СТРУКТУРА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ 1. ЛИТОСФЕРА Литосфера

СТРУКТУРА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

1. ЛИТОСФЕРА Литосфера - твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.

типы земной коры

Древние платформы (кратоны) - крупные блоки континентальной земной коры, обладающие архейско-нижнепротерозойским складчатым ( «кристаллическим» ) фундаментом и осадочным чехлом, образованным верхнепротерозойскими, палеозойскими, мезозойскими и кайнозойскими отложениями. Это наиболее устойчивые и относительно малоподвижные глыбы в составе материков.

Схема Восточно-Европейской платформы

Геосинклиналь (Геосинклинальный пояс) - складчатый пояс, обширный линейно вытянутый тектонически высокоподвижный пояс земной коры. Располагается либо между древними континентальными платформами, либо между платформами и ложем океана, включая внутренние и окраинные моря, островные дуги и глубоководные желоба. Длина достигает нескольких десятков тысяч км, ширина - порядка сотен и даже тысяч км.

Хребет Гималаи

Элементы океанического дна

Рельеф океанического дна

Срединно-океанический хребет - сеть хребтов, расположенных в центральных частях всех океанов. Возвышаются над абиссальными равнинами на 2— 3 км. Общая протяжённость хребтов более 70 тыс. км. В этих структурах происходит образование новой океанической коры и процесс спрединга.

Срединно-океанические хребты на земном шаре и возраст образованного ими дна. Красным цветом обозначены самые молодые участки дна, произведённые хребтами; далее жёлтые, зелёные и самые старые - обозначены синим.

Абиссальные равнины — глубоководные равнины океанических котловин и впадин краевых морей. Абиссальные равнины занимают ~40 % площади ложа океанов и лежат на глубинах 2500— 5500 метров. Они расположены между подножьем континента и срединно-океаническим хребтом.

Абиссальные равнины Тихого океана

Соответствие структуры земной коры и планетарного рельефа

Морфоструктуры суши

Литосферная плита — это крупный стабильный участок земной коры, часть литосферы. Согласно теории тектоники плит, литосферные плиты ограничены зонами сейсмической, вулканической и тектонической активности — границами плиты. Литосферные плиты земной коры

Деление земной коры на континентальные и океанические плиты

Движение тектонических плит и проявление вулканизма

2. ГИДРОСФЕРА

Гидросфера — водная оболочка Земли. Её принято делить на Мировой океан, континентальные поверхностные воды и подземные воды.

Мировой океан — основная часть гидросферы, составляющая 94, 2 % всей её площади, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова, и отличающаяся общностью солевого состава. Площадь поверхности мирового океана, в состав которого входят океаны и моря, составляет около 71% поверхности Земли (361 миллион квадратных километров). Масса гидросферы меньше чем 0, 03% от массы всей Земли, объем гидросферы – 1370, 3 млн. км 3. Континенты и большие архипелаги разделяют мировой океан на четыре большие части (океаны): • Атлантический океан, • Индийский океан, • Тихий океан, • Северный Ледовитый океан. Иногда из них также выделяется Южный океан. Большие регионы океанов известны как моря, заливы, проливы и т. п.

Океаносфера Собственно сферой (оболочкой) являются лишь воды Мирового океана. Озера, реки, почвенная влага, подземные источники связаны между собой и с океаном только глобальным влагообменом. Выделяя океанические воды в самостоятельную оболочку, будем считать, что океаносфера — это геосфера, представленная водами океанов и морей, отличающимися специфическими физико-химическими свойствами, четко выраженной структурой, сложным обменом энергии и веществ, связанным с огромным количеством растворенных газов, минеральных и органических веществ, взвесей, играющая ведущую роль в формировании и изменении природы всей Земли. Океаносфера — это геосфера, представленная водами Мирового океана. Последний же является географическим объектом, объединяющим всю совокупность океанов и морей, со сложными физико-химическими свойствами вод, своеобразным геоморфологическим и геологическим строением, животным и растительным миром, обменом энергии и веществ. Степанов В. Н. , 1983

Океан — крупнейший водный объект, составляющая часть Мирового океана, расположенный среди материков, обладающий системой циркуляции вод и другими специфическими особенностями. Океан находится в непрерывном взаимодействии с атмосферой и земной корой. Море — часть Мирового океана, обособленная сушей, островами или возвышениями подводного рельефа. Отличается от Мирового океана также гидрологическим, метеорологическим и климатическим режимом (соленостью, температурой вод, течениями), что связано с их окраинным положением относительно океанов и замедлению водообмена из-за ограниченности связи с открытой частью. Море может быть связано с океаном или не иметь сообщения с мировым океаном — большие солёные озёра, например, Каспийское море не имеющее выхода. Чем более замкнуто море сушей, тем в большей степени оно отличается от океана. По степени обособленности и особенностям гидрологического режима моря подразделяются на: внутренние, окраинные и межостровные. Согласно международной классификации, насчитывается 54 моря. Заливы - части океана и моря, выделяющиеся благодаря конфигурации берегов.

