L'evoluzione degli organismi viventi della terra e il loro riflesso nell'involucro geografico. Struttura e proprietà della conchiglia geografica

LEZIONE 4. PROPRIETÀ FISICHE DELL'AMBIENTE GEOGRAFICO

Caratteristiche generali dell'involucro geografico.Busta geografica - Questo è un sistema materiale sorto sulla superficie terrestre a seguito dell'interazione e della compenetrazione della litosfera, dell'atmosfera e dell'idrosfera satura di organismi. I corpi naturali dell'involucro geografico (rocce, acqua, aria, vegetazione, materia vivente) hanno diversi stati di aggregazione (solido, liquido, gassoso) e diversi livelli di organizzazione della materia (non vivente, vivente e bio-inerte - il risultato dell’interazione tra sostanze viventi e non viventi).

L’involucro geografico è formato da due tipi di materia fondamentalmente diversi:atomico-molecolare materia "non vivente" eatomico-organismo sostanza "viva". Il primo può partecipare solo a processi fisico-chimici, a seguito dei quali possono apparire nuove sostanze, ma dagli stessi elementi chimici. Il secondo ha la capacità di riprodurre specie proprie, ma di diversa composizione e aspetto. Le interazioni dei primi richiedono un dispendio energetico esterno, mentre i secondi hanno una propria energia e possono rilasciarla durante varie interazioni. Entrambi i tipi di materia sono sorti contemporaneamente e funzionano fin dall’inizio della formazione delle sfere terrestri. Tra le parti del guscio geografico avviene un costante scambio di materia ed energia, manifestato sotto forma di circolazione atmosferica e oceanica, movimento delle acque superficiali e sotterranee, ghiacciai, movimento di organismi e materia vivente, ecc. Grazie al movimento di materia ed energia, tutte le parti del guscio geografico sono interconnesse e formano un sistema integrale.

La diversa composizione e stati della materia, le forme di energia e l'interazione dei corpi naturali nell'involucro geografico nel corso di una lunga evoluzione hanno portato alla sua complessa differenziazione spaziale. Sorsero parti eterogenee dell'involucro geografico: complessi naturale-territoriali e acquatici, o paesaggi di vario rango: da paesi e zone geografiche a tratti e facies. Pertanto, essendo un tutto unico, il guscio geografico è costituito allo stesso tempo da parti relativamente indipendenti, ma sempre interconnesse e interdipendenti. L'involucro geografico è la culla della vita, che in varie forme e manifestazioni l'accompagna fin dalle fasi iniziali del suo emergere. Gli organismi viventi hanno sempre influenzato la formazione dei componenti dell'involucro geografico. Nel corso del tempo, con il miglioramento delle forme di vita, della sua prevalenza e abbondanza, il ruolo della materia vivente è aumentato e ha sempre più modificato e migliorato l'aspetto dell'involucro geografico.

La maggior parte dei ricercatori, seguendo S.V. Kalesnik, chiama il corpo materiale interconnesso e interdipendente che incornicia il pianeta Terra ovunque come un guscio geografico. Ci sono altri nomi - guscio esterno della terra (P.I. Brounov),epigeosfera (A. G. Isachenko),epigenema (R.I. Abolin),guscio fisiografico (A. A. Grigoriev),biogenosfera (IM Zabelin),sfera del paesaggio (Yu. K. Efremov, F. N. Milkov), ma non erano ampiamente utilizzati.

Componenti dell'involucro geografico.Busta geografica, ogeosfera globale, consiste in un complesso inestricabile di geosfere parziali, occupate prevalentemente da un componente di un certo stato e funzionanti insieme in presenza di biota. Litosfera, atmosfera Eidrosfera formano gusci quasi continui.Biosfera poiché un insieme di organismi viventi in un determinato habitat non occupa uno spazio indipendente, ma domina completamente (idrosfera) o parzialmente (atmosfera e litosfera) le sfere sopra menzionate. Nella geoscienza, il concetto di "involucro geografico" comprende tutti gli organismi viventi (ogni sfera particolare ha il proprio biota, che è la sua componente inestricabile), quindi l'identificazione indipendente della biosfera non è quasi necessaria. In biologia, al contrario, la distinzione della biosfera è legittima. Occupare una posizione specifica criosfera (sfera del freddo) epedosfera (copertura del suolo).

L'involucro geografico è caratterizzato dall'individuazione di divisioni zonali-provinciali, che vengono denominatepaesaggi, Ogeosistemi. Questi complessi nascono da una certa interazione e integrazione di geocomponenti. I geosistemi più semplici si formano attraverso l'interazione della materia a un livello di organizzazione inerte. Ad esempio, i ghiacciai insieme al loro letto e agli strati d'aria adiacenti, un bacino fluviale come sistema di flussi d'acqua insieme a parte della superficie terrestre e alle acque sotterranee, ecc. Relazioni più complesse esistono nei geosistemi come i complessi territoriali naturali o paesaggistici. Corrispondono a blocchi dell'involucro geografico, comprendenti una sezione della crosta terrestre con suolo, una biocenosi e parte della troposfera di un certo spessore. Negli oceani si distinguono paesaggi sottomarini e complessi acquatici.

La sostanza del guscio geografico. Ciascuna delle geosfere ha proprietà diverse e uniche e differisce nelle caratteristiche strutturali. La differenziazione gravitazionale della sostanza terrestre ha portato alla concentrazione di una parte significativa degli elementi più pesanti nel nucleo, mentre nella crosta terrestre prevalgono ossigeno (circa 50%) e silicio (26%). La distribuzione dei principali elementi chimici nelle geosfere è riportata nella tabella. 4.1.

Sono presenti gli elementi chimici nel guscio geograficostato libero (nell'aria), dentroforma di ioni (in acqua) ecomposti complessi (organismi viventi, minerali, ecc.).

Le sostanze più comuni nell'involucro geografico sono rocce e minerali, acque naturali, ghiaccio, aria, materia vivente, suolo e crosta esposta agli agenti atmosferici.

Confini dell'involucro geografico.La maggior parte degli scienziati lo credelimite superiore L'involucro geografico corrisponde al livello di massima concentrazione dello strato di ozono, situato ad un'altitudine di 25-28 km. Altri ricercatori, che identificano l'involucro geografico con quello paesaggistico, ne tracciano il confine esterno lungo il limite superiore della troposfera, tenendo conto che la troposfera interagisce attivamente con la superficie terrestre.

Tabella 4.1. Condizione e composizione dei gusci terrestri (secondo V.A. Vronsky e G.V. Voitkevich, 1997, con modifiche)

Conchiglia	Composizione chimica	Stato fisico
Atmosfera	N 2, O 2, CO 2, (H 2 O), gas inerti
Idrosfera	Acqua salata e dolce, neve e ghiaccio (Na, Mg, Ca, Cl, SO 4, HCO 3 disciolti)	Liquido, parzialmente solido
Materia vivente	Carboidrati, grassi, proteine, acidi nucleici, materiale scheletrico (H 2 O, N, H, C, O)	Solido, liquido parzialmente colloidale
Litosfera	Rocce ignee, sedimentarie e metamorfiche (O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K)	Solido, parzialmente fuso
	Minerali di composizione olivina-pirosseno e loro equivalenti ad alta pressione (O, Si, Mg, Fe)
	Lega ferro-nichel (Fe, FeS, Ni)	La parte superiore è liquida, quella inferiore è probabilmente solida

Limite inferiore spesso effettuato secondo la sezione Mohorovicic, cioè lungo la base della crosta terrestre. Alcuni ricercatori ritengono che l'involucro geografico dovrebbe includere solo la parte della crosta terrestre che interagisce direttamente con altri componenti: acqua, aria, organismi viventi. La zona di trasformazione attiva della materia minerale nell'ambiente termodinamico della superficie terrestre ha uno spessore fino a diverse centinaia di metri sulla terra e decine di metri sotto l'oceano. La ragione della mancanza di un punto di vista comune è che nel guscio geografico non ci sono forze che formano confini chiaramente definiti, come, ad esempio, i bordi dei cristalli.

Si crede checonfini ottimali L'involucro geografico è il confine superiore dello strato di ozono e la base della crosta terrestre, all'interno della quale si trovano la maggior parte dell'atmosfera, l'intera idrosfera e lo strato superiore della litosfera con organismi che vivono o vivono in essi e tracce di attività umana attività.

La geografia si basa su leggi fisiche generali che operano nel mondo circostante. Tra questi ci sono le leggi della gravitazione universale di I. Newton, conservazione della massa e dell'energia, Stefan-Boltzmann, Archimede, Hooke, Ohm, ecc.

Il concetto fondamentale è"sistema" - un insieme di elementi che sono in una certa relazione. Tutto ciò con cui questo sistema interagisce viene chiamato ambiente. I sistemi geografici interagiscono tra loro territorialmente e funzionalmente. Ogni sistema è costituito da un numero finito di elementi. Con un certo grado di convenzione, i sistemi dell'involucro geografico (geosistema) e del suo ambiente esterno possono essere suddivisi in meccanici, termodinamici, bioinerti, biologici, etnici e sociali.

Sistemi meccanici caratterizzati dall'interazione di forze dei corpi che li compongono e dotati di massa. Questi includono corpi cosmici, correnti aeree e marine, ecc. Un sistema meccanico è considerato un sistema di equilibrio di forze. In sua assenza, il sistema cambia direzione e presto crolla.

Sistemi termodinamici associato al movimento della materia dovuto alla trasformazione o al trasferimento di energia. A differenza dei sistemi isolati studiati dalla termodinamica classica, i geosistemi sono aperti, cioè scambiano materia ed energia con l’ambiente esterno. Questa è una circostanza estremamente importante, poiché i sistemi aperti sono in grado di accumulare energia convertita, mantenendo e migliorando la propria struttura. L'insieme di tali proprietà è chiamato auto-organizzazione. Grazie all'autorganizzazione, il mondo dei sistemi geografici diventa nel tempo più complesso, migliora (regge meglio le influenze esterne) o si evolve in modo direzionale.

Figura 4.1. Stato del sistema: a - stabile; B- metastabile; V- instabile

I sistemi termodinamici sono varie circolazioni termiche di una sostanza se ad esse sono associate transizioni o flussi di energia. Ad esempio, il ciclo dell'acqua in natura. Quando si studiano i sistemi termodinamici, è ampiamente utilizzato il metodo dei bilanci (bilancio della radiazione e del calore). In alcuni casi possiamo limitarci a considerare un sistema termodinamico come isolato, cioè trascurare lo scambio energetico del sistema con l’ambiente (processo adiabatico nell’atmosfera).

Bioinerte sono sistemi in cui la materia vivente e non vivente sono inestricabilmente legate e interagiscono. Un esempio di sistema bioinerte è il suolo, che è un'unità di materia minerale (roccia, acqua, aria), organismi viventi e materia bioorganica morta (humus, ecc.). Se uno di questi componenti viene rimosso dal terreno, perderà le sue proprietà caratteristiche (in primis la fertilità), ovvero la diventerà un sistema diverso.

Il sistema hacomunicazioni, in cui sono divisiDritto (causa-effetto, materia-energia) einversione (informativo e normativo). Un sistema con feedback è chiamato autoregolante. Il feedback può essere negativo o positivo. Negativo la comunicazione riduce l’intensità del processo nel sistema aumentandone l’“output”. È caratteristico dei sistemi normalmente funzionanti e mira a mantenerne l'equilibrio dinamico, la stabilità e l'immutabilità. Positivo la connessione rafforza il processo man mano che aumenta la “produzione” del sistema, cioè porta ad una crescita del processo simile a una valanga, a seguito della quale il sistema passa in un nuovo stato o viene distrutto. Molto spesso, un tale corso di cambiamenti è provocato da ragioni esterne, ma il meccanismo di autosviluppo è inerente alla natura del sistema.

Lo stato del sistema è descritto da parametri, inclusi intensivo ed estensivo.Intensivo i parametri (temperatura, umidità assoluta e relativa, bioproduttività) non dipendono dalla dimensione del sistema, ampio (riserve di calore, contenuto di umidità nella massa d'aria, riserve di materia organica, ecc.) sono determinate dalla dimensione del sistema (c'è temperatura sia nell'Artico che all'equatore, ma nell'Artico è più bassa e più alta alla equatore). Di conseguenza i primi non cambiano quando il sistema viene diviso in parti, ma i secondi diminuiscono.

