Поняття географічної оболонки

Географічна оболонка - комплексна оболонка Землі, що утворилася внаслідок взаємопроникнення і взаємодії речовин окремих геосфер - літосфери, гідросфери, атмосфери і біосфери. Географічна оболонка є навколишнім середовищем людського суспільства, і в свою чергу, зазнає значного перетворюючого впливу від нього.

Верхню межу географічної оболонки проводять в атмосфері на висоті 25 - 30 км, нижню - в межах літосфери на глибині кількох сотень метрів, місцями до 4-5 км чи по океанському дну. До її складу входять повністю гідросфера і біосфера, частина атмосфери і літосфери. Географічна оболонка є складною динамічною природною системою, що характеризуються наявністю речовини у трьох агрегатних станах - твердому, рідкому і газоподібному.

Географічна оболонка - найбільший природний комплекс, у розвитку й функціонуванні якого є певні закономірності:

o Цілісність - всі компоненти географічної оболонки становлять єдине ціле, взаємодіють між собою, речовина перебуває в постійному кругообігу, а енергія - в процесі безперервної трансформації.

o Ритмічність - періодичне повторення подібних природних явищ, які тривають добу (ніч і день), рік (весна, літо, осінь, зима), тисячоліття (похолодання й потепління клімату) чи мільйони років (горотворення).

o Зональність - зміна характеру і властивостей природних комплексів та їх компонентів від екватора до полюсів, пов'язана з нерівномірним розподілом сонячної енергії залежно від географічної широти. Висотна поясність - зміна рельєфу, клімату, вод, ґрунтів, рослинності і тваринного світу в залежності від абсолютної висоти місцевості, експозиції схилів та напряму простягання гірських хребтів відносно переважаючих повітряних мас

Літосфера

Літосфера - зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає всю земну кору з частиною верхньої мантії Землі. Вона є продуктом фізико-хімічних процесів, які відбуваються в надрах планети.

Товщина земної кори змінюється від 5 до 60 км. На континентах вона становить у середньому 40 - 50 км, у морях і океанах - 6-10 км. Земна кора складається з магматичних (граніти, сієліти, діорити, габро, ліпарити, базальти), метаморфічних (кристалічні сланці, мармур, кварцити) та осадових (піски, глини, пісковики, вапняки) гірських порід. На нижній межі земної кори (т.зв. поверхня Мохоровичича) спостерігається різке підвищення швидкості поширення сейсмічних хвиль і збільшення в'язкості речовини.

Верхня мантія розміщена безпосередньо під поверхнею Мохоровичича її товщина становить 900 - 1000 км. Найбільш верхня частина мантії служить джерелом матеріалу для утворення земної кори. Тут здійснюються різноманітні перетворення речовини, формується енергія вертикальних рухів і утворення геологічних структур земної кори.

У різних частинах Землі земна кора має різну товщину і різну будову. У її товщі розрізняють три оболонки - осадову, гранітну й базальтову. На самій поверхні континентальної земної кори розміщена осадова оболонка, товщина якої змінюється від нуля до 8 - 15 км. У деяких місцях вона відсутня, оскільки в результаті горотворчих процесів метаморфічні породи гранітної оболонки виходять на поверхню Землі. Гранітна оболонка розміщена під осадовою і не має суцільного поширення, бо відсутня на більшій частині дна Світового океану. Базальтова оболонка розміщена під гранітною. Цю оболонку ще називають океанічною земною корою.

Верхню частину осадової оболонки земної кори складає кора вивітрювання, котра формується в результаті перетворення гірських порід під впливом механічної та хімічної дії різних атмосферних факторів, рослин і тварин. На поверхні кори вивітрювання формується ґрунтовий покрив, що є основою земельного фонду біосфери.

Ґрунт є продуктом сукупної дії клімату, рослинності, тварин і мікроорганізмів на поверхневі шари гірських порід. Залежно від кліматичних, геологічних та географічних умов ґрунти мають товщину від 15 - 25 см до 2 - 3 м. У ґрунтах зосереджена основна маса організмів і мікроорганізмів літосфери. Вони є родючим субстратом біосфери, значення якого для людини важко переоцінити.