Температура поверхности Мирового океана

Зональное распределение океанических водных масс

Океанические водные массы — это большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана и обладающий относительно постоянными физическими, химическими и биологическими свойствами. Согласно В. Н. Степанову (1982), по вертикали выделяют следующие водные массы: поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные. Среди поверхностных водных масс выделяют экваториальные, тропические (северные и южные), субполярные (субарктические и субантарктические) и полярные (арктические и антарктические) водные массы (рис. 5. 12). Границами различных типов водных масс являются пограничные слои: гидрологические фронты, зоны дивергенций (расхождения) или конвергенции (схождения) вод.

Подразделение океанического дна

Река — постоянный природный водоток значительных размеров с естественным течением по руслу (выработанном им естественном углублении) от истока вниз до устья и питающийся за счет поверхностного и подземного стока с его бассейна (водосбора), ограниченного водоразделом. Характер стока рек связан с их питанием, которое бывает дождевым, снеговым, ледниковым и подземным, и определяется климатическими условиями в речном бассейне. Реки преимущественно снегового питания имеют ярко выраженное весеннее половодье и летнюю межень. Подземное питание сглаживает годовой сток. У рек с дождевым питанием максимум стока часто приходится на разные сезоны года.

Рельеф, геологическое строение, климат, почвы, растительность влияют на режим рек и формируют их природный облик. Являясь составной частью гидрологического цикла, реки производят значительную работу, размывая русло, транспортируя и отлагая продукты размыва — аллювия. Они не только механически разрушают, но и растворяют горные породы. Речные отложения образуют порой обширные аллювиальные равнины. Подсчитано, что в реках одновременно находится 2100 км 3 воды, в то время как в океан стекает ежегодно 47 000 км 3. Значит, объем воды в реках обновляется приблизительно каждые 16 дней. Для сравнения укажем, что воды Мирового океана осуществляют большой круговорот примерно за 2500 лет.

Озеро – компонент гидросферы, представляющий собой естественно возникший водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном). Режим озер характеризуется притоком тепла, колебаниями уровня воды, течениями, условиями водообмена, ледовитостью и др. Крупные озера во многом определяют климатические условия прилегающих территорий. По происхождению выделяют: тектонические, ледниковые, речные, приморские, провальные (карстовые и термокарстовые), завально-запрудные, горные, кратерные.

Водохранилище – искусственный водоем, образованный, как правило, в долине реки водоподпорными сооружениями для накопления и хранения воды в целях её использования человеком. Делятся на озерные и речные.

Создание водохранилищ существенно изменяет ландшафт речных долин, а регулирование ими стока преобразует естественный гидрологический режим реки в пределах подпора, а также ниже плотины. Имеет место влияние водохранилищ на экологическую обстановку: ухудшаются санитарное состояние вод, условия нереста рыб и произрастания трав на пойменных лугах, происходит разрушение берегов, выпадение наносов и заиление водоема, изменяется температурный и ледовый режим.

Болото – участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы, выходом на поверхность стоячих или проточных грунтовых вод, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерна гидрофитная растительность, отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Болота подразделяются в зависимости от водно-минерального питания на низинные (в поймах рек, по берегам озер), переходные (мезотрофные) и верховые (приурочены обычно к плоским водоразделам). Последние разделяются на лесные и грядовомочажинные.

Болота являются составной частью гидросферы, они играют важную роль в образовании рек. Болота препятствуют развитию парникового эффекта, также являются «легкими планеты» , как и леса. С другой стороны, болота – источники метана (одного из парниковых газов). Болота – естественные фильтры воды и санитары агроэкосистем, на них растут ценные голубика, клюква, морошка. Торф болот является природным ресурсом.