Se i parametri intensivi del sistema sono omogenei, cioè non differiscono nelle sue parti, allora tale sistema è in uno stato di equilibrio stabile secondo questi parametri. Sostenibile chiamato equilibrio, che si ripristina spontaneamente se il sistema se ne allontana. Un sistema in uno stato stazionario può essere paragonato a una palla in buca (Fig. 4.1, UN). Metaresistente chiamato stato che è una delle opzioni stabili (Fig. 4.1,B): la palla potrebbe prendere una qualsiasi delle tre diapositive (1 , 2, 3), ma di questi solo la posizione è assolutamente stabile2. Insostenibile chiamato uno stato in cui un piccolo impulso di influenza porta il sistema fuori equilibrio, al quale non può tornare (Fig. 4.1, V). L’instabilità è caratteristica dei sistemi in via di sviluppo. Aumenta la diversità della natura (vengono creati nuovi sistemi), ma può anche avere un impatto ambientale negativo. I sistemi in uno stato instabile sono suscettibili a fluttuazioni - fluttuazioni caotiche dei parametri, il cui effetto è imprevedibile.

Nella maggior parte dei casi, i sistemi di involucro geografico lo sonoaprire. I sistemi aperti non aspirano ad un minimo di energia potenziale e ad un massimo di entropia (una misura della dissipazione di energia). I sistemi geografici sono in grado di migliorare riducendo (o concentrando) l’entropia a causa dell’ambiente esterno. Questo processo può essere rappresentato come la formazione dell'ordine dal caos. Si osserva evolutivamente nell'involucro geografico.

Nel guscio geografico ci sono sistemi che hanno due o più stati stabili, chiamati grilletto(commutazione). Ad esempio, lo stato glaciale e privo di ghiaccio della superficie terrestre, il funzionamento di un geyser (riposo - emissione). Il concetto di innesco è importante per valutare le possibili conseguenze ambientali: è energeticamente più semplice mantenere un fenomeno in un certo stato che riportarlo allo stato precedente se è iniziato un processo di transizione.

Le interazioni meccaniche nei processi fisico-geografici planetari che hanno una base materiale sono soggette alla legge di gravitazione universale, secondo la quale due particelle materiali qualsiasi con massa M 1 E M 2 sono attratti l'uno dall'altro con forza R, proporzionale al prodotto delle masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza R fra loro:

Dove G - coefficiente di proporzionalità (costante gravitazionale) pari a 6,672510 -11 Nm 2 /kg 2. Secondo questa legge, la forza di gravità dipende solo dalla posizione delle particelle in un dato momento, cioè l'interazione gravitazionale si diffonde istantaneamente. Da qui l'espressione della gravità:

Dove G - accelerazione di un punto in caduta libera pari a 9,7805 x T - massa di un punto materiale; φ - latitudine geografica; H - l'altezza del punto sopra il livello del mare.

Nel mondo dei macrocorpi, che sono i corpi celesti, la legge di gravitazione universale gioca un ruolo fondamentale, determinandone l'interazione e l'evoluzione. Sulla Terra, le manifestazioni di questa legge sono:

Campo gravitazionale terrestre (campo gravitazionale);

differenziazione gravitazionale della materia terrestre, che porta alla formazione di geosfere, equilibrio isostatico della litosfera, convezione termica nel nucleo e nel mantello, oceano e atmosfera;

movimenti delle masse terrestri e loro movimenti all'interno del pianeta e sulla sua superficie;

formazione delle maree.

Il campo gravitazionale della Terra rappresenta il campo di gravità - la forza di gravità risultante e la forza centrifuga della rotazione terrestre (Fig. 4.2). Poiché la forza di gravità dipende dal raggio della Terra, che ai poli è minimo, ai poli è maggiore. La forza centrifuga, che dipende (a parità di velocità di rotazione) dal raggio dell'orbita, è massima all'equatore. La risultante di queste forze aumenta rispettivamente dall'equatore ai poli da 978 a 983 galloni. La forza di gravità diminuisce dalla superficie terrestre verso l'alto e aumenta un po' in profondità nella terra, all'interno della litosfera.

Il campo gravitazionale è potenziale. Punti con lo stesso potenziale gravitazionale formano superfici isopotenziali (o equipotenziali). Su ciascuna di queste superfici il movimento spontaneo della massa è impossibile, poiché la componente orizzontale della gravità è zero. La superficie isopotenziale più importante della Terra è la superficie del geoide. Si formano sezioni di superfici in rilievo isopotenziali orizzontale(isoipsi di terra o isobate del fondale marino).

Riso. 4.2. Gravità (R O ) - risultante delle forze gravitazionali (P N ) e centrifugo (R δ )

I movimenti dei corpi dotati di massa avvengono nel campo di gravità secondo la direzione del gradiente di questo campo, cioè superfici normali alle isopotenziali. In presenza di ostacoli (ad esempio terreno), il movimento avviene in modo tale che l'energia potenziale diminuisce. Ad esempio, secondo la legge dei vasi comunicanti, il livello dell'acqua nei serbatoi collegati corrisponde ad una superficie potenziale.

Vengono visualizzati i valori del campo gravitazionale terrestre isogoni(linee di valori di uguale gravità).

Differenziazione gravitazionale. Secondo le idee esistenti, la gravità è stata una delle forze principali nella formazione della Terra da una nuvola protoplanetaria. Secondo diverse ipotesi, la Terra si è formata come corpo eterogeneo (il nucleo terrestre si è formato in uno stadio precedente, il mantello in uno stadio successivo) o come una massa omogenea. In quest'ultimo caso, si ritiene che la cosa principale nella storia del pianeta da un punto di vista geofisico sia processo di differenziazione gravitazionale della materia - stratificazione secondo la densità della materia in un campo gravitazionale. Come risultato di tale stratificazione, sorsero le geosfere, ciascuna delle quali era composta da materia con uno stato di aggregazione e densità simile. I calcoli mostrano che la quantità di calore rilasciata durante la separazione gravitazionale della Terra nel nucleo e nel mantello sarebbe sufficiente per sciogliere la sostanza inizialmente solida del nostro pianeta.

Molti processi sono associati alla differenziazione gravitazionale, compresi i movimenti tettonici verticali dei blocchi litosferici. Nell'atmosfera, la differenziazione gravitazionale porta all'instabilità della colonna d'aria a causa delle diverse temperature e umidità. Nella troposfera, l'aria viene riscaldata dalla superficie terrestre e sperimenta uno slancio verso l'alto (“galleggia”). L’instabilità gravitazionale dell’atmosfera è comune, quindi in meteorologia una diminuzione della temperatura dalla superficie terrestre verso l’alto è considerata normale, mentre un aumento della temperatura è chiamato inversione. Nell'idrosfera, la differenziazione gravitazionale dipende sia dalla temperatura che dalla salinità delle masse d'acqua, il che porta anche al loro movimento e posizionamento in base alla densità (il processo di risalita delle acque è chiamato in salita, abbassamento - discesa).

Isostasia. I processi di differenziazione della densità si manifestano anche sotto forma di equilibrio isostatico della litosfera. Ciò è ben illustrato dai modelli di bilanciamento isostatico dei corpi galleggianti sulla superficie dell'acqua (Fig. 4.3). Nella fig. 4.3, B cubi di diversa densità vengono mostrati con la stessa dimensione, per cui sono immersi nell'acqua in proporzione al rapporto tra la densità dell'acqua. Nella fig. 4.3, UN vengono mostrati cubi della stessa densità ma di dimensioni diverse, quindi ogni cubo è immerso nell'acqua per una quantità pari al rapporto di massa (come nel caso precedente) moltiplicato per la sezione trasversale del cubo. Le frecce mostrano le coppie di gravità e forze di Archimede. Ogni cubo è in uno stato equilibrio isostatico in accordo con la densità della sostanza e lo spessore (potenza) del corpo.

Solitamente il concetto di equilibrio isostatico viene utilizzato in relazione alla litosfera, ma l'effetto si manifesta in qualsiasi ambiente. Pertanto, dallo schema di principio (Fig. 4.4) del bilanciamento isostatico dei blocchi litosferici, risulta chiaro che la crosta continentale galleggia verso l'alto insieme a parte del mantello superiore, poiché è composta da una sostanza meno densa di quella oceanica e ha uno spessore maggiore. La crosta oceanica affonda rispetto a quella continentale per gli stessi motivi, perché la sua densità è maggiore e il suo spessore è minore. Grazie all'isostasia viene mantenuto un rapporto regolare tra l'altezza della terra e la profondità dell'oceano, che si riflette nella curva ipsografica.

Riso. 4.3. Modelli di isostasia (secondo F. Stacy): UN- bilanciamento dei blocchi sul substrato in funzione dello spessore della litosfera; B - blocchi di bilanciamento sul supporto in base alla densità della sostanza (i dati sono espressi in unità di densità convenzionale)

Riso. 4.4. Equilibrio isostatico della litosfera

Il bilanciamento isostatico della litosfera è un'importante proprietà di formazione del sistema dell'involucro geografico. Determina la configurazione dei continenti e degli oceani, la distribuzione delle altezze e delle profondità, e attraverso di essi il flusso e la ridistribuzione del calore, la circolazione delle masse d'acqua e d'aria e altri modelli di differenziazione spaziale del guscio geografico.

Movimenti delle masse terrestri. Le interazioni delle forze gravitazionali e di altro tipo all'interno del pianeta e l'influenza dell'ambiente cosmico portano al movimento delle masse terrestri, cercando di occupare la posizione più stabile nello spazio. L'espressione diretta di questi spostamenti è processi vulcanici - emissioni nell'involucro geografico di masse profonde di materia,fenomeni sismici - bruschi spostamenti delle masse intraterrestri, solitamente accompagnati da tremori e rotture nella continuità della crosta terrestre, movimenti tettonici - movimenti delle masse terrestri all'interno del pianeta o manifestati sulla superficie terrestre (neotettonica). Tutti influenzano attivamente il funzionamento dell'involucro geografico. La ragione principale della loro manifestazione è la necessità di bilanciare i risultati delle interazioni all'interno della Terra e sulla sua superficie. I movimenti delle masse terrestri sono una caratteristica importante del pianeta, poiché indicano l'attività del suo interno e la capacità di svilupparsi e migliorare.

Maree. Le maree oceaniche dipendono principalmente dall'interazione tra Terra, Luna e Sole. Il ruolo principale in questo è svolto dalla vicina Luna, la cui gravità è 2,17 volte maggiore di quella del Sole. L'intero ciclo di marea corrisponde in durata al giorno lunare (24 ore e 51 minuti), che non coincide con i giorni solari, a causa dei quali si formano disuguaglianze di marea. Tuttavia, in realtà si osservano maree diurne, semidiurne e miste.

La Luna ruota attorno alla Terra su un'orbita ellittica con un raggio medio di 384mila km. Il sistema Terra-Luna ha un centro di massa comune, situato nel corpo terrestre a una distanza di 2/3 dal suo centro, poiché le masse delle forze interagenti differiscono notevolmente (quella della Terra è 81 volte maggiore di quella della Luna). Entrambi i corpi celesti si muovono in modo tale che qualsiasi punto di uno di essi descrive la stessa orbita. In ognuno di questi punti si genera la stessa forza centrifuga, indipendentemente dalla latitudine del luogo.

Oltre alla forza centrifuga, ogni punto della Terra è interessato da una forza gravitazionale diretta verso la Luna, che dipende dalla distanza dalla massa perturbatrice (Fig. 4.5). Se la distanza dal centro di massa della Luna al centro di massa della Terra è 60 raggi terrestri (R), poi al punto Z più vicino alla Luna (zenit)è pari solo a 59 R, e fino al punto più lontano N (nadir) - 61R. Secondo la legge di gravitazione universale, l’entità della forza gravitazionale è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra i centri di massa. Di conseguenza, nel punto Z la forza gravitazionale è maggiore che nel punto O 3, e nel punto N è minore che in qualsiasi altro punto del corpo terrestre. Quindi, al centro di massa della Terra c'è uguaglianza delle forze gravitazionali e centrifughe, ma nei punti Z e N non c'è uguaglianza: nel punto Z la forza gravitazionale è maggiore della forza centrifuga, e nel punto N la forza centrifuga è più grande. Ciò porta alla formazione di deformazioni delle maree: rigonfiamenti o onde stazionarie.

I calcoli mostrano che al centro di massa della Terra il valore assoluto della forza gravitazionale dovuta all’influenza della Luna è di 3,38 mg per 1 kg di massa, nel punto Z la forza gravitazionale è già di 3,49 mg/kg e a punto N - solo 3,27 mg/kg. Sommando questi valori in ogni punto della superficie terrestre con i valori vettoriali della forza centrifuga, otteniamo la risultante, che è diretta nel punto Z verso la Luna, e nel punto N lontano dalla Luna. Questa forza si chiama marea Il suo valore in entrambi i casi è 0,11 mg/kg di massa, ma è di segno opposto. In altri punti che non giacciono sull'asse del sistema Terra-Luna, le forze saranno disallineate e formeranno parallelogrammi, in cui la risultante è diretta lungo la diagonale del parallelogramma.

