تکامل موجودات زنده زمین و انعکاس آنها در پوشش جغرافیایی. ساختار و ویژگی های پوسته جغرافیایی

سخنرانی 4. ویژگی های فیزیکی محیط جغرافیایی

ویژگی های کلی پوشش جغرافیایی.پاکت جغرافیایی - این یک سیستم مادی است که در نتیجه تعامل و نفوذ متقابل لیتوسفر، اتمسفر و هیدروسفر اشباع شده از موجودات زنده در سطح زمین پدید آمده است. اجسام طبیعی پوشش جغرافیایی (سنگ، آب، هوا، پوشش گیاهی، ماده زنده) دارای حالت های مختلف تجمع (جامد، مایع، گاز) و سطوح مختلف سازماندهی ماده (غیر زنده، زنده و بی اثر - نتیجه) هستند. اثر متقابل مواد زنده و غیر زنده).

پوشش جغرافیایی توسط دو نوع ماده اساساً متفاوت تشکیل می شود:اتمی - مولکولی ماده «غیر زنده» واتمی-جاندار ماده "زنده". اولی فقط می تواند در فرآیندهای فیزیکوشیمیایی شرکت کند، در نتیجه مواد جدید می توانند ظاهر شوند، اما از همان عناصر شیمیایی. دومی توانایی بازتولید نوع خود را دارد، اما ترکیب و ظاهر متفاوتی دارد. فعل و انفعالات اولی نیاز به مصرف انرژی خارجی دارد، در حالی که دومی انرژی خاص خود را دارد و می تواند آن را در طول فعل و انفعالات مختلف آزاد کند. هر دو نوع ماده به طور همزمان به وجود آمده اند و از آغاز شکل گیری کره های زمین فعالیت می کنند. بین بخش‌های پوسته جغرافیایی تبادل دائمی ماده و انرژی وجود دارد که به شکل گردش جوی و اقیانوسی، حرکت آب‌های سطحی و زیرزمینی، یخچال‌های طبیعی، حرکت موجودات و مواد زنده و غیره ظاهر می‌شود. به لطف حرکت ماده و انرژی، تمام قسمت های پوسته جغرافیایی به هم پیوسته اند و یک سیستم یکپارچه را تشکیل می دهند.

ترکیبات و حالات متنوع ماده، اشکال انرژی و برهم کنش اجسام طبیعی در پوشش جغرافیایی در سیر تکامل طولانی منجر به تمایز فضایی پیچیده آن شد. بخش‌های ناهمگن پوشش جغرافیایی پدید آمد - مجموعه‌های طبیعی-سرزمینی و آبی، یا مناظر در رده‌های مختلف: از کشورها و مناطق جغرافیایی گرفته تا بخش‌ها و رخساره‌ها. بنابراین، پوسته جغرافیایی به عنوان یک کل واحد، در عین حال از بخش های نسبتاً مستقل، اما همیشه به هم پیوسته و وابسته به هم تشکیل شده است. لفافه جغرافیایی مهد حیات است که در اشکال و جلوه های گوناگون از همان مراحل اولیه پیدایش با آن همراه است. موجودات زنده همیشه بر شکل گیری اجزای پوشش جغرافیایی تأثیر داشته اند. با گذشت زمان، با بهبود اشکال حیات، شیوع و فراوانی آن، نقش ماده زنده افزایش یافت و به طور فزاینده ای تغییر کرد و ظاهر پوشش جغرافیایی را بهبود بخشید.

اکثر محققان، به دنبال S.V. Kalesnik، جسم مادی به هم پیوسته و وابسته ای را که سیاره زمین را در همه جا قاب می کند، به عنوان یک پوسته جغرافیایی می نامند. نام های دیگری نیز وجود دارد - پوسته بیرونی زمین (P.I. Brounov)اپی ژئوسفر (A. G. Isachenko)اپی ژنم (R.I. Abolin)پوسته فیزیوگرافی (A. A. Grigoriev)بیوژنوسفر (ای.ام.زابلین)کره چشم انداز (Yu. K. Efremov, F. N. Milkov)، اما آنها به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفتند.

اجزای پوشش جغرافیایی.پاکت جغرافیایی، یاژئوسفر جهانی، متشکل از مجموعه ای جدا نشدنی از ژئوسفرهای جزئی است که عمدتاً توسط یک جزء از یک حالت خاص اشغال شده و در حضور جانوران با هم کار می کنند. لیتوسفر، اتمسفر وهیدروسفر پوسته های تقریباً پیوسته را تشکیل می دهند.بیوسفر به عنوان مجموعه ای از موجودات زنده در یک زیستگاه خاص، فضای مستقلی را اشغال نمی کند، بلکه بر کره های فوق الذکر به طور کامل (هیدروسفر) یا تا حدی (اتمسفر و لیتوسفر) تسلط دارد. در علم زمین، مفهوم "پوشش جغرافیایی" شامل همه موجودات زنده می شود (هر کره خاص زیست خود را دارد که جزء جدا نشدنی آن است)، بنابراین شناسایی مستقل بیوسفر به سختی ضروری است. برعکس، در زیست شناسی، تمایز بیوسفر مشروع است. موقعیت خاصی را اشغال کند کرایوسفر (کره سرما) وپدوسفر (پوشش خاک).

پاکت جغرافیایی با شناسایی تقسیمات منطقه ای- استانی مشخص می شود که به آنها می گویند.مناظر طبیعی، یاژئوسیستم ها این مجتمع ها از یک تعامل و یکپارچگی معینی از ژئوکامپوننت ها ناشی می شوند.ساده ترین ژئوسیستم ها از طریق برهم کنش ماده در سطح سازمانی بی اثر شکل می گیرند. به عنوان مثال، یخچال‌های طبیعی همراه با بستر و لایه‌های هوای مجاور، حوضه رودخانه به عنوان سیستمی از آب همراه با بخشی از سطح زمین و آب‌های زیرزمینی و غیره در جریان است. آنها مربوط به بلوک های پوشش جغرافیایی هستند، از جمله بخشی از پوسته زمین با خاک، بیوسنوز و بخشی از تروپوسفر با ضخامت معین. در اقیانوس ها، مناظر زیر آب و مجموعه های آبی متمایز می شوند.

ماده پوسته جغرافیایی.هر یک از ژئوسفرها دارای خواص متفاوت، منحصر به فرد و در ویژگی های ساختاری متفاوت هستند. تمایز گرانشی ماده زمین منجر به تمرکز بخش قابل توجهی از سنگین ترین عناصر در هسته شده است، در حالی که اکسیژن (حدود 50٪) و سیلیکون (26٪) در پوسته زمین غالب هستند. توزیع عناصر شیمیایی اصلی در ژئوسفرها در جدول آورده شده است. 4.1.

عناصر شیمیایی در پوسته جغرافیایی درایالت آزاد (در هوا)، درشکل یون ها (در آب) وترکیبات پیچیده (موجودات زنده، مواد معدنی و غیره).

رایج ترین مواد موجود در پوشش جغرافیایی سنگ ها و مواد معدنی، آب های طبیعی، یخ، هوا، مواد زنده، خاک و پوسته هوازدگی هستند.

مرزهای پوشش جغرافیایی.اکثر دانشمندان بر این باورندحد بالا پوشش جغرافیایی مربوط به سطح بالاترین غلظت لایه ازن است که در ارتفاع 25-28 کیلومتری قرار دارد. سایر محققان که پوشش جغرافیایی را با پوشش منظره شناسایی می کنند، مرز بیرونی آن را در امتداد مرز بالایی تروپوسفر ترسیم می کنند، با در نظر گرفتن اینکه تروپوسفر به طور فعال با سطح زمین تعامل دارد.

جدول 4.1. وضعیت و ترکیب پوسته های زمین (طبق نظر V.A. Vronsky و G.V. Voitkevich، 1997، با تغییرات)

پوسته	ترکیب شیمیایی	حالت فیزیکی
جو	N 2، O 2، CO 2، (H 2 O)، گازهای بی اثر
هیدروکره	آب نمک و شیرین، برف و یخ (سدیم محلول، منیزیم، کلسیم، کلر، SO4، HCO3)	مایع، تا حدی جامد
ماده زنده	کربوهیدرات ها، چربی ها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک، مواد اسکلتی (H2O,N,H,C,O)	جامد، مایع تا حدی کلوئیدی
لیتوسفر	سنگهای آذرین، رسوبی و دگرگونی (O، Si، Al، Fe، Ca، Mg، Na، K)	جامد، تا حدی ذوب شده
	مواد معدنی ترکیب الیوین-پیروکسن و معادل های فشار بالای آنها (O، Si، Mg، Fe)
	آلیاژ آهن نیکل (Fe, FeS, Ni)	قسمت بالایی مایع است، قسمت پایینی احتمالا جامد است

حد پایین اغلب بر اساس بخش Mohorovicic انجام می شود، یعنی. در امتداد پایه پوسته زمین. برخی از محققان معتقدند که پوشش جغرافیایی باید تنها بخشی از پوسته زمین را شامل شود که به طور مستقیم با اجزای دیگر - آب، هوا، موجودات زنده در تعامل است. منطقه تبدیل فعال مواد معدنی در محیط ترمودینامیکی سطح زمین دارای ضخامت تا چند صد متر در خشکی و ده ها متر در زیر اقیانوس است. دلیل عدم وجود یک دیدگاه مشترک این است که در پوسته جغرافیایی هیچ نیرویی وجود ندارد که مرزهای مشخصی مانند لبه های کریستال ها را تشکیل دهد.

باور این است کهمرزهای بهینه پوشش جغرافیایی مرز بالایی لایه اوزون و پایه پوسته زمین است که در داخل آن قسمت اصلی جو، کل هیدروسفر و لایه بالایی لیتوسفر با موجوداتی که در آنها زندگی می کنند یا در آنها زندگی می کنند و آثاری از انسان وجود دارد. فعالیت.

جغرافیا بر اساس قوانین فیزیکی کلی است که در جهان اطراف عمل می کنند. از جمله آنها می توان به قوانین گرانش جهانی توسط I. Newton، بقای جرم و انرژی، Stefan-Boltzmann، Archimedes، Hooke، Ohm و غیره اشاره کرد.

مفهوم اساسی این است"سیستم" - مجموعه ای از عناصر که در یک رابطه خاص هستند. هر چیزی که این سیستم با آن در تعامل است نامیده می شود محیط. سیستم های جغرافیایی از نظر سرزمینی و عملکردی با یکدیگر تعامل دارند.هر سیستم از تعداد محدودی عنصر تشکیل شده است. با درجاتی از قرارداد، سیستم های پوسته جغرافیایی (ژئوسیستم) و محیط خارجی آن را می توان به مکانیکی، ترمودینامیکی، بیواینرتی، بیولوژیکی، قومی و اجتماعی تقسیم کرد.

سیستم های مکانیکی با برهمکنش نیرو اجسامی که آنها را تشکیل می دهند و جرم دارند مشخص می شود. اینها شامل اجسام کیهانی، جریان هوا و دریا و غیره است. یک سیستم مکانیکی به عنوان یک سیستم تعادل نیروها در نظر گرفته می شود. در غیاب آن، سیستم تغییر جهت می دهد و به زودی فرو می ریزد.

سیستم های ترمودینامیکی مربوط به حرکت ماده به دلیل تبدیل یا انتقال انرژی است. برخلاف سیستم‌های جدا شده که توسط ترمودینامیک کلاسیک مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، ژئوسیستم‌ها باز هستند، یعنی در حال تبادل ماده و انرژی با محیط خارجی هستند. این یک شرایط بسیار مهم است، زیرا سیستم های باز قادر به جمع آوری انرژی تبدیل شده، حفظ و بهبود ساختار خود هستند. مجموعه چنین ویژگی هایی را خود سازماندهی می گویند. به لطف خود سازماندهی، دنیای سیستم های جغرافیایی با گذشت زمان پیچیده تر می شود، بهبود می یابد (بهتر می تواند در برابر تأثیرات خارجی مقاومت کند) یا به شیوه ای جهت دار تکامل می یابد.

شکل 4.1. وضعیت سیستم: a - پایدار. ب- فراپایدار؛ V- ناپایدار

سیستم‌های ترمودینامیکی گردش‌های حرارتی مختلف یک ماده هستند اگر انتقال یا جریان انرژی با آنها همراه باشد. مثلا چرخه آب در طبیعت. هنگام مطالعه سیستم های ترمودینامیکی، از روش تعادل (تابش و تعادل حرارتی) به طور گسترده استفاده می شود. در برخی موارد، می‌توانیم خودمان را به در نظر گرفتن یک سیستم ترمودینامیکی به عنوان ایزوله محدود کنیم، یعنی. نادیده گرفتن تبادل انرژی سیستم با محیط (فرایند آدیاباتیک در جو).

Bioinert سیستم هایی هستند که در آنها ماده زنده و غیرزنده به طور جدایی ناپذیری به هم پیوسته و برهم کنش متقابل دارند. نمونه ای از سیستم بیواینرت خاک است که ترکیبی از مواد معدنی (سنگ، آب، هوا)، موجودات زنده و مواد بیوآلی مرده (هوموس و غیره) است. اگر یکی از این اجزا از خاک حذف شود، خواص مشخص خود را از دست می دهد (در درجه اول حاصلخیزی)، یعنی. به یک سیستم متفاوت تبدیل خواهد شد.

سیستم داردارتباطات، که به تقسیم می شوندسر راست (علت و معلول، ماده-انرژی) ومعکوس (اطلاعات و مقررات). سیستم دارای بازخورد را خود تنظیمی می نامند. بازخورد می تواند منفی یا مثبت باشد. منفی ارتباطات شدت فرآیند را در سیستم کاهش می دهد و در عین حال "خروجی" آن را افزایش می دهد. این مشخصه سیستم هایی است که به طور معمول کار می کنند و با هدف حفظ تعادل پویا، پایداری و تغییر ناپذیری آنها می باشد. مثبت اتصال با افزایش "خروجی" سیستم، فرآیند را تقویت می کند، یعنی منجر به رشد بهمن مانند فرآیند می شود، در نتیجه سیستم به حالت جدیدی منتقل می شود یا از بین می رود. بیشتر اوقات ، چنین روندی از تغییرات به دلایل خارجی تحریک می شود ، اما مکانیسم توسعه خود در ماهیت سیستم ذاتی است.

وضعیت سیستم با پارامترهایی از جمله فشرده و گسترده توصیف می شود.متمرکز پارامترها (دما، رطوبت مطلق و نسبی، بهره وری زیستی) به اندازه سیستم بستگی ندارند، گسترده (ذخایر گرما، رطوبت در توده هوا، ذخایر مواد آلی و غیره) با اندازه سیستم تعیین می شود (در هر دو قطب شمال و استوا دما وجود دارد، اما در قطب شمال پایین تر و بالاتر است. استوا). در نتیجه، اولی با تقسیم سیستم به قطعات تغییر نمی کند، اما دومی کاهش می یابد.

