Manto della Terra- il guscio della Terra "solida", situato tra la crosta terrestre e il nucleo della Terra. Occupa l'83% della Terra (senza atmosfera) in volume e il 67% in massa.
È separato dalla crosta terrestre dalla superficie Mohorovichica, sulla quale la velocità delle onde sismiche longitudinali aumenta bruscamente da 6,7-7,6 a 7,9-8,2 km/sec durante il passaggio dalla crosta al mantello terrestre; Il mantello è separato dal nucleo della Terra dalla superficie (a una profondità di circa 2900 km), alla quale la velocità delle onde sismiche scende da 13,6 a 8,1 km/sec. Il mantello terrestre è diviso in mantello inferiore e mantello superiore. Quest'ultimo, a sua volta, è diviso (dall'alto verso il basso) nel substrato, lo strato di Gutenberg (uno strato di basse velocità delle onde sismiche) e lo strato di Golitsyn (a volte chiamato mantello medio). Alla base del mantello terrestre si distingue uno strato spesso meno di 100 km, in cui le velocità delle onde sismiche non aumentano con la profondità o addirittura diminuiscono leggermente.
Si presume che il mantello terrestre sia composto da quegli elementi chimici che, durante la formazione della Terra, erano allo stato solido o facevano parte di composti chimici solidi. Di questi elementi predominano O, Si, Mg, Fe. Secondo i concetti moderni, la composizione del mantello terrestre è considerata vicina a quella dei meteoriti pietrosi. Tra i meteoriti pietrosi, i condriti hanno la composizione più vicina al mantello terrestre. Si presume che i campioni diretti della sostanza del mantello siano frammenti di roccia tra la lava basaltica, portati sulla superficie della Terra; si trovano anche insieme ai diamanti nei tubi di esplosione. Si ritiene inoltre che i frammenti di roccia sollevati dalla draga dal fondo delle fratture delle creste medio-oceaniche siano la sostanza del mantello.
Una caratteristica del mantello terrestre sono, apparentemente, le transizioni di fase. È stato sperimentalmente stabilito che nell'olivina, ad alta pressione, la struttura del reticolo cristallino cambia, appare un impaccamento più denso di atomi, così che il volume del minerale diminuisce notevolmente. Nel quarzo, una tale transizione di fase viene osservata due volte all'aumentare della pressione; la modifica più densa è di 65 ° C più densa del normale quarzo. Si ritiene che tali transizioni di fase siano la ragione principale per cui le velocità delle onde sismiche nello strato di Golitsyn aumentano molto rapidamente con la profondità.
Mantello superiore uno dei gusci del globo direttamente sottostante la crosta terrestre. È separato dall'ultimo Mohorovichi da una superficie situata sotto i continenti a una profondità compresa tra 20 e 80 km (35 km in media) e sotto gli oceani a una profondità di 11-15 km dalla superficie dell'acqua. La velocità di propagazione dell'onda sismica (utilizzata come metodo indiretto per lo studio della struttura interna della Terra) aumenta nel passaggio dalla crosta terrestre al mantello superiore in salti da circa 7 a 8 km/s a una profondità di 400 km (quando dividendolo in superiore, medio e inferiore). La zona entro una profondità di 400-900 km è chiamata strato di Golitsyn. Il mantello superiore è probabilmente composto da peridotiti granato con una mescolanza nella parte superiore dell'Eclogite.
L'eclogite è una roccia metamorfica costituita da pirosseno con un alto contenuto di quarzo e rutilo (un minerale contenente una miscela di ferro, stagno, niobio e tantalio TiO 2 - 60% di titanio e 40% di ossigeno).
Un'importante caratteristica strutturale del mantello superiore - la presenza di una zona di bassa velocità delle onde sismiche. Esistono differenze nella struttura del mantello superiore in diverse zone tettoniche, ad esempio sotto geosincline e piattaforme. Nel mantello superiore si stanno sviluppando processi che sono all'origine di fenomeni tettonici, magmatici e metamorfici nella crosta terrestre. In molte ipotesi tettoniche, al mantello superiore viene attribuito un ruolo importante; ad esempio, si presume che la crosta terrestre si sia formata per fusione dalla sostanza del mantello superiore , che i movimenti tettonici sono associati ai movimenti nel mantello superiore; Solitamente si ritiene che il mantello terrestre sia quasi completamente composto da olivina [(Mg, Fe) 2 SiO 4 ], in cui predomina fortemente la componente di magnesio (forsterite), ma con profondità, forse, la proporzione della componente di ferro (fayalite ) aumenta. Il petrografo australiano Ringwood suggerisce che il mantello terrestre sia composto da un'ipotetica roccia, che chiamò pirolite e che nella composizione corrisponde a una miscela di 3 parti di periodite e 1 parte di basalto. I calcoli teorici mostrano che i minerali nel mantello inferiore della Terra dovrebbero decomporsi in ossidi. All'inizio degli anni '70 del XX secolo apparvero anche dati che indicavano la presenza di disomogeneità orizzontali nel mantello terrestre.
