Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Экологические знания

Глобальные природные экосистемы

Типы глобальных экосистем

На рис. 2.12 плоскость каждого круга соответствует совокупности объектов характерного среды: газообразного - атмосфера, водного - гидросфера, твердого - литосфера. Живое вещество существует при условии наличия всех сфер неживой материи, то есть в пределах плоскости, перекрывается тремя кругами.

Схема природных составляющих

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 горные снеговики) и в атмосфере в виде пара. В почве вода находится и в жидком, и в газообразном состоянии. По биосферы существует два подхода: первый характеризуется включением в биосферу только объектов живой материи, сторонники второго под биосферой понимают совокупность живых существ и среды, которая их окружает.

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 природные сферы.

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

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

Насколько отличается представление о строении Земли, свидетельствуют гипотезы известных ученых. Так, А.Ф. Капустинский считает, что, кроме верхнего слоя, в недрах Земли есть две принципиально разные зоны, А.Е. Ферсман - три, А.П. Виноградов - пять отличных слоев, а К.Е. Буллен - даже семь оболочек и зон.

Естественную жизнь 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, договоримся включить в состав биосферного экосистемы только земную кору литосферы. Влияние других - более глубинных - зон литосферы будет учитываться через внешние связи системы.

Атмосфера - газовая оболочка Земли - состоит из многих слоев различного состава и свойств, которые постепенно переходят в бесконечный космическое пространство. В состав биосферного системы следует включить 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. Слои, которые находятся дальше 100 километров от поверхности Земли (а не термосфера и экзосфера), отнесем к внешнему середовиша системы.

Таким образом, все составляющие биосферной системы сконцентрированы в виде слоев на земной поверхности и у нее (рис. 2.13).

Схема биосферной природной экосистемы

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, состоящей из водных животных и растений и гидросферы.

Независимо ВИЧ типа глобальной природной экосистемы присущим является внешний космическое влияние К. Для всех систем, за исключением планетарной, присущий также внешний надровий влияние Н (рис. 2.13).

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 ветер.

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

Распределение веществ во Вселенной неравномерно - основная ее масса находится в уплотненных объектах. Планетарные туманности расширяются со скоростью 15-30 километров в секунду. Образуются новые звезды и погибают старые. Считается, то 600000000 лет является циклом катастрофических вспышек сверхновых звезд с огромным выбросом радиации, которая влияет на биосферу Земли.

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 одно полный круг за 220 000 000 лет (галактический год).

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

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

Солнце - плазменный слой - желтый, "холодная" звезда второго поколения класса G2. Масса 199 * 10 25 т, что составляет 99,87 процента массы всей Солнечной системы. Плотность 1,41 грамма на кубический сантиметр. Температура поверхности +6000 градусов Цельсия, а в недрах - 20000000.

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 180 000 000 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 тонн гелия, а 4,5 миллиона тонн массы переходит в тепло благодаря термоядерной реакции. Но с таким утверждением соглашаются не все специалисты.

Каждый квадратный метр поверхности излучает 1,36 киловатта энергии (так называемая «солнечная постоянная»). Из всей поверхности Солнца излучается огромная энергия - 3,83 * 10 двадцать-три кВт. К Земле доходит лишь половина миллиардной части этой энергии, то есть 1,75 * 10 +14 кВт.

Энергия Солнца распространяется в виде колебаний в диапазоне частот λ = 1 ... 10 пять нм. Подавляющее количество солнечной энергии - это тепловое излучение (λ = 400 ... 800 нм). Значительно меньше энергии излучается в ультрафиолетовом (λ = 1 ... 100 нм), фиолетовом (λ = 220 ... 290 нм) и инфракрасном (λ = 10 2 и ... 10 +5 нм) диапазонах колебаний.

Тепловое излучение, а также интенсивность инфракрасного спектра Солнца постоянно. Широко известна "солнечная активность" с циклом в 11 лет и с другими периодами цикличности, которая учитывает изменения в интенсивности: 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 года высокой активности Солнца и года низкой активности составляет ± 0,15%. Но нельзя игнорировать возможен кратковременный влияние солнечных аномалий на биосферу Земли или погоду на планете.

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 протонов высоких энергий - исчезают старые и зарождаются новые.

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

Месяц - спутник Земли, который вращается 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, что на десять процентов больше плотности земной коры. Тепловой поток из недр Луны втрое слабее земного. Но внутренние процессы продолжаются - до трех тысяч лунотрясения за год фиксируют сейсмометрии, установленные на поверхности спутника.

Месяц благодаря относительно большой массе и малом расстоянии до планеты ощутимо влияет на Землю. Под влиянием лунного притяжения Земля отклоняется от средней орбиты траектории движения вокруг Солнца - траектория 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 новолуние.

Лунное притяжение, кроме указанного, деформирует ту часть поверхности Земли, обратная спутника - "подтягиваются" не только атмосферные массы и вода, а и участки земной коры. Широко известны приливы и отливы океанских вод, амплитуда которых может достигнуть 10 и более метров, является следствием действия гравитационных сил массы Луны и (в значительно меньшей степени) Солнца.

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:

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 завершение можно отметить, что космическое 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 прогнозируемой.

Земные недра как по составу, так и по параметрам и процессами значительно отличаются от земной коры. В табл. 2.17 приведены данные о химическом составе литосферы Земли.

Таблица 2.17 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. Тепло идет из недр, температура которых большая 1000 ° С. По расчетам Земля за 4,5 миллиарда лет существования выделила половину своей внутренней энергии - 31,7 * 10 тридцать джоуля.

Энергия недр расходуется на землетрясения, создание гор и островов, движение материков, извержения вулканов, выделения 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, Антарктическая, 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 заходит под другую, вызывая землетрясения и другие природные катаклизмы.

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 * n 2 (здесь r - плотность пород, n - скорость колебаний, с - скорость волны от 5,6 для гранитов до 0,6 км / с для песчаных почв).

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

Современные материки появились сравнительно недавно: 85 миллионов лет назад Северная Америка отделилась от Европы, 135000000 лет назад разделилась Африка и Южная Америка, 250000000 лет назад начали распадаться праматерика Гондвана и Лавразии, которые в свою очередь образовались из единой Пангеи.

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 светом 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 планете.

Энергетический потенциал недр распределены по планете (как по глубине, так и по плоскости) неравномерно. То же самое касается и плотности веществ. Поэтому в разных географических регионах проявления влияния недр на литосферу, гидросферу и атмосферу значительно отличаются.

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

Как земная кора, так и недра содержат большое количество рудных материалов (табл. 2.17). Среди земных руд особое место занимают радиоактивные изотопы, которые встречаются в различных концентрациях в горных породах. Это прежде всего калий - 40, рубидий - 87 и члены двух радиоактивных семейств - урана - 238 и тория - 232 - длительных 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 раз.

По данным ООН, средняя эффективная эквивалентная доза, которую получает человек за год земного облучения, 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 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 стабильные, чем недр;

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

- Несмотря на относительно незначительную роль недр в обеспечении энергией биосферы, в результате импульсивности поступления этой энергии влияние ее на процессы в системе большой. Он проявляется, как правило, в виде природных чрезвычайных ситуаций;

- Количество тепловой энергии, поступающей от Солнца, равно количеству энергии, излучает Земля в космос, чем обеспечивается неизменность средней многолетней температуры приземного слоя атмосферы. Отличается качество энергии: Солнце излучает энергию в диапазоне λ = 1 ... 10 пять нм, а Земля - λ = 10 4 и ... 10 шесть.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее