Предисловие

На основе работ В.И. Вернадского используется определение биосферы как общепланетной оболочки, к составу которой относятся нижние слои атмосферы, гидросфера, и верхние слои литосферы. Ее состав и строение обусловлены современной и прошлой жизнедеятельностью всей совокупности живых организмов. Она вследствие взаимодействия ее живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней огромного количества энергии является термодинамически открытой, самоорганизованной, саморегулирующейся, динамически уравновешенной, устойчивой, глобальной системой.

К понятию «биосфера» близко подошел французский биолог Ж.Б. Ламарк (1802). Но сам термин «биосфера» впервые применил австралийский геолог Е. Зусс (1875). Он же выделил биосферу как отдельную оболочку Земли, охваченную жизнью, которая включает части атмосферы, гидросферы и литосферы. Живые существа (растения, животные, микроорганизмы) существуют на поверхности Земли, в ее атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы, в целом составляют пленку жизни (сферу) на нашей планете. Верхняя граница биосферы достигает 85 км над поверхностью Земли. На таких высотах (в стратосфере) во время запуска геофизических ракет в пробах воздуха определены споры микроорганизмов. Нижняя граница биосферы достигает глубин литосферы, где температура достигает 100 0 С (в молодых складчатых областях - это приблизительно 1,5 - 2 км и на кристаллических щитах - 7 - 8 км).

Верхняя граница биосферы, по В. И. Вернадскому, является лучевой, а нижняя - термической. Лучевая граница обусловлена наличием жесткого коротковолнового излучения, от которого жизнь на Земле защищена озоновым слоем, термическая - наличием высоких температур и находится на суше в среднем на глубине 3 - 3,5 км от земной поверхности. Таким образом, общая толщина этой земной оболочки должна была бы составлять несколько десятков километров.

1. Географическая оболочка - комплексная оболочка Земли, образованная вследствие взаимопроникновения и взаимодействия веществ отдельных геосфер - литосферы, гидросферы атмосферы и биосферы. Географическая оболочка является окружающей средой человеческого общества, и в свою очередь, подвергается значительному превращающему влиянию от него.

Географическая оболочка - наибольший природный комплекс, в развитии которого есть определенные закономерности:

o Целостность - все компоненты географической оболочки представляют собой единое целое, взаимодействуют между собой, а вещества и энергия пребывают в постоянном кругообороте;

o Ритмичность - периодическое повторение подобных природных явлений, которые длятся сутки (день и ночь), год (весна, лето, осень, зима) или миллионы лет (горообразование) и т. д.;

o Зональность - смена характера и свойств природных комплексов от экватора к полюсу, связана с неравномерным распределением солнечного тепла в зависимости от географической широты;

o Высотная поясность - смена рельефа, климата, воды, растительности в зависимости от абсолютной высоты местности, экспозиции склонов и протяженности горных стран относительно превосходящих воздушных масс.

Атмосферный воздух является одним из главных источников жизни на планете. Человек не может прожить без воздуха больше 5 минут. Потребность человека в воздухе зависит от его состояния, условий работы и лежит в пределах от 15 до 150 тис. Л в сутки.

Атмосфера является внешней газовой оболочкой Земли, достигающая от ее поверхности в космическое пространство приблизительно на 3000 км и делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, и экзосферу.

Она окружает землю и обращается вместе с ней под действием силы тяжести. В состав атмосферы входит азот - 78%, кислород - 21%, аргон, гелий, криптон и некоторые другие постоянные компоненты. Считается, что состав и свойства атмосферы на протяжении последних 50 млн. лет стабилизировалась. Среди меняющихся составляющих атмосферы - водяной пар, озон, углекислый газ, имеют большое значение для атмосферных процессов. Основная масса водяного пара сосредоточена в нижних слоях атмосферы (от 0,1 - 0,2 % в полярных широтах до 3 % - в экваториальных), с высотой его количество значительно уменьшается - на 90 % на высоте около 5 км. Содержание водяного пара в атмосфере определяется соотношением процессов испарения, конденсации и горизонтального переноса. Слой озона поглощает основную часть ультрафиолетового излучения Солнца, защищая жизнь на Земле. В этом заключается главное экологическое значение атмосферы.

Литосфера - внешняя твердая оболочка земли, включающая в себя всю земную кору с частью верхней мантии Земли, и состоит из осадочных, магматических и метаморфических пород.

Человек влияет больше всего на земную кору - тонкую верхнюю оболочку Земли, толщиной на континентах 40 - 80 км, под океанами - 5 - 10 км и составляет всего около 1 % массы Земли. Элементы литосферы - кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий - образуют 99,5 % земной коры.