Non c'è dubbio che la crosta terrestre si sia separata dal mantello terrestre; Il processo di differenziazione del mantello terrestre continua ancora oggi. Si presume che il nucleo terrestre stia crescendo a causa del mantello terrestre. I processi nella crosta terrestre e nel mantello terrestre sono strettamente correlati; in particolare, l'energia per i movimenti tettonici della crosta terrestre sembra provenire dal mantello terrestre.
Il mantello inferiore della Terra- una parte integrante del mantello terrestre, che si estende da una profondità di 660 (confine con il mantello superiore) a 2900 km. La pressione calcolata nel mantello inferiore è di 24-136 GPa e il materiale del mantello inferiore non è disponibile per lo studio diretto.
Nel mantello inferiore è presente uno strato (strato D) in cui la velocità delle onde sismiche è anormalmente bassa e presenta disomogeneità orizzontali e verticali. Si presume che sia formato dalla penetrazione verso l'alto di Fe e Ni nei silicati, che vengono sciolti da questi flussi. Questo è estremamente importante, poiché alcuni ricercatori ritengono che parti della placca di subduzione si accumulino a 660 km dal confine, diventino esponenzialmente più pesanti e sprofondino nel nucleo e si accumulino nello strato D.
la crosta terrestre- il più esterno dei gusci solidi della Terra. Il limite inferiore della crosta terrestre è considerato l'interfaccia, durante il cui passaggio dall'alto verso il basso, le onde sismiche longitudinali aumentano bruscamente la velocità da 6,7-7,6 km / sa 7,9-8,2 km / s (vedi superficie Mohorovicic) . Questo è un segno di un cambiamento da un materiale meno elastico a uno più elastico e più denso. Lo strato del mantello superiore che è alla base della crosta terrestre viene spesso definito substrato. Insieme alla crosta terrestre costituisce la litosfera. La crosta terrestre è diversa nei continenti e sotto l'oceano. La crosta continentale ha solitamente uno spessore di 35-45 km, nelle aree dei paesi montuosi - fino a 70 km. La parte superiore della crosta continentale è costituita da uno strato sedimentario discontinuo, costituito da rocce sedimentarie e vulcaniche inalterate o poco alterate di età diverse. Gli strati sono spesso accartocciati in pieghe, strappati e spostati lungo lo spazio. In alcuni punti (sugli scudi) è assente il guscio sedimentario. Il resto dello spessore della crosta continentale è diviso in base alle velocità delle onde sismiche in 2 parti con nomi condizionali: per la parte superiore - lo strato di "granito" (la velocità delle onde longitudinali è fino a 6,4 km / s), per la parte inferiore - lo strato di "basalto" (6,4 -7,6 km/s). Apparentemente, lo strato "granito" è composto da graniti e gneiss, e lo strato "basalto" è composto da basalti, gabbro e rocce sedimentarie fortemente metamorfosate in varie proporzioni. Questi 2 strati sono spesso separati da una superficie di Konrad, alla transizione della quale le velocità delle onde sismiche aumentano bruscamente. Apparentemente, il contenuto di silice diminuisce con la profondità della crosta terrestre e aumenta il contenuto di ossidi di ferro e magnesio; ciò avviene in misura ancora maggiore durante il passaggio dalla crosta terrestre al substrato.
La crosta oceanica ha uno spessore di 5-10 km (insieme alla colonna d'acqua - 9-12 km). È suddiviso in tre strati: sotto uno strato sottile (meno di 1 km) di sedimenti marini si trova il "secondo" strato con velocità delle onde sismiche longitudinali di 4-6 km/sec; il suo spessore è di 1-2,5 km. Probabilmente è composto da serpentinite e basalto, possibilmente con intercalari di sedimenti. Lo strato inferiore, "oceanico", con uno spessore medio di circa 5 km, ha una velocità dell'onda sismica di 6,4-7,0 km/sec; è probabilmente composto da gabbro. Lo spessore dello strato di sedimenti sul fondo dell'oceano è variabile, in alcuni punti non ce n'è affatto. Nella zona di transizione dalla terraferma all'oceano si osserva un tipo intermedio di crosta.
