Plašt Zemlje- ljuska "čvrste" Zemlje, koja se nalazi između zemljine kore i jezgra Zemlje. Zauzima 83% Zemlje (bez atmosfere) po zapremini i 67% po masi.
Od zemljine kore je odvojen Mohorovićevom površinom, na kojoj se brzina uzdužnih seizmičkih talasa naglo povećava sa 6,7-7,6 na 7,9-8,2 km/sec tokom prelaska iz kore u plašt zemlje; Plašt je od Zemljinog jezgra odvojen površinom (na dubini od oko 2900 km), na kojoj brzina seizmičkih talasa pada sa 13,6 na 8,1 km/sec. Zemljin omotač se dijeli na donji i gornji plašt. Potonji je, zauzvrat, podijeljen (od vrha do dna) na podlogu, Gutenbergov sloj (sloj niskih seizmičkih brzina valova) i Golitsyn sloj (ponekad se naziva srednji plašt). U podnožju Zemljinog omotača razlikuje se sloj debljine manje od 100 km, u kojem se brzine seizmičkih valova ne povećavaju s dubinom ili čak neznatno smanjuju.
Pretpostavlja se da se Zemljin omotač sastoji od onih hemijskih elemenata koji su tokom formiranja Zemlje bili u čvrstom stanju ili su bili deo čvrstih hemijskih jedinjenja. Od ovih elemenata prevladavaju O, Si, Mg, Fe. Prema modernim konceptima, sastav Zemljinog omotača smatra se bliskim kamenim meteoritima. Od kamenih meteorita, hondriti imaju sastav najbliži Zemljinom omotaču. Pretpostavlja se da su direktni uzorci tvari plašta fragmenti stijena među bazaltnom lavom, izneseni na površinu Zemlje; takođe se nalaze zajedno sa dijamantima u cevima za eksploziju. Također se vjeruje da su fragmenti stijena podignuti bagerom sa dna pukotina Srednjeokeanskih grebena supstancija plašta.
Karakteristična karakteristika Zemljinog omotača su, očigledno, fazni prijelazi. Eksperimentalno je utvrđeno da se u olivinu pod visokim pritiskom mijenja struktura kristalne rešetke, pojavljuje se gušće pakiranje atoma, tako da se volumen minerala primjetno smanjuje. U kvarcu se takav fazni prijelaz uočava dva puta kako se pritisak povećava; najgušća modifikacija je za 65 °C gušća od običnog kvarca. Vjeruje se da su takvi fazni prijelazi glavni razlog zašto se brzine seizmičkih valova u sloju Golitsyn vrlo brzo povećavaju s dubinom.
Gornji plašt jedna od školjki globusa koja direktno leži ispod zemljine kore. Od posljednjeg Mohorovichija dijeli ga površina koja se nalazi ispod kontinenata na dubini od 20 do 80 km (u prosjeku 35 km) i ispod okeana na dubini od 11-15 km od površine vode. Brzina širenja seizmičkog talasa (koja se koristi kao indirektna metoda za proučavanje unutrašnje strukture Zemlje) raste u prelasku iz zemljine kore u gornji plašt u skokovima od približno 7 do 8 km/s. dubine od 400 km (kada dijeleći ga na gornje, srednje i donje). Zona u dubinama od 400-900 km naziva se sloj Golitsyn. Gornji plašt je vjerovatno sastavljen od granatnih peridotita sa primjesom u gornjem dijelu eklogita.
Eklogit je metamorfna stijena koja se sastoji od piroksena s visokim sadržajem kvarca i rutila (minerala koji sadrži primjesu željeza, kalaja, niobija i tantala TiO 2 - 60% titana i 40% kisika).
Važna strukturna karakteristika gornjeg plašta - prisustvo zone niskih seizmičkih brzina talasa. Postoje razlike u strukturi gornjeg plašta pod različitim tektonskim zonama, na primjer, pod geosinklinama i platformama. U gornjem plaštu razvijaju se procesi koji su izvor tektonskih, magmatskih i metamorfnih pojava u zemljinoj kori. U mnogim tektonskim hipotezama, gornji plašt ima važnu ulogu; na primjer, pretpostavlja se da je zemljina kora nastala topljenjem iz tvari gornjeg omotača , da su tektonska kretanja povezana sa pomeranjima u gornjem plaštu; Obično se smatra da je Zemljin omotač gotovo u potpunosti sastavljen od olivina [(Mg, Fe) 2 SiO 4 ], u kojem snažno prevladava magnezijumska komponenta (forsterit), ali s dubinom, možda, udio željezne komponente (fajalit ) povećava. Australijski petrograf Ringwood sugerira da se Zemljin omotač sastoji od hipotetičke stijene, koju je nazvao pirolit i koja po sastavu odgovara mješavini od 3 dijela periodita i 1 dijela bazalta. Teorijski proračuni pokazuju da bi se minerali u donjem plaštu Zemlje trebali raspasti u okside. Početkom 70-ih godina 20. stoljeća pojavili su se i podaci koji ukazuju na prisustvo horizontalnih nehomogenosti u Zemljinom omotaču.
Nema sumnje da se zemljina kora odvojila od Zemljinog omotača; Proces diferencijacije Zemljinog omotača nastavlja se i danas. Postoji pretpostavka da Zemljino jezgro raste zbog Zemljinog omotača. Procesi u Zemljinoj kori i Zemljinom omotaču su usko povezani; posebno, čini se da energija za tektonska kretanja zemljine kore dolazi iz Zemljinog omotača.
Zemljin donji plašt- sastavni dio Zemljinog omotača, koji se proteže od dubine od 660 (granica sa gornjim omotačem) do 2900 km. Izračunati pritisak u donjem plaštu je 24-136 GPa i materijal donjeg plašta nije dostupan za direktno proučavanje.
U donjem plaštu nalazi se sloj (sloj D) u kojem je brzina seizmičkih valova anomalno niska i ima horizontalne i vertikalne nehomogenosti. Pretpostavlja se da nastaje prodiranjem Fe i Ni prema gore u silikate, koji se otapaju ovim tokovima. Ovo je izuzetno važno, jer neki istraživači vjeruju da se dijelovi subdukcione ploče akumuliraju 660 km od granice, te postaju eksponencijalno teži i tonu u jezgro i akumuliraju se u D sloju.
Zemljina kora- najudaljenija od čvrstih ljuski Zemlje. Donjom granicom zemljine kore smatra se interfejs, pri čijem prolasku od vrha do dna, longitudinalni seizmički talasi naglo povećavaju brzinu sa 6,7-7,6 km/s na 7,9-8,2 km/s (vidi Mohorovičićeva površina) . Ovo je znak promjene sa manje elastičnog materijala na elastičniji i gušći. Sloj gornjeg omotača koji leži ispod zemljine kore često se naziva supstratom. Zajedno sa zemljinom korom čini litosferu. Zemljina kora je drugačija na kontinentima i ispod okeana. Kontinentalna kora obično ima debljinu od 35-45 km, u područjima planinskih zemalja - do 70 km. Gornji dio kontinentalne kore čini diskontinuirani sedimentni sloj koji se sastoji od nepromijenjenih ili neznatno izmijenjenih sedimentnih i vulkanskih stijena različite starosti. Slojevi su često zgužvani u nabore, rastrgani i pomereni duž procepa. Na nekim mjestima (na štitovima) nema sedimentne ljuske. Ostatak debljine kontinentalne kore podijeljen je prema brzinama seizmičkih valova na 2 dijela s uslovnim nazivima: za gornji dio - "granitni" sloj (brzina uzdužnih valova je do 6,4 km / s), za donji dio - "bazaltni" sloj (6,4 -7,6 km/s). Po svemu sudeći, "granitni" sloj je sastavljen od granita i gnajsa, a "bazaltni" sloj je sastavljen od bazalta, gabra i vrlo snažno metamorfoziranih sedimentnih stijena u različitim omjerima. Ova 2 sloja često su odvojena Konradovom površinom, na čijem prijelazu seizmičke brzine valova naglo rastu. Očigledno, sadržaj silicijum dioksida opada sa dubinom u zemljinoj kori, a sadržaj oksida gvožđa i magnezijuma raste; ovo se u još većoj meri dešava tokom prelaska sa zemljine kore na supstrat.