Подземные воды — это воды, находящиеся в горных породах в жидком, твердом или газообразном состоянии. Согласно последним исследованиям, содержание воды в горных породах в пределах литосферы составляет около 0, 73 — 0, 84 млрд. км 3. Это всего лишь вдвое меньше, чем ее содержится в морях, океанах и поверхностных водоемах, включая и мировые запасы льда. Вода скапливается во всевозможных пустотах — каналах, трещинах, порах. Установлено, что ниже уровня грунтовых вод до глубины 4 — 5 км и более почти все пустоты горных пород заполнены водой. По данным глубокого бурения, вода в пустотах горных пород находится на глубине более 9, 5 км, т. е. ниже среднего уровня дна Мирового океана. По условиям залегания подземные воды подразделяются на несколько видов: 1. Почвенные 2. Грунтовые 3. Межпластовые 4. Артезианские 5. Минеральные

3. АТМОСФЕРА Атмосфера — это внешняя газовая оболочка Земли, удерживаемая гравитацией. Нижней границей атмосферы является земная поверхность. Верхняя граница проходит на высоте 3000 км, где плотность воздуха становится равной плотности вещества в Космосе. Атмосферой принято считать область вокруг небесного тела, в которой газовая среда вращается вместе с ним как единое целое.

Вертикальное строение атмосферы

Состав атмосферы

Эволюция газового состава атмосферы Земли

Озон в атмосфере

Солнечная радиация в атмосфере

Роль атмосферы в географической оболочке исключительно велика. Атмосфера преобразует поступающую солнечную энергию. Она поддерживает жизнь на Земле, защищая земную поверхность от охлаждения и регулирует распределение тепла и влаги. Атмосфера служит щитом против метеоритов (испаряя или сжигая их высоко над Землей) и предохраняет организмы от ультрафиолетовой радиации. Каждая из составных частей атмосферного воздуха выполняет в географической оболочке свои функции. Кислород участвует в реакции окисления (дыхание, тление, горение). Азот в химических соединениях служит питанием для растений и микроорганизмов. Современная атмосфера, особенно тропосфера, в значительной степени представляет собой продукт живого вещества биосферы. Полное обновление фотосинтетического кислорода планеты живым веществом происходит за 5200 — 5800 лет.

4. КРИОСФЕРА Криосфера — прерывистая и непостоянная по конфигурации оболочка Земли в зоне теплового взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы с отрицательными или нулевыми температурами, при которых вода находится в твердой фазе (лед, снег, иней, мерзлота) или в переохлажденном состоянии.

Роль ледяного покрова Земли

Вода в твердом состоянии играет важную роль в реализации влаго- и теплообмена земной поверхности. • Во-первых, ледяной и снежный покровы участвуют в энергетическом бюджете Мирового океана. Вода — хороший поглотитель солнечной энергии, а лед, в особенности пресный, и снег — очень хорошие отражатели. Вследствие этого суша и океаны получают меньше солнечной радиации, так как значительная часть ее отражается ледяной поверхностью. • Во-вторых, образование морского льда в значительной мере уменьшает взаимодействие океана с атмосферой, задерживая распространение конвекции в глубь океана. • В-третьих, прямые и рассеянные лучи Солнца легко проходят через ледяной покров и, достигая верхнего слоя воды, почти целиком поглощаются. Обратной отдачи подледной водой тепла в атмосферу не происходит, так как лед задерживает длинноволновое излучение и создает парниковый эффект. Благодаря этому лед не только предохраняет лежащие под ним слои воды от охлаждения, но и способствует их нагреванию. • В-четвертых, разность температур атмосферы между тропиками и покрытыми льдом полярными областями резко увеличивается. Это приводит к более энергичной циркуляции в глобальной системе ветров, что, в свою очередь, обусловливает более мощный атмосферный теплоперенос к полюсам. • В пятых, перемещаясь под действием силы тяжести, ледники и вмерзшие в них породы производят огромную разрушительную работу — экзарацию (выпахивание) поверхности горных пород, транспортируют продукты разрушения горных пород и отлагают перенесенный материал — морены.

5. БИОСФЕРА Биосфера — это особый объем географической оболочки, своеобразная надсфера, объединяющая практически все геосферы, где существует или существовала жизнь. В широком смысле к биосфере относят не только наружную область Земли, в которой существует жизнь, но и все сферы, в разной мере измененные жизнью. Чаще биосферой в широком смысле называют область активной современной жизни организмов, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В узком смысле, под биосферой понимают совокупность живых организмов, населяющих земную поверхность. Это совпадает с понятием «биота» (П. Дювиньо и М. Танг). Создание целостного учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому, в представлении которого биосфера не просто зона распространения жизни, а одна из геологических оболочек Земли. Биосфера — самая крупная (глобальная) экосистема Земли, область взаимодействия живого и косного вещества на планете. Признавая существование географической оболочки как системы геосфер, биосфера как область современной и былой жизни является дополнительной объединяющей их характеристикой. Вся история существования и развития географической оболочки была неразрывно связана с жизнедеятельностью организмов.