Актуальність вивчення літосфери зумовлена ще й тим, що вона є джерелом усіх мінеральних ресурсів, одним з основних об'єктів господарської діяльності. Значні антропогенні зміни літосфери є підставою для розвитку глобальної екологічної кризи. У її межах періодично відбуваються сучасні тектонічні та інші фізико-географічні процеси (землетруси, зсуви, обвали, селі, ерозія ґрунтів), які мають величезне значення для формування екологічних ситуацій у певних регіонах планети.

Гідросфера

Гідросфера - це водна сфера нашої планети, сукупність океанів, морів, континентальних вод, льодовикових покривів. Загалом у поняття "гідросфера" включаються всі вільні води Землі, котрі не зв'язані хімічно й фізично з мінералами земної кори, тобто можуть рухатися під впливом сили тяжіння і тепла.

Весь об'єм гідросфери, за сучасними підрахунками, дещо перевищує 1,4 млрд. км3. При цьому об'єм вод Світового океану перевищує 1,37 млрд. км3, а об'єм прісних вод становить лише 31 млн. км3, з яких 85% припадає на льодовики, 14% - на підземні води і лише 1% - на озера, водосховища, ґрунтову вологу й річкові води. Підземна частина гідросфери охоплює ґрунтові, підґрунтові, міжпластові, тріщинні води і води карстових порожнин у легко розчинних гірських породах (вапняках, гіпсах тощо).

Гідросфера виділяється високою динамічністю, рушійною силою якої є геологічний та біологічний кругообіг води. Гідросфера Землі постійно взаємодіє з іншими сферами - літосферою, атмосферою, біосферою. Зв'язок гідросфери з земною корою здійснюється через підземні води. Атмосферна вода у вигляді пари пов'язує гідросферу з атмосферою. Більш складними є взаємодії гідросфери з живими компонентами біосфери. Основну масу рослинних і тваринних організмів складає вода, але сукупна маса води як частини органічного світу є незначною відносно всієї маси гідросфери. Вода з біосферою пов'язана також процесом транспірації, який відноситься до біологічної ланки кругообігу води.

Для величезної кількості живих організмів, особливо на ранніх етапах розвитку біосфери, вода була середовищем зародження й розвитку. Життя зародилося саме в водному середовищі, а для багатьох видів тварин і рослин вода залишається середовищем мешкання. Значення води в процесах життєдіяльності визначається тим, що вона є основним середовищем у живій клітині та найважливішим вихідним, проміжним чи кінцевим продуктом біохімічних перетворень. Живі організми складаються не менше ніж на з води. Таким чином, вода є основою існування життя на Землі. Без неї не може існувати людська цивілізація.

Атмосфера

Атмосфера є зовнішньою газовою оболонкою Землі, що сягає від її поверхні в космічний простір приблизно на 3000 км. Вона оточує Землю і обертається разом з нею під дією сили тяжіння. В атмосфері виділяють три основні частини: нижню - тропосферу, середню - стратосферу і верхню - іоносферу.

Тропосфера характеризується зниженням температури з висотою із градієнтом 6°С на 1 км. Висота шару тропосфери становить від 7 - 10 км над полярними широтами до 16 - 18 км над екваторіальними. У тропосфері зосереджено приблизно 90% маси атмосферного повітря, а також основні кількості атмосферних домішок. Вона містить практично всю водяну пару, при конденсації якої утворюються хмари, а безпосередньо поблизу землі - туман.

Стратосфера поширюється до висоти 60 км. Температура в ній приблизно постійна по вертикалі. Іоносфера має вертикальну протяжність у сотні кілометрів, повітря в ній перебуває в іонізованому стані.

Атмосфера формувалася в результаті геологічної еволюції і безперервної діяльності живих організмів. Склад сучасної атмосфери перебуває в стані динамічної рівноваги, яка підтримується процесами життєдіяльності живих організмів і різними геохімічними явищами глобального масштабу. До складу атмосфери входять азот - 78 %, кисень - 21 %, аргон, гелій, криптон та деякі інші постійні компоненти. Вважається, що склад і властивості атмосфери в основному стабілізувалися протягом останніх 50 млн. років.

Серед змінних складових атмосфери - водяна пара, озон, вуглекислий газ, які мають велике значення для атмосферних процесів.

