Оболочечное строение Земли

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени М.В.ЛОМОНОСОВА
Географический факультет
«ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ»
Механизмы эволюции географической оболочки Земли
(продолжение)
Лектор: профессор
К.Н. Дьяконов
Эволюция географической оболочки Земли
Биологический круговорот веществ
Эволюция географической оболочки Земли
Уравнение фотосинтеза
6CO2+6H2O = C6H12O6 + 6O2
Эволюция географической оболочки Земли
204-66 млн.
Развитие хвойных растений. Появление птиц.
Расцвет пресмыкающихся. Появление
покрытосеменных. Содержание кислорода — до
40-42%. Интенсивная океанизация Земли.
Великое мезозойское вымирание.
Палеоген
66-23 млн.
Развитие покрытосеменных растений и
примитивных млекопитающих. Появление
млекопитающих, близких к современным. Развитие
человекообразных обезьян.
Неоген
23-1.8 млн.
Расцвет покрытосеменных.
1.8 - ...
Развитие современного животного и растительного
мира. Появление Homo Sapiens. Четвертичные
оледенения. Первые антропогенные кризисы и
катастрофы.
Юрский и
Меловой
Плейстоцен
Эволюция географической оболочки Земли
Архей
3.6-2.6
млрд.лет
Жизнь в океане. Микрофоссилии —
бектериоподобные тела, сине-зеленые водоросли.
Очень низкая скорость эволюции.
Протерозой
2.6-0.570
Жизнь в океане. Сине-зеленые водоросли,
медузоиды, бактерии. Низкая скорость эволюции.
Кембрий
570-480
млн.лет
Появление простейших наземных растений —
псилофитов. Равитие водорослей, бактерий.
Беспозвоночные — трилобиты, археоциаты.
Каменноугольный
Пышная древовидная растительность (хвощи,
360-285 млн. плауны). Развитие земноводных. Появление
насекомых. Возникновение озонового экрана.
Пермский
285-245 млн. Появление хвойных растений. Развитие рептилий.
Эволюция географической оболочки Земли
Глобальный геохимический эффект фотосинтеза
развития органического мира
Используется, т/год
Создается, т/год
CO2
H2O
C6H12O6
O2
Биосфера
341*109
139,58*109
232,5*109
248*109
Содержится
в атмосфере
2,3*1012
14*1017
-
1,2*1015
Выводы:
1. За 10 млн. лет фотосинтез переработал всю массу воды.
2. В течение 6-7 лет поглощается вся углекислота атмосферы.
3. За 4 тыс. лет кислород обновляется за счет фотосинтеза.
4. Если биосфера существует 3,6 млрд. лет, то вода Мирового
океана не менее 300 раз прошла через биогенный цикл. Реально
больше, так как объем океана ранее был намного меньше.
5. Кислород обновлялся не менее 1 миллиона раз.
Эволюция географической оболочки Земли
Избирательная способность растений
поглощать химические элементы
Наиболее сильно растения поглощают и
накапливают: P, S, Ca, K, Mn.
Геохимическая специализация растений:
Дуб концентрирует Са
Растения сухих степей – S, меньше Na
Мхи концентрируют Mg
Эволюция географической оболочки Земли
Концентрация химических элементов организмами
Содержание элемента
В морской воде, %
Кремний
5*10-5
В организме, %
Коэф.концентрации
В кремниевых
губках — до 30
600000
В диатомовых
водорослях — до 3
60000
Йод
5*10-6
В водорослях — до
0,6
120000
Железо
5*10-6
В морской траве —
до 0,01
2000
Эволюция географической оболочки Земли
Роль микроорганизмов в формировании состава атмосферы
Азот атмосферы – результат функционирования микроорганизмов.
Эволюция географической оболочки Земли
Итоги эволюции Земли
1. Постоянная роль внутренней активности Земли,
усложнение структуры земной коры,
формирование оболочек планеты.
2. Атмосфера и гидросфера – продукт дегазации
мантии, вулканизма, фотолиза и фотосинтеза.