Земная окра заселена живыми организмами только в верхних слоях почвы (педосфера) до глубины 5 м. Горные породы, из которых состоит литосфера, поддаются циклическим процессам, под действием экзогенных и эндогенных сил. Эндогенные силы действуют через выветривание, откладывают выветренный материал в более глубокие слои или переносят его в новые места залежей (седиментация).

Благодаря цементации или давлению отложения могут затвердевать (диагенез). 8 % отложений покрывают 75 % поверхности Земли. После длительного (с точки зрения геологии) времени осадочный покров, который становится уже очень толстым и очень тяжелым, может опуститься, и тогда он подлежит действию эндогенных сил. Они приводят к образованию складок, причем благодаря давлению и высоким температурам породы могут измениться, расплавиться и снова затвердеть.

Гидросфера - это водная сфера нашей планеты, совокупность океанов, морей, вод континентов, ледниковых покровов. Наша планета содержит около 16 млрд. куб. м. воды, что составляет 0,25 % ее массы. Основная часть этой воды (более 80 %) пребывает в глубинных зонах Земли - ее мантии. Подземная часть гидросферы охватывает грунтовые, подпочвенные, межпластовые, безнапорные и напорные воды, трещинные воды и воды карстовых полостей в легкорастворимых горных породах (известняк, гипс).

Для огромного количества живых организмов, особенно на разных этапах развития биосферы, вода была средой рождения и развития. Вода в биосфере находится в безостановочном движении, берет свое начало в геологическом и биологическом кругооборотах веществ. Вода является основой существования жизни на Земле. Без воды не может существовать человеческая цивилизация, потому что вода используется людьми не только для питья, а и для обеспечения санитарно - гигиенических и хозяйственно - бытовых нужд.

2.1. Биосфера (пространство, населенное живыми организмами) охватывает только тоненький пояс Земли, слой толщиной около 20 км. В земном пространстве глубина проникновения живых организмов (педосфера) зависит от климата, степени выветривания горных пород и т. д.

Из-за трудностей транспортировки воды вследствие действия гравитационного поля Земли растения редко поднимаются над землей выше 50 м. Самыми важными факторами, ограничивающими распространение живых организмов в атмосфере и гидросфере, является содержание кислорода и температуры условий.

В атмосфере из-за пассивного перенесения ветром пыльцы и спор бактерий органическая материя достигает высоты до 10 км.

В глубоководных впадинах анаэробные бактерии были найдены на глубине 10000 м.

С экологической стороны биосферу можно разделить на суббиосферы (Шуберт), причем атмосфера, как только временно обжитое пространство не будет учитываться:

Геобиосфера - обжитое пространство литосферы и педосферы (почва и др.);

Гидробиосфера - обжитое пространство гидросферы (моря, пресноводные озера, реки);

Антропобиосфера - пространство с человеческой доминантой (культурные ландшафты, города).

2.2 Образование живых веществ и их распад - это две стороны единого процесса, который называется биологическим кругооборотом химических элементов. Жизнь - кругооборот элементов между организмами и средой.

Причина кругооборота - ограниченность элементов, из которых состоит тело. Биологический кругооборот - это многоразовое участие химических элементов в процессах, происходящих в биосфере. В связи с этим биосферу определяют как область Земли, где происходят три основных процесса: кругооборот водорода, азота, серы, в которых принимают участие пять элементов (H, O 2 , C, N, S), движущиеся через атмосферу, гидросферу, литосферу. В природе кругооборот осуществляют не вещества, а химические элементы.

Кругооборот углерода. В биосфере углерода более 12000 млрд. тонн. Это объясняется тем, что соединения углерода постоянно возникают, меняются и распадаются. Кругооборот углерода происходит фактически между веществами и двуокисью углерода. В процессе фотосинтеза, осуществимого растениями, двуокисью углерода углекислый газ и вода с помощью энергии солнечного света превращаются в разные органические соединения. Полный цикл обмена атмосферного углерода происходит за 300 лет. Но часть углерода исключается в виде торфа, нефти, угля, мрамора и т.д.

Кругооборот кислорода. Ежегодно леса производят 55 млрд. тонн кислорода. Он используется живыми организмами для дыхания и принимает участие в окислительных реакциях в атмосфере, литосфере и гидросфере. Циркулируя через биосферу, кислород превращается то в органическое вещество, то в воду, то в молекулярный кислород. В наше время ежегодно на сгорание углерода, нефтепродуктов и газа тратится большое количество кислорода. Интенсивность этого процесса увеличивается с каждым годом.

Кругооборот азота, фосфора, серы. Деятельность человека ускоряет кругооборот этих элементов. Главная причина ускорения - использование фосфора в удобрениях, что приводит к эутрификации - надудобрения. При эутрификации происходит бурное размножение водорослей - «цветение» воды. Это приводит к уменьшению количества растворенного в воде кислорода. Продукты обмена водорослей уничтожают рыбу и другие организмы. Сформированные экосистемы при этом разрушаются. Индустрия и двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу ежегодно много нитратов и сульфатов. Попадая на землю вместе с дождем, они усваиваются растениями.