Основна маса водяної пари зосереджена в нижніх шарах атмосфери (від 0,1-0,2% у полярних широтах до 3% - в екваторіальних). З висотою її кількість значно зменшується - на 90 % на висоті близько 5 км. Вміст водяної пари в атмосфері визначається співвідношенням процесів випаровування, конденсації і горизонтального переносу. Водяна пара - джерело утворення хмар і атмосферних опадів.

Основна кількість озону зосереджена в стратосфері на висоті 15 - 25 км, де він утворює озоновий шар (озоносферу). Незважаючи на вкрай низький кількісний вміст, цей газ має виняткове екологічне значення. Воно пов'язане з тим, що озон активно поглинає короткохвильове ультрафіолетове (УФ) випромінювання Сонця і таким чином визначає не тільки температурний режим стратосфери, а і є охоронним щитом від жорсткого УФ-випромінювання з довжиною хвилі менше 280 нм, яке вкрай небезпечне для всього живого на Землі.

Важливою змінною складовою атмосфери є також вуглекислий газ, який має властивість поглинати довгохвильове (теплове) випромінювання Землі, що створює парниковий ефект у атмосфері і зменшення тепловіддачі Землі. Вміст цього газу в атмосфері невеликий, але з розвитком виробництва зростає - від 0,029% на початку XX ст. до 0,033% у 80-х роках. Головні джерела надходження вуглекислого газу в атмосферу - дихання тварин і рослин, процеси горіння, виверження вулканів, діяльність ґрунтових мікроорганізмів і грибів, промислові підприємства, енергетика і транспорт.

Атмосфера регулює теплообмін Землі з космічним простором, попереджає різкі коливання температури на поверхні планети, зменшує надходження до неї надлишкових доз ультрафіолетової радіації і космічного випромінювання, є носієм газів, що забезпечують найважливіші життєві процеси в рослинах і тваринах. Одним з важливих факторів, що визначають стан атмосфери, є її взаємодія з океаном. Зокрема, процеси газообміну і теплообміну між ними суттєво впливають на клімат планети.

Таким чином, атмосфера є життєдайним "буфером" між Космосом і поверхнею нашої планети, носієм тепла і вологи. Через неї відбуваються головні процеси біосфери - кругообіг речовин, трансформація енергії, процеси фотосинтезу і дихання.

Біосфера

Поняття про біосферу

Біосфера - область існування живих організмів на Землі. До поняття "біосфера" (від грецького bios - життя і sphairo - сфера, куля) близько підійшов видатний французький біолог Жан-Батіст Ламарк (1802). Але сам термін "біосфера" вперше застосував австрійський геолог Е.Зюсс (1875). Він виділив біосферу як окрему оболонку Землі, охоплену життям, яка включає частини атмосфери, гідросфери й літосфери.

Межі біосфери співпадають з межами поширення живих організмів. Верхня межа біосфери сягає 85 км над поверхнею Землі. На таких висотах у стратосфері під час запусків геофізичних ракет у пробах повітря виявлені спори мікроорганізмів. Нижня межа біосфери сягає глибин літосфери, де температура становить 100°С. У геологічно молодих складчастих областях це приблизно 1,5 - 2 км, а в кристалічних щитах - 7 - 8 км.

Сукупність усіх живих організмів, які населяють біосферу, називають біостромою.

Будучи найбільшою цілісною глобальною екосистемою, біосфера має низку характерних рис, які виділяють її серед інших біотичних систем. Це унікальність (незамінність і неповторність); практично безмежна тривалість існування; наявність величезних запасів генетичної інформації і вільної енергії; наявність досконалих механізмів самозахисту від руйнівного впливу космічних і планетарних факторів; величезне різноманіття підпорядкованих їй біологічних систем - організмів, видів, екосистем (Голубець, 2000).

Біосфера - це середовище нашого життя, це саме та "природа", яку ми маємо на увазі в розмовній мові. Людина з проявами усіх своїх життєвих функцій нерозривно пов'язана з цією "природою".

Біосфера як оболонка планети неперервна, жодна з її складових частин не може бути відділена від неї без знищення цілого.

Структурна організація тіл у біосфері (крім рідкої, твердої й газоподібної фаз) цілком особлива - біологічна, в якій суміщаються неживі та живі біологічні структури. Життя в біосфері виконує найважливішу функцію організації навколишньої речовини, роблячи її активною.