Организмы биосферы

За минимальную единицу биосферы как экосистемы первого порядка обычно принимают биогеоценоз, который на низшем уровне иерархии представляет единство биоценоза (живой части) и биотопа (среды), приуроченного к определенному участку земной поверхности. В разных биогеографических областях сообщества сильно различаются по видовому составу. Каждый вид образуется в определенном месте земного шара, формируя ареал, а затем расселяется, останавливаясь перед естественными преградами. Всюду, где независимо от географического положения физическая среда одинакова, развиваются сходные экосистемы. Биомассой называют совокупность организмов (живых и отмерших) в экосистеме. Она может быть выражена числом особей, а также в весовых (масса) или энергетических (калориях) характеристиках. Биопродуктивность — это скорость продуцирования биомассы.

Трофические уровни биосферы (наземные организмы)

Роль биосферы в географической оболочке: • • • постепенное преобразование геологических и геохимических круговоротов вещества в биогеологические и биогеохимические; преобразование первичной атмосферы и стабилизация ее газового состава; замена восстановительного (бескислородного) фона геохимической среды окислительным, уменьшение кислотности вод и превращение среды Мирового океана в щелочную, изменение подвижности химических элементов (в том числе в связи с почвообразованием), обогащение кислородом всех оболочек, примыкающих к земной поверхности; возникновение почвообразовательного процесса и создание вследствие этого почвенной структуры; детерминация химической активности природных вод (создание зональной структуры гидросферы и вод зоны гипергенеза); способность живого вещества концентрировать химические элементы, соединения и энергию, накоплении запасов ассимилируемой солнечной энергии (концентрационная функция живого вещества).

6. ПЕДОСФЕРА Почва — это поверхностный слой земной коры, возникший в результате преобразования коры выветривания под действием воды, воздуха и живых организмов. Почва состоит из минеральных частиц, почвенной влаги, почвенного воздуха, организмов и гумуса. Как правило, почва постепенно переходит в кору выветривания или измененную материнскую породу. Представление о почве как самостоятельном природном объекте было сформулировано в конце XIX в. В. В. Докучаевым. По его образному выражению, «почва — зеркало ландшафта» . Василий Васильевич Докучаев

Почвообразующие факторы. К пяти основным факторам почвообразования, установленным В. В. Докучаевым, — почвообразующим породам, растительным и животным организмам, климату, рельефу и времени — позже были добавлены воды (почвенные и грунтовые) и хозяйственная деятельность человека. Почвенный разрез

Почвенные горизонты

Почвенный покров (педосфера) выполняет ряд важных глобальных функций: • • • Обеспечение жизни на Земле. Обеспечение постоянного взаимодействия круговоротов веществ на земной поверхности. Почва — это связующее звено и регулирующий механизм в системах геологической и биологической циркуляции элементов в географической оболочке. Регулирование состава атмосферы и гидросферы. Регулирование интенсивности биосферных процессов. Почва влияет на плотность и продуктивность организмов на поверхности суши и в прибрежной части акваторий и осуществляет своеобразный контроль за биоразнообразием. Происходит накопление на земной поверхности активного органического вещества — гумуса и связанной с ним химической энергии. Защитная роль литосферы. Почва защищает литосферу от слишком интенсивного воздействия экзогенных факторов и соответственно от разрушения.

Почва — особое природное образование, где процессы обмена вещества и энергии между компонентами ландшафта достигают наивысшего напряжения. Движение вещества в почве многообразно и осуществляется в виде незамкнутых циклов, степень схождения которых меняется в пространстве и времени. Это тем более важно, так как выходя за пределы педосферы они включаются в общепланетарные циклы миграции вещества, охватывающие всю географическую оболочку.

Коры выветривания

Кора выветривания — совокупность остаточных (несмещенных) продуктов выветривания.

Каждый тип коры выветривания зонален. - обломочные – полярные и высокие области; - гидрослюдистые – холодные и умеренные пояса (с вечной мерзлотой); - монтмориллонитовые – степи, полустепи; - каолинитовая и красноземная – субтропики; - латеритная – экваториальный (влажный и жаркий).