Кругооборот воды. Вода покрывает ѕ поверхности Земли. За одну минуту под действием солнечного тепла с поверхности водоемов Земли испаряется 1 млрд. тонн воды. После охлаждения пара образуются облака, возвращается на поверхность Земли в виде дождя и снега. Осадки частично проникают в почву. Грунтовые воды возвращаются на поверхность земли через корни растений, источники, насосы и т. д.

Скорость циркуляции воды очень высока: вода океанов восполняется за 2 млн. лет, грунтовые воды - за 1 год, речные - за 12 суток, пар в атмосфере - 10 суток.

Ежегодно для создания первичной продукции биосферы используют при фотосинтезе 1 % воды, которая попадает в виде осадков. Человек только для бытовых и промышленных потребностей используется 20 мм осадков - 2,5 % общей их количества за год. Бесповоротный ежегодный водосбор теперь составляет 55 куб. м. ежегодно он увеличивается на 4 - 5 %.

А с другой стороны, живые организмы приспосабливаются к разному химическому суставу среды, могут переносить большую концентрацию тех элементов, которые тут обычно находятся в большом количестве. Элементы, которые редко встречаются в природе и в маленькой концентрации, при накоплении становятся ядовитыми для живых организмов.

3. 3,5 млрд. лет назад в первичном океане Земли под влиянием ультрафиолетового и проникающего излучения, а также электрических грозовых разрядов началось образование первых органических соединений - «органического бульона» (А. И. Опарин). С увеличением концентрации этого раствора некоторые органические молекулы, соединяясь, стали образовывать коацерватные капли, изолированные от окружающей их среды и которые использовали вещества, входящие в его состав, для увеличения своего размера. Так возникли молекулы, способные к самовоспроизведению, что означало - зарождение Жизни.

Первые организмы питались окружающим их органическим раствором, но настало время, когда его запасы начали истощаться, а свободного кислорода практически не было, и первые организмы вынуждены были получать энергию благодаря процессу брожения. Но этот процесс малоэффективен и требовал большого количества пищи. Поэтому жизнь была обречена на голодную смерть. Единственная возможность превращения окончательного вещества в неокончательное - включить его в кругооборот. Вследствие природного отбора появились фотосинтезирующие организмы, которые не питались готовым органическим веществом, а создавали его сами, используя солнечный свет для превращения углекислого газа, минеральных солей и воды. Отходом такого способа питания стал кислород, который, во-первых, сделал возможным появление многоклеточных представителей животного мира, потребляющих энергию из готовых органических веществ путем их окисления, и, во-вторых, создал защиту от губящего для белковых соединений влияния ультрафиолетового излучения, поскольку некоторая часть свободного кислорода превратилась в озон, что является мощным его поглотителем.

Так был создан замкнутый круг взаимозависимых и взаимоприспособленных организмов и процессов, среди которых нет ни одного лишнего, поскольку каждый выполняет свою функцию: отходы жизнедеятельности одного является условием жизни другого.

Животные не могли бы питаться и дышать без помощи растений. Но и растения без животных очень быстро бы погибли, поскольку некому было бы перерабатывать созданную органику в воду, углекислый газ и минеральные соли, предотвращая загрязнение планеты вымершими остатками и восстанавливая запасы питательных веществ для новых поколений растений. Живые организмы также берут участие в общем круговороте веществ в природе и формировании планеты.

Итак, животные и растительные организмы своей деятельностью при жизни и биомассой после смерти миллиарды лет создавали и усовершенствовали условия, благоприятные для жизни, то есть биосферу, прежде чем, появился человек, который через несколько сотен тысяч лет стал разрушать ее своей неразумной деятельностью.

Вывод

Приблизительная масса биосферы составляет 3 10 24 г, а объем - 10 10 24 см 3 ,в том числе литосферы - 0,6 10 24 см 3 , гидросферы - 1,4 10 24 см 3 и тропосферы - 8 10 24 см 3 . Приблизительная масса биосферы составляет 0,05 % массы Земли,а объем - 0,4 % объема Земи, включая к последнему атмосферу толщиной 2000 км от уровня геоида. Масса живого вещества составляет всего (3...5) 10 -8 % массы Земли и около (0,7 - 1,0) 10 -8 % массы биосферы.

Интересные обобщения по поводу параметров биосферы приводит Ф. Я. Шипунов (1980). По его данным, наибольшая толщина биосферы находится на тропических широтах - 22 км, наименьшая - на полярных - 12 км.