اگر پارامترهای فشرده سیستم همگن باشند، به عنوان مثال. در قطعات آن تفاوتی نداشته باشد، پس چنین سیستمی با توجه به این پارامترها در حالت تعادل پایدار است. پایدار تعادل نامیده می شود که اگر سیستم از آن حذف شود، به طور خود به خود بازیابی می شود. یک سیستم در حالت ثابت را می توان به یک توپ در یک سوراخ تشبیه کرد (شکل 4.1، آ). مقاوم در برابر متا حالتی نامیده می شود که یکی از گزینه های پایدار است (شکل 4.1،ب): توپ می تواند هر یک از سه اسلاید را بگیرد (1 , 2, 3), اما از این میان، تنها موقعیت کاملاً پایدار است2. ناپایدار حالتی نامیده می‌شود که یک تکانه نفوذ کوچک، سیستم را از حالت تعادل خارج می‌کند، که نمی‌تواند به آن بازگردد (شکل 4.1، V). بی ثباتی مشخصه سیستم های در حال توسعه است. تنوع طبیعت را افزایش می‌دهد (سیستم‌های جدید ایجاد می‌شوند)، اما همچنین می‌تواند تاثیرات زیست‌محیطی منفی داشته باشد. سیستم هایی که در حالت ناپایدار قرار دارند، مستعد ابتلا هستند نوسانات - نوسانات پر هرج و مرج پارامترها که اثر آن غیرقابل پیش بینی است.

در بیشتر موارد، سیستم های پوشش جغرافیایی هستندباز کن. سیستم های باز برای حداقل انرژی پتانسیل و حداکثر آنتروپی (معیار اتلاف انرژی) تلاش نمی کنند. سیستم های جغرافیایی می توانند با کاهش (یا تمرکز) آنتروپی به دلیل محیط خارجی بهبود یابند. این فرآیند را می توان به عنوان شکل گیری نظم از هرج و مرج نشان داد. از نظر تکاملی در پوشش جغرافیایی مشاهده می شود.

در پوسته جغرافیایی سیستم هایی وجود دارند که دارای دو یا چند حالت پایدار به نام هستند ماشه(سوئیچینگ). به عنوان مثال، وضعیت یخبندان و بدون یخ سطح زمین، عملکرد یک آبفشان (استراحت - انتشار). مفهوم تحریک برای ارزیابی پیامدهای محیطی احتمالی مهم است: اگر یک فرآیند انتقال آغاز شده باشد، نگه داشتن یک پدیده در یک وضعیت خاص از نظر انرژی آسان تر است تا آن را به حالت قبلی خود بازگرداند.

فعل و انفعالات مکانیکی در فرآیندهای فیزیکی-جغرافیایی سیاره ای که مبنای مادی دارند، تابع قانون گرانش جهانی هستند که طبق آن هر دو ذره مادی با جرم م 1 و م 2 با قدرت به سمت یکدیگر جذب می شوند R،متناسب با حاصل ضرب جرم ها و نسبت معکوس با مجذور فاصله آر بین آنها:

جایی که جی - ضریب تناسب (ثابت گرانشی) برابر با 6.672510 -11 Nm 2 / kg 2. طبق این قانون، نیروی گرانش فقط به موقعیت ذرات در یک زمان معین بستگی دارد، یعنی. برهم کنش گرانشی فوراً گسترش می یابد. از این رو عبارت گرانش:

جایی که g - شتاب یک نقطه سقوط آزاد برابر با 9.7805 x تی - جرم یک نقطه مادی؛ φ - عرض جغرافیایی؛ ساعت - ارتفاع نقطه از سطح دریا.

در دنیای کلان اجسام که اجرام آسمانی هستند، قانون گرانش جهانی نقش اساسی ایفا می کند و تأثیر متقابل و تکامل آنها را تعیین می کند. در زمین، مظاهر این قانون عبارتند از:

میدان گرانشی زمین (میدان گرانشی);

تمایز گرانشی ماده زمینی که منجر به تشکیل ژئوسفرها، تعادل ایزواستاتیک لیتوسفر، همرفت حرارتی در هسته و گوشته، اقیانوس و جو می شود.

حرکات توده های زمین و حرکات آنها در داخل سیاره و روی سطح آن؛

تشکیل جزر و مد

میدان گرانشی زمیننشان دهنده میدان گرانش است - نیروی حاصل از گرانش و نیروی گریز از مرکز چرخش زمین (شکل 4.2). از آنجایی که نیروی گرانش به شعاع زمین بستگی دارد که در قطب ها کوچک ترین است، در قطب ها بیشترین مقدار است. نیروی گریز از مرکز، که (با همان سرعت چرخش) به شعاع مدار بستگی دارد، در استوا بیشترین مقدار را دارد. حاصل این نیروها از استوا به قطب ها به ترتیب از 978 به 983 گال افزایش می یابد. نیروی گرانش از سطح زمین به سمت بالا کاهش می یابد و تا حدودی در اعماق زمین در داخل لیتوسفر افزایش می یابد.

میدان گرانشی پتانسیل است. نقاط با پتانسیل گرانشی یکسان سطوح هم پتانسیل (یا هم پتانسیل) را تشکیل می دهند. در هر سطحی، حرکت خود به خود جرم غیرممکن است، زیرا مولفه افقی گرانش صفر است. مهمترین سطح هم پتانسیل زمین، سطح زمین ژئویید است. مقاطع سطوح امدادی هم پتانسیل تشکیل می شود افقی(ایزوهیپس های خشکی یا ایزوبات های بستر دریا).

برنج. 4.2. جاذبه زمین (ر O ) - حاصل نیروهای گرانشی (پ ن ) و گریز از مرکز (ر δ )

حرکات اجسام با جرم در میدان گرانش مطابق با جهت شیب این میدان اتفاق می افتد، یعنی. سطوح نرمال تا ایزوپتانسیل در صورت وجود موانع (مثلاً زمین) حرکت به گونه ای اتفاق می افتد که انرژی پتانسیل کاهش می یابد. به عنوان مثال، طبق قانون کشتی های ارتباطی، سطح آب در مخازن متصل به یک سطح بالقوه مطابقت دارد.

مقادیر میدان گرانش زمین نمایش داده می شود ایزوگون(خطوط مقادیر گرانشی برابر).

تمایز گرانشیبر اساس ایده های موجود، گرانش یکی از نیروهای اصلی در شکل گیری زمین از یک ابر پیش سیاره ای بوده است. بر اساس فرضیه های مختلف، زمین به عنوان یک جسم ناهمگن (هسته زمین در مرحله اولیه، گوشته در مرحله بعدی تشکیل شده است) یا به عنوان یک جرم همگن به وجود آمده است. در مورد اخیر، اعتقاد بر این است که مهمترین چیز در تاریخ سیاره از نقطه نظر ژئوفیزیک فرآیند تمایز گرانشی ماده - طبقه بندی مطابق با چگالی ماده در یک میدان گرانشی. در نتیجه چنین طبقه بندی، ژئوسفرهایی به وجود آمدند که هر کدام از موادی با یک حالت تجمع و چگالی مشابه تشکیل شده بودند. محاسبات نشان می دهد که مقدار گرمای آزاد شده در طول جدایی گرانشی زمین به هسته و گوشته برای ذوب ماده اولیه جامد سیاره ما کافی است.

بسیاری از فرآیندها با تمایز گرانشی مرتبط هستند، از جمله حرکات تکتونیکی عمودی بلوک‌های لیتوسفر. در جو، تمایز گرانشی منجر به ناپایداری ستون هوا به دلیل دما و رطوبت متفاوت می شود. در تروپوسفر، هوا توسط سطح زمین گرم می شود و حرکت رو به بالا ("شناور") را تجربه می کند. ناپایداری گرانشی جو رایج است، بنابراین در هواشناسی، کاهش دما از سطح زمین به بالا طبیعی تلقی می شود، در حالی که افزایش دما نامیده می شود. وارونگیدر هیدروسفر، تمایز گرانشی هم به دما و هم به شوری توده‌های آب بستگی دارد که منجر به حرکت و قرارگیری آنها مطابق با چگالی می‌شود (فرآیند بالا آمدن آب‌ها نامیده می‌شود. بالا آمدن،پایین آوردن - فرورفتگی).

ایزواستازیافرآیندهای تمایز چگالی نیز خود را به شکل تعادل ایزواستاتیک لیتوسفر نشان می دهند. این به خوبی توسط مدل های تعادل ایزواستاتیک اجسام شناور در سطح آب نشان داده شده است (شکل 4.3). در شکل 4.3، بمکعب هایی با چگالی های مختلف با اندازه یکسان نشان داده می شوند که در نتیجه به نسبت چگالی خود آب در آب غوطه ور می شوند. در شکل 4.3، آمکعب هایی با چگالی یکسان اما اندازه های متفاوت نشان داده شده اند، بنابراین هر مکعب به مقداری برابر با نسبت جرمی (مانند مورد قبلی) ضرب در سطح مقطع مکعب در آب غوطه ور می شود. فلش ها جفت نیروی گرانش و ارشمیدس را نشان می دهند. هر مکعب در یک حالت است تعادل ایزواستاتیکمطابق با چگالی ماده و ضخامت (قدرت) بدنه.

معمولاً مفهوم تعادل ایزواستاتیک در رابطه با لیتوسفر استفاده می شود، اما این اثر در هر محیطی خود را نشان می دهد. بنابراین، از نمودار اصلی (شکل 4.4) تعادل ایزواستاتیک بلوک‌های لیتوسفر، واضح است که پوسته قاره‌ای همراه با بخشی از گوشته بالایی شناور می‌شود، زیرا از ماده‌ای تشکیل شده است که چگالی کمتری نسبت به اقیانوسی دارد. ضخامت بیشتری دارد پوسته اقیانوسی به همین دلایل نسبت به پوسته قاره ای فرو می رود، زیرا چگالی آن بیشتر و ضخامت آن کمتر است. به لطف ایزوستازی، یک رابطه منظم بین ارتفاعات زمین و اعماق اقیانوس حفظ می شود که توسط منحنی هیپوگرافی منعکس می شود.

برنج. 4.3. مدل های ایزوستازی (طبق گفته F. Stacy): آ- متعادل کردن بلوک ها روی بستر با توجه به ضخامت لیتوسفر. ب -بلوک های متعادل کننده روی بستر با توجه به چگالی ماده (اشکال به واحدهای چگالی معمولی داده شده است)

برنج. 4.4. تعادل ایزواستاتیک لیتوسفر

تعادل ایزواستاتیک لیتوسفر یک ویژگی مهم سیستم تشکیل دهنده پوشش جغرافیایی است. پیکربندی قاره ها و اقیانوس ها، توزیع ارتفاعات و اعماق، و از طریق آنها جریان و توزیع مجدد گرما، گردش توده های آب و هوا و سایر الگوهای تمایز فضایی پوسته جغرافیایی را تعیین می کند.

حرکات توده های زمین.فعل و انفعالات نیروهای گرانشی و نیروهای دیگر در داخل سیاره و تأثیر محیط کیهانی منجر به حرکت توده‌های زمین می‌شود و تلاش می‌کنند تا پایدارترین موقعیت را در فضا اشغال کنند. بیان مستقیم این جابجایی ها می باشد فرآیندهای آتشفشانی - انتشار در پوشش جغرافیایی توده های عمیق ماده،پدیده های لرزه ای - جابجایی شدید توده های درون زمینی که معمولاً با لرزش و شکستگی در تداوم پوسته زمین همراه است. حرکات تکتونیکی - حرکت توده های زمین در داخل سیاره یا تجلی در سطح زمین (نئوتکتونیکی).همه آنها به طور فعال بر عملکرد پوشش جغرافیایی تأثیر می گذارند. دلیل اصلی تجلی آنها نیاز به تعادل بین نتایج فعل و انفعالات درون زمین و روی سطح آن است. حرکات توده های زمین یکی از ویژگی های مهم سیاره است، زیرا نشان دهنده فعالیت داخلی آن و توانایی توسعه و بهبود است.

جزر و مد.جزر و مد اقیانوس عمدتاً به تعامل زمین، ماه و خورشید بستگی دارد. نقش اصلی در این امر توسط ماه نزدیک است که گرانش آن 2.17 برابر بیشتر از خورشید است. کل چرخه جزر و مد با مدت زمان روز قمری (24 ساعت و 51 دقیقه) مطابقت دارد که با روزهای خورشیدی منطبق نیست و به همین دلیل نابرابری های جزر و مدی ایجاد می شود. با این حال، در واقعیت، جزر و مد روزانه، نیمه روزانه و مختلط مشاهده می شود.

ماه در مداری بیضی شکل با شعاع متوسط ​​384 هزار کیلومتر به دور زمین می چرخد. منظومه زمین و ماه دارای یک مرکز جرم مشترک است که در بدنه زمین در فاصله 2/3 از مرکز آن قرار دارد، زیرا جرم نیروهای متقابل بسیار متفاوت است (زمین 81 برابر بیشتر از ماه است). هر دو جرم آسمانی به گونه ای حرکت می کنند که هر نقطه از یکی از آنها مدار مشابهی را توصیف می کند. در هر نقطه، همان نیروی گریز از مرکز، مستقل از عرض جغرافیایی مکان ایجاد می شود.

علاوه بر نیروی گریز از مرکز، هر نقطه از زمین تحت تأثیر نیروی گرانشی است که به سمت ماه هدایت می شود، که به فاصله تا جرم مزاحم بستگی دارد (شکل 4.5). اگر فاصله مرکز جرم ماه تا مرکز جرم زمین 60 شعاع زمین باشد (آر), سپس به نقطه Z نزدیک ترین به ماه (اوج)فقط برابر با 59 است آر, و به دورترین نقطه N (سمت القدم) - 61آر. طبق قانون گرانش جهانی، بزرگی نیروی گرانش با مجذور فاصله بین مراکز جرم نسبت معکوس دارد. در نتیجه، در نقطه Z نیروی گرانش از نقطه O 3 بیشتر است و در نقطه N کمتر از هر نقطه از بدن زمین است. بنابراین، در مرکز جرم زمین برابری نیروهای گرانشی و گریز از مرکز وجود دارد، اما در نقاط Z و N برابری وجود ندارد: در نقطه Z نیروی گرانش بیشتر از نیروی گریز از مرکز است، و در نقطه N نیروی گریز از مرکز. بزرگتر است. این منجر به شکل گیری تغییر شکل های جزر و مدی - برآمدگی یا امواج ایستاده می شود.

محاسبات نشان می دهد که در مرکز جرم زمین، قدر مطلق نیروی گرانشی ناشی از تأثیر ماه 3.38 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم جرم است، در نقطه Z نیروی گرانش در حال حاضر 3.49 میلی گرم بر کیلوگرم است و در نقطه N - فقط 3.27 mg/kg. با جمع این مقادیر در هر نقطه از سطح زمین با مقادیر برداری نیروی گریز از مرکز، نتیجه ای را بدست می آوریم که در نقطه Z به سمت ماه و در نقطه N دور از ماه هدایت می شود. این نیرو نامیده می شود جزر و مدمقدار آن در هر دو مورد 0.11 میلی گرم بر کیلوگرم وزن است، اما در علامت مخالف است. در سایر نقاطی که روی محور سیستم زمین - ماه قرار ندارند، نیروها به اشتباه تراز می شوند و متوازی الاضلاع تشکیل می دهند که در آن حاصل در امتداد مورب متوازی الاضلاع هدایت می شود.

