Характеристика середовища життєдіяльності людства

Навколишнє природне середовище в ширшому розумінні — космічний простір, а у вужчому — географічна оболонка Землі, яка охоплює частину атмосфери, гідросферу і верхню частину літосфери, що взаємозв'язані складними біогеохімічними циклами міграції речовин і енергії.

Земля — одна з планет Сонячної системи, найбільша з планет земної групи (Меркурій, Венера, Марс, Земля), середній радіус — 6371км, відстань до Сонця — 150 млн. км, маса Землі становить 1/330 000 Сонця.

Сонце — це найголовніша зірка Сонячної системи, температура поверхні близько 6000 °С. Земля отримує всього одну двомільярдну частину сонячного випромінювання. Цього досить, щоб обігріти Землю та постачати необхідною енергією весь рослинний та тваринний світ.

Головна властивість географічної оболонки - це постійний обмін речовиною й енергією не тільки між компонентами оболонки, але і між оболонкою і космосом.

Атмосфера

Атмосфера (від грецького "atmos" - пар, повітря) - це газова захисна оболонка Землі, яка обертається разом з нею. Це один з найважливіших природних ресурсів нашої планети, без якого життя на Землі було б абсолютно неможливим. Вона визначає окисні процеси живої і неживої матерії, охороняє від різких добових перепадів температури (які могли б досягти 150-200°С), захищає від шкідливих сонячних і космічних випромінювань.

Атмосфера має шарувату будівлю і складається з: тропосфери, стратосфери, термосфери, іоносфери, екзосфери. (Існує більш детальніша градація атмосфери, але для теми нашої розмови нам вистачить цієї.)

Шари атмосфери не мають чітких границь.

Характеристика сфер атмосфери

Тропосфера - нижній, найбільш щільний шар повітря, висотою до 10-15 (9-18) км, містить 80% маси атмосфери. Особливість тропосфери — температура зменшується зі збільшенням висоти над Землею і становить 40-50⁰С нижче нуля. У тропосфері формується погода; дощ, сніг, вітер і т.п.

У складі тропосфери міститься:

78,08 % - азот;

20,95% - кисень;

0,94 % - аргон;

0,03 % - вуглекислий газ, неон, гелій та інші гази.

Стратосфера розташована над тропосферою до висоти 40(50)км. Її особливістю є постійність температури (не залежить від висоти), але життєдіяльність людини без захисного костюма неможлива.

У стратосфері знаходиться озоновий шар (О3), що поглинає жорстке ультрафіолетове випромінювання і затримує 20% інфрачервоного випромінювання Землі і тим самим охороняє життя на Землі. Максимальна концентрація озону спостерігається на висотах 20-25км

Термосфера – це шар атмосфери висотою від 80км до 800-1000км. Температура цього шару досягає до 1500 0К. Цей шар захищає поверхню Землі від невеликих космічних тіл «зоряних уламків». Метеорити, під впливом земного тяжіння з великою швидкістю (від 11 до 64 км/с) потрапляють в атмосферу планети, нагріваються там в результаті тертя об повітря і, переважно в цьому шарі, згорають.

Іоносфера розташована до висоти 1300км, характеризується підвищеною іонізацією молекул газу, (іон - заряджена частка: атом позбавлений одного електрона чи атом із зайвим електроном). Іоносфера захищає все живе від впливу космічної радіації, впливає на поглинання чи відбиття космічних хвиль.

Екзосфера поширюється до висоти 10 тисяч кілометрів і характеризується розрідженістю речовини, близької до міжпланетного простору.

Гідросфера

Гідросфера - водяна оболонка, є основою існування життя на Землі, поєднує усі вільні води: океанів, морів, рік, озер, гірських і полярних льодовиків, підземну, ґрунтову й атмосферну вологу. Гідросфера займає 71% поверхні Землі.

Загальна кількість води - 1,5 млрд. км³, чи 0,001 маси планети. 97% - це води морів і океанів, 2% - води льодовиків і менш 1% приходиться на підземні і ґрунтові води.

Водяна оболонка Землі ніде не переривається в межах літосфери, атмосфери і біосфери.

Забезпеченість річковою водою України дуже мала. Цей дефіцит річкової води доводиться надолужувати використанням підземних вод, яких у нашій країні чималий запас. Головним джерелом річкової води в Україні є Дніпро, а також Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут, малі річки (їх налічується понад 63000).

Не всяка прісна вода може використовуватись людьми. До якості води висуваються певні вимоги залежно від галузей її використання. Найбільш жорсткими є вимоги до якості питної води та води у водоймищах, що використовуються для розведення риби. Вода повинна відповідати санітарним вимогам — граничнодопустимим нормам (ГДН) вмісту тих чи інших компонентів, що забезпечують склад і властивості води.

