра соединялись между собой и образовали громадное водное пространство. Выделяющиеся газы растворялись в водах и формировали солевой состав гидросферы. Хорошая растворимость солей, образующихся в воде и на дне водоёмов, привела к тому, что изначально океан возник как солёный бассейн. Пропорциональный выброс воды и дымов привёл к тому, что установилось динамическое равновесие между растворёнными соединениями гидросферы и породами литосферы. Солёность океанических вод была стабильной и, по-видимому, общая концентрация солей была близка к современной.

Одновременно с гидросферой формировалась атмосфера. Состав её отвечал составу вулканических газов, за вычетом тех, которые переходили в гидросферу или взаимодействовали с литосферой. В атмосфере преобладали пары воды, CO, CO2, CH4 и N. С увеличением объёма гидросферы увеличивалось содержание газов в атмосфере.

5. С момента, когда содержание паров воды и газов в атмосфере достигло определённого уровня, а вода разлилась на большей части земной поверхности, появились условия, благоприятствующие возникновению жизни. При воздействии ионизирующих излучений, действия электрических разрядов, ультрафиолетового облучения на смеси паров воды и газов, сходных с составом первичной атмосферы и гидросферы, могли возникнуть простейшие органические соединения, которые входят в состав биологических макромолекул.

Под влиянием жёстких излучений в первичной атмосфере и воде могли образовываться и разрушаться органические молекулы. Когда они попадали в водоёмы, у которых слой воды был достаточен, чтобы задержать губительные излучения, органические соединения могли сохраняться и даже накапливаться. Этот этап возникновения жизни называется этапом образования "первичного бульона", поскольку органические вещества могли служить материалом для создания первых организмов и необходимой питательной средой для них. Первоначально концентрация органического вещества могла быть незначительной.

6. В результате эволюции вещества: атмосферы, гидросферы, литосферы возникла современная природа земной поверхности.

 

 

 

3.Биогенный этап развития ГО 

 

Образование свободного кислорода связано с деятельностью автотрофных организмов, которые появились около 3 млрд. лет тому назад. Остатки этих организмов встречены в Южной Африке в толще древних пород, имеющей возраст около 3,2 млрд. лет. По форме и размерам эти органические образования напоминают современные нитчатые бактерии. В том же районе, но в более молодых породах (2,7 млрд. лет), также обнаружены водорослеподобные органические остатки.