برنج. 4.5. تشکیل نیروی جزر و مدی تحت تأثیر ماه در نقاط مختلف سطح زمین

شکل 4.6. جزر و مدهای ایجاد شده در طول تعامل زمین با ماه (L) و خورشید (S): آ -بهار؛ ب - ربع

در اثر چرخش زمین، هر لحظه در مکان‌های جدیدی در سطح زمین قله‌های جزر و مدی تشکیل می‌شوند، بنابراین در فاصله زمانی بین دو اوج متوالی بالا یا پایین ماه، قله‌های جزر و مدی به دور کره زمین خواهند رفت و در این مدت دو جزر و مد و دو جزر و مد در هر مکان رخ می دهد.

تعامل مشابهی بین زمین و خورشید (و همچنین سایر اجرام آسمانی) اتفاق می افتد، اما ناچیز است. جرم خورشید در مقایسه با جرم ماه بسیار زیاد است و فاصله زمین تا خورشید نیز بسیار بیشتر از ماه است، بنابراین قدر جزر و مد خورشیدی تقریباً 2.2 برابر کمتر از جزر و مد ماه است. از آنجایی که موقعیت های نسبی زمین، ماه و خورشید به طور مداوم در حال تغییر است، بزرگی جزر و مد خورشید و ماه نیز تغییر می کند. جزر و مد خورشیدی بزرگی جزر و مد ماه را تغییر می دهد. اگر امواج جزر و مدی با منشا قمری و خورشیدی خلاصه شوند و سه نور در یک خط مستقیم قرار گیرند، جزر و مد نامیده می شود. بهار،اگر آنها کم شوند و خورشید و ماه نسبت به زمین زاویه قائمه تشکیل دهند - ربع(شکل 4.6). ارتفاع جزر و مد بهاری در اقیانوس تقریباً 1.5 برابر بیشتر از جزر و مد قمری است و جزر و مد مربعی آن نصف ارتفاع آن است.

کار مواد زنده در بیوسفر کاملاً متنوع است. به گفته ورنادسکی، کار ماده زنده در بیوسفر می تواند خود را به دو شکل اصلی نشان دهد:

الف) شیمیایی (بیوشیمیایی) - نوع اول فعالیت زمین شناسی؛ ب) مکانیکی - نوع II فعالیت حمل و نقل.

مهاجرت بیوژنیک اتم ها از نوع اول در مبادله مداوم ماده بین موجودات و محیط در فرآیند ساخت بدن موجودات و هضم غذا ظاهر می شود. مهاجرت بیوژنیک اتم های نوع دوم شامل حرکت ماده توسط موجودات در طول فعالیت زندگی آنها (در حین ساختن گودال ها، لانه ها، زمانی که موجودات زنده در زمین دفن می شوند)، حرکت خود ماده زنده و همچنین عبور مواد معدنی از طریق دستگاه گوارش زمین خوارها، سیلت خوارها و فیدرهای فیلتر.

برای درک کاری که ماده زنده در بیوسفر انجام می دهد، سه اصل اساسی بسیار مهم است که وی. آی. ورنادسکی آنها را اصول بیوژئوشیمیایی نامید:

1. مهاجرت بیوژنیک اتم های عناصر شیمیایی در بیوسفر همیشه برای حداکثر تجلی آن تلاش می کند.
2. تکامل گونه ها در طول زمان زمین شناسی، که منجر به ایجاد اشکال حیات پایدار در بیوسفر می شود، به سمتی می رود که مهاجرت بیوژنیک اتم ها را افزایش می دهد.
3. ماده زنده در تبادل شیمیایی مداوم با محیط کیهانی اطراف خود است و توسط انرژی تابشی خورشید در سیاره ما ایجاد و حفظ می شود.

توابع ماده زنده:

1. تابع انرژی

جذب انرژی خورشیدی در طول فتوسنتز و انرژی شیمیایی در هنگام تجزیه مواد اشباع از انرژی، انتقال انرژی از طریق زنجیره های غذایی.

در نتیجه، بین پدیده های بیوسفر-سیاره و تشعشعات کیهانی، عمدتاً تابش خورشیدی، ارتباط وجود دارد. به دلیل انباشته شدن انرژی خورشیدی، همه پدیده های حیات روی زمین رخ می دهد. بی جهت نیست که ورنادسکی ارگانیسم های کلروفیل سبز را مکانیسم اصلی بیوسفر نامید.

انرژی جذب شده در داخل اکوسیستم بین موجودات زنده به شکل غذا توزیع می شود. بخشی از انرژی به صورت گرما دفع می شود و بخشی از آن در مواد آلی مرده تجمع می یابد و به حالت فسیلی تبدیل می شود. به این ترتیب ذخایر ذغال سنگ نارس، زغال سنگ، نفت و سایر مواد معدنی قابل احتراق تشکیل شد.

اکسیژن از سنگ های لیتوسفر در طی فرآیندهای ژئوشیمیایی که در آنها رخ می دهد آزاد می شود. حاوی 2.8·1014 تن است.در 200 میلیون سال گذشته، محتوای اکسیژن در هوا به دلیل فتوسنتز گیاهان ثابت مانده است. ظاهر اکسیژن بسیاری از خواص زمین را تغییر داد. لایه اوزون شروع به مسدود کردن اشعه فرابنفش کرد که برای موجودات زنده مضر است. فرآیندهای هوازدگی سنگ تشدید شده است، زیرا اکسیژن یک عامل اکسید کننده قوی است. در غیاب آن در جو، ترکیب لیتوسفر روی زمین کاملاً متفاوت بود. بنابراین، کوارتزیت های آهن دار KMA، و همچنین ذخایر سنگ آهن سیبری، در دوران پرکامبرین تشکیل شدند. اینها اشکال آهنی آهن هستند که با مقدار کمی اکسیژن تشکیل می شوند. در دوره های زمین شناسی بعدی چنین تجمعی از سنگ آهن در زمین وجود نداشت. اکسیژن در اتمسفر ظاهر شد و اشکال اکسیدی آهن شروع به تشکیل شد که تحرک بیشتری دارند و نمی توانند رسوبات بزرگی ایجاد کنند.

نیتروژن اتمسفر توسط گیاهان جذب می شود و حیوانات آن را از غذاهای گیاهی دریافت می کنند. اما نقش اصلی در تثبیت نیتروژن متعلق به باکتری های خاک است. محتوای آن در اتمسفر 3.8·1015 تن است.نیتروژن به دلیل فعالیت سایر باکتری ها - نیتروژن ها به جو باز می گردد. بدون آنها، بیشتر نیتروژن اتمسفر در اقیانوس ها و سنگ های رسوبی محدود می شود.

کربن. در طول وجود موجودات فتوسنتزی بر روی زمین، جو آنها مقدار زیادی کربن را به پوسته زمین منتقل کرد. اتمسفر مدرن شامل 7·1011 تن از آن است.تعادل کربن با فعالیت های ارگانیسم، جذب و آزادسازی دی اکسید کربن مرتبط است. با این حال، گاهی اوقات این تعادل به دلیل فعالیت های اقتصادی بدن و انتشار حجم زیادی از کربن در محیط به هم می خورد.

بنابراین، جو مدرن محصول فعالیت حیاتی موجودات زنده از جمله انسان است که ترکیب آن را تعیین، تنظیم و تغییر می دهد.

2. عملکرد مخرب

این عملکرد شامل تجزیه، کانی سازی مواد آلی مرده، تجزیه شیمیایی سنگ ها، دخالت مواد معدنی حاصل در چرخه زیستی، یعنی. باعث تبدیل ماده زنده به ماده بی اثر می شود. در نتیجه، ماده بیوژنیک و بیواینرت زیست کره نیز تشکیل می شود.

باید به تجزیه شیمیایی سنگ ها اشاره ویژه ای کرد. ورنادسکی می‌نویسد: «ما روی زمین خردکننده‌ای قوی‌تر از ماده زنده نداریم.

پیشگامان زندگی بر روی سنگ ها - باکتری ها، جلبک های سبز آبی، قارچ ها و گلسنگ ها - با محلول های مجموعه ای از اسیدها - کربنیک، نیتریک، سولفوریک و آلی مختلف، اثر شیمیایی قوی روی سنگ ها دارند. با تجزیه برخی مواد معدنی با کمک آنها، موجودات زنده به طور انتخابی مهمترین عناصر تغذیه ای - کلسیم، پتاسیم، سدیم، فسفر، سیلیکون و عناصر میکرو را استخراج کرده و در چرخه زیستی قرار می دهند.

3. تابع تمرکز

این نام برای تجمع انتخابی در طول زندگی انواع خاصی از مواد برای ساختن بدن ارگانیسم یا موادی است که در طول متابولیسم از آن خارج می شوند. در نتیجه عملکرد غلظت، موجودات زنده عناصر بیوژنیک محیط را استخراج و انباشته می کنند. ترکیب ماده زنده توسط اتم های عناصر سبک غالب است: هیدروژن، کربن، نیتروژن، اکسیژن، سدیم، منیزیم، سیلیکون، گوگرد، کلر، پتاسیم، کلسیم. غلظت این عناصر در بدن موجودات زنده صدها و هزاران برابر بیشتر از محیط خارجی است. این امر ناهمگونی ترکیب شیمیایی بیوسفر و تفاوت قابل توجه آن را با ترکیب ماده بی جان سیاره توضیح می دهد. همراه با عملکرد غلظت یک موجود زنده یک ماده، برعکس آن از نظر نتایج متمایز می شود - پراکندگی. این خود را از طریق فعالیت های تغذیه ای و حمل و نقل ارگانیسم ها نشان می دهد. به عنوان مثال، پراکندگی ماده هنگام دفع مدفوع موجودات زنده، مرگ موجودات در طی انواع مختلف حرکات در فضا، یا تغییر در پوشش. آهن موجود در هموگلوبین خون، به عنوان مثال، از طریق حشرات مکنده خون پراکنده می شود.

4. عملکرد تشکیل دهنده محیط

تبدیل پارامترهای فیزیکی و شیمیایی محیط (لیتوسفر، هیدروسفر، اتمسفر) در نتیجه فرآیندهای حیاتی در شرایط مساعد برای وجود موجودات. این تابع یک نتیجه مشترک از عملکردهای ماده زنده است که در بالا مورد بحث قرار گرفت: تابع انرژی انرژی را برای تمام پیوندهای چرخه زیستی تأمین می کند. مخرب و غلظت به استخراج از محیط طبیعی و تجمع عناصر پراکنده، اما حیاتی برای موجودات زنده کمک می کند. توجه به این نکته بسیار مهم است که در نتیجه عملکرد تشکیل دهنده محیط، رویدادهای مهم زیر در پوسته جغرافیایی رخ داده است: ترکیب گاز جو اولیه تغییر کرده است، ترکیب شیمیایی آب های اقیانوس اولیه تغییر کرده است، لایه ای از سنگ های رسوبی در لیتوسفر تشکیل شد و یک پوشش خاک حاصلخیز در سطح زمین ظاهر شد. ورنادسکی عملکرد محیط‌ساز ماده زنده را توصیف می‌کند: «یک موجود زنده با محیطی سروکار دارد که نه تنها با آن سازگار است، بلکه با آن سازگار است».

چهار عملکرد ماده زنده در نظر گرفته شده، توابع اصلی و تعیین کننده هستند. برخی دیگر از عملکردهای ماده زنده را می توان متمایز کرد، به عنوان مثال10:

تابع گاز، مهاجرت گازها و تبدیل آنها را تعیین می کند و ترکیب گازی زیست کره را تضمین می کند. توده غالب گازهای روی زمین منشأ بیوژنیک دارند. در فرآیند عملکرد ماده زنده، گازهای اصلی ایجاد می شود: نیتروژن، اکسیژن، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن، متان و غیره. ;

تابع ردوکس شامل تبدیل شیمیایی عمدتاً آن دسته از موادی است که حاوی اتم هایی با حالت اکسیداسیون متغیر هستند (ترکیبات آهن، منگنز، نیتروژن و غیره). در همان زمان، فرآیندهای بیوژنیک اکسیداسیون و کاهش بر سطح زمین غالب است. به طور معمول، عملکرد اکسیداتیو ماده زنده در بیوسفر در تغییر شکل توسط باکتری ها و برخی قارچ ها از ترکیبات نسبتاً فقیر از اکسیژن در خاک، هوازدگی پوسته و هیدروسفر به ترکیبات غنی تر از اکسیژن آشکار می شود. عملکرد احیا از طریق تشکیل سولفات ها به طور مستقیم یا از طریق سولفید هیدروژن بیوژن تولید شده توسط باکتری های مختلف انجام می شود. و در اینجا می بینیم که این عملکرد یکی از مظاهر عملکرد محیط ساز ماده زنده است;

تابع انتقال عبارت است از انتقال ماده در برابر جاذبه و در جهت افقی. از زمان نیوتن، مشخص شده است که حرکت ماده در سیاره ما توسط نیروی گرانش تعیین می شود. خود ماده غیر زنده در امتداد یک صفحه شیبدار منحصراً از بالا به پایین حرکت می کند. فقط در این راستا رودخانه ها، یخچال ها، بهمن ها و اسکله ها حرکت می کنند.

قبل از ظهور حیات روی زمین، پوسته بیرونی و منفرد آن از سه پوسته به هم پیوسته تشکیل شده بود: لیتوسفر، جو و هیدروسفر. با ظهور موجودات زنده - بیوسفر، این پوسته بیرونی به طور قابل توجهی تغییر کرده است. تمام اجزای آن - اجزای - نیز تغییر کرده است. پوسته زمین که درون آن لایه‌های زیرین جو، قسمت‌های بالایی لیتوسفر، کل هیدروسفر و بیوسفر متقابلاً به یکدیگر نفوذ می‌کنند و با هم تعامل دارند، پوسته جغرافیایی (زمین) نامیده می‌شود. همه اجزای پوسته جغرافیایی به صورت مجزا وجود ندارند، آنها با یکدیگر تعامل دارند. بنابراین، آب و هوا از طریق شکاف ها و منافذ عمیق به سنگ ها نفوذ می کنند، در فرآیندهای هوازدگی شرکت می کنند، آنها را تغییر می دهند و در عین حال خود را تغییر می دهند. رودخانه ها و آب های زیرزمینی، مواد معدنی متحرک، در تغییرات امدادی شرکت می کنند. ذرات سنگ در طول فوران های آتشفشانی و بادهای شدید به اتمسفر بالا می روند. نمک های زیادی در هیدروسفر وجود دارد. آب و مواد معدنی بخشی از همه موجودات زنده هستند. موجودات زنده، در حال مرگ، لایه های عظیمی از سنگ ها را تشکیل می دهند. دانشمندان مختلف مرزهای بالایی و پایینی پوشش جغرافیایی را به روش های مختلف ترسیم می کنند. هیچ مرز مشخصی ندارد. بسیاری از دانشمندان بر این باورند که ضخامت آن به طور متوسط ​​55 کیلومتر است. در مقایسه با اندازه زمین، یک لایه نازک است.

در نتیجه تعامل اجزاء، پوسته جغرافیایی دارای ویژگی هایی است که فقط ذاتی آن است.