За ступенем мінералізації, воду можна розділити на:

- прісну зі змістом солей до 1 г/л;

- солонувату 1-25 г/л;

- солону 26-50 г/л;

- розсоли більш 50 г/л.

Прісної води усього на Землі 0,35% від загальної її кількості (ще 1,65% прісної води знаходиться в льодовиках).

Вода впливає на основні геологічні процеси, визначає клімат, регулює ритм термодинамічних процесів, збуджених енергією Сонця.

Вода - це своєрідний мінерал, що забезпечує існування живих організмів і розвиток процесів життєдіяльності на Землі.

Живі організми на 60-98% складаються з води, і всі їх життєві функціональні процеси пов’язані з водою. При втраті живим організмом 10-20% води настає його смерть.

Зв'язані між собою складові частини гідросфери, обмінюючись і взаємодіючи, оновлюються, і природа як би відновлює свою рівновагу. Атмосферні води оновлюються за 10 діб; у поточних ріках відновлення відбувається за 12 діб, в океанах - за 3000 років, у підземних водах - за 5000 років, у льодовиках - за 8000 років.

Круговорот самоочисної води - це вічний рух, що забезпечує життя на Землі.

Біосфера

Біосфера - ("сфера життя") це оболонка Землі, у якій виникла й існує життя.

Біосфера — сфера життя, простір на поверхні земної кулі, в якому поширені живі істоти.

Фундаментальною відмінністю живої речовини від іншої є те, що вона охоплена еволюційним процесом, під час якого безперервно виникають нові форми живих істот. Різноманітні форми життя і їх багатофункціональність створюють основу стійкого обігу речовин і каналізованих потоків енергії. В цьому специфіка і гарантія стійкої біосфери як унікальної оболонки земної кулі.

До складу біосфери входять: нижня частина атмосфери, гідросфера і верхні шари літосфери, яка переважно змінилася під дією вивітрювання за участю живих організмів. Цим прошарком максимальних змін є ґрунт.

Таким чином, повітряна, водна оболонки і прошарок ґрунту, заповнені життям, є основними середовищами життя, що активно формують його склад і біологічні властивості.

Біосферні зв'язки складалися протягом тривалого часу. В природі не існує нічого зайвого і непотрібного. Саме існування підтримується за рахунок зв'язків у біосфері. їх суть у біосфері надзвичайно складна і визначена практично тільки у загальних рисах. Неживою частиною біосфери керують продуценти. Продуцентами керують консументи. Діяльність останніх визначають зворотні зв'язки, що йдуть від продуцентів.

Продуценти або автотрофи — це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини (їх близько 350 тис. видів, за масою становлять 2,4×10¹² т).

Консументи або гетеротрофи — організми, що отримують енергію за рахунок харчування консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки і паразити, а також рослини - та гриби-хижаки (їх близько 1,5млн, за масою складають близько 2,3×10¹⁰ т).

Редуценти — мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуктів і консументів до простих сполук — води, вуглекислого газу і мінеральних солей. Взагалі їх налічується 75 тис видів, а сумарна маса дорівнює 1,8×10⁸ т.

Внаслідок здійснення біотичного кругообігу речовин у біосфері відбуваються такі процеси:

1.- продуценти (рослини) в межах реалізації механізму фотосинтезу виробляють органічну речовину, споживаючи сонячну енергію, воду, вуглекислий газ і мінеральні солі. Хемопродуценти використовують енергію хімічних реакцій, наприклад, окислення сполук заліза або сірки, теж виробляють органічну речовину;

2.- консументи (травоїдні тварини) живляться органічною масою рослин, консументи другого та третього порядків (хижаки, паразити, рослини - і гриби-хижаки) споживають інших консументів;

3.- редуценти споживають частину поживних речовин, розкладають мертві, тіла рослин ітварин до простих хімічних сполук (води, вуглекислого газу та мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Біосфера - історично стародавня, шарувата, багатокомпонентна, саморегулююча структурна оболонка планети, в якій геохімічні і енергетичні перетворення створюють стійкий обіг речовин і потоків енергії..

Будучи створена завдяки впливу живої речовини (рослин, тварин, мікроорганізмів) на неживу матерією (природу), вона визначає склад атмосфери, осадових порід, ґрунтів і гідросфери, замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Основним джерелом енергії є енергія Сонця, однак на фотосинтез рослинами (моря, океанів, суші) використовується тільки 0,5% сумарної сонячної радіації, що падає на земну поверхню. 30% енергії Сонця відразу відбивається атмосферою в космічний простір, 8% - відбивається пилом, зваженого в атмосфері і трохи більш 10% поглинається водяною парою, киснем та іншими газами атмосфери.