Okeanska kora ima debljinu od 5-10 km (zajedno sa vodenim stupcem - 9-12 km). Podijeljen je na tri sloja: ispod tankog (manje od 1 km) sloja morskih sedimenata leži „drugi“ sloj sa uzdužnim seizmičkim brzinama talasa od 4-6 km/sec; njegova debljina je 1-2,5 km. Vjerovatno je sastavljena od serpentinita i bazalta, moguće sa međuslojevima sedimenata. Donji, "okeanski" sloj, prosječne debljine oko 5 km, ima brzinu seizmičkog talasa od 6,4-7,0 km/sec; verovatno se sastoji od gabra. Debljina sloja sedimenata na dnu okeana je promjenjiva, na mjestima je uopće nema. U prijelaznoj zoni od kopna do oceana uočava se srednji tip kore.
Zemljina kora je podložna stalnom kretanju i promjenama. U svom nepovratnom razvoju mobilna područja - geosinklinale - se kroz dugotrajne transformacije pretvaraju u relativno mirna područja - platforme. Postoji niz tektonskih hipoteza koje objašnjavaju proces razvoja geosinklinala i platformi, kontinenata i okeana, te razloge razvoja zemljine kore u cjelini. Nema sumnje da glavni uzroci razvoja zemljine kore leže u dubljoj unutrašnjosti zemlje; stoga je proučavanje interakcije između zemljine kore i gornjeg omotača od posebnog interesa.
Zemljina kora je blizu stanja izostaze (ravnoteže): što je teži, tj. što je deblji ili gušći dio zemljine kore, to je dublje uronjen u podlogu. Tektonske sile prekidaju izostazu, ali kada oslabe, zemljina kora se vraća u ravnotežu.
Slika 25 - Zemljina kora
Zemljino jezgro - centralna geosfera sa radijusom od oko 3470 km. Postojanje Zemljinog jezgra utvrdio je 1897. godine njemački seizmolog E. Wiechert, a dubinu (2.900 km) odredio je 1910. američki geofizičar B. Gutenberg. Ne postoji konsenzus o sastavu Zemljinog jezgra i njegovom porijeklu. Možda se sastoji od željeza (sa primjesom nikla, sumpora, silicija ili drugih elemenata) ili njegovih oksida, koji pod visokim pritiskom poprimaju metalna svojstva. Postoje mišljenja da je jezgro nastalo gravitacionom diferencijacijom primarne Zemlje tokom njenog rasta ili kasnije (prvo su izrazili norveški geofizičar V.M. Orovan i sovjetski naučnik A.P. Vinogradov, 60-70-ih godina).
Mohorović površina - granica između Zemljine kore i Zemljinog omotača.Mohorovichi površina je utvrđena na osnovu seizmičkih podataka: brzina longitudinalnih seizmičkih talasa tokom prelaza (od vrha ka dnu) kroz površinu Mohorovichi naglo raste sa 6,7-7,6 na 7,9-8,2 km / s , i poprečno - od 3,6-4,2 do 4,4-4,7 km / s. Različiti geofizički, geološki i drugi podaci ukazuju da se gustina materije takođe naglo povećava, pretpostavlja se sa 2,9-3 na 3,1-3,5 t/m 3 . Najvjerovatnije je da Mohorovićeva površina razdvaja slojeve različitog hemijskog sastava. Mohorovičićeva površina je dobila ime po A. Mohorovičiću, koji ju je otkrio.
Od prve tri geosfere, vodeća uloga nesumnjivo pripada zemljinoj kori, jer je njena ukupna masa višestruko veća od ukupne mase druge dvije ljuske. Stoga se podaci o relativnom sadržaju jednog ili drugog hemijskog elementa u zemljinoj kori mogu u velikoj mjeri smatrati da odražavaju njegov sadržaj u biosferi u cjelini.
Vanjski tvrdi omotač Zemlje - Zemljina kora je više od 99% sastavljena od samo 9 glavnih elemenata: O (47%), Si (29,5%), Al (8,05%), Fe (4,65%), Ca (2,96%) %), Na (2,50%), K (2,50%), Mg (1,87%), Ti (0,45%). Ukupno - 99,48%. Od njih apsolutno dominira kiseonik. Možete jasno vidjeti koliko je ostalo za sve ostale elemente. Ovo je po težini, odnosno u težinskim procentima.
Postoji još jedna varijanta evaluacije - po zapremini (volumenski postotak). Izračunava se uzimajući u obzir veličine atomskih i ionskih radijusa u specifičnim mineralnim spojevima koje formiraju ovi elementi. Sadržaji u zemljinoj kori najčešćih elemenata u zapreminskim procentima su (prema V.M. Goldshmidtu): O - 93,77%, K - 2,14%, Na - 1,60%, Ca - 1,48%, Si - 0,86%, Al - 0,76 %, Fe - 0,68%, Mg - 0,56%, Ti - 0,22%.
Očigledne su prilično značajne razlike u distribuciji atoma hemijskih elemenata po težini i zapremini: u oštrom smanjenju relativnog sadržaja Al i posebno Si (zbog male veličine njihovih atoma, a za silicijum, u još većoj meri). jona u njegovim kisikovim spojevima), još jasnije se naglašava vodeća uloga kisika u litosferi.
Istovremeno, otkrivene su "anomalije" u sadržaju nekih elemenata u litosferi:
"propadanje" u obilju najlakših elemenata (Li, Be, B) objašnjava se posebnostima procesa nukleosinteze (prevladavajuće stvaranje ugljika kao rezultat kombinacije tri jezgra helija odjednom); relativno visok sadržaj elemenata koji su proizvodi radioaktivnog raspada (Pb, Bi, a među inertnim gasovima i Ar).
U uslovima Zemlje, zastupljenost još dva elementa, H i He, je anomalno niska. To je zbog njihove "promjenjivosti". Oba ova elementa su gasovi i, štaviše, najlakši. Zbog toga atomski vodonik i helijum teže da se kreću u gornje slojeve atmosfere, a odatle se, ne držeći ih Zemljina gravitacija, raspršuju u svemir. Vodik se još nije u potpunosti izgubio, jer je najveći dio dio hemijskih jedinjenja - vode, hidroksida, hidrokarbonata, hidrosilikata, organskih jedinjenja itd. A helijum, koji je inertan gas, stalno nastaje kao produkt radioaktivnog raspada. teških atoma.
Dakle, zemljina kora je u suštini paket anjona kiseonika koji su međusobno vezani jonima silicijuma i metala, tj. sastoji se gotovo isključivo od jedinjenja kiseonika, pretežno aluminijuma, kalcijuma, magnezijuma, natrijuma, kalija i silikata gvožđa. Istovremeno, kao što već znate, čak i elementi čine 86,5% litosfere.
Najčešći elementi se nazivaju makronutrijenti.