Процессы, которые происходят в биосфере и в окружающей ее планетной среде, зарождается и поддерживается, с одной стороны, космическими, а с другой - земными факторами, связанными с особенностями Земли як планеты (напряжение гравитационноо и магнитного полей, особенности ее вещества, излучения и др.). взаимодействие этих двух факторов создает единое творение - систему Земли (Шипунов). Биосфера является структурной частью этой сложной планетной системы. И если ее живое вещество формирует для себя неблагоприятную среду обитания и развития - биосферу, то последняя перевоплощает свою планетную среду таким образом и в таких размерах, чтобы иметь максимальную устойчивость свое структурной организации. Поэтому биосферу нужно рассматривать как не только как область развития живого вещества на Земле, но и как область, которая трансформирует свое ближнее окружение в неотемлимую от нее экологическое планетное вещество.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Биосфера: загрязнение, деградация, охрана. - Толковый словарь. 2003 г.

Вернадский В. И. Биосфера - Л., 1972 г.

Корсак К. В., Плаховник О. В.Основы экологии. Научное пособие - К., 2002 г.

Основы экологии - под ред. Е. Н. Мешечко 2002 г.

Мякушко В. В., Вольвач Ф. В. Экология. - К., 2000 г.

Сытник К. М., Брайон А. В., Гордецкий А. В. Биосфера, экология, охрана природы. - К., 1987 г.

Дитер Гайнрих, Манфред Гергт. Экология - под ред. В. В. Серебрякова - 2001 г.

Билявский Т. Д., Падун М. М. Основы общей экологии. Учебник - К., 1996 г.

Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера 1989 г.

Биосфера и ее ресурсы - под ред. Н. Филлиповского 1982 г.

Биосфера. Эволюция, пространство, время. - под ред. Р. У. Симса 1988 г.

Арендный блок

Биосфера - область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в т. ч. человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано Вернадским.

Области развития живого вещества на Земле могут ограничиваться пятью параметрами: количеством углекислого газа и кислорода; наличием воды в жидкой фазе; термическим режимом; наличием «прожиточного минимума» - элементов минерального питания; сверхсоленостью вод. На поверхности Земли очень мало участков, где бы перечисленные факторы препятствовали развитию живых организмов. Весь Мировой океан заселен организмами. Они есть и в Марианской впадине, и подо льдами Ледовитого океана и Антарктиды. В атмосфере жизнь выявлена не только в пределах тропосферы, но и в стратосфере: жизнеспособные организмы были обнаружены на высоте около 80 км. Однако активная жизнь большинства организмов проходит в атмосфере до высот, где существуют насекомые и птицы. Выше встречаются бактерии, дрожжевые грибки, споры грибов, мхов и лишайников, вирусы, водоросли и т.д. Большинство из них на таких высотах находятся в состоянии анабиоза. В пределах континентов нижняя граница биосферы проходит по меняющимся глубинам, которые контролируются в основном особенностями подземных вод. Активные и разнообразные формы микрофлоры обнаружены на глубинах свыше 3 км, причем живые бактерии имелись в водах с температурой 100° С.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Эта тема принадлежит разделу:

Геохимия

Геохимия геосфер. Литосфера. Атмосфера. Гидросфера. Педосфера. Факторы миграции химических элементов в земной коре. Геохимия ландшафтов. Геохимическая классификация ландшафтов.

Величина биологической продуктивности каждого участка земной поверхности зависит от соотношения тепла и влаги, поступающих к этому участку. Чем больше величина солнечной энергии, поглощаемой поверхностью Земли, тем лучше условия для синтеза первичной биологической продукции. Однако это верно только в том случае, если этот участок получает оптимальное количество воды. Наибольшая величина первичной продуктивности характерна для влажных лесов экваториального пояса (около 4000 т/км2 в год). Субтропические леса производят 2000 т/км2, а тайга - 700 т/км2. В этом ряду различных типов лесных ландшафтов определяющим фактором является тепло, т.е. радиационный баланс.

Закон географической зональности позволяет описать пространственное распределение основных черт зональных процессов, по и их сочетаний в виде природно-территориальных комплексов, или ландшафтов, в том виде, какие сейчас существовали бы на Земле, если бы на ней не действовал человек.

Деятельность человека весьма значительно преобразовала первичные, или потенциальные, ландшафты Земли. На 20-30% площади суши человек преобразовал ландшафты практически полностью. На территориях с высокой плотностью населения естественные экосистемы почти не сохранились. Вместо этого их территории на 40-80% заняты сельскохозяйственными землями, населенными пунктами, дорогами, промышленными сооружениями и прочими результатами деятельности человека. На остальной части встречаются вторичные или специально выращиваемые леса, деградировавшие земли и водохозяйственные системы, находящиеся, как правило, в далеко не идеальном состоянии. При этом внешне такие территории могут выглядеть благополучно (что и наблюдается, например, в Западной Европе или США), но фактически это области дестабилизации экосферы.