Біосфера - це гігантський акумулятор і унікальний трансформатор променистої енергії Сонця.

Основними факторами, що впливають на рослинний світ (крім світлового), є достатня температура, наявність високої концентрації С0₂, тривалість світлової доби.

За даними вчених, за рік рослинний світ засвоює 22 х10¹¹ т СО₂, і запасає 4 х 10¹⁷ ккал сонячної енергії (це у сто разів більше, ніж виробляється всіма електростанціями світу).

За рахунок фотосинтезу весь кисень атмосфери обновляється за 2000 років, а СО₂ - через кожні 300 років.

Щорічна продуктивність (кількість біомаси) рослинного світу складає 177 млрд. т (122 млрд. т виробляє рослинність суші, 55 млрд. т - рослинність моря).

Продуктивність тварин світового океану складає 100 млн. т (риби 85% по вазі).

Один грам бактерій містить понад 600 млрд. особнів. При наявності живильних речовин і безперешкодному розмноженні потомство однієї бактерії за 5 діб здатне заповнити весь світовий океан.

Всі організми, що проживають в біосфері, можна поділити на три рівні:

- популяції;

- співтовариства;

- екосистеми.

Основне призначення біосфери - не стільки в постачанні людини їжею і киснем повітря, скільки в підтримці планетарної рівноваги на Землі.

Літосфера

Наша планета Земля є стиснутою з полюсів кулею — геоїдом. Будова Землі неоднорідна. Вона складається з трьох оболонок — земної кори, мантії та ядра, де різко змінюються швидкості пружних сейсмічних хвиль, викликаних землетрусами або штучними вибухами.

Товща земної кори під ложем океану досягає 5-12км, у рівнинних регіонах — 30-40км, а під горами — 50- 70км. Мантія Землі простягається нижче земної і до глибини 2950км від поверхні, ядро Землі — до її центру, тобто глибини 63711км. Відповідно з глибиною зростає тиск і щільність гірських порід, підвищується їх температура. Вважають, що температура ядра Землі не перевищує 50000С

Зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає земну кору з частиною верхньої мантії Землі і складається з осадових, вивержених метаморфічних порід, називається літосферою.

Літосфера (літос - камінь) - верхній, кам’яний, твердий шар Землі, що складається з осадових порід.

Осадові породи — речовина, що утворилася в результаті розкладання продуктів життєдіяльності організмів і самих організмів.

Товщина літосфери на континентах і під океанами різниться і становий середньому відповідно 25-200 і 5-100км. Переважна частина земної поверхні — це рівнини континентів і океанічного дна. Основна частина літосфери складається з вивержених магматичних порід (95%), серед яких на континентах переважають граніти, а в океані — базальти.

Літосфера є середовищем усіх мінеральних ресурсів, одним з основах суб'єктів антропогенної діяльності людини. У верхній частині континентальної земної кори розвинені ґрунти, значення яких для людини важко переоцінити.

Ґрунт - органічно-мінеральний продукт багаторічної (сотні та тисяч років) спільної діяльності живих організмів, води, повітря, сонячного тепла та світла — є одним з найважливіших природних ресурсів. Залежно від кліматичних і геолого-географічних умов ґрунти мають товщину від 15-25см до 2-3м.

Ґрунти відіграють величезну роль у кругообігу води, речовин і вуглекислого газу. Ґрунти мають велике значення для життя. Без ґрунту не можливе життя рослин і тварин на суші. Він є джерелом мінеральних, органічних і органічно-мінеральних речовин і унікальною лабораторією, в якій відбуваються процеси розкладу та синтезу органічних речовин, а також фотохімічні процеси. Ґрунт є основним джерелом отримання продуктів харчування людей. Він впливає на формування здоров'я людини, є основним фактором, що формує геохімічні процеси, від яких залежить хімічний комплекс організму людини.

З різними породами земної кори, як і з її тектонічними структурами, пов’язані різні корисні копалини: горючі, металічні, будівельні, а також такі, які є сировиною для хімічної та харчової промисловості.

У межах літосфери періодично відбуваються сучасні фізико-географічні процеси (зсуви, селі, обвали, ерозія), які мають величезне значення для формування екологічних ситуацій у різних регіонах планети.

Усі природні тіла, компоненти, що людина використовує для задоволення своїх потреб у процесі життєдіяльності, називаються природними ресурсами.

Природні ресурси умовно розділяють на наступні групи:

1) планетарні, космічні;

2) водні;

3) ґрунтові, рослинні, фауністичні, кліматичні;

4) копалини;

5) атомні.