Elementi, čiji je sadržaj stoti dio procenta ili manji, nazivaju se mikroelementi. Ovaj koncept je relativan, jer pojedini element u jednom okruženju može biti mikroelement, au drugom se može klasifikovati kao osnovni, tj. makroelementi (Na primjer, Al u organizmima je element u tragovima, au litosferi je makroelement, željezo u zemljištu je makroelement, a u živim organizmima je element u tragovima).
Za označavanje količine sadržaja određenog elementa u određenom okruženju koristi se koncept "klark". Ovaj termin je povezan sa imenom F.U. Clark, američki geohemičar, koji je prvi preduzeo, na osnovu obimnog analitičkog materijala, proračun prosječnih sadržaja kemijskih elemenata u različitim vrstama stijena iu litosferi u cjelini. U znak sjećanja na njegov doprinos, A.E. Fersman je 1924. predložio da se prosječan sadržaj bilo kojeg određenog elementa u određenom materijalnom mediju nazove klarka ovog hemijskog elementa. Klark jedinica je g/t (budući da je nezgodno koristiti procentualne vrijednosti pri niskim klarkama mnogih elemenata).
Najteži zadatak je odrediti klark za litosferu u cjelini, jer je njena struktura vrlo.
Unutar stijena vrši se podjela silikata na kisele i bazične.
Koncentracije Li, Be, Rb, TR, Ba, Tl, Th, U i Ta su relativno povišene u kiselim.
Glavni su Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.
Dajemo red klarka različitih elemenata prema V.F. Barabanov:
Više od 10.000 g/t - O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
1000-10 000 - Mn, Ti.
100-1000 - C, F, P, S, Cl, Rb, Sr, Zr, Ba.
10-100 - Pb, Th, Y, Nb, La, Ce, Nd, Li, B, N, Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga.
1-10 - Eu, Dy, Ho, Er, Yb, Hf, Ta, W, Tl, U, Ge, As, Br, Mo, Sn, Sc, Pm, Sm, Be.
0,1-1,0 - Cd, Bi, In, Tu, I, Sb, Lu.
0,01-0,1 - Ar, Se, Ag, Hg.
0,001-0,01 - Re, Os, Ir, Ru, Rh, Pd, Te, Pt, He, Au.
Prema ovoj gradaciji, elementi sa klarkama iznad 1000 g/t će se nazivati makroelementima. Oni sa nižim klarkama su elementi u tragovima.
Obračun klarkusa je svakako neophodan za pravilno razumevanje zakonitosti procesa migracije hemijskih elemenata. Različita raspodjela elemenata u prirodi za mnoge od njih ima neizbježnu posljedicu, postojanje značajnih razlika u njihovom ponašanju u laboratorijskim uslovima iu prirodi. Kako se Clarke smanjuje, aktivna koncentracija elementa opada i postaje nemoguće da se nezavisna čvrsta faza istaloži iz vodenih rastvora i drugih metoda za formiranje nezavisnih mineralnih vrsta. Dakle, sposobnost samostalnog formiranja minerala ne zavisi samo od hemijskih svojstava elementa, već i od njegovog klarka.
primjeri: S i Se su hemijski potpuni analozi, a njihovo ponašanje u prirodnim procesima je različito. S je vodeći element mnogih prirodnih procesa. Vodonik sulfid igra važnu ulogu u hemijskim procesima koji se odvijaju u sedimentima dna i u dubinama zemljine kore, u formiranju naslaga niza metala. Sumpor formira samostalne minerale (sulfide, sulfate). Vodonik selenid ne igra značajnu ulogu u prirodnim procesima. Selen je u dispergovanom stanju kao nečistoća u mineralima formiranim od drugih elemenata. Razlike između K i Cs, Si i Ge su slične.
Jedna od najvažnijih razlika između geohemije i hemije je da geohemija razmatra samo one hemijske interakcije koje se ostvaruju u specifičnim prirodnim uslovima. Osim toga, obračun klakova (barem njihovih redova) u ovom smislu je primarni zahtjev za sve geohemijske konstrukcije.
Postoje, pa čak i prilično uobičajene, nezavisne mineralne faze niza elemenata sa niskim klarkovima. Razlog je taj što u prirodi postoje mehanizmi koji omogućavaju stvaranje povišenih koncentracija određenih elemenata, zbog čega njihov sadržaj u nekim područjima može višestruko premašiti one klarka. Stoga je pored klarka elementa potrebno uzeti u obzir i vrijednost njegove koncentracije u poređenju sa sadržajem klarka.
Koncentracija klarka je omjer sadržaja kemijskog elementa u određenom prirodnom materijalnom agregatu (stijena, itd.) prema njegovom klarka.
Primjeri koeficijenata koncentracije nekih hemijskih elemenata u njihovim rudnim ležištima: Al - 3,7; Mn - 350; Cu - 140; Sn - 250; Zn - 500; Au-2000.
Na osnovu toga, elementi sa niskim klarkovima su podijeljeni u dvije kvalitativno različite grupe koje su vam već poznate. Oni čiju distribuciju ne karakterišu visoke vrijednosti QC nazivaju se rasuti(Rb, Ga, Re, Cd, itd.). Sposoban da formira povišene koncentracije sa visokim CC vrijednostima - rijetko(Sn, Be, itd.).
Razlike u postignutim vrednostima CC su posledica različite uloge pojedinih elemenata u istoriji materijalno-tehničke delatnosti čovečanstva (od davnina poznati metali sa niskim klarkama Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag ... - i češći Al, Zr ...).
Važnu ulogu u procesima koncentracije i disperzije elemenata u zemljinoj kori igra izomorfizam - svojstvo elemenata da zamjenjuju jedni druge u strukturi minerala. Izomorfizam je sposobnost hemijskih elemenata sa sličnim svojstvima da zamjenjuju jedni druge u različitim količinama u kristalnim rešetkama. Naravno, to nije karakteristično samo za mikroelemente. Ali upravo za njih, posebno za rasute elemente, ona dobija vodeći značaj kao glavni faktor pravilnosti njihove distribucije. Pravi se razlika između savršenog izomorfizma - kada zamjenjivi elementi mogu zamijeniti jedni druge u bilo kojem omjeru (ograničeno samo omjerima sadržaja ovih elemenata u sistemu), i nesavršenog - kada je zamjena moguća samo do određenih granica. Naravno, što su hemijska svojstva bliže, to je izomorfizam savršeniji.
Pravi se razlika između izovalentnog i heterovalentnog izomorfizma.
Zajedničko tipu hemijske veze je ono što hemičari nazivaju stepenom joniteta - kovalentnost. Primjer: hloridi i sulfidi nisu izomorfni, ali su sulfati sa manganatima izomorfni.
Mehanizam izovalentnog izomorfizma. Ujednačenost hemijske formule formiranih jedinjenja i formirane kristalne rešetke. To jest, ako je rubidijum potencijalno sposoban da formira jedinjenja sa istim elementima kao i kalijum, a kristalna struktura takvih jedinjenja je istog tipa, onda atomi rubidijuma mogu zameniti atome kalija u njegovim jedinjenjima.
Podjela kemijskih elemenata na makro- i mikroelemente, a potonjih na rijetke i raspršene, od velike je važnosti, jer u prirodi ne formiraju svi kemijski elementi samostalna jedinjenja. Ovo je karakteristično uglavnom za elemente sa visokim klarkovima ili sa niskim klarkovima, ali sposobnim da lokalno formiraju visoke koncentracije (odnosno, retke).