Riso. 4.5. Formazione della forza di marea sotto l'influenza della Luna in vari punti della superficie terrestre

Figura 4.6. Maree formate durante l'interazione della Terra con la Luna (L) e il Sole (S): UN - primavera; B -quadratura

A causa della rotazione della Terra, i picchi di marea si formano in ogni momento successivo in nuovi posti sulla superficie terrestre, quindi, durante il periodo di tempo tra due successivi climax superiori o inferiori della Luna, i picchi di marea andranno in giro per il globo e durante questo periodo si verificheranno due alte maree e due basse maree in ogni luogo.

Un'interazione simile avviene tra la Terra e il Sole (così come altri corpi celesti), ma è insignificante. La massa del Sole è incomparabilmente grande rispetto alla massa della Luna e anche la distanza tra la Terra e il Sole è molto maggiore di quella della Luna, quindi la grandezza della marea solare è circa 2,2 volte inferiore a quella lunare. Poiché le posizioni relative della Terra, della Luna e del Sole cambiano costantemente, cambiano anche le magnitudo delle maree solari e lunari. Le maree solari modificano l'entità delle maree lunari. Se si sommano le onde di marea di origine lunare e solare e i tre luminari si trovano su una linea retta, allora la marea viene chiamata primavera, se vengono sottratti, e il Sole e la Luna formano un angolo retto rispetto alla Terra - quadratura(Fig. 4.6). L'altezza della marea primaverile nell'oceano è circa 1,5 volte superiore alla marea lunare e la marea in quadratura è alta la metà.

Il lavoro della materia vivente nella biosfera è piuttosto vario. Secondo Vernadsky, il lavoro della materia vivente nella biosfera può manifestarsi in due forme principali:

a) chimica (biochimica) – I tipo di attività geologica; b) attività meccanica – II tipologia di trasporto.

La migrazione biogenica degli atomi del primo tipo si manifesta nel costante scambio di materia tra gli organismi e l'ambiente nel processo di costruzione del corpo degli organismi e di digestione del cibo. La migrazione biogenica degli atomi del secondo tipo consiste nel movimento della materia da parte degli organismi durante la loro attività vitale (durante la costruzione di tane, nidi, quando gli organismi sono sepolti nel terreno), nel movimento della materia vivente stessa, nonché nel passaggio di sostanze inorganiche attraverso il tratto gastrico di mangiatori di terra, mangiatori di limo e filtratori.

Per comprendere il lavoro svolto dalla materia vivente nella biosfera, sono molto importanti tre principi di base, che V. I. Vernadsky chiamò principi biogeochimici:

1. La migrazione biogenica degli atomi di elementi chimici nella biosfera tende sempre alla sua massima manifestazione.
2. L'evoluzione delle specie nel corso delle ere geologiche, che porta alla creazione di forme di vita stabili nella biosfera, va in una direzione che favorisce la migrazione biogenica degli atomi.
3. La materia vivente è in continuo scambio chimico con l'ambiente cosmico che la circonda, ed è creata e mantenuta sul nostro pianeta dall'energia radiante del Sole.

Funzioni della materia vivente:

1. Funzione energetica

Assorbimento di energia solare durante la fotosintesi ed energia chimica durante la decomposizione di sostanze sature di energia, trasferimento di energia attraverso le catene alimentari.

Di conseguenza, esiste una connessione tra i fenomeni biosfera-planetari e la radiazione cosmica, principalmente la radiazione solare. A causa dell'energia solare accumulata, si verificano tutti i fenomeni della vita sulla Terra. Non per niente Vernadsky ha definito gli organismi verdi della clorofilla il principale meccanismo della biosfera.

L'energia assorbita viene distribuita all'interno dell'ecosistema tra gli organismi viventi sotto forma di cibo. Parte dell'energia viene dissipata sotto forma di calore, mentre una parte si accumula nella materia organica morta e si trasforma in uno stato fossile. È così che si sono formati depositi di torba, carbone, petrolio e altri minerali combustibili.

L'ossigeno viene rilasciato dalle rocce litosferiche durante i processi geochimici che si verificano in esse. Ne contiene 2,8·1014 tonnellate.Negli ultimi 200 milioni di anni il contenuto di ossigeno nell'aria è rimasto costante grazie alla fotosintesi delle piante. La comparsa dell'ossigeno ha cambiato molte proprietà della Terra. Lo strato di ozono ha iniziato a bloccare i raggi ultravioletti, dannosi per gli organismi viventi. I processi di erosione delle rocce si sono intensificati, poiché l'ossigeno è un forte agente ossidante. In sua assenza nell'atmosfera, la composizione della litosfera sulla Terra era completamente diversa. Pertanto, le quarziti ferruginose del KMA, così come i depositi di minerale di ferro della Siberia, si formarono in epoca Precambriana. Queste sono forme ferrose di ferro che si formano con una piccola quantità di ossigeno. Nelle epoche geologiche successive non vi furono tali accumuli di minerali di ferro sulla Terra. Nell'atmosfera è comparso l'ossigeno e hanno cominciato a formarsi forme di ossido di ferro, che sono più mobili e non possono creare grandi depositi9.

L'azoto atmosferico viene assorbito dalle piante e gli animali lo ricevono dagli alimenti vegetali. Ma il ruolo principale nella fissazione dell'azoto appartiene ai batteri del suolo. Il suo contenuto nell'atmosfera è di 3,8·1015 tonnellate e l'azoto viene restituito all'atmosfera grazie all'attività di altri batteri denitrificanti. Senza di essi, la maggior parte dell’azoto atmosferico finirebbe nell’oceano e nelle rocce sedimentarie.

Carbonio. Durante l'esistenza degli organismi fotosintetici sulla Terra, la loro atmosfera trasferiva una grande quantità di carbonio nella crosta terrestre. L'atmosfera moderna ne contiene 7·1011 tonnellate.Il bilancio del carbonio è legato alle attività dell'organismo, che assorbe e rilascia anidride carbonica. Tuttavia, questo equilibrio viene talvolta interrotto dalle attività economiche del corpo e dal rilascio di grandi quantità di carbonio nell’ambiente.

Pertanto, l'atmosfera moderna è il prodotto dell'attività vitale degli organismi, compreso l'uomo, che ne determinano, regolano e modificano la composizione.

2. Funzione distruttiva

Questa funzione consiste nella decomposizione, mineralizzazione della materia organica morta, decomposizione chimica delle rocce, coinvolgimento dei minerali risultanti nel ciclo biotico, cioè. provoca la trasformazione della materia vivente in materia inerte. Di conseguenza si forma anche la materia biogenica e bioinerte della biosfera.

Una menzione speciale merita la decomposizione chimica delle rocce. "Non abbiamo sulla Terra un frantoio di materia più potente della materia vivente", ha scritto Vernadsky.

I pionieri della vita sulle rocce - batteri, alghe blu-verdi, funghi e licheni - hanno un forte effetto chimico sulle rocce con soluzioni di un intero complesso di acidi - carbonico, nitrico, solforico e vari organici. Decomponendo alcuni minerali con il loro aiuto, gli organismi estraggono selettivamente e includono nel ciclo biotico gli elementi nutritivi più importanti: calcio, potassio, sodio, fosforo, silicio e microelementi.

3. Funzione di concentrazione

Questo è il nome dell'accumulo selettivo durante la vita di alcuni tipi di sostanze utili alla costruzione del corpo dell'organismo o di quelle rimosse da esso durante il metabolismo. Come risultato della funzione di concentrazione, gli organismi viventi estraggono e accumulano elementi biogenici dall'ambiente. La composizione della materia vivente è dominata da atomi di elementi leggeri: idrogeno, carbonio, azoto, ossigeno, sodio, magnesio, silicio, zolfo, cloro, potassio, calcio. La concentrazione di questi elementi nel corpo degli organismi viventi è centinaia e migliaia di volte superiore a quella dell'ambiente esterno. Ciò spiega l'eterogeneità della composizione chimica della biosfera e la sua significativa differenza rispetto alla composizione della materia inanimata del pianeta. Insieme alla funzione di concentrazione di una sostanza in un organismo vivente, si distingue il suo opposto in termini di risultati: la dispersione. Si manifesta attraverso le attività trofiche e di trasporto degli organismi. Ad esempio, la dispersione della materia quando gli organismi espellono gli escrementi, la morte degli organismi durante vari tipi di movimenti nello spazio o i cambiamenti del tegumento. Il ferro nell'emoglobina del sangue viene disperso, ad esempio, attraverso gli insetti succhiatori di sangue.

4. Funzione di formazione dell'ambiente

Trasformazione dei parametri fisici e chimici dell'ambiente (litosfera, idrosfera, atmosfera) a seguito di processi vitali in condizioni favorevoli all'esistenza degli organismi. Questa funzione è il risultato congiunto delle funzioni della materia vivente discusse sopra: la funzione energetica fornisce energia a tutti gli anelli del ciclo biologico; distruttivo e la concentrazione contribuiscono all'estrazione dall'ambiente naturale e all'accumulo di elementi sparsi, ma di vitale importanza per gli organismi viventi. È molto importante notare che, come risultato della funzione di formazione dell'ambiente, nel guscio geografico si sono verificati i seguenti eventi importanti: la composizione gassosa dell'atmosfera primaria è stata trasformata, la composizione chimica delle acque dell'oceano primario è cambiata, nella litosfera si formò uno strato di rocce sedimentarie e sulla superficie terrestre apparve una copertura di terreno fertile. "Un organismo ha a che fare con un ambiente al quale non solo è adattato, ma che è adattato ad esso", così Vernadsky ha caratterizzato la funzione di formazione dell'ambiente della materia vivente.

Le quattro funzioni della materia vivente considerate sono le principali e determinanti. Si possono distinguere alcune altre funzioni della materia vivente, ad esempio10:

La funzione gas determina la migrazione dei gas e le loro trasformazioni e garantisce la composizione gassosa della biosfera. La massa predominante di gas sulla Terra è di origine biogenica. Nel processo di funzionamento della materia vivente, vengono creati i principali gas: azoto, ossigeno, anidride carbonica, idrogeno solforato, metano, ecc. Si vede chiaramente che la funzione del gas è una combinazione di due funzioni fondamentali: distruttiva e formatrice dell'ambiente ;

La funzione redox consiste nella trasformazione chimica principalmente di quelle sostanze che contengono atomi con stato di ossidazione variabile (composti di ferro, manganese, azoto, ecc.). Allo stesso tempo, sulla superficie terrestre predominano i processi biogenici di ossidazione e riduzione. Tipicamente, la funzione ossidativa della materia vivente nella biosfera si manifesta nella trasformazione da parte di batteri e alcuni funghi di composti relativamente poveri di ossigeno nel suolo, crosta e idrosfera in composti più ricchi di ossigeno. La funzione riducente viene espletata attraverso la formazione diretta di solfati oppure attraverso l'idrogeno solforato biogenico prodotto da vari batteri. E qui vediamo che questa funzione è una delle manifestazioni della funzione di formazione dell'ambiente della materia vivente;

La funzione di trasporto è il trasferimento di materia contro la gravità e in direzione orizzontale. Sin dai tempi di Newton, è noto che il movimento dei flussi di materia sul nostro pianeta è determinato dalla forza di gravità. La materia non vivente stessa si muove lungo un piano inclinato esclusivamente dall'alto verso il basso. Solo in questa direzione si muovono fiumi, ghiacciai, valanghe e ghiaioni.

Prima della comparsa della vita sulla Terra, il suo unico guscio esterno era costituito da tre gusci interconnessi: la litosfera, l'atmosfera e l'idrosfera. Con l'avvento degli organismi viventi, la biosfera, questo involucro esterno è cambiato in modo significativo. Anche tutti i suoi componenti - componenti - sono cambiati. Il guscio della Terra, all'interno del quale gli strati inferiori dell'atmosfera, le parti superiori della litosfera, l'intera idrosfera e la biosfera si penetrano e interagiscono reciprocamente, è chiamato guscio geografico (terrestre). Tutti i componenti del guscio geografico non esistono isolatamente; interagiscono tra loro. Pertanto, l'acqua e l'aria, penetrando attraverso fessure e pori in profondità nelle rocce, partecipano ai processi atmosferici, li modificano e allo stesso tempo cambiano se stessi. I fiumi e le falde acquifere, spostando i minerali, partecipano ai cambiamenti dei rilievi. Le particelle di roccia salgono in alto nell'atmosfera durante le eruzioni vulcaniche e i forti venti. Nell'idrosfera sono contenuti molti sali. L'acqua e i minerali fanno parte di tutti gli organismi viventi. Gli organismi viventi, morendo, formano enormi strati di rocce. Diversi scienziati disegnano i confini superiore e inferiore dell'involucro geografico in modi diversi. Non ha confini netti. Molti scienziati ritengono che il suo spessore sia in media di 55 km. Rispetto alle dimensioni della Terra, è una pellicola sottile.

Come risultato dell'interazione dei componenti, il guscio geografico ha proprietà inerenti solo ad esso.