La crosta terrestre è soggetta a continui movimenti e cambiamenti. Nel suo sviluppo irreversibile, le aree mobili - geosynclines - si trasformano attraverso trasformazioni a lungo termine in aree relativamente calme - piattaforme. Esistono numerose ipotesi tettoniche che spiegano il processo di sviluppo di geosincline e piattaforme, continenti e oceani e le ragioni dello sviluppo della crosta terrestre nel suo insieme. Non c'è dubbio che le cause principali dello sviluppo della crosta terrestre risiedano nell'interno più profondo della terra; pertanto, lo studio dell'interazione tra la crosta terrestre e il mantello superiore è di particolare interesse.
La crosta terrestre è vicina a uno stato di isostasi (equilibrio): più pesante, cioè più spessa o densa qualsiasi parte della crosta terrestre, più profonda è immersa nel substrato. Le forze tettoniche rompono l'isostasia, ma quando si indeboliscono, la crosta terrestre ritorna in equilibrio.
Figura 25 - Crosta terrestre
Il nucleo della Terra - la geosfera centrale con un raggio di circa 3470 km. L'esistenza del nucleo terrestre fu stabilita nel 1897 dal sismologo tedesco E. Wiechert e la profondità (2.900 km) fu determinata nel 1910 dal geofisico americano B. Gutenberg. Non c'è consenso sulla composizione del nucleo terrestre e sulla sua origine. Forse è costituito da ferro (con una miscela di nichel, zolfo, silicio o altri elementi) o dai suoi ossidi, che acquisiscono proprietà metalliche ad alta pressione. Ci sono opinioni che il nucleo sia stato formato dalla differenziazione gravitazionale della Terra primaria durante la sua crescita o successivamente (espressa per la prima volta dal geofisico norvegese V.M. Orovan e dallo scienziato sovietico A.P. Vinogradov, 60-70).
Superficie Mohorovic - l'interfaccia tra la crosta terrestre e il mantello terrestre La superficie di Mohorovichi è stata stabilita dai dati sismici: la velocità delle onde sismiche longitudinali durante la transizione (dall'alto verso il basso) attraverso la superficie di Mohorovichi aumenta bruscamente da 6,7-7,6 a 7,9-8,2 km / se trasversale - da 3,6-4,2 a 4,4-4,7 km / s. Vari dati geofisici, geologici e di altro tipo indicano che anche la densità della materia aumenta bruscamente, presumibilmente da 2,9-3 a 3,1-3,5 t/m 3 . È molto probabile che la superficie di Mohorovic separi strati di diversa composizione chimica. La superficie di Mohorovichić prende il nome da A. Mohorovichić, che l'ha scoperta.
Delle prime tre geosfere, il ruolo di primo piano appartiene senza dubbio alla crosta terrestre, poiché la sua massa totale è molte volte maggiore della massa totale degli altri due gusci. Pertanto, i dati sul contenuto relativo dell'uno o dell'altro elemento chimico nella crosta terrestre possono essere considerati in larga misura come riflettenti il suo contenuto nella biosfera nel suo insieme.
Il guscio duro esterno della Terra - la crosta terrestre è composta per oltre il 99% da soli 9 elementi principali: O (47%), Si (29,5%), Al (8,05%), Fe (4,65%), Ca (2,96 %), Na (2,50%), K (2,50%), Mg (1,87%), Ti (0,45%). In totale - 99,48%. Di questi, l'ossigeno è assolutamente predominante. Puoi vedere chiaramente quanto è rimasto per tutti gli altri elementi. Questo è in peso, cioè in percentuale in peso.
Esiste un'altra variante della valutazione: per volume (percentuale del volume). Viene calcolato tenendo conto delle dimensioni dei raggi atomici e ionici in specifici composti minerali formati da questi elementi. I contenuti nella crosta terrestre degli elementi più comuni in percentuali di volume sono (secondo V.M. Goldshmidt): O - 93,77%, K - 2,14%, Na - 1,60%, Ca - 1,48%, Si - 0,86%, Al - 0,76 %, Fe - 0,68%, Mg - 0,56%, Ti - 0,22%.