Biti u prirodi u difuznom stanju i svuda (samo u različitim koncentracijama) svojstvo je svih hemijskih elemenata. Ovu činjenicu prvi je naveo V.I. Vernadskog, a od Vernadskog je dobio naziv zakona o rasejanju hemijskih elemenata. Ali dio elemenata je sposoban biti prisutan u prirodi pored raspršenog oblika biti u drugom obliku - u obliku kemijskih spojeva. A elementi sa niskim koncentracijama prisutni su samo u difuznom obliku.
Mehanizam heterovalentnog izomorfizma nešto komplikovanije. Po prvi put je prisustvo ove vrste izomorfizma skrenulo pažnju krajem 19. veka. G. Chermak. On je dokazao da su veoma složene hemijske formule koje se dobijaju za većinu mineralnih jedinjenja klase silikata takve upravo zbog heterovalentnog izomorfizma, kada se čitave grupe atoma međusobno zamenjuju. Ovaj tip izomorfizma je vrlo karakterističan za silikatna jedinjenja.
Druge opcije za pronalaženje rasutih atoma elemenata u zemljinoj kori su njihova lokalizacija u defektima kristalne rešetke, u njenim šupljinama, kao i u sorbiranom stanju na površini drugih čestica, uključujući koloidne.
Antropogeni uticaj na prirodu trenutno prodire u sva područja, pa je potrebno ukratko razmotriti karakteristike pojedinih ljuski Zemlje.
Zemlja se sastoji od jezgra, plašta, kore, litosfere, hidrosfere i. Zbog utjecaja žive tvari i ljudske aktivnosti nastale su još dvije ljuske - biosfera i noosfera, uključujući tehnosferu. Ljudska aktivnost se proteže na hidrosferu, litosferu, biosferu i noosferu. Razmotrimo ukratko ove školjke i prirodu utjecaja ljudske aktivnosti na njih.
Opće karakteristike atmosfere
Vanjski plinoviti omotač Zemlje. Donji dio je u kontaktu sa litosferom ili, a gornji dio je u kontaktu sa međuplanetarnim prostorom. sastoji se od tri dijela:
1. Troposfera (donji dio) i njena visina iznad površine je 15 km. Troposfera se sastoji od , čija gustina opada sa visinom. Gornji dio troposfere je u kontaktu sa ozonskim ekranom - ozonskim omotačem debljine 7-8 km.
Ozonski ekran sprečava da tvrdo ultraljubičasto zračenje ili kosmičko zračenje visoke energije dospe do površine Zemlje (litosfere, hidrosfere), koje su štetne za sva živa bića. Niži slojevi troposfere - do 5 km od nivoa mora - su vazdušno stanište, dok su najniži slojevi najgušće naseljeni - do 100 m od površine kopna ili. Najveći uticaj ljudske aktivnosti, koja ima najveći ekološki značaj, doživljava troposfera, a posebno njeni niži slojevi.
2. Stratosfera - srednji sloj čija je granica visina od 100 km iznad nivoa mora. Stratosfera je ispunjena razređenim gasom (azot, vodonik, helijum, itd.). Ide u jonosferu.
3. Jonosfera - gornji sloj, koji prelazi u međuplanetarni prostor. Jonosfera je ispunjena česticama koje nastaju raspadom molekula - jona, elektrona itd. U donjem dijelu jonosfere pojavljuje se "sjeverna svjetlost", koja se uočava u područjima izvan Arktičkog kruga.
U ekološkom smislu, troposfera je od najveće važnosti.
Kratak opis litosfere i hidrosfere
Površina Zemlje, koja se nalazi ispod troposfere, je heterogena - dio zauzima voda koja čini hidrosferu, a dio je kopno koje čini litosferu.
Litosfera - vanjska tvrda ljuska globusa, formirana od stijena (otuda naziv - "liven" - kamen). Sastoji se od dva sloja - gornjeg, formiranog od sedimentnih stijena sa granitom, i donjeg, formiranog od čvrstih bazaltnih stijena. Dio litosfere zauzima voda (), a dio kopno, koje čini oko 30% zemljine površine. Najviši sloj zemlje (većim dijelom) prekriven je tankim slojem plodne površine - zemlje. Tlo je jedno od životnih sredina, a litosfera je supstrat na kojem žive različiti organizmi.
Hidrosfera - vodeni omotač zemljine površine, formiran od ukupnosti svih vodenih tijela na Zemlji. Debljina hidrosfere je različita u različitim područjima, ali prosječna dubina okeana je 3,8 km, au nekim depresijama - do 11 km. Hidrosfera je izvor vode za sve organizme koji žive na Zemlji, moćna je geološka sila koja kruži vodu i druge supstance, "kolijevka života" i stanište vodenih organizama. Antropogeni uticaj na hidrosferu je takođe veliki i biće reči u nastavku.
Opće karakteristike biosfere i noosfere
Od pojave života na Zemlji, nastala je nova, specifična ljuska - biosfera. Termin "biosfera" uveo je E. Suess (1875).
Biosfera (sfera života) je onaj dio ljuski Zemlje u kojem žive razni organizmi. Biosfera zauzima dio (donji dio troposfere), litosferu (gornji dio, uključujući tlo) i prožima cijelu hidrosferu i gornji dio površine dna.
Biosfera se također može definirati kao geološka ljuska koju naseljavaju živi organizmi.
Granice biosfere određene su postojanjem uslova neophodnih za normalno funkcionisanje organizama. Gornji dio biosfere ograničen je intenzitetom ultraljubičastog zračenja, a donji visokom temperaturom (do 100°C). Bakterijske spore se nalaze na nadmorskoj visini od 20 km, a anaerobne bakterije na dubini do 3 km od površine zemlje.
Poznato je da ih formira živa materija. Gustoću biosfere karakteriše koncentracija žive materije. Utvrđeno je da je najveća gustina biosfere karakteristična za površine kopna i okeana na granici između litosfere i hidrosfere i atmosfere. Gustina života u tlu je veoma visoka.
Masa žive materije u poređenju sa masom zemljine kore i hidrosfere je mala, ali igra ogromnu ulogu u procesima promena u zemljinoj kori.
Biosfera je ukupnost svih biogeocenoza na Zemlji, stoga se smatra najvišim ekosistemom Zemlje. Sve u biosferi je međusobno povezano i međuzavisno. Genofond svih organizama na Zemlji osigurava relativnu stabilnost i obnovljivost bioloških resursa planete, ako nema oštrog miješanja u prirodne ekološke procese od strane različitih sila geološke ili interplanetarne prirode. U današnje vrijeme, kao što je već spomenuto, antropogeni faktori koji utiču na biosferu poprimili su karakter geološke sile, što čovječanstvo mora uzeti u obzir ako želi da preživi na Zemlji.
Od pojave čovjeka na Zemlji u prirodi su nastali antropogeni faktori čije djelovanje se razvojem civilizacije pojačava, a nastala je i nova specifična ljuska Zemlje - noosfera (sfera inteligentnog života). Termin "noosfera" prvi su uveli E. Leroy i T. Ya. de Chardin (1927), a u Rusiji je prvi put u svojim radovima koristio V. I. Vernadsky (30-40-e godine XX veka). U tumačenju pojma "noosfera" postoje dva pristupa:
1. "Noosfera je onaj dio biosfere u kojem se obavlja ljudska ekonomska aktivnost." Autor ovog koncepta bio je LN Gumiljov (sin pjesnikinje A. Ahmatove i pjesnika N. Gumilyova). Ovo gledište je ispravno ako je potrebno izdvojiti ljudsku aktivnost u biosferi, pokazati njenu razliku od aktivnosti drugih organizama. Takav koncept karakteriše "uži smisao" suštine noosfere kao ljuske Zemlje.