Solo qui le sostanze sono presenti negli stati solido, liquido e gassoso, il che è di grande importanza per tutti i processi che si verificano nell'involucro geografico e soprattutto per l'emergere della vita. Solo qui, vicino alla solida superficie della Terra, è nata prima la vita, e poi sono apparsi l'uomo e la società umana, per l'esistenza e lo sviluppo dei quali esistono tutte le condizioni: aria, acqua, rocce e minerali, calore e luce solare, suolo , vegetazione, vita batterica e animale.

Tutti i processi nell'involucro geografico avvengono sotto l'influenza dell'energia solare e, in misura minore, delle fonti energetiche interne terrestri. I cambiamenti nell'attività solare influenzano tutti i processi dell'involucro geografico. Ad esempio, durante i periodi di maggiore attività solare, le tempeste magnetiche aumentano, il tasso di crescita delle piante, la riproduzione e la migrazione degli insetti cambiano e la salute delle persone, in particolare dei bambini e degli anziani, peggiora. La connessione tra i ritmi dell'attività solare e gli organismi viventi è stata mostrata dal biofisico russo Alexander Leonidovich Chizhevskij negli anni '20 e '30. XX secolo

L'involucro geografico è talvolta chiamato ambiente naturale o semplicemente natura, intendendo principalmente la natura entro i confini dell'involucro geografico.

Tutti i componenti del guscio geografico sono collegati in un unico insieme attraverso la circolazione di sostanze ed energia, grazie alla quale avviene lo scambio di sostanze tra i gusci. La circolazione di materia ed energia è il meccanismo più importante dei processi naturali dell'involucro geografico. Esistono vari cicli di sostanze ed energia: cicli dell'aria nell'atmosfera, crosta terrestre, cicli dell'acqua, ecc. Per l'involucro geografico, il ciclo dell'acqua, che si svolge a causa del movimento delle masse d'aria, è di grande importanza. L'acqua è una delle sostanze più sorprendenti della natura, caratterizzata da una grande mobilità. La capacità di passare dallo stato liquido a quello solido o gassoso con lievi variazioni di temperatura consente all'acqua di accelerare vari processi naturali. Senza acqua non può esserci vita. L'acqua, essendo nel ciclo, entra in strette interazioni con altri componenti, li collega tra loro ed è un fattore importante nella formazione dell'involucro geografico.

Il ciclo biologico gioca un ruolo enorme nella vita dell'involucro geografico. Nelle piante verdi, come è noto, alla luce si formano sostanze organiche da anidride carbonica e acqua, che servono da cibo per gli animali. Gli animali e le piante, dopo la morte, vengono decomposti da batteri e funghi in minerali, che vengono poi riassorbiti dalle piante verdi. Gli stessi elementi costituiscono ripetutamente le sostanze organiche degli organismi viventi e ritornano ripetutamente allo stato minerale.

Il ruolo principale in tutte le circolazioni spetta alla circolazione dell'aria nella troposfera, che comprende l'intero sistema dei venti e del movimento verticale dell'aria. Il movimento dell'aria nella troposfera attira l'idrosfera nel ciclo globale, formando il ciclo globale dell'acqua. Anche l'intensità degli altri cicli dipende da questo. I cicli più attivi si verificano nelle cinture equatoriale e subequatoriale. Nelle regioni polari, al contrario, procedono con particolare lentezza. Tutti i cicli sono interconnessi.

Ogni ciclo successivo è diverso dai precedenti. Non forma un circolo vizioso. Le piante, ad esempio, prendono sostanze nutritive dal terreno e, quando muoiono, ne restituiscono molte di più, poiché la massa organica delle piante è costituita principalmente dall'anidride carbonica atmosferica e non da sostanze provenienti dal terreno. Grazie ai cicli, avviene lo sviluppo di tutti i componenti della natura e dell'involucro geografico nel suo insieme.

Cosa rende unico il nostro pianeta? Vita! È difficile immaginare il nostro pianeta senza piante e animali. In un'ampia varietà di forme permea non solo gli elementi acqua e aria, ma anche gli strati superiori della crosta terrestre. L'emergere della biosfera è una fase di fondamentale importanza nello sviluppo dell'involucro geografico e dell'intera Terra come pianeta. Il ruolo principale degli organismi viventi è garantire lo sviluppo di tutti i processi vitali, che si basano sull'energia solare e sul ciclo biologico delle sostanze e dell'energia. I processi vitali consistono in tre fasi principali: la creazione della produzione primaria come risultato della fotosintesi della materia organica; trasformazione di prodotti primari (vegetali) in prodotti secondari (animali); distruzione di prodotti biologici primari e secondari da parte di batteri e funghi. Senza questi processi la vita è impossibile. Gli organismi viventi includono: piante, animali, batteri e funghi. Ogni gruppo (regno) di organismi viventi svolge un ruolo specifico nello sviluppo della natura.

La vita sul nostro pianeta è nata 3 miliardi di anni fa. Tutti gli organismi nel corso di miliardi di anni si sono sviluppati, si sono stabiliti, sono cambiati nel processo di sviluppo e, a loro volta, hanno influenzato la natura della Terra: il loro habitat.

Sotto l'influenza degli organismi viventi, c'è più ossigeno nell'aria e una diminuzione del contenuto di anidride carbonica. Le piante verdi sono la principale fonte di ossigeno atmosferico. Un'altra cosa era la composizione dell'Oceano Mondiale. Nella litosfera sono apparse rocce di origine organica. Depositi di carbone e petrolio, la maggior parte dei depositi calcarei sono il risultato dell'attività degli organismi viventi. Il risultato dell'attività degli organismi viventi è anche la formazione dei suoli, grazie alla fertilità dei quali è possibile la vita vegetale. Pertanto, gli organismi viventi sono un potente fattore nella trasformazione e nello sviluppo dell'involucro geografico. Il brillante scienziato russo VI Vernadsky considerava gli organismi viventi la forza più potente sulla superficie terrestre in termini di risultati finali, trasformando la natura.

Componenti dell'involucro geografico e loro interazione.

Atmosfera, litosfera, idrosfera e biosfera: i quattro gusci del globo interagiscono in modo complesso e si compenetrano a vicenda. Tutti insieme compongono involucro geografico.

Nel guscio geografico si sviluppa la vita, si manifesta l'attività dell'acqua, del ghiaccio, del vento, si formano terreni e rocce sedimentarie.

L'involucro geografico è un'area di complessa compenetrazione e interazione di forze cosmiche e terrestri. Continua a svilupparsi e diventare più complesso come risultato dell'interazione della natura vivente e inanimata.

Il confine superiore dell'involucro geografico corrisponde alla tropopausa, lo strato di transizione tra la troposfera e la stratosfera. Sopra l'equatore, questo strato si trova ad un'altitudine di 16-18 km e ai poli - 8-10 km. A queste altitudini i processi generati dall’interazione delle geosfere si affievoliscono e cessano. Non c'è praticamente vapore acqueo nella stratosfera, non c'è movimento verticale dell'aria e i cambiamenti di temperatura non sono associati all'influenza della superficie terrestre. Anche qui la vita è impossibile.

Il confine inferiore sulla terra passa a una profondità di 3-5 km, ad es. dove cambiano la composizione e le proprietà delle rocce, non c'è acqua liquida e organismi viventi.

Il guscio geografico della Terra è un sistema materiale integrale, qualitativamente diverso dalle altre geosfere della Terra. La sua integrità è determinata dalla continua interazione di solidi, liquidi e gassosi e dall'emergere della vita, delle sostanze viventi. Tutti i componenti del guscio geografico interagiscono utilizzando l'energia solare che arriva sulla Terra e l'energia delle forze interne della Terra.

L'interazione tra le geosfere terrestri all'interno dell'involucro geografico avviene a seguito della circolazione di sostanze (acqua, carbonio, ossigeno, azoto, anidride carbonica, ecc.).

Tutti i componenti dell'involucro geografico sono in relazioni complesse. Un cambiamento in un componente provoca necessariamente un cambiamento negli altri.

Il ritmo dei fenomeni nell'ambiente geografico. L'involucro geografico della Terra è in costante cambiamento e le relazioni tra i suoi singoli componenti stanno diventando sempre più complesse. Questi cambiamenti si verificano nel tempo e nello spazio. In natura esistono ritmi di diversa durata. I ritmi brevi, giornalieri e annuali sono particolarmente importanti per gli organismi viventi. I loro periodi di riposo e di attività sono coerenti con questi ritmi. Ritmo circadiano(cambio del giorno e della notte) è dovuto alla rotazione della Terra attorno al proprio asse; ritmo annuale(cambio di stagioni) - la rivoluzione della Terra attorno al Sole. Il ritmo annuale si manifesta nell'esistenza di periodi di riposo e vegetazione nelle piante, nella muta e nella migrazione degli animali, in alcuni casi nel letargo e nella riproduzione. Il ritmo annuale nell'involucro geografico dipende dalla latitudine del luogo: alle latitudini equatoriali è meno pronunciato che alle latitudini temperate o polari.

I ritmi quotidiani si verificano sullo sfondo dei ritmi annuali e i ritmi annuali si verificano sullo sfondo di quelli perenni. Ci sono anche secolare, ritmi a lungo termine, ad esempio, il cambiamento climatico (raffreddamento - riscaldamento, essiccazione - umidificazione).

Cambiamenti dell'involucro geografico avvengono anche a seguito del movimento dei continenti, dell'avanzata e del ritiro dei mari, durante i processi geologici: erosione e accumulo, opera del mare, vulcanismo. In generale, l'involucro geografico si sviluppa progressivamente: dal semplice al complesso, dal più basso al più alto.

Zonizzazione e settorizzazione dell'involucro geografico.

La caratteristica strutturale più importante del guscio geografico è la sua zonalità. Legge sulla zonizzazioneè stato formulato dal grande naturalista russo V.V. Dokuchaev, il quale ha scritto che la posizione del nostro pianeta rispetto al Sole, la sua rotazione e sfericità influenzano il clima, la vegetazione e gli animali, che sono distribuiti sulla superficie terrestre nella direzione da nord a sud in un ordine rigorosamente definito.

La zonizzazione è meglio espressa nelle vaste pianure. Tuttavia, i confini delle zone geografiche raramente coincidono con i paralleli. Il fatto è che molti altri fattori naturali (ad esempio il rilievo) influenzano la distribuzione delle zone. Potrebbero esserci differenze significative all'interno di una zona. Ciò è spiegato dal fatto che i processi zonali si sovrappongono a quelli azonali, causati da fattori interni che non sono soggetti alle leggi della zonazione (rilievo, distribuzione del territorio e dell'acqua).

Le più grandi divisioni zonali dell'involucro geografico sono zone geografiche, Si distinguono per il bilancio radiativo (afflusso e deflusso della radiazione solare) e per la natura della circolazione generale dell'atmosfera. Sulla Terra esistono le seguenti zone geografiche: equatoriale, subequatoriale (nord e sud), tropicale (nord e sud), subtropicale (nord e sud), temperata (nord e sud), subpolare (subartica e subantartica), polare (artico e antartico). ).

Le cinture geografiche non hanno una forma ad anello regolare; si espandono, si contraggono e si piegano sotto l'influenza di continenti e oceani, correnti marine e sistemi montuosi.

Nei continenti e negli oceani, le zone geografiche sono qualitativamente diverse. Negli oceani sono ben espressi a profondità fino a 150 m, debolmente fino a una profondità di 2000 m.

Sotto l'influenza degli oceani sui continenti all'interno delle zone geografiche, settori longitudinali(nelle zone temperate, subtropicali e tropicali), oceanico e continentale.

Nelle pianure all'interno delle zone geografiche ci sono aree naturali(Fig. 45). Nel settore continentale della zona temperata all'interno della pianura dell'Europa orientale, si tratta di zone di foreste, steppe forestali, steppe, semi-deserti e deserti. Le zone naturali sono divisioni della superficie terrestre caratterizzate da condizioni pedoclimatiche, vegetali e climatiche simili. Il fattore principale nella formazione del suolo e della copertura vegetale è il rapporto tra temperatura e umidità.

Riso. 45. Principali biozone della Terra

Zonalità verticale. In verticale, i componenti naturali cambiano a una velocità diversa rispetto a quella in orizzontale. Man mano che si sale in montagna, la quantità di precipitazioni e le condizioni di luce cambiano. Questi stessi fenomeni si esprimono diversamente in pianura. Diverse esposizioni dei pendii sono la ragione di una distribuzione ineguale di temperatura, umidità, suolo e copertura vegetale. Le ragioni della zonalità latitudinale e della zonalità verticale sono diverse: la zonalità dipende dall'angolo di incidenza della luce solare e dal rapporto tra calore e umidità; zonalità verticale - da una diminuzione della temperatura con l'altezza e il grado di umidità.