В результате некоторые зональные типы ландшафтов исчезли, другие были трансформированы, так что возникли антропогенные модификации природных ландшафтов. Из 96 зональных типов ландшафтов, выделенных на равнинах мира, 40 типов исчезли или были коренным образом преобразованы. Всего около 60% территории мира в той или иной степени преобразовано человеком.

Территорий, совсем неизмененных человеком, в мире не осталось. Даже в отдаленных от центров экономической деятельности областях, таких как Антарктида или северо-восток нашей страны, выпадения химических веществ из атмосферы изменили, хотя и в малой степени, первоначальное, доантропогенное состояние ландшафтов Земли. Деятельность племен охотников-собирателей, обитающих в слабо измененных ландшафтах, тем не менее, также внесла свой вклад в антропогенное преобразование мира.

И все же большие территории на Земле остаются почти нетронутыми. Они играют огромную, общепланетарную роль в сохранении гомеостазиса экосферы и потому должны рассматриваться как ценнейшее достояние всего человечества.

Деление ландшафтов по степени антропогенной трансформации. 1. Коренные (первичные) ландшафты - это зональные типы ландшафта, не подвергшиеся прямому воздействию хозяйственной деятельности, т.е. практически не трансформированные.

Эта категория включает ландшафты ледниковых пустынь, некоторых тропических пустынь, подавляющую часть высокогорных районов, а также значительные части ландшафтов бореальных лесов (т.е. лесов умеренного пояса Северного полушария) и тундры. Сюда относятся также заповедники и другие строго охраняемые территории. Ряд исследователей рассматривает первичные (коренные) ландшафты как важнейший природный ресурс, играющий важную роль в экологической стабилизации экосферы.

• 2. Вторично-производные ландшафты - это природно-антропогенные ландшафты, сформировавшиеся на месте первичных в результате хозяйственной деятельности в настоящем или прошлом, существующие в относительно устойчивом состоянии на протяжении десятилетий или первых столетий благодаря естественным процессам саморегулирования. Такие ландшафты отличаются хозяйственной деятельностью средней интенсивности, или же в малоизмененном ландшафте встречаются отдельные пятна высоко интенсивной деятельности.
• 3. К категории антропогенно-модифицированных ландшафтов относятся ландшафты с весьма высокой степенью трансформации. В них антропогенные изменения отличались большей скоростью, чем природные вариации географических условий. Эти ландшафты управляются, с одной стороны, как природные системы, а с другой -- они в очень большой степени зависят от деятельности человека.

В эту категорию входят, прежде всего, сельскохозяйственные модификации ландшафтов: поля (орошаемые и неорошаемые), огороды, сады, плантации и пастбища разного типа. Сюда относятся также территории интенсивного, целенаправленного выращивания древесины. К категории антропогенно-модифицированных ландшафтов относятся также охраняемые рекреационные области, прежде всего, парки.

4. Техногенные ландшафты - это природные системы, управляемые преимущественно деятельностью человека. Это городские системы со всей городской и пригородной инфраструктурой: жилые кварталы, улицы и площади, места отдыха, промышленные зоны, пути сообщения, системы жизнеобеспечения (водоснабжение и канализация, сбор и переработка мусора, энергоснабжение и отопление) и пр. Это места добычи и переработки минеральных ресурсов (карьеры, шахты, нефтяные промыслы и пр.). Это ландшафты гидротехнических сооружений (плотины, водохранилища, каналы, насосные станции и т.д.) с прилегающими акваториями и территориями.

По типам деятельности человека антропогенные ландшафты могут быть разделены на следующие категории: ландшафты районов неорошаемого земледелия, ландшафты районов орошаемого земледелия, пастбищные ландшафты, лесохозяйственные ландшафты, горнопромышленные ландшафты, урбанизированные ландшафты, рекреационные ландшафты.

Особенности антропогенной трансформации ландшафтов и экосистем

• 1. Система из почти полностью замкнутой превращается в разомкнутую (открытую) главным образом вследствие отчуждения биомассы в виде продукции, используемся! человеком. Степень открытости системы является, по-видимому, индикатором степени ее антропогенного преобразования.
• 2. Увеличивается однообразие ландшафтов. Снижение внутри-ландшафтного разнообразия также может быть индикатором антропогенной трансформации.
• 3. Продуктивность ландшафтов снижается в прямой (возможно, нелинейной) зависимости от интегрального антропогенного давления за определенный интервал времени.
• 4. Чем выше интегральное антропогенное давление, тем в большей степени нарушено эволюционное развитие ландшафтов и экосистем.
• 5. Химическое равновесие, сложившееся в ландшафтах и экосистемах в процессе их эволюции в доантропогенную эпоху, нарушено. Антропогенные потоки химических элементов и их соединений часто на один - два порядка превышают уровень естественных потоков химических веществ.
• 6. Особенно интенсифицировались потоки биогенных веществ.
• 7. Происходит непрерывная трансформация земельного фонда.

