Часть 1. Общая геоэкология Лекция 1. Земля - глобальная экологическая система (геоэкосистема)
реклама
Часть 1. Общая геоэкология Лекция 1. Земля - глобальная экологическая система (геоэкосистема) 1.1.Земля как планета: геоэкологические следствия • • Положение Земли в Солнечной системе, ее размеры, форма, особенности движений предопределяют несколько основных свойств планеты, в том числе особенности, важные с точки зрения геоэкологии: а) Земля – планета относительно небольшая. Площадь ее поверхности составляет 510 млн. км2, из них суша – 149 млн. км2, а свободная от ледников суша - 133 млн. км2. Это – все, чем располагает человечество не только сейчас, но и в будущем для своего дальнейшего роста и развития. Ограниченность пространства и ресурсов, заключенных в этом пространстве, при возрастающей численности населения мира и росте его потребностей, приводят к неизбежности возникновения, рано или поздно, глобального экологического кризиса. • . Позиция Земли по отношению к Солнцу оптимальна по сравнению с другими планетами: наша планета достаточно близка к Солнцу, чтобы получать от него необходимое количество энергии, определяющей почти все основные процессы в экосфере. В то же время, Земля не настолько приближена к Солнцу, чтобы получать избыточное количество энергии. • в) Ось вращения Земли наклонена под углом 660 33´ к плоскости движения Земли вокруг Солнца (плоскости эклиптики). Это обстоятельство обусловливает изменяющееся в течение года неравномерное распределение солнечной радиации по земной поверхности и, таким образом, смену времен. Кроме того это обстоятельство обеспечивает различную продолжительность (внутригодовую изменчивость) светового дня. • г) Параметры движений Земли (эксцентриситета орбиты, наклона оси вращения планеты к плоскости орбиты и др.) изменяются с определенной периодичностью. Это приводит к периодичности изменений геоэкологической обстановки, таких как потепление или похолодание климата, повышение или понижение уровня океана, развитие или сокращения оледенения и пр. Периодичность различной продолжительности – отличительная особенность многих природных явлений. • д) Форма Земли не соответствует в точности какой-либо геометрической фигуре, но для текущих задач геоэкологии она может быть аппроксимирована как шар. Отсюда вытекают два важных следствия • Во-первых, шарообразность Земли обеспечивает закономерное изменение от экватора к полюсам интенсивности солнечного излучения и накапливаемых за год сумм солнечной радиации. Это обстоятельство – основная причина формирования природных зон и ландшафтов Земли, то есть того ландшафтного разнообразия, которое столь отличает нашу планету от других. • Во-вторых, из-за шарообразности Земли площадь тропической зоны существенно больше умеренной, а тем более полярной зоны. Это указывает, при прочих равных условиях, на относительно более су3щественную для глобальной экологии процессов в тропической зоне и наименьшую – в полярной. 1.2.Энергетический баланс Земли Земля – «живая» планета, и не только потому, что на ее поверхности существует жизнь. Устойчивое существование жизни, вообще, невозможно без «геологической жизни» Земли, включающей в себя эндогенную и экзогенную составляющие. Первая протекает на эндогенных потоках энергии из глубин Земли, а вторая – на потоках энергии Солнца. Поток солнечной энергии на дневную поверхность равен 1,6х10-2 Дж/ см 2с, а эндогенный - 5х10-6 Дж/ см 2с. На потоках эндогенной энергии смогла возникнуть и функционировать в основном геологическая форма движения материи, в то время как на существенно большем экзогенном потоке – более высокая биологическая форма. С точки зрения энергетического баланса, Земля – открытая система, потому что происходит свободный обмен энергией через границы системы. Несмотря на это, приходные и расходные части энергетического бюджета Земли в высочайшей степени сбалансированы. Земля получает и теряет одинаковое количество энергии, благодаря чему она удерживается в относительно стабильном термическом состоянии 1.3.Глобальные круговороты вещества • Сущность «геологической жизни» Земли состоит в реализации круговорота вещества, который называется большим геологическим круговоротом. Этот круговорот функционирует за счет потоков экзогенной и эндогенной энергии. За счет первых осуществляются экзогенные или гипергенные процессы, а за счет вторых – эндогенные или гипогенные. • • • . Экзогенная и эндогенная составляющие круговорота вещества неразделимы, и их синтез – это и есть реальная геологическая «жизнь» Земли. Поэтому вряд ли целесообразно говорить о преобладании экзогенных или эндогенных факторов в «жизни» Земли. Важно отметить, что кроме большого геологического круговорота выделяют так называемые малые круговороты. В их числе круговорот воды, биогеохимические циклы химических элементов, таких, например, как углерод, азот, фосфор, сера и др. общая циркуляция атмосферы, циркуляция вод океана. В сущности, эти круговороты – один большой круговорот, разделяемый на отдельные составляющие для удобства понимания глобальных процессов. Важно также подчеркнуть, что все естественные глобальные круговороты вещества отличаются чрезвычайно высокой степенью замкнутости. 1.4.Понятие «геоэкосфера» • Геоэкосфера – очень сложная природная система. Ее можно представить как набор взаимопроникающих геосфер, различающихся своими физическими и химическими свойствами, т.е. область взаимного проникновения и взаимодействия атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы. • Не претендуя на высокую точность, можно сказать, что геоэкосфера не имеет четких границ и простирается на первые десятки километров с одной стороны в атмосферу, а с другой в литосферу, включая в себя помимо этих двух геосфер также и всю биосферу, педосферу и практически всю гидросферу. • Геоэкосфера – целостная система, обладающая определенной устойчивостью по отношению как к внутренним процессам, так и внешним воздействиям. Основные черты пространственной структуры геоэкосферы следующие: - геоэкосфера по форме близка к шару; - геоэкосфера трехмерна. На этом основана общепринятая система географических координат, т.е. широта, долгота и высота над средним уровнем океана; - поверхность суши и океана ("дневная поверхность") - это зона наибольшего взаимодействия геосфер; - верхняя и нижняя границы геоэкосферы размыты; - поверхности контактов между различными компонентами геоэкосферы наиболее активны. К ним относятся такие контактные зоны как атмосфера-суша, атмосфера-океан, суша-океан, поверхности раздела между воздушными и водными массами с различными свойствами (фронты), границы между различными экологическими системами (экотоны).