Sono evidenti differenze piuttosto significative nella distribuzione degli atomi di elementi chimici in peso e volume: in una forte diminuzione del contenuto relativo di Al e soprattutto Si (a causa delle piccole dimensioni dei loro atomi, e per il silicio, in misura ancora maggiore di ioni nei suoi composti di ossigeno), viene ancora più chiaramente sottolineato il ruolo di primo piano dell'ossigeno nella litosfera.
Allo stesso tempo, sono state rivelate "anomalie" nel contenuto di alcuni elementi nella litosfera:
il "tuffo" nelle abbondanze degli elementi più leggeri (Li, Be, B) è spiegato dalle peculiarità del processo di nucleosintesi (la formazione predominante di carbonio come risultato della combinazione di tre nuclei di elio contemporaneamente); contenuti relativamente elevati di elementi che sono prodotti del decadimento radioattivo (Pb, Bi, e anche Ar tra i gas inerti).
In condizioni terrestri, le abbondanze di altri due elementi, H e He, sono insolitamente basse. Ciò è dovuto alla loro "volatilità". Entrambi questi elementi sono gas e, inoltre, i più leggeri. Pertanto, l'idrogeno atomico e l'elio tendono a spostarsi negli strati superiori dell'atmosfera e da lì, non essendo trattenuti dalla gravità terrestre, si disperdono nello spazio. L'idrogeno non è stato ancora completamente perso, poiché la maggior parte fa parte di composti chimici: acqua, idrossidi, idrocarbonati, idrosilicati, composti organici, ecc. E l'elio, che è un gas inerte, si forma costantemente come prodotto del decadimento radioattivo di atomi pesanti.
Pertanto, la crosta terrestre è essenzialmente un pacchetto di anioni di ossigeno legati l'uno all'altro da ioni di silicio e metallo, cioè è costituito quasi esclusivamente da composti dell'ossigeno, prevalentemente alluminio, calcio, magnesio, sodio, potassio e silicati di ferro. Allo stesso tempo, come già sapete, anche gli elementi rappresentano l'86,5% della litosfera.
Gli elementi più comuni sono chiamati macronutrienti.
Gli elementi, il cui contenuto è di centesimi di percentuale o meno, sono chiamati microelementi. Questo concetto è relativo, poiché un particolare elemento può essere un microelemento in un ambiente e in un altro può essere classificato come base, ad es. macroelementi (Ad esempio, Al negli organismi è un oligoelemento, e nella litosfera è un macroelemento, il ferro nei suoli è un macroelemento e negli organismi viventi è un oligoelemento).
Per indicare la quantità di contenuto di un particolare elemento in un particolare ambiente, viene utilizzato il concetto di "clark". Questo termine è associato al nome F.U. Clark, geochimico americano, che fu il primo ad intraprendere, sulla base di un vasto materiale analitico, il calcolo dei contenuti medi di elementi chimici in vari tipi di rocce e nella litosfera nel suo complesso. In ricordo del suo contributo, A.E. Fersman nel 1924 suggerì di chiamare il contenuto medio di un particolare elemento in un particolare mezzo materiale il clarke di questo elemento chimico. L'unità clarke è g/t (poiché è scomodo utilizzare valori percentuali a clark bassi di molti elementi).
Il compito più difficile è determinare i clark per la litosfera nel suo insieme, poiché la sua struttura è molto.
All'interno delle rocce si effettua la divisione dei silicati in acidi e basici.
Le concentrazioni di Li, Be, Rb, TR, Ba, Tl, Th, U e Ta sono relativamente elevate in quelle acide.
I principali sono Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.
Diamo l'ordine di clark di vari elementi secondo V.F. Barabanov:
Più di 10.000 g/t - O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
1000-10 000 - Mn, Ti.
100-1000 - C, F, P, S, Cl, Rb, Sr, Zr, Ba.
10-100 - Pb, Th, Y, Nb, La, Ce, Nd, Li, B, N, Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga.
1-10 - Eu, Dy, Ho, Er, Yb, Hf, Ta, W, Tl, U, Ge, As, Br, Mo, Sn, Sc, Pm, Sm, Be.
0.1-1.0 - Do, Bi, In, Tu, Mi, Sib, Lu.
0,01-0,1 - Ar, Se, Ag, Hg.
0.001-0.01 - Re, Os, Ir, Ru, Rh, Pd, Te, Pt, He, Au.