2. "Noosfera je biosfera čiji razvoj vodi ljudski um." Ovaj koncept je široko zastupljen u i predstavlja koncept u širokom razumijevanju suštine noosfere, budući da utjecaj ljudskog uma na biosferu može biti i pozitivan i negativan, pri čemu ovaj posljednji vrlo često preovladava. Sastav noosfere uključuje tehnosferu - dio noosfere povezan s proizvodnom djelatnošću čovjeka.
U sadašnjoj fazi razvoja civilizacije i stanovništva potrebno je „razumno“ utjecati na prirodu, optimalno utjecati na nju kako bi se nanijela minimalna šteta prirodnim ekološkim procesima, obnovila uništene ili poremećene biogeocenoze, pa čak i na ljudski život kao integralni deo biosfere. Ljudska djelatnost neminovno mijenja svijet oko sebe, ali s obzirom na moguće posljedice, predviđajući moguće negativne utjecaje, potrebno je osigurati da te posljedice budu najmanje destruktivne.
Kratak opis vanrednih situacija na površini Zemlje i njihova klasifikacija
Važnu ulogu u prirodnim ekološkim procesima igraju vanredne situacije koje se stalno javljaju na površini Zemlje. One uništavaju lokalne biogeocenoze, a ako se ciklično ponavljaju, u nekim slučajevima su faktori okoliša koji doprinose evolucijskim procesima.
Situacije u kojima normalno funkcioniranje velikog broja ljudi ili biogeocenoze u cjelini postaje teško ili nemoguće nazivaju se hitnim.
Koncept "vanrednih situacija" je primjenjiviji na ljudske aktivnosti, ali se odnosi i na prirodne zajednice.
Po poreklu, vanredne situacije se dele na prirodne i antropogene (tehnogene).
Prirodne vanredne situacije nastaju kao rezultat prirodnih pojava. To uključuje poplave, zemljotrese, klizišta, blatne tokove, uragane, erupcije, itd. Razmotrite neke od pojava koje uzrokuju prirodne vanredne situacije.
To je iznenadno oslobađanje potencijalne energije unutrašnjosti zemlje, koja ima oblik udarnih valova i elastičnih vibracija (seizmičkih valova).
Potresi nastaju uglavnom zbog podzemnih vulkanskih fenomena, pomjeranja slojeva jedan u odnosu na drugi, ali mogu biti i vještačke prirode i nastati zbog urušavanja mineralnih iskopina. Prilikom potresa nastaju pomaci, vibracije i vibracije stijena od seizmičkih valova i tektonskih pomjeranja zemljine kore, što dovodi do razaranja površine – pojave pukotina, rasjeda i sl., kao i do pojave požara, uništavanje zgrada.
Klizišta - klizno pomjeranje stijena niz kosine (planine, brda, morske terase itd.) pod utjecajem gravitacije.
Prilikom klizišta dolazi do narušavanja površine, odumiranja biocenoza, uništavanja naselja itd. Najveću štetu nanose veoma duboka klizišta čija dubina prelazi 20 metara.
Vulkanizam (vulkanske erupcije) je skup pojava povezanih s kretanjem magme (otopljene stijenske mase), vrućih plinova i vodene pare koje se dižu kroz kanale ili pukotine u zemljinoj kori.
Vulkanizam je tipična prirodna pojava koja uzrokuje velika razaranja prirodnih biogeocenoza, nanosi veliku štetu ljudskoj ekonomskoj djelatnosti i jako zagađuje područje u blizini vulkana. Vulkanske erupcije prate i drugi katastrofalni prirodni fenomeni - požari, klizišta, poplave itd.
Muljni tokovi su kratkotrajne olujne poplave koje nose veliku količinu pijeska, šljunka, krupnog šuta i kamenja, koji imaju karakter muljno-kamenskih tokova.
Blatni tokovi su karakteristični za planinske krajeve i mogu uzrokovati značajnu štetu ljudskim aktivnostima, uzrokovati uginuće raznih životinja i uzrokovati uništavanje lokalnih biljnih zajednica.
Snježne lavine se nazivaju snježnim lavinama, noseći sa sobom sve više i više mase snijega i drugih rasutih materijala. Lavine su prirodnog i antropogenog porijekla. Nanose veliku štetu ljudskoj ekonomskoj djelatnosti, uništavajući puteve, dalekovode, uzrokujući smrt ljudi, životinja i biljnih zajednica.
Gore navedene pojave, koje su uzrok vanrednih situacija, usko su povezane s litosferom. U hidrosferi su moguće i prirodne pojave koje stvaraju vanredne situacije. To uključuje poplave i cunamije.
Poplave su plavljenje područja vodom unutar riječnih dolina, obala jezera, mora i okeana.
Ako su poplave striktno periodične prirode (plime, oseke), onda su im u ovom slučaju prirodne biogeocenoze prilagođene kao staništu pod određenim uvjetima. Ali često su poplave neočekivane i povezane s pojedinačnim neperiodičnim pojavama (pretjerane snježne padavine zimi stvaraju uslove za pojavu velikih poplava koje uzrokuju plavljenje većeg područja i sl.). Za vrijeme poplava dolazi do narušavanja zemljišnog pokrivača, može doći do kontaminacije područja raznim otpadom zbog erozije njihovih skladišta, uginuća životinja, biljaka i ljudi, uništavanja naselja i dr.
Gravitacioni talasi velike snage koji nastaju na površini mora i okeana.
Cunamiji imaju prirodne i ljudske uzroke. Potresi, potresi i podvodne vulkanske erupcije klasificirani su kao prirodni uzroci, a podvodne nuklearne eksplozije kao uzroci koje je napravio čovjek.
Cunamiji uzrokuju pogibiju brodova i nesreće na njima, što zauzvrat dovodi do zagađenja prirodnog okoliša, na primjer, uništenje tankera za naftu dovest će do zagađenja ogromne vodene površine naftnim filmom koji je otrovan za plankton i pelargični oblici životinja (plankton su viseći mali organizmi, koji žive u površinskom sloju vode okeana ili drugog vodenog tijela; pelargični oblici životinja - životinje koje se slobodno kreću u vodenom stupcu zbog aktivnog kretanja, na primjer, ajkule, kitovi, glavonošci; bentoski oblici organizama - organizmi koji vode bentoški način života, na primjer, iverak, rakovi pustinjaci, bodljikaši, alge pričvršćene za dno, itd.). Cunamiji izazivaju snažno miješanje voda, prijenos organizama u neobično stanište i smrt.
Postoje i pojave koje uzrokuju hitne slučajeve. To uključuje uragane, tornada, razne vrste oluja.
Uragani - tropski i ekstratropski cikloni, koji imaju znatno smanjen pritisak u centru, praćeni su pojavom vjetrova velike brzine i razorne snage.
Postoje slabi, jaki i ekstremni uragani koji uzrokuju pljuskove, morske valove i uništavanje kopnenih objekata, smrt raznih organizama.
Vrtložne oluje (vešine) su atmosferske pojave povezane s pojavom jakih vjetrova velike razorne moći i velikog područja rasprostranjenja. Ima snijega, prašine i oluja bez prašine. Navale uzrokuju prijenos gornjih slojeva tla, njihovo uništavanje, smrt biljaka, životinja i uništavanje struktura.