Общей особенностью ландшафтов мира является ухудшение их состояния (деградация), выражающееся, прежде всего, в снижении их естественной биологической продуктивности. При этом главные процессы - это обезлесение в сравнительно влажных ландшафтах и опустынивание в относительно сухих ландшафтах. Природные условия, благоприятные для развития этих двух процессов, имеются на более чем 90% территории суши без ледников, а антропогенные воздействия превращают эту возможность в реальность.

Понятия географическая оболочка, ландшафтное пространство, ландшафтная оболочка, природный территориальный комплекс, биосфера, ноосфера, витасфера

Одним из важнейших свойств нашей планеты как космиче­ского тела является ясно выраженное ее оболочечное строение. Начиная от центра Земли к периферии (ближнему и дальнему Космосу) последовательно сменяют друг друга внутреннее и внешнее ядра, нижняя и верхняя мантии, земная кора с базальто­вым, гранитным и осадочным слоями, гидросфера с абиссальной, батиальной и литоральной зонами, биосфера с почвенным слоем (педосферой) и биостромом (зоной концентрации, растений и жи­вотных у поверхности Земли), ландшафтная сфера, включающая в себя кору выветривания, почвы, биостром и приземные слои воздуха, географическая оболочка, простирающаяся от астено­сферы до озонового экрана, и, наконец, атмосфера с тропосфе­рой, стратосферой, мезосферой, термосферой и экзосферой .

Все многообразие сфер, образующих планету Земля сложилось в ходе длительной эво­люции и разбивается на две большие группы (табл. 1).

Таблица. 1

Элементы структурной и функциональной групп образующих планету Земля.

Вторая группа возникла в ходе взаимодействия первых, поэтому она называется функциональной. Характерной чертой этой группы является то, что все, ее элементы образуются в контактных зонах и свою внутреннюю структуру формируют за счет природных тел других сфер, располагающихся вблизи той или иной контактной зоны.

Географическая оболочка Земли – сложный природный комплекс, возникающий в зоне взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы и гидросферы. Географическая оболочка формируется под воздействием солнечной энергии и характеризуется развитием органической жизни. В нее входит нижняя часть атмосферы (тропосфера) (10 км), вся гидросфера, верхний слой литосферы (на материках – 4 – 5 км, на океанах 11 – 12 км), соответствующий оболочке осадочных пород и биосфера. Общая мощность географической оболочки – 20 – 35 км .

Критерием обособления ландшафтного пространства является наблюдаемая в нем и свойственная только ему интеграция всех состояний вещества, характерных для земной поверхности: абиогенного – твердого, жидкого, газообразного и живого. Ландшафтное пространство занимает ту контактную позицию в географической оболочке, в которой наиболее тесно смыкаются, пронизывают друг друга, осуществляют взаимный обмен веществом и энергией литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера. Если первые три составляющие большей своей частью выходят далеко за пределы контактного ландшафтного пространства, то биосфера, основной своей массой сконцентрирована именно в нем. Ландшафтное пространство облекает всю нашу планету. Будучи трехмерным (объемным) образованием, оно вместе с тем имеет «пленочный», пограничный характер, т. е. распластано по земной поверхности.

Впервые как самостоятельное природное тело ландшафтная оболочка (сфера) была вы­делена Воронежским географом Федором Николаевичем Мильковым в 1959 году. Ландшафтная оболочка представ­ляет собой тонкий слой прямого соприкосновения и энергичного взаимодействия верхних слоев земной коры, нижних слоев тро­посферы и водной оболочка Земли. Вся она (от своей верхней границы до нижней) пронизана жизнью и может быть определена как биологический фокус географической оболочки .

Ландшафтная оболочка - место трансформации солнечной энергии в различные виды земной энергии, среда, наиболее благоприятная для развития жизни. Ландшафтная оболочка - это совокупность ландшафтных комплексов, выстилающих сушу, океаны и ледниковые покровы .

В ландшафтную оболочку входят:

Современная кора выветривания;

Приземные слои воздуха;

Растительность;

Животные организмы.

При непосредственном участии или под контролем живых организмов здесь происходит множество процессов энерго-массообмена, результатом которых становятся специфичные ландшафтные тела, которые не могут возникнуть и существовать в каких-либо иных условиях.

Ландшафтная оболочка является относительно малой по объему частью географической оболочки, но она наиболее сложно организованная, гетерогенная, энергетически самая активная и наиважнейшая в экологическом отношении. В обобщенном виде ее определение может быть следующим: ландшафтная оболочка - тонкий приземный слой географической оболочки, представляющая зону контакта и активного энерго-массообмена литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы, питаемую лучистой энергией Солнца и энергией внутриземного происхождения, сферу наивысшего сгущения жизни на Земле, зарождения, развития и современного существования человечества и земной цивилизации .