فقط در اینجا مواد در حالت جامد، مایع و گاز وجود دارند که برای همه فرآیندهایی که در پوشش جغرافیایی اتفاق می‌افتند و مهمتر از همه برای ظهور حیات اهمیت زیادی دارد. فقط در اینجا، در نزدیکی سطح جامد زمین، ابتدا حیات پدید آمد و سپس انسان و جامعه انسانی ظاهر شد که برای وجود و توسعه آن همه شرایط وجود دارد: هوا، آب، سنگ ها و مواد معدنی، گرما و نور خورشید، خاک. ، پوشش گیاهی، حیات باکتریایی و جانوری.

تمام فرآیندهای موجود در پوشش جغرافیایی تحت تأثیر انرژی خورشیدی و تا حدی کمتر، منابع انرژی داخلی زمین رخ می دهد. تغییرات در فعالیت خورشیدی بر تمام فرآیندهای پوشش جغرافیایی تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در دوره‌های افزایش فعالیت خورشیدی، طوفان‌های مغناطیسی افزایش می‌یابد، سرعت رشد گیاهان، تولید مثل و مهاجرت حشرات تغییر می‌کند و سلامت افراد به‌ویژه کودکان و افراد مسن بدتر می‌شود. ارتباط بین ریتم فعالیت خورشیدی و موجودات زنده توسط بیوفیزیکدان روسی الکساندر لئونیدوویچ چیژفسکی در دهه 30-20 نشان داده شد. قرن XX

پوشش جغرافیایی گاهی اوقات محیط طبیعی یا به طور ساده طبیعت نامیده می شود، به این معنی که عمدتاً طبیعت در محدوده محدوده جغرافیایی است.

تمام اجزای پوسته جغرافیایی از طریق گردش مواد و انرژی به یک کل واحد متصل می شوند که به دلیل آن تبادل مواد بین پوسته ها صورت می گیرد. گردش ماده و انرژی مهمترین مکانیسم فرآیندهای طبیعی پوشش جغرافیایی است. چرخه های مختلفی از مواد و انرژی وجود دارد: چرخه هوا در جو، پوسته زمین، چرخه آب و غیره. برای پوشش جغرافیایی، چرخه آب که به دلیل حرکت توده های هوا انجام می شود، اهمیت زیادی دارد. آب یکی از شگفت انگیزترین مواد طبیعت است که با تحرک زیاد مشخص می شود. توانایی تبدیل از حالت مایع به حالت جامد یا گاز با تغییرات جزئی دما به آب اجازه می دهد تا فرآیندهای طبیعی مختلف را تسریع کند. بدون آب زندگی وجود ندارد. آب با قرار گرفتن در چرخه، وارد تعاملات نزدیک با اجزای دیگر می شود، آنها را به یکدیگر متصل می کند و عامل مهمی در شکل گیری پوشش جغرافیایی است.

چرخه بیولوژیکی نقش بزرگی در زندگی پوشش جغرافیایی ایفا می کند. همانطور که مشخص است در گیاهان سبز مواد آلی از دی اکسید کربن و آب در نور تشکیل می شود که به عنوان غذای حیوانات عمل می کند. حیوانات و گیاهان پس از مرگ توسط باکتری ها و قارچ ها به مواد معدنی تجزیه می شوند و سپس توسط گیاهان سبز دوباره جذب می شوند. همین عناصر به طور مکرر مواد آلی موجودات زنده را تشکیل می دهند و بارها به حالت معدنی باز می گردند.

نقش اصلی در همه گردش ها متعلق به گردش هوا در تروپوسفر است که شامل کل سیستم بادها و حرکت عمودی هوا است. حرکت هوا در تروپوسفر، هیدروسفر را به چرخه جهانی می کشاند و چرخه آب جهانی را تشکیل می دهد. شدت چرخه های دیگر نیز به آن بستگی دارد. فعال ترین چرخه ها در کمربندهای استوایی و زیر استوایی رخ می دهد. برعکس، در مناطق قطبی، آنها به خصوص کند پیش می روند. همه چرخه ها به هم مرتبط هستند.

هر چرخه بعدی با دوره های قبلی متفاوت است. یک دور باطل تشکیل نمی دهد. به عنوان مثال، گیاهان، مواد مغذی را از خاک دریافت می کنند و وقتی می میرند، آنها را بسیار بیشتر پس می دهند، زیرا توده آلی گیاهان عمدتاً توسط دی اکسید کربن اتمسفر ایجاد می شود و نه موادی که از خاک می آیند. به لطف چرخه ها، توسعه همه اجزای طبیعت و پوشش جغرافیایی به عنوان یک کل اتفاق می افتد.

چه چیزی سیاره ما را منحصر به فرد می کند؟ زندگی! تصور سیاره ما بدون گیاهان و حیوانات دشوار است. در اشکال مختلف، نه تنها در عناصر آب و هوا، بلکه در لایه های بالایی پوسته زمین نیز نفوذ می کند. ظهور بیوسفر یک مرحله اساسی مهم در توسعه پوشش جغرافیایی و کل زمین به عنوان یک سیاره است. نقش اصلی موجودات زنده اطمینان از توسعه همه فرآیندهای زندگی است که بر اساس انرژی خورشیدی و چرخه بیولوژیکی مواد و انرژی است. فرآیندهای زندگی شامل سه مرحله اصلی است: ایجاد تولید اولیه در نتیجه فتوسنتز مواد آلی. تبدیل محصولات اولیه (گیاهی) به محصولات ثانویه (حیوانی)؛ تخریب محصولات بیولوژیکی اولیه و ثانویه توسط باکتری ها و قارچ ها. بدون این فرآیندها زندگی غیرممکن است. موجودات زنده عبارتند از: گیاهان، حیوانات، باکتری ها و قارچ ها. هر گروه (پادشاهی) از موجودات زنده نقش خاصی در رشد طبیعت دارند.

زندگی در سیاره ما 3 میلیارد سال پیش به وجود آمد. همه موجودات در طول میلیاردها سال توسعه یافتند، مستقر شدند، در روند توسعه تغییر کردند و به نوبه خود بر ماهیت زمین - زیستگاه آنها تأثیر گذاشتند.

تحت تأثیر موجودات زنده، اکسیژن بیشتری در هوا وجود دارد و میزان دی اکسید کربن کاهش می یابد. گیاهان سبز منبع اصلی اکسیژن اتمسفر هستند. چیز دیگر ترکیب اقیانوس جهانی بود. سنگ هایی با منشاء آلی در لیتوسفر ظاهر شدند. کانسارهای زغال سنگ و نفت، بیشتر ذخایر سنگ آهک حاصل فعالیت موجودات زنده است. نتیجه فعالیت موجودات زنده نیز تشکیل خاکهایی است که به لطف حاصلخیزی آنها امکان حیات گیاهی وجود دارد. بنابراین، موجودات زنده عامل قدرتمندی در تحول و توسعه پوشش جغرافیایی هستند. وی.آی.ورنادسکی، دانشمند زبردست روسی، موجودات زنده را از نظر نتایج نهایی، یعنی دگرگونی طبیعت، قوی‌ترین نیروی روی سطح زمین می‌دانست.

اجزای پوشش جغرافیایی و تعامل آنها.

اتمسفر، لیتوسفر، هیدروسفر و بیوسفر - چهار پوسته کره زمین در تعامل پیچیده ای هستند و به یکدیگر نفوذ می کنند. همه با هم تشکیل می دهند پاکت جغرافیایی

در پوسته جغرافیایی، زندگی توسعه می یابد، فعالیت آب، یخ، باد خود را نشان می دهد، خاک ها و سنگ های رسوبی تشکیل می شوند.

پوشش جغرافیایی ناحیه ای از نفوذ و تعامل پیچیده نیروهای کیهانی و زمینی است. در نتیجه تعامل طبیعت زنده و بی جان، به رشد خود ادامه می دهد و پیچیده تر می شود.

مرز بالایی پوشش جغرافیایی مربوط به tropopause - لایه انتقال بین تروپوسفر و استراتوسفر است. در بالای استوا، این لایه در ارتفاع 16-18 کیلومتری و در قطب - 8-10 کیلومتر قرار دارد. در این ارتفاعات، فرآیندهای ایجاد شده توسط تعامل ژئوسفرها محو می شوند و متوقف می شوند. عملاً بخار آب در استراتوسفر وجود ندارد، هیچ حرکت عمودی هوا وجود ندارد و تغییرات دما با تأثیر سطح زمین مرتبط نیست. زندگی در اینجا نیز غیرممکن است.

مرز پایین در خشکی از عمق 3-5 کیلومتری عبور می کند، یعنی جایی که ترکیب و خواص سنگ ها تغییر می کند، آب مایع و موجودات زنده وجود ندارد.

پوسته جغرافیایی زمین یک سیستم مادی یکپارچه است که از نظر کیفی با سایر ژئوسفرهای زمین متفاوت است. یکپارچگی آن با برهمکنش مداوم جامد، مایع و گاز و با ظهور حیات، مواد زنده تعیین می شود. تمام اجزای پوسته جغرافیایی با استفاده از انرژی خورشیدی که به زمین می رسد و انرژی نیروهای داخلی زمین تعامل دارند.

تعامل بین ژئوسفرهای زمین در پوشش جغرافیایی در نتیجه گردش مواد (آب، کربن، اکسیژن، نیتروژن، دی اکسید کربن و غیره) رخ می دهد.

همه اجزای پوشش جغرافیایی در روابط پیچیده ای قرار دارند. تغییر در یک جزء لزوماً باعث تغییر در سایر اجزا می شود.

ریتم پدیده ها در محیط جغرافیایی.پوشش جغرافیایی زمین دائماً در حال تغییر است و روابط بین اجزای جداگانه آن پیچیده تر می شود. این تغییرات در زمان و مکان رخ می دهد. در طبیعت ریتم هایی با مدت زمان متفاوت وجود دارد. ریتم های کوتاه، روزانه و سالانه به ویژه برای موجودات زنده مهم است. دوره های استراحت و فعالیت آنها با این ریتم ها سازگار است. ریتم شبانه روزی(تغییر روز و شب) ناشی از چرخش زمین به دور محور خود است; ریتم سالانه(تغییر فصول) - چرخش زمین به دور خورشید. ریتم سالانه در وجود دوره های استراحت و پوشش گیاهی در گیاهان، در پوست اندازی و مهاجرت حیوانات، در برخی موارد - در خواب زمستانی و تولید مثل آشکار می شود. ریتم سالانه در پوشش جغرافیایی به عرض جغرافیایی مکان بستگی دارد: در عرض های جغرافیایی استوایی نسبت به عرض های جغرافیایی معتدل یا قطبی کمتر مشخص است.

ریتم های روزانه در پس زمینه ریتم های سالانه و ریتم های سالانه در پس زمینه ریتم های چند ساله رخ می دهد. نیز وجود دارد چند صد ساله،ریتم های طولانی مدت، به عنوان مثال، تغییر آب و هوا (سرد شدن - گرم شدن، خشک کردن - رطوبت).

تغییرات در پوشش جغرافیایی نیز در نتیجه حرکت قاره ها، پیشروی و عقب نشینی دریاها، در طی فرآیندهای زمین شناسی رخ می دهد: فرسایش و تجمع، کار دریا، آتشفشان. به طور کلی، پوشش جغرافیایی به تدریج توسعه می یابد: از ساده به پیچیده، از پایین تر به بالاتر.

منطقه بندی و بخش بندی پوشش جغرافیایی.

مهمترین ویژگی ساختاری پوسته جغرافیایی، ناحیه بندی آن است. قانون منطقه بندیتوسط دانشمند بزرگ علوم طبیعی روسی V.V. Dokuchaev فرموله شد، که نوشت که موقعیت سیاره ما نسبت به خورشید، چرخش و کروی بودن آن بر آب و هوا، پوشش گیاهی و حیوانات تأثیر می گذارد که در سطح زمین در جهت شمال به جنوب توزیع می شوند. به ترتیب کاملاً تعریف شده

پهنه بندی در دشت های وسیع بهتر بیان می شود. با این حال، مرزهای مناطق جغرافیایی به ندرت با موارد مشابه منطبق است. واقعیت این است که توزیع مناطق تحت تأثیر بسیاری از عوامل طبیعی دیگر (به عنوان مثال، امداد) است. ممکن است در یک منطقه تفاوت های قابل توجهی وجود داشته باشد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که فرآیندهای ناحیه ای بر روی آزونال قرار می گیرند که ناشی از عوامل داخلی است که مشمول قوانین پهنه بندی (امداد، توزیع زمین و آب) نیستند.

بزرگترین تقسیمات منطقه ای پوشش جغرافیایی هستند مناطق جغرافیایی،آنها با تعادل تابش (ورود و خروج تابش خورشیدی) و ماهیت گردش عمومی جو متمایز می شوند. مناطق جغرافیایی زیر بر روی زمین وجود دارد: استوایی، زیر استوایی (شمال و جنوب)، گرمسیری (شمال و جنوب)، نیمه گرمسیری (شمال و جنوب)، معتدل (شمال و جنوب)، زیر قطبی (زیر قطبی و زیر قطبی)، قطبی (منطقه قطبی و قطب جنوب). ) .

کمربندهای جغرافیایی شکل حلقه منظمی ندارند، آنها تحت تأثیر قاره ها و اقیانوس ها، جریان های دریایی و سیستم های کوهستانی منبسط، منقبض و خم می شوند.

در قاره ها و اقیانوس ها، مناطق جغرافیایی از نظر کیفی متفاوت است. در اقیانوس ها آنها به خوبی در اعماق تا 150 متر، ضعیف - تا عمق 2000 متر بیان می شوند.

تحت تأثیر اقیانوس ها در قاره های داخل مناطق جغرافیایی، بخش های طولی(در مناطق معتدل، نیمه گرمسیری و گرمسیری)، اقیانوسی و قاره ای.

در دشت های داخل مناطق جغرافیایی وجود دارد مناطق طبیعی(شکل 45). در بخش قاره ای منطقه معتدل در دشت اروپای شرقی، این مناطق شامل جنگل ها، استپ های جنگلی، استپ ها، نیمه بیابانی ها و بیابان ها هستند. مناطق طبیعی تقسیماتی از سطح زمین هستند که با خاک، پوشش گیاهی و شرایط آب و هوایی مشابه مشخص می شوند. عامل اصلی تشکیل خاک و پوشش گیاهی نسبت دما و رطوبت است.

برنج. 45.زون های اصلی زمین

ناحیه بندی عمودیبه صورت عمودی، اجزای طبیعی با سرعتی متفاوت از افقی تغییر می کنند. با بالا رفتن از کوه ها، میزان بارندگی و شرایط نور تغییر می کند. همین پدیده ها در دشت به گونه ای متفاوت بیان می شوند. قرار گرفتن در معرض شیب های مختلف دلیل توزیع نابرابر دما، رطوبت و خاک و پوشش گیاهی است. دلایل پهنه بندی عرضی و پهنه بندی عمودی متفاوت است: ناحیه بندی به زاویه تابش نور خورشید و نسبت گرما و رطوبت بستگی دارد. ناحیه عمودی - از کاهش دما با ارتفاع و درجه رطوبت.