Tornada (tornada) su vrtložni oblik kretanja vazdušnih masa, praćen pojavom vazdušnih levka.
Snaga tornada je velika, u području njihovog kretanja dolazi do potpunog uništenja tla, životinje umiru, zgrade se uništavaju, predmeti se prenose s jednog mjesta na drugo, uzrokujući štetu na objektima koji se tamo nalaze.
Osim gore opisanih prirodnih pojava, koje dovode do nastanka vanrednih situacija, postoje i drugi fenomeni koji ih uzrokuju, a uzrok je ljudska aktivnost. Vanredne situacije koje je stvorio čovjek uključuju:
1. Transportne nezgode. Pri kršenju saobraćajnih pravila na raznim autoputevima (putevi, željeznice, rijeke, mora) umiru vozila, ljudi, životinje itd. U prirodno okruženje ulaze različite tvari, uključujući i one koje dovode do uginuća organizama svih kraljevstava (npr. pesticida itd.). Kao posljedica nezgoda u transportu, mogući su požari i ulazak u plinove (hlorovodonik, amonijak, zapaljive i eksplozivne tvari).
2. Nesreće u velikim preduzećima. Kršenje tehnoloških procesa, nepoštivanje pravila rada opreme, nesavršenost tehnologije mogu uzrokovati ispuštanje štetnih jedinjenja u životnu sredinu, izazivanje raznih bolesti kod ljudi i životinja, doprinoseći pojavi mutacija u biljnim i životinjskim organizmima, kao npr. i dovode do uništavanja zgrada i požara. Najopasnije nesreće u preduzećima koja koriste. Nesreće u nuklearnim elektranama (NPP) nanose veliku štetu, jer pored uobičajenih štetnih faktora (mehanička oštećenja, jednodjelno ispuštanje štetnih tvari, požari), nesreće u NEK karakterišu oštećenje područja radionuklidima, prodornim zračenjem. , a radijus oštećenja u ovom slučaju značajno premašuje vjerovatnoću nastanka udesa u drugim preduzećima.
3. Požari koji pokrivaju velike površine šuma ili tresetišta. Takvi požari su po pravilu antropogene prirode zbog kršenja pravila rukovanja vatrom, ali mogu biti i prirodne prirode, na primjer, zbog udara groma (munja). Takvi požari mogu biti uzrokovani i kvarovima na dalekovodima. Požari uništavaju prirodne zajednice organizama na velikim površinama, nanose velike ekonomske štete ljudskoj ekonomskoj djelatnosti.
Sve opisane pojave koje narušavaju prirodne biogeocenoze, nanose velike štete ljudskoj ekonomskoj djelatnosti, zahtijevaju izradu i donošenje mjera za smanjenje njihovog negativnog uticaja, što se sprovodi u sprovođenju ekoloških akcija i suzbijanju posljedica vanrednih situacija.
Zemlja ima heterogenu strukturu i sastoji se od koncentričnih omotača (geosfera), unutrašnjih i vanjskih. Jezgro, plašt pripada unutrašnjim, a litosfera (zemljina kora), hidrosfera, atmosfera i složeni omotač zemlje - biosfera - spoljašnjim.
Klasičnu definiciju zemljinih školjki dao je V.I. Vernadsky: „... Manje-više pravilni koncentrični slojevi koji pokrivaju čitavu planetu, mijenjajući se sa dubinom, u vertikalnom presjeku planete i međusobno se razlikuju po specifičnim fizičkim, hemijskim i biološkim svojstvima karakterističnim za svaku, samo njoj svojstvenu. ”
Litosfera(grčki "lithos" - kamen) - kamena ljuska Zemlje. Sastoji se od zemljine kore i gornjeg dijela plašta (astenosfere). Zemljina kora sastoji se od ogromnih, čvrsto susjednih blokova (litosfernih ploča), koji, takoreći, "plutaju" na površini plašta, polako se krećući zajedno s njim.
Površinu litosfere karakterišu značajne nepravilnosti, koje određuju reljef Zemlje. Najveći oblici reljefa su okeanske depresije (ogromna udubljenja ispunjena vodom) i visoke kopnene mase (kontinenti ili kontinenti) - Evroazija, Afrika, Australija, Sjeverna i Južna Amerika, Antarktik.
Zemljina kora je najvažniji resurs za čovečanstvo. Sadrži zapaljivi minerali(ugalj, treset, nafta, gas, uljni škriljci), rude(gvožđe, aluminijum, bakar, kalaj, itd.) i nemetalni(fosforiti, apatiti, itd.) minerali, prirodni građevinski materijali(krečnjak, pijesak, šljunak, itd.).
Hidrosfera(grčki "hydror" - voda) - vodena ljuska Zemlje, uključujući sve vode koje su u tekućem, čvrstom i gasovitom stanju. Hidrosfera uključuje vode okeana, mora, podzemne i površinske vode kopna. Nešto vode se nalazi u atmosferi i živim organizmima.
Preko 96% zapremine hidrosfere čine mora i okeani, oko 2% su podzemne vode, oko 2% led i sneg i oko 0,02% površinske vode kopna.
Hidrosfera igra ogromnu ulogu u oblikovanju prirodnog okruženja naše planete, utječe na atmosferske procese (zagrijavanje i hlađenje zračnih masa, njihovo zasićenje vlagom itd.).
Atmosfera(grčki "atmos" - para) - treća geosfera Zemlje, s kojom je povezana biosfera, proteže se iznad površine litosfere i hidrosfere i nema oštru gornju granicu (do visine od 1000 km.) , Postepeno se kreće u svemir. To je plinoviti omotač Zemlje, koji se sastoji od azota (78,08% zapremine), kiseonika (20,95%), argona (0,93%) i ugljen-dioksida (0,03%). Stanje atmosfere ima veliki uticaj na fizičke, hemijske i biološke procese na površini Zemlje i u vodenoj sredini. Za životne procese posebno su važni: kiseonik, koristi se za disanje i mineralizaciju mrtve organske materije; ugljen-dioksid, koriste zelene biljke u fotosintezi; ozon, stvarajući ekran koji štiti površinu zemlje od ultraljubičastog zračenja. Atmosfera je nastala kao rezultat snažne vulkanske i planinske aktivnosti, kiseonik se pojavio mnogo kasnije kao proizvod fotosinteze.
Atmosfera je obično predstavljena kao skup slojeva - troposfera, stratosfera i jonosfera.
Troposfera , koji sadrži oko 80% mase cijele atmosfere i gotovo svu vodenu paru, proteže se do visine od približno 9 km (na polovima) - 17 km (na ekvatoru). Njegova uloga je posebno velika u oblikovanju prirodnog okruženja Zemlje. U troposferi se dešavaju globalna vertikalna i horizontalna kretanja vazdušnih masa, koja u velikoj meri određuju ciklus vode, prenos toplote, prekogranični transport čestica prašine i zagađenja. Prostire se preko troposfere stratosfera , područje hladnog, razrijeđenog zraka debljine oko 20 km. Meteoritska prašina kontinuirano pada kroz stratosferu, u nju se izbacuje vulkanska prašina, au prošlosti proizvodi nuklearnih eksplozija u atmosferi. U donjem dijelu stratosfera, koji se proteže od gornje granice troposfere do visine od oko 50 km, nalazi se ozonski sloj , koji se odlikuje povećanim sadržajem ozona. Koncentracija ozona na visinama ozonskog omotača od 15-26 km je više od 100 puta veća od koncentracije na površini Zemlje. Ozonski omotač reflektuje kosmičko zračenje opasno po život i ultraljubičasto zračenje Sunca. Iznad stratosfere je mezosfera I jonosfera (termosfera ) je sloj razrijeđenog plina ioniziranih molekula i atoma i, konačno, egzosfera (spoljna školjka).