Quasi ogni paese montuoso della Terra ha le proprie caratteristiche di zonazione verticale. In molti paesi montuosi, la cintura della tundra montuosa cade e viene sostituita da una cintura di prati di montagna.

Riso. 46. Cambiamenti nella vegetazione a seconda della latitudine e dell'altitudine della zona

La zonazione altitudinale inizia con la zona situata ai piedi della montagna (Fig. 46). Il fattore più importante nella distribuzione dell'altezza del nastro è il grado di umidità.

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§ 40. Ciclo della materia e dell'energia nella biosfera§ 42. Aree naturali della Russia

Introduzione.

Capitolo 1. La materia vivente come forma biologica di movimento della materia...

1.1.Biosfera: concetto, confini e struttura.

1.2.L'origine della vita sulla Terra.

1.3.Evoluzione degli organismi viventi.

Capitolo 2. L'influenza dei fattori ambientali abiotici e biotici sugli organismi viventi.

2.1. Fattori ambientali abiotici

2.2. Fattori ambientali biotici

Capitolo 3. Il significato e il ruolo della biosfera nello sviluppo dell'involucro geografico.

3.1. La particolarità della vita nei gusci dei componenti

3.2. Fasi di sviluppo dell'involucro geografico sotto l'influenza

Biocenosi.

Conclusione.

Letteratura.

L'evoluzione degli organismi viventi della Terra e il loro riflesso nell'involucro geografico

INTRODUZIONE

Per migliaia di anni è sembrato assolutamente ovvio agli uomini che la natura vivente fosse stata creata così come la conosciamo oggi e che sia sempre rimasta immutata. Ma non è così, infatti, la Terra ha il suo inizio di sviluppo. In questo corso esaminiamo il processo di evoluzione degli organismi viventi nel corso della storia geologica della Terra per il suo riflesso nello sviluppo dell'involucro geografico.

Nel processo di evoluzione degli organismi viventi, è importante il tempo di formazione dei primi organismi viventi e il tempo del loro rapido sviluppo. L'evoluzione degli organismi viventi ha determinato anche lo sviluppo dell'involucro geografico. Ad esempio, la comparsa nella fase biogenica di sviluppo dell'involucro geografico delle piante fotosintetiche ha contribuito all'accumulo di ossigeno nell'atmosfera e alla comparsa dello strato di ozono. E nel periodo antropogenico, quando sorsero le persone, l'esistenza dell'involucro geografico è in questione, perché l'uomo ha un impatto negativo sull'involucro geografico. L'influenza negativa delle persone include: inquinamento atmosferico, sterminio di animali, ecc.

L'argomento che sto considerando è molto rilevante, poiché una persona deve sapere perché è nata ed esiste.

Il raggiungimento dell’obiettivo ha comportato l’impostazione e la risoluzione dei seguenti compiti:

Chiarimento dell'essenza del concetto “biosfera”;

Considerazione dei fattori e del processo di evoluzione della biosfera;

Identificazione del ruolo della biosfera nello sviluppo dell'involucro geografico.

CAPITOLO 1. LA MATERIA VIVENTE COME FORMA BIOLOGICA DI MOVIMENTO DELLA MATERIA

1.1. Biosfera: concetto, confini e struttura

La biosfera è il guscio della Terra abitato dalla vita, la cui composizione, struttura ed energia sono essenzialmente determinate dalle attività passate o contemporanee degli organismi viventi.

Secondo VI Vernadsky, la biosfera, che copre l'intero globo, non è illimitata, i suoi confini sono in gran parte determinati dall'esistenza di materia vivente in essa e determinano i confini della diffusione della vita in tutto il mondo, sia orizzontalmente che verticalmente. Allo stesso tempo, poiché la Terra ha la forma di un geoide, parlare di confini orizzontali dovrebbe essere fatto partendo da alcuni presupposti. Del resto, se alle latitudini equatoriali, tropicali e temperate la vita è diffusa, allora in relazione alle regioni circumpolari, cioè ai territori situati attorno ai Poli Nord e Sud, vanno fatti dei chiarimenti.

Le acque del Mar Glaciale Artico, ricoperte in gran parte da una copertura permanente di ghiaccio, sono abbondantemente popolate di animali marini durante tutto l'anno. Le basse temperature non costituiscono un ostacolo alla diffusione degli organismi viventi sulla copertura ghiacciata. Anche a Verkhoyansk, che fino a poco tempo fa era considerato il polo del freddo, dove la minima assoluta raggiungeva i -71°C, crescono boschi di larici della taiga settentrionale. L'introduzione di spore di muschi, funghi, licheni e alghe, che possono resistere anche a temperature più basse, è molto probabile fino al Polo Nord. Dove è presente un substrato roccioso, ad esempio, sulle coste settentrionali delle isole di Severnaya Zemlya e Spitsbergen, la vegetazione di muschi-licheni si deposita, anche se scarsamente. In Antartide i licheni si trovano anche a 360 km dal Polo Sud ad un'altitudine di 2000 m sul livello del mare. Pertanto, si può sostenere che, sebbene la concentrazione e la diversità degli organismi viventi nei territori e nelle aree acquatiche con condizioni naturali diverse varino entro limiti abbastanza significativi, la vita esiste in tutto il mondo. Di conseguenza, la biosfera non ha confini orizzontali, e dovremmo parlare solo della sua dimensione verticale, comprende la parte superiore della litosfera, l'intera idrosfera e la parte inferiore dell'atmosfera.

Figura 1. Confini della biosfera

La litosfera è il guscio solido superiore della Terra. Il suo spessore varia da 50-200 km. La distribuzione della vita in esso è limitata e diminuisce drasticamente con la profondità. La stragrande maggioranza delle specie è concentrata nello strato superiore, che ha uno spessore di diverse decine di centimetri. Alcune specie penetrano in profondità di diversi metri o decine di metri (animali scavatori - talpe, vermi, batteri, radici di piante). La profondità massima alla quale sono stati rinvenuti alcuni tipi di batteri è di 3-4 km (nelle acque sotterranee e negli orizzonti petroliferi). La diffusione della vita nelle profondità della litosfera è ostacolata da vari fattori. La penetrazione delle piante è impossibile a causa della mancanza di luce. Per tutte le forme di vita, anche la densità ambientale e la temperatura, che aumentano con la profondità, costituiscono ostacoli significativi. In media, l'aumento della temperatura è di circa 3 °C ogni 100 m, per questo motivo si considera che il limite inferiore della distribuzione della vita nella litosfera sia una profondità di tre chilometri (dove la temperatura raggiunge circa +100 °C). .

L'idrosfera è il guscio acquoso della Terra ed è un insieme di oceani, mari, laghi e fiumi. A differenza della litosfera e dell'atmosfera, è completamente sviluppato da organismi viventi. Anche sul fondo dell'Oceano Mondiale, a una profondità di circa 12 km, sono state scoperte varie specie di esseri viventi (animali, batteri). Inoltre, la maggior parte delle specie vive nell'idrosfera entro 150-200 m dalla superficie. Ciò è dovuto al fatto che la luce penetra a tale profondità. E, di conseguenza, negli orizzonti inferiori l’esistenza delle piante e di molte specie che dipendono dalle piante per la nutrizione è impossibile. La distribuzione degli organismi a grandi profondità è assicurata dalla costante “pioggia” di escrementi, dai resti di organismi morti che cadono dagli strati superiori, nonché dalla predazione. Gli idrobionti vivono sia in acqua dolce che salata e sono divisi in 3 gruppi a seconda del loro habitat:

1) plancton - organismi che vivono sulla superficie dei corpi idrici e si muovono passivamente a causa del movimento dell'acqua;

2) nekton: si muove attivamente nella colonna d'acqua;

3) benthos - organismi che vivono sul fondo dei bacini idrici o si nascondono nel limo.

L'atmosfera è l'involucro gassoso della Terra, che ha una certa composizione chimica: circa 78% di azoto, 21% di ossigeno, 1% di argon e 0,03% di anidride carbonica. La biosfera comprende solo gli strati più bassi dell'atmosfera. La vita in essi non può esistere senza una connessione diretta con la litosfera e l'idrosfera. Le grandi piante legnose raggiungono diverse decine di metri di altezza, portando le corone verso l'alto. Gli animali volanti - insetti, uccelli, pipistrelli - si innalzano per centinaia di metri. Alcune specie di rapaci si innalzano a 3-5 km sopra la superficie terrestre, alla ricerca delle loro prede. Infine, le correnti d’aria in aumento trasportano passivamente batteri, spore di piante, funghi e semi per decine di chilometri verso l’alto. Inoltre tutti gli organismi volanti elencati o i batteri introdotti si trovano nell’atmosfera solo temporaneamente. Non esistono organismi che vivono permanentemente nell'aria.

Il limite superiore della biosfera è considerato lo strato di ozono, situato ad un'altitudine compresa tra 30 e 50 km sopra la superficie terrestre. Protegge tutta la vita sul nostro pianeta dalle potenti radiazioni solari ultraviolette, assorbendo in gran parte questi raggi. La vita non può esistere al di sopra dello strato di ozono.

Pertanto, la maggior parte delle specie di organismi viventi si concentra ai confini dell'atmosfera e della litosfera, dell'atmosfera e dell'idrosfera, formando un "film di vita" relativamente "sottile" sulla superficie del nostro pianeta.

1.2 Origine della vita sulla Terra

Dopo la formazione della Terra come pianeta, per molto tempo non furono presenti composti chimici su di essa. La materia esisteva sotto forma di atomi isolati di idrogeno ed elio. A poco a poco si formarono nuovi elementi, composti chimici semplici e vapore acqueo. I composti chimici più semplici sotto l'influenza di scariche elettriche e radiazioni ultraviolette potrebbero formare composti organici complessi: gli amminoacidi.

Figura 2. Origine dei primi organismi più semplici sulla Terra

Le ultime ricerche mostrano che 3 miliardi di anni fa nell’atmosfera terrestre c’era molto ossigeno libero, che poteva apparire solo come risultato della vita vegetale. L’età della vita sulla Terra è quindi determinata in 3 miliardi di anni. Da quando la vita ha cominciato a produrre enormi quantità di ossigeno, ad un'altitudine di 20-40 km, sotto l'influenza della radiazione solare, le sue molecole si sono trasformate in ozono 03. Lo strato di ozono ha formato uno schermo che ha iniziato a bloccare la parte ultravioletta della radiazione solare.

Inizialmente, nell'atmosfera erano presenti composti organici e solo quando la temperatura della crosta terrestre scese fino a 100°C o meno il vapore acqueo si riversò sotto forma di pioggia. Si formò un oceano primario, nel quale entrarono anche i composti organici insieme ai flussi d'acqua. La vita cominciò ad emergere nell'acqua. Secondo la teoria dell'accademico L.I. Oparina, attraverso complesse reazioni chimiche in acqua, si formarono composti ad alto peso molecolare che diedero molecole proteiche complesse - coacervati. Nel tempo, quest'ultimo ha cominciato ad aumentare di dimensioni e a dividersi in parti. Nel corso di molti milioni di anni, i coacervati si sono evoluti sempre di più. Iniziò la selezione naturale, che inevitabilmente portò le sostanze viventi emergenti a un'organizzazione superiore. I coacervati acquisirono nuove qualità: iniziarono a mangiare, respirare, crescere e riprodursi, trasmettendo queste proprietà alle generazioni successive.

I primi organismi viventi esistevano grazie ai composti organici presenti intorno a loro. Potevano esistere e moltiplicarsi finché c'era una scorta sufficiente di cibo nelle acque dell'oceano primario. Dopo aver conquistato tutto lo spazio, dovrebbero morire. Ma prima che ciò accadesse, alcuni, dapprima una piccola parte degli organismi, attraverso il processo di mutazione, divennero capaci di sintetizzare dalla materia inorganica le sostanze organiche di cui avevano bisogno. Si formarono molecole di clorofilla. Apparvero piante verdi. Il processo di fotosintesi è iniziato. Il ciclo biogenico delle sostanze cominciò ad acquisire un carattere moderno. L'ossigeno libero rilasciato iniziò a combinarsi attivamente con altre sostanze nella biosfera. Apparvero i saprofiti, capaci di mineralizzare la materia organica degli organismi morenti. Questi organismi, decomponendo i cadaveri di altri organismi, iniziarono a riportare la materia al suo stato inorganico originale. Da questo momento in poi il ciclo biogenico delle sostanze si è chiuso. Sorsero le condizioni per il rapido sviluppo di una vita diversificata. Il mondo organico era diviso in tre regni, o mondi: piante, animali e microrganismi. Tutto questo è successo nell'oceano. Poi le piante e gli animali vennero sulla terra. Le piante lo hanno fatto prima e hanno preparato le condizioni affinché gli animali raggiungessero la terra.