Ландшафтная оболочка - одна из наиболее древних функциональных оболочек. Она возникла в начале геологического этапа развития Земли и была представлена абиогенной корой выветривания, контактирующей с достаточно тонким слоем приземной атмосферы. В ходе своей эволюции, и особенно с появлением на Земле живого вещества, ландшафтная сфера приобрела сложную внутреннюю структуру, перейдя в разряд биокосных систем, т.е. систем, в строении которых равнозначную роль играют как орга­ническая, так и неорганическая материи.

Можно выделить две основные функции ландшафтной оболочки.

1. В ее пределах происходит преобразование солнечной энергии в другие виды, а также рассеивание этой энергии не только в границах ландшафтной оболочки, но и всей гео­графической оболочки в целом.

2. В пределах ландшафтной оболочки создаются наи­более благоприятные условия для возникновения и существова­ния жизни .

Каковы вертикальные границы ландшафтной оболочки? Верхняя граница ландшафтной оболочки совпадает с верхней границей приземных слоев воздуха. Эти слои, средней мощно­стью 30-50 м, находятся под непосредственным воздействием подстилающей поверхности Земли. Для их толщи характерны су­точные колебания температуры и влажности воздуха, хорошо развитая термическая конвекция, кроме того, здесь наблюдаются повышенная запыленность воздуха и наличие спор и пыльцы растений. Мощность слоя определяется характером подстилающей поверхности. В высоких широтах, где эта поверхность достаточ­но однородна (снег, лед), верхняя граница располагается на высо­те первых десятков метров. В низких широтах подстилающая по­верхность представлена влажными тропическими лесами, где только высота древесного яруса достигает 70-80 м, и поэтому граница располагается уже на высоте первых сотен метров.

Нижняя граница совпадает с нижней границей коры вывет­ривания, которая представляет собой продукты прямого воздей­ствия воздуха, воды, растительности и животных на горные по­роды. Кора выветривания распространена повсеместно и варьи­рует от нескольких метров в высоких широтах до нескольких де­сятков метров, а иногда сотен, в тропиках.

Таким образом, средняя мощность ландшафтной оболочки равна нескольким десяткам метров, причем при движении от эк­ватора к полюсам ее мощность уменьшается .

Ландшафтная оболочка в ходе своей длительной эволюции породила человечество, на протяжении тысячелетий была колыбелью его цивилизации и ныне является сферой обитания человека и объектом его труда. Со временем ландшафтная оболочка стала антропогенной, техногенной и интеллектуальной и духовной .

Целостность ландшафтной оболочки обеспечивается ее внут­ренней структурой, т.е. совокупностью ее частей, характером их взаимосвязей и взаимодействия. Различают три основных струк­турных уровня ее организации:

1. Вещественный (геокомпонентный);

2. Вертикальный (радиальный);

3. Лате­ральный (комплексный).

Вещественному уровню принадлежит важная роль в обособлении отдельных частей (геокомпонентов) ландшафтной сферы. Геокомпоненты - это совокупность веществ однородных по сво­ему химическому, физическому, биологическому составу. Различают следующие компонен­ты:

Горные породы (минералы);

Растения;

Животные.

За каждым из компонентов стоит определенный тип вещества. Кроме того, к компонентам относят рельеф и климат (микроклимат), не имеющие под собой какого-либо вещественного содержания.

Геокомпоненты в ландшафтной оболочке формируют четыре контрастные среды: земную кору (горные по­роды и минералы), воздушную тропосферу (воздух) и гидросферу - в твердом (лед) и жидком (вода) состояниях. В формировании внутренней структуры ландшафт­ной оболочки принимают участие не все среды одновременно, а лишь отдельные их комбинации, разобщенные территориально.

На Земле наблюдается пять комбинаций прямого со­прикосновения контрастных сред. Комбинации отличаются друг от друга интенсивностью и формами взаимного обмена веществом и энергией, и, следова­тельно, в каждой из них формируется особая ландшафтная обста­новка, принципиально отличающаяся от других. Вследствие это­го внутри ландшафтной оболочки формируются особые ее вариан­ты (табл. 2).

Таблица 2

Комбинаций прямого со­прикосновения контрастных сред ландшафтной сферы

Наземный вариант формируется в условиях суши, где осуществляется контакт литогенной и воздушной сред. Это наиболее изученный в настоящее время вариант ландшафтной сфе­ры.

Водный, или водноповерхностный, вариант охватывает поверхностную часть вод Мирового океана и имеет максималь­ную площадь среди всех других вариантов. Включает в себя кро­ме приземных слоев воздуха, также верхнюю толщу вод океана до глубины 200 м, так как именно в этих пределах возможен про­цесс фотосинтеза.