Atmosferski procesi su usko povezani s procesima koji se odvijaju u litosferi i vodenoj ljusci, a pokazatelj su atmosferske pojave: padavine, oblaci, magla, grmljavina, led, peščana (peščana) oluja, oluja, mećava, mraz, rosa, mraz, zaleđivanje, aurora i sl.
Gotovo svi površinski (egzogeni) geološki procesi zbog interakcije atmosfere, litosfere i hidrosfere odvijaju se po pravilu u biosferi.
Biosfera- vanjski omotač Zemlje, koji uključuje: dio atmosfere do visine od 25-30 km (do ozonskog omotača), gotovo cijelu hidrosferu i gornji dio litosfere (do dubine od 3 km ). Posebnost ovih dijelova je da ih naseljavaju živi organizmi koji čine živu tvar planete. Samo niži organizmi dosežu krajnje granice biosfere - bakterije i predstavnici kraljevstva virusa. Biosfera, kao globalni ekosistem (ekosfera), kao i svaki ekosistem, sastoji se od abiotskog (vazduh, voda, stijene) i biotičkog dijela ili biota , koji uključuje ukupnost živih organizama koji obavljaju svoju glavnu funkciju ekosistema - biogene struje atoma , zahvaljujući svojoj ishrani, disanju, reprodukciji. Tako osiguravaju razmjenu materije između svih dijelova biosfere. Neophodni uslovi za postojanje biosfere su prisustvo vode u tečnom stanju i energija zračenja Sunca.
Planeta Zemlja se sastoji od litosfere (čvrsto tijelo), atmosfere (vazdušne ljuske), hidrosfere (vodene ljuske) i biosfere (sfere distribucije živih organizama). Postoji bliska veza između ovih sfera Zemlje, zbog kruženja tvari i energije.
Litosfera. Zemlja je lopta, ili sferoid, donekle spljoštena na polovima, sa obimom oko ekvatora od oko 40.000 km.
U strukturi globusa razlikuju se sljedeće školjke ili geosfere: sama litosfera (vanjska kamena ljuska) debljine oko 50 ... 120 km, plašt koji se proteže do dubine od 2900 km i jezgro - od 2900 do 3680 km.
Prema najčešćim hemijskim elementima koji čine Zemljinu ljusku, ona se deli na gornju - sialitu, koja se prostire do dubine od 60 km i ima gustinu od 2,8 ... koja ima gustinu od 3,0...3,5 g /cm 3 . Nazivi "siallitic" (sial) i "simatic" (sima) ljuske potiču od oznaka elemenata Si (silicij), Al (aluminij) i Mg (magnezijum).
Na dubini od 1200 do 2900 km nalazi se srednja sfera gustoće od 4,0...6,0 g/cm 3 . Ova ljuska se naziva "ruda", jer sadrži veliku količinu gvožđa i drugih teških metala.
Dublje od 2900 km nalazi se jezgro globusa sa radijusom od oko 3500 km. Jezgro se sastoji uglavnom od nikla i gvožđa i ima veliku gustinu (10...12 g/cm3).
Prema fizičkim svojstvima zemljina kora je heterogena, dijeli se na kontinentalni i okeanski tip. Prosječna debljina kontinentalne kore je 35...45 km, maksimalna debljina je do 75 km (pod planinskim lancima). U njenom gornjem dijelu leže sedimentne stijene debljine do 15 km. Ove stijene su nastale tokom dugih geoloških perioda kao rezultat promjene mora kopnom, klimatskih promjena. Ispod sedimentnih stijena nalazi se granitni sloj prosječne debljine 20...40 km. Debljina ovog sloja je najveća u područjima mladih planina, smanjuje se prema periferiji kopna, a ispod okeana nema granitnog sloja. Ispod sloja granita nalazi se bazaltni sloj debljine 15...35 km, sastavljen od bazalta i sličnih stijena.
Okeanska kora je manje debela od kontinentalne kore (od 5 do 15 km). Gornji slojevi (2...5 km) sastoje se od sedimentnih stijena, a donji (5...10 km) - od bazalta.
Sedimentne stijene smještene na površini zemljine kore služe kao materijalna osnova za formiranje tla, magmatske i metamorfne stijene imaju malu ulogu u formiranju tla.
Glavnu masu stijena čine kisik, silicijum i aluminij (84,05%). Ako se ova tri elementa doda još pet elemenata - gvožđe, kalcijum, natrijum, kalijum i magnezijum, onda će oni ukupno iznositi 98,87% kamene mase. Preostalih 88 elemenata čini nešto više od 1% mase litosfere. Međutim, uprkos niskom sadržaju mikro- i ultramikroelemenata u stijenama i tlu, mnogi od njih su od velikog značaja za normalan rast i razvoj svih organizama. Trenutno se velika pažnja poklanja sadržaju mikroelemenata u tlu, kako u vezi sa njihovim značajem u ishrani biljaka, tako i u vezi sa problemima zaštite zemljišta od hemijskog zagađenja. Sastav elemenata u tlima uglavnom zavisi od njihovog sastava u stijenama. Međutim, sadržaj nekih elemenata u stijenama i tlima nastalim na njima donekle varira. To je povezano kako sa koncentracijom nutrijenata, tako i sa tokom procesa formiranja tla, tokom kojeg dolazi do relativnog smanjenja broja baza i silicijum dioksida. Dakle, tla sadrže više kiseonika od litosfere (55 odnosno 47%), vodonika (5 i 0,15%), ugljenika (5 i 0,1%), azota (0,1 i 0,023%).
Atmosfera. Granica atmosfere prolazi tamo gde se sila zemljine gravitacije kompenzuje centrifugalnom silom inercije usled rotacije Zemlje. Iznad polova nalazi se na nadmorskoj visini od oko 28 hiljada km, a iznad ekvatora - 42 hiljade km.
Atmosfera se sastoji od mješavine različitih plinova: dušika (78,08%), kisika (20,95%), argona (0,93%) i ugljičnog dioksida (0,03% zapremine). Sastav vazduha uključuje i malu količinu helijuma, neona, ksenona, kriptona, vodonika, ozona itd., koji ukupno čine oko 0,01%. Osim toga, zrak sadrži vodenu paru i nešto prašine.
Atmosfera se sastoji od pet glavnih ljuski: troposfera, stratosfera, mezosfera, jonosfera, egzosfera.
Troposfera- donji sloj atmosfere, ima debljinu iznad polova od 8 ... 10 km, u umjerenim geografskim širinama - 10 ... 12 km, au ekvatorijalnim širinama - 16 ... 18 km. Oko 80% mase atmosfere koncentrisano je u troposferi. Ovdje se nalazi gotovo sva vodena para u atmosferi, formiraju se padavine i zrak se kreće horizontalno i vertikalno.
Stratosfera prostire se od 8...16 do 40...45 km. Uključuje oko 20% atmosfere, vodene pare gotovo da nema. U stratosferi postoji sloj ozona koji upija ultraljubičasto zračenje sunca i štiti žive organizme na Zemlji od smrti.
Mezosfera prostire se na nadmorskoj visini od 40 do 80 km. Gustoća zraka u ovom sloju je 200 puta manja od one na zemljinoj površini.
Ionosfera nalazi se na nadmorskoj visini od 80 km i sastoji se uglavnom od nabijenih (joniziranih) atoma kisika, nabijenih molekula dušikovog oksida i slobodnih elektrona.