Durante la vita geologica della Terra, la composizione degli esseri viventi che la abitano è cambiata continuamente. Forme relativamente primitive furono sostituite da forme più avanzate e altamente organizzate, meglio adattate all'ambiente esterno e più persistenti e attive nella lotta per l'esistenza. In certe epoche si verificò un cambiamento quasi completo di grandi gruppi sistematici di animali e piante. L’evoluzione è avvenuta a una velocità crescente. Se l'intera storia della Terra viene presa per un anno (365 giorni), l'era spaziale avrà una durata di 183 giorni, l'Archeano 83, il Proterozoico - 69, il Paleozoico - 18, il Mesozoico, il Cenozoico - 3 giorni e 14 ore. Una persona esiste per 1 ora e 15 minuti. Su questa scala, l’agricoltura, praticata dagli esseri umani da circa 8.000 anni, richiede circa mezzo minuto

1.3 Evoluzione degli organismi viventi

Tabella 1

Era	Periodo	Tempo, milioni anni	Principali eventi evolutivi
	Quaternario	2,4	L'estinzione di molte specie vegetali, il declino delle forme legnose, il fiorire delle forme erbacee. Evoluzione umana. Estinzione delle specie di grandi mammiferi.
Cenozoico	Neogene	25	La predominanza di angiosperme e conifere, un aumento dell'area delle steppe. L'ascesa dei mammiferi placentari. L'emergere delle grandi scimmie.
	Paleogene	66	Il periodo di massimo splendore delle angiosperme, dei mammiferi, degli uccelli.
	Gesso	136	Sviluppo di mammiferi, uccelli, piante da fiore. Estinzione di molti rettili.
Mesozoico	Giura	196	Dominanza dei rettili su terra, acqua e aria. L'emergere di angiosperme e uccelli.
	Triassico	240	L'aspetto dei mammiferi. L'ascesa dei rettili, la diffusione delle gimnosperme
	Permiano	285	La grande morte del marine. La comparsa delle gimnosperme, la diffusione dei rettili.
	Carbonio	345	L'aspetto dei rettili.
	Devoniano	410	L'aspetto di antichi anfibi e insetti. Dominanza dei pesci. L'aspetto delle foreste di felci e muschi.
Paleozoico	Siluro	435	Uscita di piante e invertebrati sulla terraferma.
	Ordoviciano	500	Abbondanza di alghe. Comparsa dei primi vertebrati (senza mascella).
	Cambriano	570	La vita è concentrata nei mari. Sviluppo degli invertebrati. La comparsa delle piante superiori.
	Tardo Proterozoico	1650	Sviluppo degli eucarioti, delle piante e degli animali pluricellulari.
Proterozoico	Proterozoico iniziale	2600	Sviluppo delle piante inferiori.
Archeozoico		4000	L'origine della vita, l'emergere dei procarioti. La predominanza di batteri e piante blu-verdi, la comparsa di alghe verdi.

I dati paleontologici degli strati sedimentari più antichi indicano che lo stadio pre-organismo dell'evoluzione durò 1,5-1,6 miliardi di anni dopo la formazione della Terra come pianeta.

Figura 3. Schema dell'evoluzione del mondo organico.

Era Archeana. Le tracce più antiche dell'attività vitale degli organismi sono state trovate nelle rocce dell'Archeano, la cui età va da 2,6 a 3,5 miliardi di anni o più. Sono rappresentati dai resti di batteri e alghe blu-verdi, che appartengono ai procarioti, organismi le cui cellule sono prive di nucleo.

Era proterozoica.

Nell'era proterozoica fiorirono batteri e alghe e con la loro partecipazione avvennero intensi processi di sedimentazione. Come risultato dell'attività dei batteri del ferro nel Proterozoico, si formarono i più grandi depositi di minerale di ferro. La maggior parte delle piante primarie galleggiavano liberamente nell'acqua di mare (diatomee, alghe dorate), alcune erano attaccate al fondo. E nel tardo Proterozoico (600-650 milioni di anni fa) esistevano già spugne, celenterati, piatti e anellidi

Paleozoico.

Periodo Cambriano. Durante il periodo Cambriano la vita era concentrata nell'acqua. Oltre alle alghe unicellulari, le piante erano rappresentate da alghe multicellulari. Grazie al tallo sezionato, sintetizzavano attivamente le sostanze organiche. Le alghe multicellulari erano il ramo originale delle piante a foglia terrestre. Sempre in questo periodo erano diffusi nei mari gli invertebrati, tra cui i brachiopodi, e tra gli artropodi, i trilobiti. Un tipo indipendente di animali a due strati di quel periodo erano gli archeociati, che formavano barriere coralline nei mari antichi. Si estinsero senza lasciare discendenti. Sulla terra vivevano solo batteri e funghi. Alla fine del Cambriano apparvero i tipi più conosciuti di animali multicellulari.

Periodo Ordoviciano. Nel periodo Ordoviciano, una varietà di coralli come celenterati, trilobiti, molluschi ed echinodermi raggiunsero il loro magnifico sviluppo. Appaiono i primi rappresentanti dei vertebrati senza mascelle, gli scudi.

L'emergere degli invertebrati sulla terraferma è dovuto alla ricerca di nuovi habitat e all'assenza di concorrenti e predatori. I primi invertebrati terrestri furono rappresentati dai millepiedi e dagli aracnidi. Questi gruppi discendono da alcuni trilobiti che spesso si ritrovavano sulle secche durante la bassa marea.

Siluriano. Alla fine del periodo, i processi di costruzione delle montagne e la riduzione dell'area dei mari prepararono la possibilità che le piante raggiungessero la terra. Nelle nuove condizioni, molte specie di alghe morirono. Altri hanno dato origine alle prime piante di spore terrestri: le psilofite. Come adattamento alla vita sulla terra compaiono tessuti tegumentari, meccanici e conduttivi. Si formano spore con un guscio spesso, che proteggono il corpo dalla disidratazione. Di origine animale, i trilobiti siluriani erano comuni nei mari.

Devoniano. Nel Devoniano, il numero di psilofite diminuì drasticamente e furono sostituite da licofite, piante simili a equiseto e simili a felci. L'emergere degli organi vegetativi ha aumentato l'efficienza del funzionamento delle singole parti delle piante e la loro attività vitale come sistema armoniosamente integrato. Alla fine di questo periodo, gli equiseti arborei, i muschi club e le felci formarono foreste di pianura, facilitate da intensi processi di formazione del suolo e da particolari condizioni climatiche. Nello stesso periodo compaiono le prime gimnosperme, che nascono da antiche felci e ne ereditano l'aspetto arboreo. Le piante da seme emergenti poterono stabilirsi in ambienti più aridi, poiché la loro riproduzione non dipendeva più dalla presenza di un ambiente umido. In questo periodo, dai molluschi discendono i primitivi gnatostomi, pesci cartilaginei corazzati. L'aspetto delle mascelle è spiegato dalla necessità di catturare attivamente il cibo e passare a uno stile di vita natatorio attivo. Nel Devoniano apparvero veri e propri squali, così come pesci con pinne lobate, dipnoi e pesci con pinne raggiate. L'evoluzione dei pesci con pinne lobate e dei dipnoi si è verificata in corpi idrici inariditi e poveri di ossigeno. Nel Devoniano superiore i vertebrati sbarcarono sulla terra. Ciò è dovuto al cambiamento climatico e al prosciugamento dei piccoli bacini idrici. Dai pesci con pinne lobate, capaci di respirare l'aria atmosferica e di strisciare da uno specchio d'acqua all'altro usando le pinne, si sono evoluti i primi anfibi, gli stegocefali. Gli stegocefali vivevano in zone paludose, uscivano sulla terra, ma si riproducevano solo in acqua.

Periodo Carbonifero. Tra le specie arboree erano molto diffuse le licofite e le sigillariacee, che raggiungevano un'altezza di 30 m o più. Tra le gimnosperme primarie dominavano varie pteridosperme e cordaiti, con tronchi simili a conifere e con lunghe foglie nastriformi.

Periodo Permiano. Le vaste foreste paludose del Carbonifero sono scomparse. Le piante sporose simili ad alberi sono state sostituite dalle gimnosperme, che hanno un sistema di radici fittone sviluppato e si riproducono tramite semi. Nel periodo Permiano si estinsero i grandi molluschi marini, i trilobiti, i grandi pesci, i molluschi, i grandi insetti e gli aracnidi. Morirono anche molti anfibi, solo piccoli anfibi (tritoni, rane, rospi) sono sopravvissuti fino ad oggi, mentre gli anfibi estinti furono sostituiti da un gruppo più progressista di animali discendenti dagli scegocefali: i rettili. Hanno la pelle secca e cheratinizzata, polmoni più densi e cellulari e un tipo di respirazione più efficiente, in cui l'aria viene aspirata nei polmoni e respinta fuori espandendo e contraendo il torace. Hanno fecondazione interna, l'uovo ha un apporto di sostanze nutritive e membrane protettive dell'uovo. Nei rettili si verificava una separazione della colonna cervicale, che permetteva loro di muovere liberamente la testa e... quindi, rispondere rapidamente agli eventi esterni. Hanno arti più avanzati degli anfibi, che sollevano il corpo da terra e consentono loro di muoversi rapidamente. Allo stesso tempo sorsero i terapsidi (probabili antenati dei mammiferi, che combinano nella loro struttura le caratteristiche di anfibi, rettili e mammiferi).

Era mesozoica.

Triassico. Nel Triassico le gimnosperme erano diffuse tra le piante, soprattutto le conifere, che assumevano una posizione dominante. Nei mari, le ammoniti, i coralli, gli echinodermi, ecc., e sulla terra gli insetti, compresi quelli volanti, hanno raggiunto una grande diversità. Durante questo periodo, i rettili si diffusero ampiamente: ittiosauri, plesiosauri vivevano nei mari, lucertole volanti vivevano nell'aria ed erano variamente rappresentati anche sulla terra. All'inizio del Triassico, un gruppo di piccoli animali con una struttura scheletrica e dentale più avanzata si separò dai rettili. Questi animali acquisirono la capacità di partorire viviparamente, una temperatura corporea costante, avevano un cuore a quattro camere e una serie di altre caratteristiche organizzative progressive. Questi furono i primi mammiferi primitivi vicini ai monotremi.

Periodo Giurassico. Durante il Giurassico si formarono estese paludi e laghi. Le gimnosperme erano ancora molto diffuse. Durante questo periodo i rettili fiorirono e conquistarono l'acqua, la terra e l'aria. Tra loro c'erano giganteschi brontosauri palustri e diplodocus, lucertole volanti e ittiosauri. L'Archaeopteryx, gli antenati degli uccelli, discendeva dagli antenati dei dinosauri ornitischi.

Periodo Cretaceo. A metà di questo periodo apparvero le prime piante da fiore, originate dalle gimnosperme. I primi rappresentanti delle angiosperme erano arbusti o alberi a crescita bassa con foglie piccole. Poi, abbastanza rapidamente, le piante da fiore raggiunsero un'enorme varietà di forme con dimensioni significative e foglie grandi (apparvero ad esempio le famiglie della magnolia, del platano e dell'alloro). Parallelamente a loro si svilupparono gli insetti che, essendo impollinatori di piante da fiore, contribuirono notevolmente alla loro progressiva evoluzione. L'impollinazione degli insetti e la fecondazione interna hanno creato vantaggi significativi per le piante da fiore rispetto alle gimnosperme. Attualmente il numero delle specie di angiosperme ammonta a circa 250mila, ovvero quasi la metà di tutte le specie vegetali attualmente conosciute. Alla fine del periodo Cretaceo, la maggior parte delle gimnosperme.

Durante il periodo Cretaceo continuava ancora il dominio dei rettili. Apparvero veri uccelli e mammiferi placentari. Segni di un alto grado di organizzazione in essi erano la temperatura corporea costante, la completa separazione dei flussi sanguigni arteriosi e venosi, l'aumento del tasso metabolico, una perfetta termoregolazione e nei mammiferi, inoltre, viviparità e alimentazione dei piccoli con latte, sviluppo della corteccia cerebrale . Le caratteristiche progressiste dell'organizzazione hanno permesso a questi gruppi di assumere gradualmente una posizione dominante.

Era cenozoica.

Paleogene. Nel Paleogene erano comuni le foreste tropicali e subtropicali. In questo momento, i mammiferi, essendosi adattati alle varie condizioni di vita, presero una posizione dominante sulla terra, nell'aria e nell'acqua. Apparvero i mammiferi carnivori, dai quali si diramarono per primi i moderni gruppi di carnivori: orsi, mustelidi, gatti e canidi. Da essi si sono evoluti anche gli ungulati primitivi.

Neogene. Alla fine del Neogene iniziò il processo di assestamento del territorio. A causa del clima secco, le foreste tropicali e la savana in molti luoghi della Terra sono state sostituite da paesaggi aperti. Questi cambiamenti portarono allo sviluppo di piante di cereali adattate a esistere in climi secchi o stagionalmente secchi. Gli steli, le foglie e i semi nutrienti e facilmente digeribili delle erbe erbacee divennero alimenti ideali per un gruppo di mammiferi erbivori in rapida evoluzione.