تقریباً هر کشور کوهستانی روی زمین ویژگی های پهنه بندی عمودی خاص خود را دارد. در بسیاری از کشورهای کوهستانی، کمربند تاندرای کوهستانی سقوط می کند و با یک کمربند از مراتع کوهستانی جایگزین می شود.

برنج. 46.تغییر در پوشش گیاهی بسته به عرض جغرافیایی و ارتفاع منطقه

پهنه بندی ارتفاعی با زون واقع در دامنه کوه آغاز می شود (شکل 46). مهمترین عامل در توزیع ارتفاع تسمه درجه رطوبت است.

| |
§ 40. چرخه ماده و انرژی در بیوسفر§ 42. مناطق طبیعی روسیه

معرفی.

فصل 1. ماده زنده به عنوان شکل بیولوژیکی حرکت ماده ...

1.1. بیوسفر: مفهوم، مرزها و ساختار.

1.2. منشا حیات روی زمین.

1.3. تکامل موجودات زنده.

فصل 2. تأثیر عوامل محیطی غیر زنده و زیستی بر موجودات زنده.

2.1. عوامل محیطی غیر زنده

2.2. عوامل محیطی زیستی

فصل 3. اهمیت و نقش بیوسفر در توسعه پوشش جغرافیایی.

3.1. ویژگی حیات در پوسته های جزء

3.2. مراحل توسعه پوشش جغرافیایی تحت تأثیر

بیوسنوزها

نتیجه.

ادبیات.

تکامل موجودات زنده زمین و انعکاس آنها در پوشش جغرافیایی

معرفی

برای هزاران سال، برای مردم کاملاً بدیهی به نظر می رسید که طبیعت زنده همانطور که اکنون می شناسیم ایجاد شده است و همیشه بدون تغییر باقی مانده است. اما این چنین نیست، در واقع، زمین شروع توسعه خود را دارد. در این دوره، ما روند تکامل موجودات زنده را در طول تاریخ زمین شناسی زمین برای بازتاب آن در توسعه پوشش جغرافیایی بررسی می کنیم.

در روند تکامل موجودات زنده، زمان تشکیل اولین موجودات زنده و زمان رشد سریع آنها اهمیت دارد. تکامل موجودات زنده همچنین توسعه پوشش جغرافیایی را تعیین کرد. به عنوان مثال، ظهور پوشش جغرافیایی گیاهان فتوسنتزی در مرحله بیوژنیک توسعه به تجمع اکسیژن در جو و ظاهر لایه اوزون کمک کرد. و در دوره انسان زایی که مردم به وجود آمدند، وجود پوشش جغرافیایی زیر سوال می رود، زیرا انسان بر روی پوشش جغرافیایی تأثیر منفی می گذارد. تأثیر منفی افراد شامل: آلودگی هوا، نابودی هر گونه حیوان و غیره است.

موضوعی که من در نظر دارم بسیار مرتبط است، زیرا شخص باید بداند که چرا بوجود آمده و وجود دارد.

دستیابی به هدف مستلزم تعیین و حل وظایف زیر است:

روشن شدن ماهیت مفهوم "زیست کره"؛

بررسی عوامل و روند تکامل زیست کره.

شناسایی نقش زیست کره در توسعه پوشش جغرافیایی.

فصل 1. ماده زنده به عنوان شکل بیولوژیکی حرکت ماده

1.1. بیوسفر: مفهوم، مرزها و ساختار

بیوسفر پوسته ای از زمین است که زندگی در آن زندگی می کند که ترکیب، ساختار و انرژی آن اساساً توسط فعالیت های گذشته یا معاصر موجودات زنده تعیین می شود.

به گفته V.I. Vernadsky، بیوسفر که کل کره زمین را در بر می گیرد، بی حد و حصر نیست، مرزهای آن تا حد زیادی با وجود ماده زنده در آن تعیین می شود و مرزهای گسترش حیات در سراسر جهان را، هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی، تعیین می کند. در عین حال، از آنجایی که زمین شکل یک ژئوئید دارد، صحبت در مورد مرزهای افقی باید با برخی فرضیات انجام شود. از این گذشته ، اگر در عرض های جغرافیایی استوایی ، گرمسیری و معتدل زندگی گسترده است ، در رابطه با مناطق دور قطبی ، یعنی سرزمین های واقع در اطراف قطب شمال و جنوب ، باید شفاف سازی شود.

آب‌های اقیانوس منجمد شمالی، با پوشش دائمی یخ روی بخش بزرگی از آن، در طول سال به وفور پر از حیوانات دریایی است. دمای پایین به عنوان مانعی برای گسترش موجودات زنده بر روی پوشش یخی عمل نمی کند. حتی در Verkhoyansk، که تا همین اواخر قطب سرما در نظر گرفته می شد، جایی که حداقل مطلق به -71 درجه سانتیگراد می رسید، جنگل های کاج اروپایی تایگا شمالی رشد می کنند. ورود هاگ خزه‌ها، قارچ‌ها، گلسنگ‌ها و جلبک‌ها که می‌توانند حتی در دماهای پایین‌تر نیز مقاومت کنند، به احتمال زیاد تا قطب شمال وجود دارد. در جایی که بستر سنگی وجود دارد، به عنوان مثال، در سواحل شمالی جزایر Severnaya Zemlya و Spitsbergen، پوشش گیاهی خزه گلسنگ، البته به صورت پراکنده، مستقر می شود. در قطب جنوب، گلسنگ ها حتی در 360 کیلومتری قطب جنوب در ارتفاع 2000 متری از سطح دریا یافت می شوند. بنابراین، می توان استدلال کرد که اگرچه غلظت و تنوع موجودات زنده در سرزمین ها و مناطق آبی با شرایط طبیعی متفاوت در محدوده های نسبتاً قابل توجهی متفاوت است، زندگی در سراسر کره زمین وجود دارد. در نتیجه، زیست کره هیچ مرز افقی ندارد و ما باید فقط در مورد بعد عمودی آن صحبت کنیم، که شامل قسمت بالایی لیتوسفر، کل هیدروسفر و قسمت پایین جو است.

شکل 1. مرزهای زیست کره

لیتوسفر پوسته جامد بالایی زمین است. ضخامت آن بین 50-200 کیلومتر است. توزیع حیات در آن محدود است و با عمق به شدت کاهش می یابد. تعداد قابل توجهی از گونه ها در لایه بالایی که چندین ده سانتی متر ضخامت دارد متمرکز شده اند. برخی از گونه ها به اعماق چندین متر یا ده ها متر نفوذ می کنند (حیوانات حفاری - خال، کرم، باکتری، ریشه گیاهان). بیشترین عمقی که برخی از انواع باکتری ها در آن یافت شده است 3-4 کیلومتر (در آب های زیرزمینی و افق های نفت خیز) است. گسترش حیات در اعماق لیتوسفر توسط عوامل مختلفی مختل می شود. نفوذ گیاه به دلیل کمبود نور غیرممکن است. برای همه اشکال حیات، تراکم محیطی و دما که با عمق افزایش می‌یابد نیز به عنوان موانع مهمی عمل می‌کنند. به طور متوسط ​​افزایش دما حدود 3 درجه سانتیگراد به ازای هر 100 متر است. به همین دلیل است که حد پایین توزیع حیات در لیتوسفر عمق سه کیلومتری (جایی که دما به حدود 100+ درجه سانتیگراد می رسد) در نظر گرفته می شود. .

هیدروسفر پوسته آبکی زمین و مجموعه ای از اقیانوس ها، دریاها، دریاچه ها و رودخانه ها است. برخلاف لیتوسفر و جو، کاملاً توسط موجودات زنده توسعه یافته است. حتی در کف اقیانوس جهانی، در عمق حدود 12 کیلومتری، گونه های مختلف موجودات زنده (حیوانات، باکتری ها) کشف شد. علاوه بر این، بخش عمده ای از گونه ها در هیدروسفر در فاصله 150-200 متری از سطح زندگی می کنند. این به دلیل این واقعیت است که نور به چنین عمقی نفوذ می کند. و در نتیجه در افق های پایین وجود گیاهان و بسیاری از گونه های وابسته به گیاهان برای تغذیه غیرممکن است. توزیع موجودات در اعماق زیاد توسط "باران" ثابت مدفوع، بقایای موجودات مرده که از لایه های بالایی سقوط می کنند و همچنین شکار تضمین می شود. هیدروبیونت ها هم در آب شیرین و هم در آب شور زندگی می کنند و بر اساس زیستگاه به 3 گروه تقسیم می شوند:

1) پلانکتون - موجوداتی که در سطح بدنه های آبی زندگی می کنند و به دلیل حرکت آب به طور غیر فعال در حال حرکت هستند.

2) نکتون - به طور فعال در ستون آب حرکت می کند.

3) بنتوس - موجوداتی که در ته مخازن زندگی می کنند یا در لجن فرو می روند.

اتمسفر پوسته گازی زمین است که ترکیب شیمیایی خاصی دارد: حدود 78% نیتروژن، 21% اکسیژن، 1% آرگون و 0.03% دی اکسید کربن.زیست کره فقط شامل پایین ترین لایه های جو است. زندگی در آنها بدون ارتباط مستقیم با لیتوسفر و هیدروسفر نمی تواند وجود داشته باشد. ارتفاع گیاهان چوبی بزرگ به چند ده متر می رسد و تاج های خود را به سمت بالا قرار می دهند. حیوانات پرنده - حشرات، پرندگان، خفاش ها - صدها متر بالا می روند. برخی از گونه های پرندگان شکاری 3-5 کیلومتر از سطح زمین بلند می شوند و به دنبال طعمه خود هستند. در نهایت، افزایش جریان هوا به طور غیر فعال باکتری ها، هاگ های گیاهی، قارچ ها و دانه ها را ده ها کیلومتر به سمت بالا حمل می کند. علاوه بر این، همه موجودات پرنده ذکر شده یا باکتری های معرفی شده فقط به طور موقت در جو هستند. هیچ موجود زنده ای وجود ندارد که به طور دائم در هوا زندگی کند.

مرز بالایی بیوسفر را لایه ازن می دانند که در ارتفاع 30 تا 50 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. از تمام حیات روی سیاره ما در برابر پرتوهای قدرتمند ماوراء بنفش خورشید محافظت می کند و تا حد زیادی این پرتوها را جذب می کند. زندگی نمی تواند بالای لایه اوزون وجود داشته باشد.

بنابراین، بخش اصلی گونه های موجودات زنده در مرزهای جو و لیتوسفر، اتمسفر و هیدروسفر متمرکز شده است و یک فیلم نسبتاً نازک از زندگی را در سطح سیاره ما تشکیل می دهد.

1.2 منشا حیات روی زمین

پس از شکل گیری زمین به عنوان یک سیاره، برای مدت طولانی هیچ ترکیب شیمیایی روی آن وجود نداشت. ماده به شکل اتم های جدا شده هیدروژن و هلیوم وجود داشت. به تدریج عناصر جدید، ترکیبات شیمیایی ساده و بخار آب تشکیل شد. ساده ترین ترکیبات شیمیایی تحت تأثیر تخلیه الکتریکی و اشعه ماوراء بنفش می توانند ترکیبات آلی پیچیده - اسیدهای آمینه را تشکیل دهند.

شکل 2. منشأ اولین ساده ترین موجودات روی زمین

آخرین تحقیقات نشان می دهد که 3 میلیارد سال پیش مقدار زیادی اکسیژن آزاد در جو زمین وجود داشت که فقط در نتیجه زندگی گیاهان ظاهر می شد. بنابراین سن حیات روی زمین 3 میلیارد سال تعیین شده است. از زمانی که زندگی شروع به تولید مقادیر عظیمی از اکسیژن کرد، در ارتفاع 20-40 کیلومتری، تحت تأثیر تابش خورشیدی، مولکول های آن به ازن 03 تبدیل شدند. لایه اوزون صفحه ای را تشکیل داد که شروع به مسدود کردن بخش فرابنفش تابش خورشیدی کرد.

در ابتدا، ترکیبات آلی در اتمسفر بودند، و تنها زمانی که دمای پوسته زمین به 100 درجه و کمتر از آن کاهش یافت، بخار آب به صورت باران بیرون ریخت. یک اقیانوس اولیه تشکیل شد که ترکیبات آلی نیز همراه با جریان آب وارد آن شدند. زندگی در آب شروع به ظهور کرد. طبق نظریه آکادمیک L.I. Oparina، از طریق واکنش های شیمیایی پیچیده در آب، ترکیبات مولکولی بالا به وجود آمد که مولکول های پروتئین پیچیده - coacervates را به وجود آورد. با گذشت زمان، دومی شروع به افزایش اندازه و تقسیم به قطعات کرد. در طی میلیون‌ها سال، کواسروات‌ها بیشتر و بیشتر تکامل یافته‌اند. انتخاب طبیعی آغاز شد، که به ناچار مواد زنده در حال ظهور را به یک سازمان بالاتر هدایت کرد. کواسرواتز ویژگی های جدیدی به دست آورد: آنها شروع به خوردن، تنفس، رشد و تولید مثل کردند و این خواص را به نسل های بعدی منتقل کردند.

اولین موجودات زنده به دلیل ترکیبات آلی موجود در اطرافشان وجود داشتند. آنها می توانند وجود داشته باشند و تا زمانی که ذخیره کافی غذا در آب های اقیانوس اولیه وجود داشته باشد، وجود داشته باشند. پس از تسخیر تمام فضا، آنها باید بمیرند. اما قبل از این اتفاق، برخی، ابتدا بخش کوچکی از موجودات، از طریق فرآیند جهش، قادر به سنتز مواد آلی مورد نیاز خود از مواد معدنی شدند. مولکول های کلروفیل تشکیل شد. گیاهان سبز ظاهر شدند. فرآیند فتوسنتز آغاز شده است. چرخه بیوژنیک مواد شروع به به دست آوردن شخصیت مدرن کرد. اکسیژن آزاد آزاد شده شروع به ترکیب فعال با سایر مواد موجود در بیوسفر کرد. ساپروفیت ها ظاهر شدند که قادر به کانی سازی مواد آلی موجودات در حال مرگ بودند. این موجودات، با تجزیه اجساد موجودات دیگر، شروع به برگرداندن ماده به حالت معدنی اولیه خود کردند. از این لحظه به بعد، چرخه بیوژنیک مواد بسته شد. شرایط برای توسعه سریع زندگی متنوع به وجود آمد. جهان ارگانیک به سه پادشاهی یا جهان تقسیم می شد: گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم ها. همه اینها در اقیانوس اتفاق افتاد. سپس گیاهان و حیوانات به خشکی آمدند. گیاهان این کار را زودتر انجام دادند و شرایط را برای رسیدن حیوانات به خشکی فراهم کردند.