Донный вариант весьма своеобразен. Здесь атмосфера за­мещена водой, а почвы - илами. Полностью отсутствует свет. Возникает он на дне Мирового океана, охватывая его батиальную и абиссальную зоны.

Земноводный вариант по совокупности образующих его компонентов наиболее сложный. Он охватывает все поверхност­ные, воды (реки, озера и др.), морские мелководья (до глубины 200 м), а также собственно литоральную зону, являющуюся ядром этого варианта.

Ледовый вариант включает в себя ледники суши и много­летние морские льды. И те, и другие - производные климатиче­ских, условий. Их основная область распространения - высокие широты обоих полушарий и высокогорья Земли.

Вертикальная структура ландшафтной оболочки выражается через набор ее ярусов, сменяющих друг друга снизу вверх (от центра Земли к ее периферии). При движении в этом направлении в границах ландшафтной сферы хорошо обо­собляются, но при этом активно взаимодействуют следующие ее горизонты, или ярусы:

1) литогенный, совпадающий в основном с корой выветрива­ния;

2) почвенный;

3) биогенный, образованный растениями и жи­вотными;

4) воздушный, с органическими включения­ми: спорами, пыльцой, насекомыми, птицами и т.д.

Данная вертикальная структура характерна только назем­ному варианту ландшафтной сферы. В других вариантах она но­сит иной, резко отличный от представленного, характер.

3. Горизонтальная структура ландшафтной оболочки связана с неравномер­ным распределением солнечной радиации по поверхности Земли, а также, сложным вещественным и гипсометрическим устройством ее поверхности. Подобный характер горизон­тальной структуры выражается в формировании разнообразных ландшафтов .

Помимо понятия «ландшафтная оболочка», в ландшафтоведении закрепилось понятие природный территориальный комплекс (ПТК). Он определяется как пространственно-временная система географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое. ПТК характеризуется сопряженностью с некоторой территорией в рамка пространсттвенных пороговых критериев и обозначает класс природных географических систем локальной и региональной размерности (рис. 2) .

ПТК - ландшафтное понятие, однозначно интерпретируемое практически во всех трудах ландшафтоведов как совокупность взаимосвязанных природных компонентов (литогенной основы, воздушных масс, природных вод, почв, растительности и животного мира) в форме территориальных образований различного иерархического ранга .

Ландшафтные ПТК – это саморегулируемые и самовосстанавливаемые системы взаимосвязанных компонентов и комплексов функционирующие под воздействием одного или нескольких компонентов, выступающих в роли ведущего фактора.

Рисунок 2. Геосистема (I) и природный территориальный комплекс (ландшафт) (II) горного массива

Термин «биосфера» впервые употреблен Э. Зюссом в его классическом труде «Лик Земли» (1875), а после него и рядом других исследователей, но ни достаточно строгой формулировки этого понятия, ни точного определения границ биосферы, ни исследования значения биосферы в общей энергетике и геохимической работе Земли этими авторами сделано не было. Лишь В. И. Вернадский, пришедший на основании своих геохимических исследований к выводу об исключительно большом значении живых организмов в протекании геохимических процессов на земной поверхности и в формировании лика Земли, сформулировал общее учение о биосфере в своей работе 1926 года «Биосфера» .

По Вернадскому, биосфера это оболочка земли состав которой в основных чертах предопределены деятельностью живых существ: вся тропосфера, гидросфера, литосфера: мощностью до 30 – 40 км, населенная живыми организмами, а также область «былых биосфер», очерченная распределением на Земле биогенных осадочных пород; в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Это область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете.

Биосфера не есть только так называемая область жизни. Вещество ее состоит из семи глубоко разнообразных частей:

1) живое вещество;

2) биогенное;

3) косное;

4) биокосное;

5) радиоактивное;

6) рассеянные атомы;

7) вещество космического происхождения.

Следовательно, биосфера понятие планетарное, широкое, намного превосходящее по объему поле исследования лесовода, биолога и почвоведа, которое ограничивается «областью жизни». Поэтому для обозначения «области жизни» или биогеоценотической оболочки применяется термин витасфера. Частица «вита» подчеркивает тот факт, что этот слой населен ныне живущими организмами. Таким образом, витасфера (эпигенема, фитогеосфера, биогеоценотическая оболочка) – слой биосферы, или область жизни, включающая ныне живущие организмы и вовлекаемые ими в биологический круговорот части атмосферы, гидросферы, литосферы; мощность на суше до сотни метров.

Ноосфера (ноос – разум) – это сфера земли, охваченная деятельностью человека. Сейчас, в связи с космическими полетами границы ноосферы вышли за пределы биосферы Земли .