E apparvero anche proboscidati, artiodattili, ungulati con dita strane e cetacei. Chirotteri, primati e roditori si sono evoluti indipendentemente dagli insettivori. In questo momento, il mondo degli uccelli, dei pesci ossei e degli insetti è estremamente vario e ricco.

Periodo quaternario. L'evento più importante del periodo quaternario è stata la comparsa e la formazione dell'uomo (Homo sapiens), che ha avuto un enorme impatto sulla dinamica delle popolazioni vegetali e animali negli ultimi millenni. In epoca postglaciale, ebbe luogo la formazione finale della moderna distribuzione zonale naturale della copertura vegetale e della popolazione animale della Terra.

CAPITOLO 2. INFLUENZA DEI FATTORI AMBIENTALI ABIOTICI E BIOTICI SUGLI ORGANISMI VIVENTI

2.1 Fattori ambientali abiotici

I fattori ambientali abiotici sono un insieme di condizioni ambientali che hanno un effetto diretto o indiretto sulle piante. I fattori abiotici includono fattori chimici e fisici. I fattori chimici abiotici sono i componenti gassosi dell'aria atmosferica e la composizione chimica dei corpi idrici e dei suoli. I fattori fisici abiotici includono: temperatura, umidità, intensità della radiazione solare. In alcune classificazioni, i fattori abiotici come i fattori orografici, compresi i rilievi, e le differenze geologiche nella superficie terrestre, sono classificati come un gruppo separato. L'influenza dei fattori abiotici sull'organismo è varia e dipende dall'intensità dell'impatto di ciascun singolo fattore e dalla loro combinazione. Il numero e la distribuzione di una determinata specie vegetale all'interno di un dato territorio sono determinati dall'influenza di fattori abiotici limitanti che sono vitali, ma i loro valori sono minimi (come la mancanza d'acqua nelle zone desertiche).

Figura 4. Principali fattori ambientali abiotici.

Leggero. La luce, da un lato, funge da fonte primaria di energia per gli organismi, senza la quale la vita è impossibile. D'altra parte, l'esposizione diretta di una cellula alla luce è letale per gli organismi. L'evoluzione della biosfera nel suo insieme mirava a “domare” la radiazione solare in arrivo, utilizzando i suoi componenti benefici e proteggendola da quelli dannosi. Di conseguenza, la luce non è solo vitale, ma anche un fattore limitante, sia ai livelli minimi che a quelli massimi.

La luce solare è una radiazione elettromagnetica con varie lunghezze d'onda da 0,05 a 3000 nm o più. Questo flusso può essere suddiviso in diverse regioni che differiscono per proprietà fisiche e significato ecologico per diversi gruppi di organismi. I confini di queste aree possono essere approssimativamente rappresentati come segue:

. <150 нм - зона ионизирующей радиации,

150 - 400 nm - radiazione ultravioletta,

400 - 800 nm - luce visibile

800 - 1000 nm - radiazione infrarossa

. >1000 nm - cosiddetta zona radiazione infrarossa lontana: un fattore potente nel regime termico dell'ambiente.

L’ultravioletto duro con una lunghezza d’onda inferiore a 290 nm è distruttivo per le cellule viventi; non raggiunge la superficie terrestre perché viene riflesso dallo schermo di ozono. L'ultravioletto morbido con una lunghezza d'onda da 150 a 400 nm trasporta molta energia e provoca la formazione di vitamina D nella pelle umana, ed è anche percepito dagli organi visivi di molti insetti; questi raggi in dosi moderate stimolano la crescita e la riproduzione delle cellule, aumentano il contenuto di vitamine e aumentano la resistenza alle malattie. La luce visibile con una lunghezza d'onda compresa tra 400 e 800 nm viene utilizzata per la fotosintesi dagli organismi fototrofici (piante, batteri fotosintetici, blu-verdi) e dagli animali per l'orientamento. La parte infrarossa dello spettro solare (raggi di calore) con una lunghezza d'onda superiore a 750 nm provoca il riscaldamento degli oggetti; questa parte dello spettro è particolarmente importante per gli animali con una temperatura corporea instabile - poichilotermi.

La luce solare con un'energia di 2 cal cade sulla biosfera dallo spazio. di 1 cm2 in 1 min. Questa è la cosiddetta costante solare. Questa luce, attraversando l'atmosfera, è indebolita e non più del 67% della sua energia può raggiungere la superficie terrestre in un mezzogiorno sereno. Passando attraverso la copertura nuvolosa, l'acqua e la vegetazione, la luce solare viene ulteriormente indebolita e la distribuzione dell'energia in essa contenuta nelle diverse parti dello spettro cambia in modo significativo.

L'energia radiante che raggiunge la superficie terrestre in una giornata limpida è costituita per circa il 10% da radiazione ultravioletta, per il 45% da luce visibile e per il 45% da radiazione infrarossa. La luce visibile viene attenuata meno quando passa attraverso le nuvole e l'acqua. Di conseguenza, la fotosintesi può avvenire nelle giornate nuvolose e sotto uno strato di acqua pulita di un certo spessore. Tutti gli organismi viventi hanno bisogno di luce. Ma alcuni organismi possono svilupparsi nella completa oscurità. Ad esempio, molti funghi e batteri.

La luce visibile è di particolare importanza nella vita di tutti gli organismi. Con la partecipazione della luce, nelle piante e negli animali avvengono i processi più importanti: fotosintesi, traspirazione, fotoperiodismo, movimento, visione, ecc. Alla luce si forma la clorofilla e avviene il processo di fotosintesi, cioè. sintesi di sostanze organiche da quelle inorganiche. L'attività fotosintetica delle piante verdi fornisce al pianeta materia organica. Tutti gli organismi dipendono dalle piante fotosintetiche terrestri per la nutrizione. Le piante utilizzano principalmente i raggi blu e rossi per la fotosintesi. In relazione alla luce, sono solitamente divisi in amanti della luce (piante della steppa), tolleranti all'ombra (la maggior parte delle specie che formano foreste) e ombrosi (muschi, felci).

Il movimento della Terra attorno al Sole provoca cambiamenti regolari nella durata del giorno e della notte a seconda delle stagioni dell'anno. Il ritmo stagionale nell'attività vitale degli organismi è determinato, innanzitutto, dalla riduzione della luce del giorno in autunno e dall'aumento in primavera. La durata delle ore diurne è un importante fattore regolatore nella vita degli organismi viventi. I cambiamenti stagionali nell'attività fisiologica degli organismi viventi in risposta ai cambiamenti nella durata del giorno e della notte sono chiamati fotoperiodismo. La durata delle ore diurne, a differenza di altri fattori abiotici, varia in modo rigorosamente regolare per ciascuna zona (il giorno più corto è il 22 dicembre e il più lungo è il 22 giugno; si conosce la durata di qualsiasi giorno dell'anno). Grazie alla selezione naturale sopravvissero organismi le cui funzioni fisiologiche erano regolate dalla durata della luce del giorno. L'adattamento ai cambiamenti stagionali delle ore diurne ha portato alla comparsa di piante a giorno lungo e a giorno corto. Quelli a giorno lungo fioriscono all'inizio dell'estate, fino all'autunno i frutti e i semi hanno il tempo di maturare: si tratta di piante della zona centrale e delle zone settentrionali (segale, grano, avena), a giorno corto (astri, dalie, crisantemi ) - piante originarie del sud, dove le ore diurne sono circa 12 ore, ecco perché da noi fioriscono nelle giornate corte in autunno. Una diminuzione delle ore diurne alla fine dell'estate porta alla cessazione della crescita, stimola la deposizione di nutrienti di riserva da parte dell'organismo, provoca la muta degli animali in autunno, determina i tempi del raggruppamento in stormi, della migrazione, del passaggio allo stato di riposo e ibernazione. L’aumento della durata delle ore diurne stimola la funzione sessuale negli uccelli e nei mammiferi e determina i tempi della fioritura delle piante.

Temperatura. Le condizioni termiche sono la condizione più importante per l'esistenza di tutti gli organismi viventi, poiché tutti i processi fisiologici in essi contenuti sono possibili in determinate condizioni. I limiti entro i quali può esistere la vita sono molto ristretti: circa 300 °C, da -200 °C a +100 °C. Infatti, la maggior parte delle specie e dei processi fisiologici più attivi sono confinati in un intervallo di temperature più ristretto. Di norma, si tratta di temperature alle quali è possibile la normale struttura e funzionamento delle proteine, da 0 a 50 0C. Allo stesso tempo, ci sono organismi che hanno sistemi enzimatici specializzati, che forniscono loro la capacità di esistere attivamente a temperature corporee oltre i limiti specificati.

L'importanza della temperatura è che modifica la velocità dei processi biochimici nelle cellule e ciò influisce sull'attività vitale dell'organismo nel suo insieme. In relazione alla temperatura come fattore ambientale, tutti gli organismi sono divisi in due gruppi: amanti del freddo e amanti del calore.

Gli organismi amanti del freddo sono in grado di vivere a temperature relativamente basse e non possono tollerare temperature elevate. Pertanto, le specie arboree e arbustive della Yakutia non gelano a -70°C; in Antartide vivono alla stessa temperatura licheni, collemboli e pinguini.

Nelle specie amanti del calore, l'attività vitale è limitata a condizioni di temperature piuttosto elevate. Questi sono principalmente abitanti delle calde regioni tropicali della Terra. Non tollerano le basse temperature e spesso muoiono a 0 °C, sebbene non si verifichi il congelamento fisico dei loro tessuti. La causa della loro morte, di regola, è un disordine metabolico, che porta alla formazione di prodotti insoliti per loro nelle piante, compresi quelli dannosi che causano avvelenamento.

Gli organismi viventi nel processo di evoluzione hanno sviluppato varie forme di adattamento alla temperatura, tra cui morfologico, biochimico, fisiologico, comportamentale, ecc. Uno degli adattamenti più importanti alla temperatura nelle piante è la loro forma di crescita. Dove c'è poco caldo - nell'Artico, negli altipiani - ci sono molte piante a forma di cuscino, molte piante a forma di cuscino, piante con rosette basali di foglie, forme striscianti. I germogli striscianti svernano sotto la neve e non sono esposti agli effetti dannosi delle basse temperature.

Negli animali sono chiaramente visibili anche gli adattamenti morfologici alla temperatura. Sotto l'influenza del fattore temperatura, gli animali sviluppano caratteristiche morfologiche come la riflettività del corpo, piumino, piume e lana e depositi di grasso. La maggior parte degli insetti nell'Artico e in alta montagna sono di colore scuro. Ciò favorisce un maggiore assorbimento del calore solare. Gli animali endotermici che si trovano nelle regioni fredde (orsi polari, balene, ecc.) tendono ad essere di grandi dimensioni, mentre gli abitanti dei paesi caldi (ad esempio molti mammiferi insettivori) sono generalmente di dimensioni più piccole. Questo fenomeno è chiamato regola di Bergman. Secondo questa regola, man mano che ci si sposta verso nord, la dimensione corporea media nelle popolazioni di animali endotermici aumenta.

Gli animali hanno una varietà di adattamenti comportamentali alla temperatura. Si manifestano nella migrazione degli animali verso luoghi con temperature più favorevoli, nei cambiamenti nei tempi di attività, ecc. Nei deserti, dove la superficie può riscaldarsi fino a 60-70°C durante il giorno, difficilmente vedrai animali sulla sabbia calda. Insetti, rettili e mammiferi trascorrono il periodo caldo nascondendosi nelle tane. Nelle profondità del suolo la temperatura non oscilla così bruscamente ed è relativamente bassa. Quando la temperatura scende, la maggior parte degli animali passa a mangiare cibi ad alto contenuto calorico. Nella stagione calda gli scoiattoli mangiano più di 100 tipi di cibo, ma in inverno si nutrono principalmente di semi di conifere, ricchi di grassi. Le specie che vivono nei climi più freddi hanno parti del corpo più piccole (coda, orecchie, arti) rispetto alle specie affini dei climi più caldi.