در طول حیات زمین شناسی زمین، ترکیب موجودات زنده ساکن در آن به طور مداوم تغییر کرده است. شکل‌های نسبتاً ابتدایی جای خود را به شکل‌های پیشرفته‌تر و بسیار سازمان‌یافته‌تر دادند که با محیط بیرونی سازگارتر بودند و در مبارزه برای هستی پایدارتر و فعال‌تر بودند. در دوره‌های خاصی تغییر تقریباً کاملی در گروه‌های سیستماتیک بزرگ حیوانات و گیاهان وجود داشت. تکامل با سرعت فزاینده ای اتفاق افتاد. اگر کل تاریخ زمین به مدت یک سال (365 روز) در نظر گرفته شود، دوره فضایی 183 روز طول خواهد کشید، آرکئن 83، پروتروزوییک - 69، پالئوزوئیک - 18، مزوزوئیک، سنوزوئیک - 3. روز و 14 ساعت یک نفر 1 ساعت و 15 دقیقه وجود دارد. در این مقیاس، کشاورزی، که انسان ها برای حدود 8000 سال انجام می دهند، حدود نیم دقیقه طول می کشد.

1.3 تکامل موجودات زنده

میز 1

عصر	دوره زمانی	زمان، میلیون سال ها	رویدادهای مهم تکاملی
	کواترنر	2,4	انقراض بسیاری از گونه های گیاهی، کاهش شکل های چوبی، شکوفایی گونه های علفی. تکامل انسان. انقراض گونه های بزرگ پستانداران.
سنوزوئیک	نئوژن	25	غلبه آنژیوسپروم ها و مخروطیان، افزایش سطح استپ ها. ظهور پستانداران جفتی. ظهور میمون های بزرگ.
	پالئوژن	66	دوران شکوفایی گل نباتی، پستانداران، پرندگان.
	گچ	136	رشد پستانداران، پرندگان، گیاهان گلدار. انقراض بسیاری از خزندگان.
مزوزوئیک	یورا	196	تسلط خزندگان در خشکی، آب و هوا. پیدایش آنژیوسپرم ها و پرندگان.
	تریاس	240	ظاهر پستانداران. ظهور خزندگان، گسترش ژیمنوسپرم ها
	پرمین	285	مرد دریایی بزرگ. ظهور ژیمنوسپرم ها، گسترش خزندگان.
	کربن	345	ظاهر خزندگان.
	دونین	410	ظهور دوزیستان و حشرات باستانی. تسلط ماهی. ظاهر جنگل های سرخس و خزه.
پالئوزوئیک	سیلور	435	خروج گیاهان و بی مهرگان به خشکی.
	اردوویسین	500	فراوانی جلبک دریایی. شکل ظاهری اولین مهره داران (بدون آرواره).
	کامبرین	570	زندگی در دریاها متمرکز شده است. توسعه بی مهرگان ظاهر گیاهان عالی.
	پروتروزوییک پسین	1650	رشد یوکاریوت ها، گیاهان و حیوانات چند سلولی.
پروتروزوییک	پروتروزوییک اولیه	2600	توسعه گیاهان پایین تر
آرکئوزوئیک		4000	منشا حیات، پیدایش پروکاریوت ها. تسلط باکتری ها و سبزهای آبی، ظهور جلبک های سبز.

داده‌های دیرینه‌شناسی از قدیمی‌ترین لایه‌های رسوبی نشان می‌دهد که مرحله تکاملی پیش ارگانیسمی 1.5-1.6 میلیارد سال پس از تشکیل زمین به عنوان یک سیاره به طول انجامیده است.

شکل 3. طرح تکامل جهان ارگانیک.

دوران آرکئن. قدیمی ترین آثار فعالیت حیاتی موجودات در سنگ های آرکئن یافت شد که سن آنها از 2.6 تا 3.5 میلیارد سال یا بیشتر است. آنها توسط بقایای باکتری ها و جلبک های سبز آبی که به پروکاریوت ها تعلق دارند - موجوداتی که سلول های آنها فاقد هسته هستند نشان داده می شوند.

دوران پروتروزوئیک

در دوران پروتروزوییک، باکتری ها و جلبک ها شکوفا شدند و فرآیندهای ته نشینی به شدت با مشارکت آنها انجام شد. در نتیجه فعالیت باکتری های آهن در پروتروزوییک، بزرگترین ذخایر سنگ آهن تشکیل شد. بیشتر گیاهان اولیه آزادانه در آب دریا شناور بودند (دیاتومه ها، جلبک های طلایی)، برخی به پایین متصل بودند. و در اواخر پروتروزوئیک (600-650 میلیون سال پیش) اسفنج ها، کوئلنترات، مسطح و آنلیدها قبلا وجود داشته اند.

پالئوزوئیک.

دوره کامبرین در دوره کامبرین، زندگی در آب متمرکز بود. علاوه بر جلبک های تک سلولی، گیاهان با جلبک های چند سلولی نشان داده شدند. به لطف تالوس جدا شده، آنها به طور فعال مواد آلی را سنتز کردند. جلبک های چند سلولی شاخه اصلی گیاهان برگدار زمینی بودند. همچنین در این دوره بی مهرگان از جمله بازوپایان و در میان بندپایان تریلوبیت ها در دریاها پراکنده بودند. نوع مستقلی از جانوران دولایه آن دوره، باستان‌سیات‌ها بودند که صخره‌هایی را در دریاهای باستانی تشکیل می‌دادند. آنها بدون باقی ماندن نسلی از بین رفتند. فقط باکتری ها و قارچ ها در خشکی زندگی می کردند. در پایان دوره کامبرین، انواع شناخته شده حیوانات چند سلولی ظاهر شدند.

دوره اردویسین در دوره اردویسین، انواع مرجان‌ها مانند کوئلنترات‌ها، تریلوبیت‌ها، نرم تنان و خارپوستان به رشد باشکوه خود رسیدند. اولین نمایندگان مهره داران بدون آرواره، اسکیت ها ظاهر می شوند.

ظهور بی مهرگان در خشکی به دلیل جستجوی زیستگاه های جدید و عدم وجود رقبا و شکارچیان بود. اولین بی مهرگان زمینی را صدپاها و عنکبوتیان نشان دادند. این گروه‌ها از برخی از تریلوبیت‌ها که اغلب در هنگام جزر و مد، خود را در سطح کم‌عمق می‌دیدند، سرچشمه می‌گیرند.

سیلورین. در پایان دوره، فرآیندهای کوه‌سازی و کاهش وسعت دریاها، امکان رسیدن گیاهان به خشکی را فراهم کرد. در شرایط جدید، بسیاری از گونه های جلبک مردند. دیگران باعث پیدایش اولین گیاهان اسپور زمینی - پسیلوفیت ها شدند. به عنوان سازگاری با زندگی در خشکی، بافت های پوششی، مکانیکی و رسانا ظاهر می شوند. اسپورهایی با پوسته ضخیم تشکیل می شوند که از خشک شدن بدن محافظت می کنند. با منشا حیوانی، تریلوبیت های سیلورین در دریاها رایج بودند.

دونین. در دونین، تعداد پسیلوفیت ها به شدت کاهش یافت و لیکوفیت ها، گیاهان دم اسبی و سرخس مانند جایگزین آنها شدند. ظهور اندام های رویشی کارایی عملکرد بخش های جداگانه گیاهان و فعالیت حیاتی آنها را به عنوان یک سیستم هماهنگ یکپارچه افزایش داد. در پایان این دوره، دم اسب‌های درخت مانند، خزه‌های کلوبی و سرخس‌ها، جنگل‌های دشتی را تشکیل دادند که فرآیندهای خاک‌سازی فشرده و شرایط آب و هوایی خاص تسهیل شد. در همان دوره، اولین ژیمنوسپرم ها ظاهر شدند که از سرخس های باستانی به وجود آمدند و ظاهر درخت مانند خود را به ارث بردند. گیاهان دانه در حال ظهور می توانند در زیستگاه های خشک تری مستقر شوند، زیرا تولید مثل آنها دیگر به وجود یک محیط مرطوب بستگی ندارد. در این دوره، گناتوستوم های اولیه - ماهی های غضروفی زره ​​پوش - از صدف ها فرود آمدند. ظاهر فک ها با نیاز به جذب فعال غذا و انتقال به سبک زندگی فعالانه شنا توضیح داده می شود. در دونین، کوسه‌های واقعی و همچنین ماهی‌های باله‌دار، ریه‌ماهی و ماهی‌های پرتویی ظاهر شدند. تکامل ماهی‌های باله‌دار و ریه‌ماهی در خشک شدن و آب‌های فقیر از اکسیژن رخ داده است. در دونین بالا، مهره داران به خشکی آمدند. این به دلیل تغییرات آب و هوایی و خشک شدن مخازن کوچک است. از ماهی های لوب باله ای که قادر به تنفس هوای جو و خزیدن از بدنه آبی به بدنه آبی با استفاده از باله بودند، اولین دوزیستان، استگوسفالیان، تکامل یافتند. استگوسفالی ها در مناطق باتلاقی زندگی می کردند، به خشکی می رفتند، اما تنها در آب تولید مثل می کردند.

دوره کربنیفر. در میان گونه های درخت مانند، lycophytes و sigillariaceae گسترده بودند که ارتفاع آنها به 30 متر یا بیشتر می رسید. در میان ژیمنوسپرم‌های اولیه، پتریدوسپرم‌ها و کوردایت‌های مختلف با تنه‌هایی شبیه درختان مخروطی و دارای برگ‌های نواری بلند، غالب بودند.

دوره پرمین. جنگل های باتلاقی وسیع کربونیفر ناپدید شده اند. گیاهان اسپور درختی با ژیمنوسپرم ها جایگزین شدند که سیستم ریشه ریشه توسعه یافته ای دارند و با دانه ها تکثیر می شوند. در دوره پرمین، نرم تنان بزرگ دریایی، تریلوبیت ها، ماهی های بزرگ، صدف ها، حشرات بزرگ و عنکبوتیان منقرض شدند. بسیاری از دوزیستان نیز مردند؛ تنها دوزیستان کوچک (نیوتز، قورباغه، وزغ) تا به امروز زنده مانده اند. آنها پوست خشک و کراتینه شده، متراکم تر، ریه های سلولی دارند و نوع تنفس کارآمدتری دارند که در آن هوا به داخل ریه ها کشیده شده و با انبساط و انقباض قفسه سینه به بیرون رانده می شود. آنها دارای لقاح داخلی هستند، تخمک دارای مواد مغذی و غشای محافظ تخمک است. در خزندگان، جدا شدن ستون فقرات گردنی رخ داد که به آنها اجازه داد آزادانه سر خود را حرکت دهند و ... بنابراین، به سرعت به رویدادهای خارجی پاسخ دهید. آنها اندام های پیشرفته تری نسبت به دوزیستان دارند که بدن آنها را از سطح زمین بلند می کند و به آنها اجازه می دهد سریع حرکت کنند. در همان زمان، therapsids به وجود آمد (اجداد احتمالی پستانداران، ترکیبی از ویژگی های دوزیستان، خزندگان و پستانداران در ساختار خود).

دوران مزوزوئیک

تریاس. در دوره تریاس، ژیمنوسپرم ها در بین گیاهان، به ویژه مخروطیان، که موقعیت غالب داشتند، رواج داشت. در دریاها، آمونیت ها، مرجان ها، خارپوستان و غیره و در خشکی حشرات از جمله حشرات پرنده به تنوع زیادی رسیده اند. در این دوره، خزندگان به طور گسترده ای گسترش یافتند: ایکتیوسورها، پلزیوسارها در دریاها زندگی می کردند، مارمولک های پرنده در هوا زندگی می کردند، و همچنین آنها در خشکی به طور متنوعی نمایش داده می شدند. در همان ابتدای دوره تریاس، گروهی از حیوانات کوچک با ساختار استخوانی و دندانی پیشرفته‌تر از خزندگان جدا شدند. این حیوانات توانایی زایمان زنده، دمای بدن ثابت، قلب چهار حفره ای و تعدادی دیگر از ویژگی های سازمانی مترقی را به دست آوردند. اینها اولین پستانداران اولیه نزدیک به مونوترم بودند.

دوره ژوراسیک. در دوره ژوراسیک، باتلاق ها و دریاچه های وسیعی شکل گرفتند. ژیمنوسپرم ها هنوز هم گسترده بودند. در این دوره خزندگان شکوفا شدند و آب، زمین و هوا را تسخیر کردند. در میان آنها برونتوسورهای باتلاقی غول پیکر و دیپلودوکوس، مارمولک های پرنده و ایکتیوسورها بودند. Archeopteryx، اجداد پرندگان، از اجداد دایناسورهای ornithischian به وجود آمده است.

دوره کرتاسه. در اواسط این دوره اولین گیاهان گلدار پدید آمدند که منشأ آن از ژیمنوسپروم ها بود. اولین نمایندگان آنژیوسپرم ها بوته ها یا درختان کم رشد با برگ های کوچک بودند. سپس، به سرعت، گیاهان گلدار به اشکال بسیار متنوعی با اندازه های قابل توجه و برگ های بزرگ رسیدند (به عنوان مثال، خانواده های ماگنولیا، هواپیما و لورل به وجود آمدند). به موازات آنها، حشرات توسعه یافتند که به عنوان گرده افشان گیاهان گلدار، کمک زیادی به تکامل پیشروی آنها کردند. گرده افشانی حشرات و لقاح داخلی مزایای قابل توجهی را برای گیاهان گلدار نسبت به ژیمنوسپروم ها ایجاد کرد. در حال حاضر تعداد گونه های آنژیوسپرم حدود 250 هزار گونه است، یعنی تقریباً نیمی از تمام گونه های گیاهی شناخته شده در حال حاضر. در پایان دوره کرتاسه، اکثریت ژیمنوسپروم ها.

در دوره کرتاسه، تسلط خزندگان همچنان ادامه داشت. پرندگان واقعی و پستانداران جفتی ظاهر شدند. نشانه های درجه بالای سازماندهی در آنها دمای ثابت بدن، جدا شدن کامل جریان خون شریانی و وریدی، افزایش سرعت متابولیسم، تنظیم حرارت کامل و در پستانداران، علاوه بر این، زنده بودن و تغذیه بچه ها با شیر، رشد قشر مغز بود. . ویژگی های مترقی سازمان به این گروه ها اجازه داد تا به تدریج موقعیت مسلط را به دست گیرند.

عصر سنوزوئیک

پالئوژن. در پالئوژن، جنگل های استوایی و نیمه گرمسیری رایج بود. در این زمان، پستانداران با سازگاری با شرایط مختلف زندگی، موقعیت غالب در خشکی، هوا و آب را به خود اختصاص دادند. پستانداران گوشتخوار ظاهر شدند که گروه های امروزی گوشتخواران اولین کسانی بودند که از آنها منشعب شدند: خرس ها، ماهیان ها، گربه ها و سگ ها. صندورهای بدوی نیز از آنها تکامل یافته اند.

نئوژن. در پایان نئوژن، روند سکونت زمین آغاز شد. به دلیل خشک شدن آب و هوا، جنگل های استوایی و ساوانا در بسیاری از نقاط کره زمین جای خود را به مناظر باز داده است. این تغییرات منجر به توسعه گیاهان غلات سازگار با آب و هوای خشک یا خشک فصلی شد. ساقه‌ها، برگ‌ها و دانه‌های مغذی و به راحتی قابل هضم علف‌های علفی به غذای ایده‌آلی برای گروهی از پستانداران گیاه‌خوار تبدیل شدند که به سرعت در حال تکامل بودند.