3. Живое вещество «сортирует химические
элементы, организует биосферу
4. Азот в атмосфере – функция бактерий.
5. Экологические кризисы и катастрофы –
неотъемлемая часть эволюции Земли. Особая
роль периодов горообразования.
Оболочечное строение Земли
Земная кора (осадочный слой, гранитный и базальтовый). Уже к
концу архея или в раннем протерозое на обширных пространствах
сформировалась зрелая континентальная кора, мощностью до 30 км.
Литосфера: земная кора, верхняя мантия до 900 км.
Верхняя зона земной
коры носит название
гелиотермической –
слой годовых и вековых
колебаний температуры.
Геотермическая зона с
меняющимся в
пространстве градиентом
температуры, которая
возрастает с глубиной.
Очень важная зона
активного водообмена.
Оболочечное строение Земли
Атмосфера – масса 5∙1015 т, в
том числе тропосфера – 9-17
км, по массе 4/5.
Имеет азотно-кислородный
состав (78% и 21% по
объему).
Температурный градиент в
тропосфере = 0.65°/100 м.
Стратосфера, где расположен
озоновый слой – до 55 км.
Оболочечное строение Земли
Гидросфера – масса 1.5*1018т. (97% в океане).
Доля поверхностных вод – 2%, из них на ледники приходится 1.65%.
Свободной гравитационной воды в пятикилометровой толще в земной
коре – 4%.
Доля речных вод – 0.0001%.
Но речные воды – самый основной ресурс пресных вод!
Слой годовых осадков – 1130-1170 мм/год
Интенсивность оборота воды 38 раз за год.
Оболочечное строение Земли
Криолитосфера – зона распространения многолетнемерзлых
пород. Нижняя граница криолитосферы достигает 4-5 км в
Антарктиде. Верхняя выходит за пределы географической оболочки
(100 км – мезопауза, серебристые облака). Подразделяется на две
крупные области: многолетнемерзлых пород и ледяных покровов и
систематического сезонного промерзания (юг Африки, Австралия
южнее южного тропика, Бразильское плоскогорье).
Хионосфера – часть тропосферы, где годовое количество твердых
осадков превышает их убыль. Граница называется снеговой линией.
Снеговая линия в Альпах 2600-2700 м.
Оболочечное строение Земли
Биосфера – одна из оболочек Земли, состав, структура и
энергетика которой обусловлены главным образом живым
веществом, прежде всего растениями. Впервые
представление о существовании на Земле «области
жизни» было сформулировано французским натуралистом
Ж.Б. Ламарком в начале 19 в.
Термин был предложен австрийским геологом Э. Зюссом в
1875 г. для обозначения области земной коры, охваченной
живыми организмами.
Жан Батист Пьер
Антуан де Моне
Ламарк
(1744 — 1829)
Эдуард Зюсс
(1831 — 1914)
Оболочечное строение Земли
Полвека спустя, к 1926 г., академик В.И.
Вернадский разработал учение о биосфере как
глобальной системе Земли и опубликовал книгу
«Биосфера».
Биосфера включает в себя тропосферу до высоты
10-16 км, всю гидросферу, в которой жизнь
проникает до максимальных глубин Мирового
Влади́мир Ива́нович
океана; верхнюю часть литосферы до 100-200 м и
Верна́дский
более. Если под биосферой понимать область
(1863 — 1945)
распространения любых форм жизни, то ее
границы в атмосфере следует расширить в
стратосфере до 22-24 км (нижний рубеж озонового
слоя), а в материковой земной коре до глубин 4,5
км, где найдены микроорганизмы.
Оболочечное строение Земли
Парабиосфера – это область биосферы, в пределах
которых активная жизнь невозможна, где организмы
находятся в покоящемся состоянии (центральная
часть Антарктиды, Долина смерти в США).
Ландшафтная сфера Земли – географический фокус
географической оболочки. Максимальные размеры по
высоте – 200 м, минимальные – около 1 м.