Anche la composizione del gas dell'atmosfera è un importante fattore climatico. Circa 3-3,5 miliardi di anni fa, l'atmosfera conteneva azoto, ammoniaca, idrogeno, metano e vapore acqueo e non conteneva ossigeno libero. La composizione dell'atmosfera era in gran parte determinata dai gas vulcanici. A causa della mancanza di ossigeno, non esisteva uno schermo di ozono per bloccare le radiazioni ultraviolette provenienti dal sole. Nel corso del tempo, a causa dei processi abiotici, l’ossigeno cominciò ad accumularsi nell’atmosfera del pianeta e iniziò la formazione dello strato di ozono. Intorno alla metà del Paleozoico il consumo di ossigeno eguagliava la sua produzione; durante questo periodo il contenuto di O2 nell'atmosfera era vicino al livello moderno, circa il 20%. È interessante notare che le concentrazioni di ossigeno e anidride carbonica sono limitanti per molte piante superiori. In molte piante è possibile aumentare l'efficienza della fotosintesi aumentando la concentrazione di anidride carbonica, ma è poco noto che diminuendo la concentrazione di ossigeno si può anche portare ad un aumento della fotosintesi. Negli esperimenti su legumi e molte altre piante, è stato dimostrato che riducendo il contenuto di ossigeno nell'aria al 5% aumenta l'intensità della fotosintesi del 50%. Anche l’azoto gioca un ruolo estremamente importante. Questo è l'elemento biogenico più importante coinvolto nella formazione delle strutture proteiche degli organismi. Il vento ha un effetto limitante sull'attività e sulla distribuzione degli organismi.

L'umidità in alcuni habitat è un fattore abiotico limitante per gli organismi viventi e determina la composizione della flora e della fauna di una determinata area, ad esempio in un deserto. La pianta assorbe i nutrienti principalmente allo stato disciolto. L'acqua è necessaria anche per altri processi vitali delle piante e per molti organismi è anche un habitat. A seconda del bisogno di acqua si distinguono diversi gruppi ecologici di piante. La vegetazione acquatica comprende piante che non possono vivere al di fuori dell'ambiente acquatico (elodea, lenticchia d'acqua). Le piante quasi acquatiche (terrestri-acquatiche) crescono lungo la costa dei corpi idrici e possono essere parzialmente immerse nell'acqua nelle foreste umide e nelle paludi (lino del cuculo, canna, sfagno). Queste piante esistono solo in condizioni di elevata umidità del suolo e, anche con una mancanza d'acqua a breve termine, queste piante appassiscono e possono morire. Le piante terrestri crescono sulla terra e possono essere resistenti alla siccità (cactus, erba piuma, spine di cammello) o capaci di resistere a siccità a breve termine, crescendo in condizioni di umidità moderata (betulla, segale, quercia). Le piante resistenti alla siccità hanno adattamenti per vivere in luoghi asciutti, come foglie modificate, apparato radicale ben sviluppato... Ad esempio, le piante succulente accumulano acqua nei tessuti del loro corpo, ad esempio i cactus.

2.2 Fattori ambientali biotici

L'influenza dei fattori ambientali biotici si manifesta sotto forma di impatto di diversi organismi viventi sulle piante e tutti insieme sullo spazio circostante. Le interazioni tra organismi possono essere dirette e indirette.

Figura 5. Fattori ambientali biotici.

Il commensalismo è la convivenza di diversi organismi, quando un organismo, stabilendosi nel corpo di un altro e nutrendosi a sue spese, non danneggia l'ospite (batteri nell'intestino umano). Nell'amensalismo, uno degli organismi coesistenti subisce un danno e l'altro è indifferente agli effetti del primo (il penicillium uccide i batteri che non possono influenzarlo).

La simbiosi è tutte le forme di convivenza di organismi di specie diverse. E la coesistenza reciprocamente vantaggiosa di organismi appartenenti a specie diverse si chiama mutualismo. Ad esempio, possiamo citare il fatto della relazione tra le leguminose e i batteri noduli che fissano l'azoto che vivono sul loro apparato radicale. Le radici delle piante superiori interagiscono in modo simile con il micelio dei funghi a cappello. Entrambi gli organismi ricevono l'uno dall'altro le sostanze necessarie per la vita.

La competizione è un tipo di interazione in cui piante della stessa specie o di specie diverse possono competere tra loro per le risorse dello spazio circostante: acqua, illuminazione, sostanze nutritive, posizione, ecc. In questo caso, il consumo di determinate risorse da parte di alcuni organismi riduce la loro disponibilità per altri.

Un esempio di competizione intraspecifica è una pineta artificiale, dove alberi della stessa età competono per la luce. Gli alberi che non tengono il passo con quelli che crescono più velocemente si sviluppano molto peggio all'ombra e molti di loro muoiono. Si può rintracciare una competizione interspecifica tra specie e generi vegetali con esigenze simili che fanno parte dello stesso gruppo, ad esempio nei boschi misti tra carpino e roverella.

Molti animali erbivori sono erbivori e il loro rapporto con le piante avviene attraverso il cibo. Così, nei pascoli, gli animali mangiano solo alcuni tipi di piante, senza toccarne altre velenose o dal sapore sgradevole. Nel tempo, ciò porta a cambiamenti fondamentali nella composizione delle specie della vegetazione in una determinata area. Alcune piante hanno dispositivi di protezione contro il consumo da parte degli animali, ad esempio il rilascio di sostanze tossiche, foglie-spine modificate).

CAPITOLO 3. IL SIGNIFICATO E IL RUOLO DELLA BIOSFERA NELLO SVILUPPO DELL'AMBIENTE GEOGRAFICO

3.1. La particolarità della vita nei gusci dei componenti

Il guscio geografico comprende tre gusci componenti principali: l'atmosfera, l'idrosfera e la litosfera. E in ciascuno di questi gusci componenti la vita si manifesta a modo suo.

Figura 6. Confine della biosfera terrestre.

Il limite superiore della distribuzione della vita nell'atmosfera è determinato, a quanto pare, non tanto dalle basse temperature quanto dall'effetto distruttivo delle radiazioni. Così, pollini di piante da fiore e gimnosperme, spore di funghi, muschi, felci e licheni, batteri e organismi protozoari sono costantemente o con ritmi stagionali presenti nell'aria. Sulla terra e nelle acque, nella pioggia, nella neve, nelle nuvole e nella nebbia, oltre al polline e alle spore, sono stati trovati microrganismi. L'intero ambiente aereo è una sospensione di pollini vitali, spore e microrganismi, il cui contenuto diminuisce con l'altitudine. L'intensità della radiazione creata dai raggi cosmici ad un'altitudine di 9 km è decine di volte maggiore che al livello del mare e ad altitudini di 15-18 km aumenta centinaia di volte. La distribuzione dei microrganismi ad alta quota è limitata dal flusso di forti radiazioni ultraviolette provenienti dal Sole, che uccidono tutti gli esseri viventi.

V. I. Vernadsky ha osservato che i confini della biosfera sono determinati principalmente dal campo di esistenza della vita, cioè dal campo in cui è possibile la riproduzione degli organismi. Si può sostenere che l'intera troposfera, la cui altezza è di 8-10 km alle latitudini polari e di 16-18 km all'equatore, è più o meno popolata da organismi viventi che vi risiedono temporaneamente o permanentemente. Già alla tropopausa, le caratteristiche fisiche e di temperatura della biosfera cambiano bruscamente, in particolare si interrompe l'intensa miscelazione turbolenta delle masse d'aria. La stratosfera, situata sopra la tropopausa, difficilmente è adatta all'esistenza di microrganismi. Il limite superiore della biosfera, o campo di esistenza della vita, è abbastanza chiaramente visibile nella tropopausa. Allo stesso tempo, il limite superiore per l'introduzione di spore e microrganismi, che determina il “campo di stabilità della vita” (gli organismi viventi esistono, ma non si riproducono), è possibile fino al limite superiore della stratosfera.

Pertanto, l'area di distribuzione degli organismi viventi è limitata principalmente alla troposfera. Ad esempio, il limite superiore del volo delle aquile è a quota 7 km; le piante nei sistemi montani e gli insetti nell'aria non sono comuni al di sopra dei 6 km; il limite superiore dell'abitazione umana permanente è 5, le terre da lui coltivate sono 4,5 km, le foreste nei sistemi montuosi dei tropici non crescono oltre i 4 km.

La troposfera è un ambiente aereo in cui avviene esclusivamente il movimento degli organismi, spesso con l'ausilio di organi particolarmente adattati a questo. Apparentemente non esiste un vero aeroplancton che viva e si riproduca permanentemente nell'aria. Altrimenti, la troposfera sarebbe una “gelatina”, satura al massimo di microrganismi. Gli organismi svolgono il loro intero ciclo di sviluppo, compresa la riproduzione, solo nella litosfera e nell'idrosfera, nonché al confine dell'aria con questi gusci.

Gli strati superiori dell'atmosfera e della stratosfera, in cui possono essere introdotti i microrganismi, così come le regioni più fredde e calde del globo, dove gli organismi possono esistere solo in uno stato dormiente, sono chiamati parabiosfera (secondo J. Hutchinson).

La biosfera comprende completamente l'idrosfera: laghi, fiumi, mari e oceani. Nei mari e negli oceani la maggiore concentrazione di vita è confinata nella zona eufotica, dove penetra la luce solare. Solitamente la sua profondità non supera i 200 m nei mari e nei bacini d'acqua dolce continentali. È in questa zona, dove è possibile la fotosintesi, che si concentrano tutti gli organismi fotosintetici e si producono prodotti biologici primari.

La zona disfotica, a partire dalla profondità di 200 m, è caratterizzata da completa oscurità e assenza di piante fotosintetiche. È un habitat acquatico per animali in movimento attivo. Allo stesso tempo, piante morte, escrementi e cadaveri di animali cadono attraverso di esso in un flusso continuo sul fondo dei mari e degli oceani.

Non esiste ancora un’idea chiara del limite inferiore, litosferico, della biosfera. La maggior parte dei lavori dedicati alla biosfera indicano che il limite inferiore della biosfera nei continenti è in media di 2-3 km. Qui, in condizioni di bassa temperatura e pressione rispetto agli strati più profondi, ma con la partecipazione di organismi viventi (microrganismi) e acqua, la migrazione degli elementi chimici si arresta. Studi microbiologici indicano che i microrganismi sono presenti anche nelle acque di formazione che circondano l'olio, sebbene l'olio stesso sia sterile. Sotto gli oceani, il limite litosferico della biosfera si estende fino a 0,5-1,0 km e, possibilmente, fino a 3,0 km sotto il loro fondo. Nonostante gli intensi lavori di perforazione, non esistono ancora informazioni attendibili sulla penetrazione più profonda della vita nella litosfera.

Nella troposfera e nella litosfera interagiscono le fasi solida, liquida e gassosa della materia, la materia vivente influenza direttamente tutti i processi naturali. Il guscio del globo al confine dell'atmosfera, l'idrolitosfera, su cui è concentrata la materia vivente del pianeta, è chiamato biogeosfera.Il concetto di biogeosfera è vicino nel suo contenuto al concetto di "guscio del paesaggio" Solo nella biogeosfera è possibile la presenza costante dell'uomo e delle sue attività globali. .

3.2. Fasi di sviluppo dell'involucro geografico sotto l'influenza delle biocenosi

L'involucro geografico è un sistema materiale integrale formato attraverso l'interazione della compenetrazione di atmosfera, idrosfera, litosfera e materia vivente.

Ci sono diverse fasi nella vita di una conchiglia geografica. Il primo è lo stadio prebiosphsr, poi lo stadio di sviluppo della biosfera. Attualmente, sempre più scienziati hanno iniziato a dire che sta iniziando una nuova fase nella vita del guscio geografico: la noosfera. Lo sviluppo ha seguito il percorso di crescente complessità della struttura; nel processo di interazione si sono formati nuovi componenti e complessi. Ogni nuova fase è caratterizzata dall'emergere di nuovi cicli di materia ed energia.

Lo stadio di sviluppo (geologico) della prebiosfera è durato da 4,5 miliardi di anni a 570 milioni di anni. In questo momento si verificò la formazione dei continenti e dei bacini oceanici e si formarono l'atmosfera e l'idrosfera. Nello stadio prebiosfico interagivano l’atmosfera, l’idrosfera e la litosfera. La materia vivente esisteva, ma non aveva una distribuzione continua. A quel tempo, l'integrità del guscio era mantenuta dai cicli dell'acqua e degli elementi chimici. Come risultato dell'interazione dei componenti primari - acqua, aria, rocce - si formarono i componenti del guscio geografico. Si formarono acqua e aria naturali, g. i componenti portano i risultati dell'interazione delle shell. L'aria naturale non è più costituita solo da gas atmosferici: contiene l'idrosfera e le particelle solide della litosfera. L'acqua naturale contiene sali e gas e si sono formate rocce sedimentarie. Nella fase pre-biosfera, il limite superiore del guscio geografico si trovava probabilmente ad un'altitudine di 80 km (in questo strato si trovano nubi nottilucenti costituite da gas congelati e ghiaccio, cioè il vapore acqueo veniva trasportato a questa "altitudine" durante la circolazione ). Inoltre, a questa altitudine passa il confine dell'omosfera. Il confine inferiore correva lungo il confine dello strato sedimentario: le rocce sedimentarie sono il risultato dell'influenza dell'acqua e dell'aria sulle rocce, inoltre, è qui che si trovano gli orizzonti acquatici sotterranei.