و همچنین پروبوسیدها، آرتیوداکتیل ها، ونگل ها با انگشتان عجیب و غریب و سینه ها ظاهر شدند. Chiropterans، نخستی ها و جوندگان به طور مستقل از حشره خواران تکامل یافته اند. در این زمان دنیای پرندگان، ماهی های استخوانی و حشرات بسیار متنوع و غنی است.

دوره کواترنری. مهمترین رویداد دوره کواترنری ظهور و شکل گیری انسان (هوموساپینس) بود که تأثیر زیادی بر پویایی پوشش گیاهی و جمعیت حیوانات در چند هزاره اخیر داشت. در دوران پس از یخبندان، شکل‌گیری نهایی توزیع منطقه‌ای طبیعی مدرن پوشش گیاهی و جمعیت جانوری زمین اتفاق افتاد.

فصل 2. تأثیر عوامل زیست محیطی بیوتیک و بیوتیک بر ارگانیسم های زنده

2.1 عوامل محیطی غیر زنده

عوامل محیطی غیر زنده مجموعه ای از شرایط محیطی هستند که تأثیر مستقیم یا غیرمستقیم بر گیاهان دارند. عوامل غیر زنده شامل عوامل شیمیایی و فیزیکی می باشد. عوامل غیرزیست شیمیایی اجزای گازی هوای اتمسفر و ترکیب شیمیایی آب و خاک هستند. عوامل غیرزیست فیزیکی عبارتند از: دما، رطوبت، شدت تابش خورشید. در برخی از طبقه بندی ها، عوامل غیرزیست مانند عوامل کوه نگاری از جمله نقش برجسته و تفاوت های زمین شناسی در سطح زمین به عنوان یک گروه جداگانه طبقه بندی می شوند. تأثیر عوامل غیر زنده بر بدن متفاوت است و به شدت تأثیر هر یک از عوامل جداگانه و ترکیب آنها بستگی دارد. تعداد و پراکنش یک گونه گیاهی خاص در یک قلمرو مشخص با تأثیر عوامل غیرزیست محدود کننده تعیین می شود که حیاتی هستند، اما مقادیر آنها حداقل است (مانند کمبود آب در مناطق بیابانی).

شکل 4. عوامل محیطی غیرزیست اصلی.

سبک. نور، از یک سو، به عنوان منبع اصلی انرژی برای موجودات است که بدون آن زندگی غیرممکن است. از سوی دیگر، قرار گرفتن مستقیم سلول در معرض نور برای موجودات کشنده است. تکامل بیوسفر به عنوان یک کل با هدف "رام کردن" تشعشعات خورشیدی ورودی، استفاده از اجزای مفید آن و محافظت از آن در برابر موارد مضر بود. در نتیجه، نور نه تنها حیاتی است، بلکه یک عامل محدود کننده، هم در حداقل و هم در حداکثر سطح است.

نور خورشید تابش الکترومغناطیسی با طول موج های مختلف از 0.05 تا 3000 نانومتر یا بیشتر است. این جریان را می توان به چندین منطقه تقسیم کرد که از نظر خواص فیزیکی و اهمیت اکولوژیکی برای گروه های مختلف موجودات متفاوت است. حدود این مناطق را می توان تقریباً به صورت زیر نشان داد:

. <150 нм - зона ионизирующей радиации,

150 - 400 نانومتر - اشعه ماوراء بنفش،

400 - 800 نانومتر - نور مرئی

800 - 1000 نانومتر - تابش مادون قرمز

. > 1000 نانومتر - به اصطلاح منطقه تابش مادون قرمز دور - یک عامل قدرتمند در رژیم حرارتی محیط.

اشعه ماوراء بنفش سخت با طول موج کمتر از 290 نانومتر برای سلول‌های زنده مخرب است و به سطح زمین نمی‌رسد، زیرا توسط صفحه ازن منعکس می‌شود. اشعه ماوراء بنفش نرم با طول موج 150 تا 400 نانومتر انرژی زیادی را حمل می کند و باعث تشکیل ویتامین D در پوست انسان می شود و همچنین توسط اندام های بینایی بسیاری از حشرات درک می شود. این اشعه در دوزهای متوسط ​​باعث تحریک رشد و تولید مثل سلول ها، افزایش محتوای ویتامین ها و افزایش مقاومت در برابر بیماری ها می شود. نور مرئی با طول موج 400 تا 800 نانومتر برای فتوسنتز توسط ارگانیسم های فوتوتروف (گیاهان، باکتری های فتوسنتزی، سبز آبی) و حیوانات برای جهت گیری استفاده می شود. قسمت مادون قرمز طیف خورشیدی (پرتوهای گرما) با طول موج بیش از 750 نانومتر باعث گرم شدن اجسام می شود؛ این قسمت از طیف به ویژه برای حیوانات با دمای بدن ناپایدار - پوکیلوترم ها مهم است.

نور خورشید با انرژی 2 کالری از فضا بر روی بیوسفر می افتد. 1 سانتی متر مربع در 1 دقیقه این به اصطلاح ثابت خورشیدی است. این نور با عبور از جو ضعیف می شود و بیش از 67 درصد انرژی آن در یک ظهر صاف نمی تواند به سطح زمین برسد. با عبور از پوشش ابر، آب و پوشش گیاهی، نور خورشید بیشتر تضعیف می‌شود و توزیع انرژی در آن در بخش‌های مختلف طیف به‌طور چشمگیری تغییر می‌کند.

انرژی تابشی که در یک روز صاف به سطح زمین می رسد تقریباً از 10٪ اشعه ماوراء بنفش، 45٪ نور مرئی و 45٪ اشعه مادون قرمز تشکیل شده است. نور مرئی هنگام عبور از ابرها و آب کمترین میزان را کاهش می دهد. در نتیجه، فتوسنتز می‌تواند در روزهای ابری و در زیر لایه‌ای از آب تمیز با ضخامت کمی رخ دهد. همه موجودات زنده به نور نیاز دارند. اما، برخی از موجودات می توانند در تاریکی کامل رشد کنند. به عنوان مثال، بسیاری از قارچ ها و باکتری ها.

نور مرئی در زندگی همه موجودات از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با مشارکت نور، مهمترین فرآیندها در گیاهان و حیوانات رخ می دهد: فتوسنتز، تعرق، دوره نوری، حرکت، بینایی و غیره. در نور، کلروفیل تشکیل می شود و فرآیند فتوسنتز اتفاق می افتد، یعنی. سنتز مواد آلی از غیر آلی. فعالیت فتوسنتزی گیاهان سبز، سیاره را با مواد آلی تامین می کند. همه موجودات برای تغذیه به گیاهان فتوسنتزی زمینی وابسته هستند. گیاهان عمدتاً از پرتوهای آبی و قرمز برای فتوسنتز استفاده می کنند. در رابطه با نور، آنها معمولاً به دو دسته نور دوست (گیاهان استپی)، مقاوم در برابر سایه (بیشترین گونه های جنگل ساز) و سایه دار (خزه، سرخس) تقسیم می شوند.

حرکت زمین به دور خورشید با توجه به فصول سال باعث تغییرات منظم در طول روز و شب می شود. ریتم فصلی در فعالیت زندگی موجودات، اول از همه، با کاهش نور روز در پاییز و افزایش در بهار تعیین می شود. طول ساعات روز یک عامل تنظیم کننده مهم در زندگی موجودات زنده است. تغییرات فصلی در فعالیت فیزیولوژیکی موجودات زنده در پاسخ به تغییرات طول روز و شب را پریودیسم نوری می نامند. طول ساعات نور روز، بر خلاف سایر عوامل غیرزیست، به طور دقیق برای هر منطقه متفاوت است (کوتاه ترین روز 22 دسامبر و طولانی ترین روز 22 ژوئن است، مدت زمان هر روز از سال مشخص است). در نتیجه انتخاب طبیعی، موجوداتی که عملکردهای فیزیولوژیکی آنها با طول نور روز تنظیم می شد زنده ماندند. سازگاری با تغییرات فصلی در ساعات نور روز منجر به ظهور گیاهان روز بلند و روز کوتاه شده است. روزهای طولانی در ابتدای تابستان شکوفا می شوند، تا پاییز، میوه ها و دانه ها زمان رسیدن دارند - اینها گیاهان منطقه میانی و مناطق شمالی (چودار، گندم، جو دوسر)، روزهای کوتاه (استر، گل محمدی، گل داودی) هستند. ) - گیاهانی با منشاء جنوبی که در آن ساعات روز حدود 12 ساعت است، به همین دلیل در کشور ما در روزهای کوتاه پاییز شکوفا می شوند. کاهش ساعات نور روز در پایان تابستان منجر به توقف رشد می شود، رسوب مواد مغذی ذخیره شده توسط بدن را تحریک می کند، باعث پوست اندازی در حیوانات در پاییز می شود، زمان گروه بندی به گله ها، مهاجرت، انتقال به حالت را تعیین می کند. استراحت و خواب زمستانی افزایش طول ساعات روز باعث تحریک عملکرد جنسی در پرندگان و پستانداران و تعیین زمان گلدهی گیاه می شود.

درجه حرارت. شرایط حرارتی مهمترین شرط برای وجود همه موجودات زنده است، زیرا همه فرآیندهای فیزیولوژیکی در آنها تحت شرایط خاصی امکان پذیر است. حدودی که در آن حیات می تواند وجود داشته باشد بسیار باریک است - حدود 300 درجه سانتیگراد، از -200 درجه سانتیگراد تا +100 درجه سانتیگراد. در واقع، بیشتر گونه‌ها و بیشتر فرآیندهای فیزیولوژیکی فعال محدود به محدوده دمایی باریک‌تری هستند. به عنوان یک قاعده، اینها دماهایی هستند که در آن ساختار و عملکرد طبیعی پروتئین ها امکان پذیر است، از 0 تا 50 درجه سانتیگراد. در عین حال، ارگانیسم هایی وجود دارند که دارای سیستم های آنزیمی تخصصی هستند که به آنها توانایی وجود فعالانه در دمای بدن فراتر از محدودیت های مشخص شده را می دهد.

اهمیت دما در این است که سرعت فرآیندهای بیوشیمیایی در سلول ها را تغییر می دهد و این بر فعالیت حیاتی ارگانیسم به عنوان یک کل تأثیر می گذارد. در رابطه با دما به عنوان یک عامل محیطی، همه موجودات به دو گروه سرما دوست و گرما دوست تقسیم می شوند.

موجودات دوستدار سرما قادر به زندگی در دمای نسبتاً پایین هستند و نمی توانند دمای بالا را تحمل کنند. بنابراین، گونه های درختی و درختچه ای یاکوتیا در دمای 70- درجه سانتی گراد یخ نمی زنند؛ در قطب جنوب، گلسنگ ها، دم چشمه ها و پنگوئن ها در همان دما زندگی می کنند.

در گونه های گرما دوست، فعالیت زندگی محدود به شرایط دمای نسبتاً بالا است. اینها عمدتاً ساکنان مناطق گرمسیری زمین هستند. آنها نمی توانند دمای پایین را تحمل کنند و اغلب در دمای 0 درجه سانتیگراد می میرند، اگرچه انجماد فیزیکی بافت های آنها رخ نمی دهد. علت مرگ آنها، به عنوان یک قاعده، یک اختلال متابولیک است که منجر به تشکیل محصولات غیرمعمول در گیاهان، از جمله موارد مضری که باعث مسمومیت می شود، می شود.

موجودات زنده در فرآیند تکامل، اشکال مختلفی از سازگاری با دما را از جمله مورفولوژیکی، بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی، رفتاری و غیره ایجاد کرده‌اند. یکی از مهم ترین سازگاری های گیاهان با دما، شکل رشد آنهاست. جایی که گرمای کمی وجود دارد - در قطب شمال، در ارتفاعات - بسیاری از گیاهان به شکل کوسن، بسیاری از گیاهان بالشتکی شکل، گیاهان با گل سرخ های پایه برگ، شکل های خزنده وجود دارد. شاخه های خزنده در زیر برف زمستان گذرانی می کنند و در معرض اثرات مضر دمای پایین قرار نمی گیرند.

در حیوانات، سازگاری مورفولوژیکی با دما نیز به وضوح قابل مشاهده است. تحت تأثیر عامل دما، حیوانات دارای ویژگی های مورفولوژیکی مانند بازتاب بدن، پایین، پرها و پشم و رسوبات چربی هستند. بیشتر حشرات در قطب شمال و کوه های مرتفع تیره رنگ هستند. این باعث افزایش جذب گرمای خورشیدی می شود. حیوانات گرماگیر موجود در مناطق سردسیر (خرس های قطبی، نهنگ ها و غیره) از نظر اندازه بزرگ هستند، در حالی که ساکنان کشورهای گرم (به عنوان مثال، بسیاری از پستانداران حشره خوار) معمولاً از نظر اندازه کوچکتر هستند. این پدیده را حکومت برگمان می نامند. بر اساس این قانون، با حرکت به سمت شمال، اندازه متوسط ​​بدن در جمعیت حیوانات گرماگیر افزایش می یابد.

حیوانات سازگاری های رفتاری مختلفی با دما دارند. آنها خود را در مهاجرت حیوانات به مکان هایی با دمای مطلوب تر، در تغییر زمان فعالیت و غیره نشان می دهند. در بیابان ها، جایی که سطح آن می تواند تا 60 تا 70 درجه سانتیگراد در طول روز گرم شود، به سختی حیواناتی را روی شن های داغ مشاهده خواهید کرد. حشرات، خزندگان و پستانداران زمان گرم خود را در لانه ها پنهان می کنند. در اعماق خاک دما به این شدت نوسان نمی کند و نسبتاً پایین است. هنگامی که دما کاهش می یابد، بیشتر حیوانات به خوردن غذاهای پر کالری روی می آورند. در فصل گرم، سنجاب ها بیش از 100 نوع غذا می خورند، اما در زمستان عمدتا از دانه های مخروطی، غنی از چربی تغذیه می کنند. گونه هایی که در آب و هوای سردتر زندگی می کنند، نسبت به گونه های مرتبط از آب و هوای گرم، اعضای بدن (دم، گوش، اندام) کوچک تری دارند.

ترکیب گاز جو نیز یک عامل مهم آب و هوایی است. تقریباً 3-3.5 میلیارد سال پیش، جو حاوی نیتروژن، آمونیاک، هیدروژن، متان و بخار آب بود و اکسیژن آزاد در آن وجود نداشت. ترکیب اتمسفر تا حد زیادی توسط گازهای آتشفشانی تعیین شد. به دلیل کمبود اکسیژن، هیچ صفحه ازن برای جلوگیری از تشعشعات فرابنفش خورشید وجود نداشت. با گذشت زمان، به دلیل فرآیندهای غیرزیست، اکسیژن در جو سیاره انباشته شد و تشکیل لایه اوزون آغاز شد. در اواسط دوره پالئوزوئیک، مصرف اکسیژن برابر با تولید آن بود؛ در این دوره، محتوای O2 در جو نزدیک به سطح مدرن، حدود 20٪ بود. جالب توجه است که غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن برای بسیاری از گیاهان عالی محدود است. در بسیاری از گیاهان، افزایش کارایی فتوسنتز با افزایش غلظت دی اکسید کربن امکان پذیر است، اما کمتر شناخته شده است که کاهش غلظت اکسیژن نیز می تواند منجر به افزایش فتوسنتز شود. در آزمایشات روی حبوبات و بسیاری از گیاهان دیگر، نشان داده شد که کاهش میزان اکسیژن هوا به 5 درصد، شدت فتوسنتز را تا 50 درصد افزایش می دهد. نیتروژن نیز نقش بسیار مهمی دارد. این مهمترین عنصر بیوژنیک است که در تشکیل ساختارهای پروتئینی موجودات نقش دارد. باد اثر محدود کننده ای بر فعالیت و توزیع موجودات دارد.