Egzosfera predstavlja vanjske slojeve atmosfere i počinje sa visine od 800 ... 1000 km od površine Zemlje. Ovi slojevi se nazivaju i sferom raspršivanja, jer se ovdje čestice plina kreću velikom brzinom i mogu pobjeći u svemir.
Atmosfera To je jedan od nezamjenjivih faktora života na Zemlji. Sunčeve zrake, prolazeći kroz atmosferu, raspršuju se, a također se djelimično upijaju i odbijaju. Vodena para i ugljični dioksid posebno snažno apsorbiraju toplinske zrake. Pod dejstvom sunčeve energije dolazi do kretanja vazdušnih masa, formira se klima. Padavine koje padaju iz atmosfere su faktor u formiranju tla i izvor života za biljne i životinjske organizme. Ugljični dioksid koji se nalazi u atmosferi u procesu fotosinteze zelenih biljaka pretvara se u organsku tvar, a kisik služi za disanje organizama i oksidativne procese koji se u njima odvijaju. Značaj atmosferskog azota, koji zahvataju mikroorganizmi koji fiksiraju dušik, služi kao element ishrane biljaka i učestvuje u stvaranju proteinskih supstanci.
Pod djelovanjem atmosferskog zraka dolazi do trošenja stijena i minerala i procesa formiranja tla.
Hidrosfera. Većinu površine zemaljske kugle zauzima Svjetski okean, koji zajedno sa jezerima, rijekama i drugim vodenim tijelima koja se nalaze na površini zemlje, zauzima 5/8 njegove površine. Sve vode Zemlje, koje se nalaze u okeanima, morima, rijekama, jezerima, močvarama, kao i podzemne vode, čine hidrosferu. Od 510 miliona km 2 Zemljine površine, 361 milion km 2 (71%) otpada na Svetski okean, a samo 149 miliona km 2 (29%) je na kopnu.
Površinske vode kopna, zajedno sa glacijalnim vodama, čine oko 25 miliona km 3, odnosno 55 puta manje od zapremine Svjetskog okeana. U jezerima je koncentrisano oko 280 hiljada km 3 vode, od kojih su oko polovina slatka jezera, a druga polovina su jezera sa vodama različitog stepena slanosti. Rijeke sadrže samo 1,2 hiljade km3, odnosno manje od 0,0001% ukupnog vodosnabdijevanja.
Vode otvorenih akumulacija su u stalnoj cirkulaciji, što povezuje sve dijelove hidrosfere sa litosferom, atmosferom i biosferom.
Atmosferska vlaga aktivno učestvuje u razmjeni vode, sa zapreminom od 14 hiljada km 3 formira 525 hiljada km 3 padavina koje padaju na Zemlju, a promjena cjelokupnog volumena atmosferske vlage se dešava svakih 10 dana, odnosno 36 puta tokom godine.
Isparavanje vode i kondenzacija atmosferske vlage daju svježu vodu na Zemlji. Oko 453 hiljade km 3 vode godišnje ispari sa površine okeana.
Bez vode, naša planeta bi bila gola kamena lopta, bez zemlje i vegetacije. Milijunima godina voda je uništavala stijene, pretvarajući ih u otpad, a pojavom vegetacije i životinja doprinijela je procesu formiranja tla.
Biosfera. Sastav biosfere uključuje kopnenu površinu, niže slojeve atmosfere i cijelu hidrosferu, u kojoj su uobičajeni živi organizmi. Prema učenju V. I. Vernadskog, biosfera se razumije kao ljuska Zemlje, čiji sastav, struktura i energija određuju aktivnost živih organizama. V. I. Vernadsky je istakao da „na površini Zemlje ne postoji hemijska sila koja stalno djeluje, dakle moćnija od živih organizama uzetih u cjelini“. Život u biosferi razvija se u obliku izuzetne raznolikosti organizama koji naseljavaju tlo, niže slojeve atmosfere i hidrosferu. Zahvaljujući fotosintezi zelenih biljaka, sunčeva energija se akumulira u biosferi u obliku organskih jedinjenja. Čitav skup živih organizama osigurava migraciju hemijskih elemenata u zemljištu, atmosferi i hidrosferi. Pod djelovanjem živih organizama u tlu dolazi do izmjene plinova, oksidativnih i redukcijskih reakcija. Nastanak atmosfere u cjelini povezan je sa funkcijom izmjene plinova organizama. U procesu fotosinteze u atmosferi došlo je do stvaranja i akumulacije slobodnog kisika.
Pod uticajem aktivnosti organizama vrši se trošenje stijena i razvoj procesa formiranja tla. Bakterije u tlu su uključene u procese odsumporavanja i denitrifikacije sa stvaranjem sumporovodika, sumpornih jedinjenja, N(II) oksida, metana i vodonika. Izgradnja biljnih tkiva nastaje zbog selektivne apsorpcije biogenih elemenata od strane biljaka. Nakon što biljke odumru, ovi elementi se akumuliraju u gornjim horizontima tla.
U biosferi se odvijaju dva ciklusa tvari i energije, suprotna u svom smjeru.
Veliki ili geološki ciklus nastaje pod uticajem sunčeve energije. Krug vode uključuje hemijske elemente kopna, koji ulaze u rijeke, mora i okeane, gdje se talože zajedno sa sedimentnim stijenama. To je nenadoknadiv gubitak iz tla najvažnijih biljnih hranjivih tvari (azota, fosfora, kalija, kalcija, magnezija, sumpora), kao i elemenata u tragovima.
Mali, ili biološki, ciklus odvija se u sistemu tlo – biljke – tlo, dok se hranljive materije biljaka uklanjaju iz geološkog ciklusa i skladište u humusu. U biološkom ciklusu javljaju se ciklusi povezani s kisikom, ugljikom, dušikom, fosforom i vodonikom, koji kontinuirano kruže u biljkama i okolišu. Neki od njih se povlače iz biološkog ciklusa i pod utjecajem geohemijskih procesa prelaze u sedimentne stijene ili se prenose u ocean. Zadatak poljoprivrede je stvaranje takvih agrotehničkih sistema u kojima biogeni elementi ne bi ulazili u geološki ciklus, već bi se fiksirali u biološki ciklus, održavajući plodnost tla.
Biosfera se sastoji od biocenoza, koje su homogena teritorija sa istom vrstom biljne zajednice zajedno sa životinjskim svijetom koji je nastanjuje, uključujući i mikroorganizme. Biogeocenozu karakteriziraju karakteristična tla, vodni režim, mikroklima i topografija. Prirodna biogeocenoza je relativno stabilna, karakteriše je sposobnost samoregulacije. Vrste uključene u biogeocenozu prilagođavaju se jedna drugoj i okolišu. Ovo je složen relativno stabilan mehanizam sposoban da se odupre promjenama u okruženju kroz samoregulaciju. Ako promjene u biogeocenozama prevazilaze njihovu samoregulirajuću sposobnost, može doći do nepovratne degradacije ovog ekološkog sistema.
Poljoprivredna zemljišta su vještački uređene biogeocenoze (agrobiocenoze). Efikasno i racionalno korišćenje agrobiocenoza, njihova održivost i produktivnost zavise od pravilne organizacije teritorije, sistema poljoprivrede i drugih društveno-ekonomskih aktivnosti. Da bi se osigurao optimalan uticaj na tlo i biljke, potrebno je poznavati sve odnose u biogeocenozi i ne narušavati ekološku ravnotežu koja se u njoj razvila.