رطوبت در برخی از زیستگاه ها یک عامل غیرزیست محدود کننده برای موجودات زنده است و ترکیب گیاهان و جانوران یک منطقه خاص، به عنوان مثال، در یک بیابان را تعیین می کند. گیاه مواد مغذی را عمدتاً در حالت محلول جذب می کند. آب برای سایر فرآیندهای زندگی گیاهان نیز ضروری است و برای بسیاری از موجودات نیز زیستگاه است. بسته به نیاز به آب، گروه های اکولوژیکی مختلفی از گیاهان متمایز می شوند. پوشش گیاهی آبزی شامل گیاهانی است که نمی توانند خارج از محیط آبی زندگی کنند (الودئا، علف اردک). گیاهان نزدیک به آب (زمینی-آبی) در امتداد سواحل بدنه های آبی رشد می کنند و می توانند تا حدی در آب در جنگل های مرطوب و مرداب ها غوطه ور شوند (کتان فاخته، نی، اسفاگنوم). این گیاهان فقط در شرایط رطوبت زیاد خاک وجود دارند و حتی با کمبود آب کوتاه مدت، این گیاهان پژمرده شده و ممکن است بمیرند. گیاهان خشکی در خشکی رشد می کنند و می توانند به خشکی مقاوم باشند (کاکتوس، علف پر، خار شتر) یا قادر به مقاومت در برابر خشکسالی کوتاه مدت هستند، در شرایط رطوبت متوسط ​​رشد می کنند (توس، چاودار، بلوط). گیاهان مقاوم به خشکی سازگاری هایی برای زندگی در مکان های خشک دارند، مانند برگ های اصلاح شده، سیستم ریشه ای توسعه یافته به عنوان مثال، گیاهان آبدار آب را در بافت های بدن خود جمع می کنند، به عنوان مثال، کاکتوس ها.

2.2 عوامل محیطی زیستی

تأثیر عوامل زیستی محیطی به صورت تأثیر موجودات زنده مختلف بر گیاهان و همه با هم بر فضای اطراف خود را نشان می دهد. تعامل بین موجودات می تواند مستقیم و غیر مستقیم باشد.

شکل 5. عوامل محیطی زیستی.

کامنسالیسم به زندگی مشترک موجودات مختلف گفته می شود، زمانی که یک موجود زنده در داخل بدن موجود دیگر مستقر شده و به قیمت آن تغذیه می کند، به میزبان (باکتری های روده انسان) آسیبی نمی رساند. در آمنسالیسم، یکی از ارگانیسم های همزیست آسیب می بیند و دیگری نسبت به اثرات اولی بی تفاوت است (پنی سیلیوم باکتری هایی را که نمی توانند روی آن تاثیر بگذارند می کشد).

همزیستی همه اشکال زندگی مشترک موجودات مختلف از گونه های مختلف است. و همزیستی سودمند متقابل موجودات متعلق به گونه های مختلف را متقابل می گویند. به عنوان مثال، می‌توان به رابطه بین گیاهان حبوبات و باکتری‌های ندول تثبیت کننده نیتروژن که در سیستم ریشه آنها زندگی می‌کنند اشاره کرد. ریشه گیاهان عالی با میسلیوم قارچ های کلاهک به روشی مشابه تعامل دارند. هر دو موجودات از یکدیگر مواد لازم برای زندگی را دریافت می کنند.

رقابت نوعی کنش متقابل است که در آن گیاهان از گونه های مشابه یا متفاوت می توانند برای منابع فضای اطراف - آب، نور، مواد مغذی، مکان و غیره با یکدیگر رقابت کنند. در این صورت مصرف برخی از منابع توسط برخی موجودات باعث کاهش دسترسی آنها به سایر موجودات می شود.

نمونه ای از رقابت درون گونه ای یک جنگل کاج مصنوعی است که در آن درختان هم سن برای نور با هم رقابت می کنند. آن دسته از درختانی که با درختانی که سریعتر رشد می کنند سازگاری ندارند در سایه بسیار بدتر رشد می کنند و بسیاری از آنها می میرند. رقابت بین گونه ای را می توان در میان گونه ها و جنس های گیاهی با نیازهای مشابه که بخشی از همان گروه هستند، به عنوان مثال، در جنگل های مختلط بین ممرز و بلوط ردیابی کرد.

بسیاری از حیوانات گیاهخوار گیاهخوار هستند و ارتباط آنها با گیاهان از طریق خوردن است. بنابراین، در مراتع، حیوانات فقط انواع خاصی از گیاهان را می خورند، بدون اینکه به گیاهان دیگر سمی یا مزه ناخوشایند دست بزنند. با گذشت زمان، این منجر به تغییرات اساسی در ترکیب گونه ای پوشش گیاهی در یک منطقه خاص می شود. برخی از گیاهان دارای وسایل محافظتی در برابر خورده شدن توسط حیوانات هستند، به عنوان مثال، انتشار مواد سمی، برگ ها و خارهای اصلاح شده).

فصل 3. اهمیت و نقش بیوسفر در توسعه محیط جغرافیایی

3.1. ویژگی حیات در پوسته های جزء

پوسته جغرافیایی شامل سه پوسته اصلی است: جو، هیدروسفر و لیتوسفر. و در هر یک از این پوسته‌های مؤلفه، زندگی به روش خاص خود ظاهر می‌شود.

شکل 6. مرز بیوسفر زمین.

حد بالایی توزیع حیات در اتمسفر ظاهراً نه به اندازه دماهای پایین که توسط تأثیر مخرب تشعشع تعیین می شود. بنابراین گرده گیاهان گلدار و ژیمنوسپرم، هاگ قارچ ها، خزه ها، سرخس ها و گلسنگ ها، باکتری ها و موجودات تک یاخته ای به طور مداوم یا با ریتم های فصلی در هوا حضور دارند. بر فراز خشکی و آب، در باران، برف، ابر و مه، علاوه بر گرده و هاگ، میکروارگانیسم‌ها نیز یافت شدند. کل محیط هوا معلقی از گرده ها، هاگ ها و میکروارگانیسم های زنده است که با افزایش ارتفاع، محتوای آنها کاهش می یابد. شدت تابش ایجاد شده توسط پرتوهای کیهانی در ارتفاع 9 کیلومتری ده ها برابر بیشتر از سطح دریا است و در ارتفاعات 15-18 کیلومتری صدها برابر افزایش می یابد. توزیع میکروارگانیسم ها در ارتفاع بالا به دلیل جریان پرتو فرابنفش سخت از خورشید که همه موجودات زنده را می کشد، محدود می شود.

V.I. Vernadsky خاطرنشان کرد که مرزهای بیوسفر در درجه اول توسط حوزه وجود زندگی تعیین می شود، یعنی میدانی که در آن تولید مثل موجودات ممکن است. می توان ادعا کرد که کل تروپوسفر، که ارتفاع آن در عرض های جغرافیایی قطبی 8-10 کیلومتر و در خط استوا 16-18 کیلومتر است، کم و بیش پر از موجودات زنده ای است که به طور موقت یا دائم در آن ساکن هستند. در حال حاضر در تروپوپوز، ویژگی های فیزیکی و دمایی زیست کره به شدت تغییر می کند، به ویژه، اختلاط شدید متلاطم توده های هوا متوقف می شود. استراتوسفر، واقع در بالای تروپوپوز، به سختی برای وجود میکروارگانیسم ها مناسب است. حد بالایی بیوسفر، یا میدان وجود حیات، به وضوح در تروپوپوز قابل مشاهده است. در عین حال، حد بالایی برای معرفی هاگ ها و میکروارگانیسم ها، که "زمینه ثبات زندگی" را تعیین می کند (موجودات زنده وجود دارند، اما تولید مثل نمی کنند)، تا حد بالایی استراتوسفر امکان پذیر است.

بنابراین، منطقه توزیع موجودات زنده عمدتاً به تروپوسفر محدود می شود. به عنوان مثال، حد بالایی پرواز عقاب ها در ارتفاع 7 کیلومتری است. گیاهان در سیستم های کوهستانی و حشرات در هوا در بالای 6 کیلومتر رایج نیستند. حد بالای سکونت دائمی انسان 5 است، زمین های کشت شده توسط او 4.5 کیلومتر است، جنگل ها در سیستم های کوهستانی مناطق گرمسیری بیش از 4 کیلومتر رشد نمی کنند.

تروپوسفر یک محیط هوایی است که در آن فقط حرکت ارگانیسم ها انجام می شود، اغلب با کمک اندام هایی که به طور خاص برای این کار سازگار شده اند. ظاهراً هیچ آئروپلانکتون واقعی وجود ندارد که به طور دائم در هوا زندگی کند و تولید مثل کند. در غیر این صورت، تروپوسفر یک "ژله" خواهد بود که حداکثر از میکروارگانیسم ها اشباع شده است. موجودات زنده تمام چرخه رشد خود از جمله تولید مثل را فقط در لیتوسفر و هیدروسفر و همچنین در مرز هوا با این پوسته ها انجام می دهند.

لایه های بالایی جو و استراتوسفر که میکروارگانیسم ها را می توان وارد آنها کرد و همچنین سردترین و گرم ترین مناطق کره زمین که موجودات فقط در حالت خفته می توانند وجود داشته باشند، پارابیوسفر نامیده می شوند (به گفته جی. هاچینسون).

زیست کره به طور کامل شامل هیدروسفر - دریاچه ها، رودخانه ها، دریاها و اقیانوس ها است. در دریاها و اقیانوس‌ها، بیشترین تمرکز حیات محدود به منطقه ی افوتیک است، جایی که نور خورشید در آن نفوذ می‌کند. معمولاً عمق آن در دریاها و حوضه های آب شیرین قاره از 200 متر تجاوز نمی کند. در این منطقه است که امکان فتوسنتز وجود دارد، تمام موجودات فتوسنتزی متمرکز شده و محصولات بیولوژیکی اولیه تولید می شود.

منطقه دیفوتیک که از عمق 200 متری شروع می شود، با تاریکی کامل و عدم وجود گیاهان فتوسنتزی مشخص می شود. این یک زیستگاه آبی برای حیواناتی است که به طور فعال در حال حرکت هستند. در همان زمان، گیاهان مرده، فضولات و اجساد حیوانات از طریق آن در جریانی پیوسته به کف دریاها و اقیانوس ها می ریزند.

هنوز هیچ ایده روشنی در مورد حد پایینی و لیتوسفری زیست کره وجود ندارد. بیشتر آثار اختصاص داده شده به بیوسفر نشان می دهد که حد پایین بیوسفر در قاره ها به طور متوسط ​​2-3 کیلومتر است. در اینجا در شرایط کم دما و فشار نسبت به لایه‌های عمیق‌تر، اما با مشارکت موجودات زنده (میکروارگانیسم‌ها) و آب، مهاجرت عناصر شیمیایی متوقف می‌شود. مطالعات میکروبیولوژیکی نشان می‌دهد که میکروارگانیسم‌ها در آب‌های سازند اطراف نفت نیز وجود دارند، اگرچه خود روغن استریل است. در زیر اقیانوس ها، حد لیتوسفر زیست کره به 0.5-1.0 کیلومتر و احتمالاً 3.0 کیلومتر زیر کف آنها گسترش می یابد. با وجود کار حفاری فشرده، هنوز اطلاعات موثقی در مورد نفوذ عمیق‌تر حیات به لیتوسفر وجود ندارد.

در تروپوسفر و لیتوسفر، فازهای جامد، مایع و گاز ماده برهم کنش دارند، ماده زنده به طور مستقیم بر تمام فرآیندهای طبیعی تأثیر می گذارد. پوسته کره زمین در مرز جو یعنی هیدرولیتوسفر که مواد زنده سیاره بر روی آن متمرکز شده است، بیوژوسفر نامیده می شود. حضور دائمی انسان و فعالیت های همه جانبه او تنها در ژئوسفر زیستی امکان پذیر است. .

3.2. مراحل توسعه پوشش جغرافیایی تحت تأثیر بیوسنوزها

پوشش جغرافیایی یک سیستم مادی یکپارچه است که از اثر متقابل نفوذ جو، هیدروسفر، لیتوسفر و ماده زنده تشکیل شده است.

چندین مرحله در زندگی یک پوسته جغرافیایی وجود دارد. اولین مرحله مرحله prebiosphsr و سپس مرحله رشد بیوسفر است. در حال حاضر، دانشمندان بیشتر و بیشتری شروع به گفتن کرده اند که مرحله جدیدی در زندگی پوسته جغرافیایی - نووسفر - آغاز می شود. توسعه مسیر پیچیدگی فزاینده سازه را طی کرد و در فرآیند تعامل اجزا و مجتمع های جدیدی شکل گرفت. هر مرحله جدید با ظهور چرخه های جدید ماده و انرژی مشخص می شود.

مرحله پیش زیست کره (زمین شناسی) توسعه از 4.5 میلیارد سال تا 570 میلیون سال طول کشید. در این زمان شکل گیری قاره ها و حوضه های اقیانوسی اتفاق افتاد و جو و هیدروسفر تشکیل شد. در مرحله پیش بیوسفیک، اتمسفر، هیدروسفر و لیتوسفر برهم کنش داشتند. ماده زنده وجود داشت، اما توزیع پیوسته نداشت. در این زمان، یکپارچگی پوسته توسط چرخه های آب و عناصر شیمیایی حفظ می شد. در نتیجه تعامل اجزای اولیه - آب، هوا، سنگ - اجزای پوسته جغرافیایی تشکیل شد. آب و هوای طبیعی تشکیل شد، g. اجزای سازنده نتایج حاصل از تعامل پوسته ها را حمل می کنند. هوای طبیعی دیگر فقط گازهای اتمسفر نیست، بلکه حاوی هیدروسفر و ذرات جامد لیتوسفر است. آب طبیعی حاوی نمک و گاز است و سنگ های رسوبی تشکیل شده اند. در مرحله پیش از زیست کره، مرز بالایی پوسته جغرافیایی احتمالاً در ارتفاع 80 کیلومتری قرار داشت (در این لایه ابرهای شب تاب متشکل از گازهای یخ زده و یخ وجود دارد، یعنی بخار آب در طول گردش به این "ارتفاع" منتقل شده است. ). علاوه بر این، در این ارتفاع از مرز هموسفر عبور می کند. مرز پایینی در امتداد مرز لایه رسوبی قرار داشت: سنگ های رسوبی نتیجه تأثیر آب و هوا بر روی سنگ ها هستند، علاوه بر این، این جایی است که افق های آب زیرزمینی قرار دارد.