In base a questa gradazione, gli elementi con clark superiori a 1000 g/t saranno indicati come macroelementi. Quelli con clark inferiori sono oligoelementi.
La contabilità di Clarkes è certamente necessaria per una corretta comprensione delle regolarità dei processi di migrazione degli elementi chimici. La diversa distribuzione degli elementi in natura ha una conseguenza inevitabile per molti di loro, la presenza di differenze significative nel loro comportamento in condizioni di laboratorio e in natura. Quando il clarke diminuisce, la concentrazione attiva dell'elemento diminuisce e diventa impossibile che una fase solida indipendente precipiti da soluzioni acquose e altri metodi per la formazione di specie minerali indipendenti. Pertanto, la capacità di formazione minerale indipendente dipende non solo dalle proprietà chimiche dell'elemento, ma anche dal suo clarke.
Esempi: S e Se sono analoghi chimicamente completi e il loro comportamento nei processi naturali è diverso. S è l'elemento principale di molti processi naturali. L'idrogeno solforato svolge un ruolo importante nei processi chimici che si verificano nei sedimenti di fondo e nelle profondità della crosta terrestre, nella formazione di depositi di numerosi metalli. Lo zolfo forma minerali indipendenti (solfuri, solfati). Il seleniuro di idrogeno non svolge un ruolo significativo nei processi naturali. Il selenio è in uno stato disperso come impurità nei minerali formati da altri elementi. Le differenze tra K e Cs, Si e Ge sono simili.
Una delle differenze più importanti tra geochimica e chimica è che la geochimica considera solo quelle interazioni chimiche che si realizzano in specifiche condizioni naturali. Inoltre, la contabilità dei clark (almeno i loro ordini) in questo senso è un requisito primario per qualsiasi costruzione geochimica.
Ci sono, e anche abbastanza comuni, fasi minerali indipendenti di un numero di elementi con clark bassi. Il motivo è che in natura esistono meccanismi che consentono di garantire la formazione di elevate concentrazioni di determinati elementi, per cui il loro contenuto in alcune aree può superare molte volte quello di Clarke. Pertanto, oltre al clarke dell'elemento, è necessario tenere conto del valore della sua concentrazione rispetto al contenuto di clarke.
La concentrazione clarke è il rapporto tra il contenuto di un elemento chimico in un dato particolare aggregato di materiale naturale (roccia, ecc.) e il suo clarke.
Esempi di coefficienti di concentrazione di alcuni elementi chimici nei loro depositi di minerali: Al - 3,7; Mn - 350; rame - 140; SN - 250; zinco - 500; Au-2000.
Su questa base, gli elementi con clark bassi sono suddivisi in due gruppi qualitativamente diversi a te già noti. Vengono chiamati quelli la cui distribuzione non è caratterizzata da valori elevati di QC sparpagliato(Rb, Ga, Re, Do, ecc.). In grado di formare concentrazioni elevate con alti valori di CC - raro(Sn, Be, ecc.).
Le differenze nei valori di CC raggiunti sono dovute al diverso ruolo di alcuni elementi nella storia dell'attività materiale e tecnica dell'umanità (fin dai tempi antichi, metalli noti con bassi clarks Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag ... - e più comuni Al, Zr ...).
Un ruolo importante nei processi di concentrazione e dispersione degli elementi nella crosta terrestre è svolto dall'isomorfismo, la proprietà degli elementi di sostituirsi a vicenda nella struttura del minerale. L'isomorfismo è la capacità di elementi chimici con proprietà simili di sostituirsi a vicenda in quantità variabili nei reticoli cristallini. Certo, è caratteristico non solo dei microelementi. Ma è proprio per loro, soprattutto per gli elementi sparsi, che acquista un'importanza preminente come fattore principale nella regolarità della loro distribuzione. Viene fatta una distinzione tra isomorfismo perfetto - quando elementi intercambiabili possono sostituirsi a vicenda in qualsiasi rapporto (limitato solo dai rapporti dei contenuti di questi elementi nel sistema) e imperfetto - quando la sostituzione è possibile solo fino a certi limiti. Naturalmente, più vicine sono le proprietà chimiche, più perfetto è l'isomorfismo.
Si distingue tra isomorfismo isovalente ed eterovalente.
La comunanza del tipo di legame chimico è ciò che i chimici chiamano il grado di ionicità - covalenza. Esempio: cloruri e solfuri non sono isomorfi, ma i solfati con manganati sono isomorfi.
Meccanismo dell'isomorfismo isovalente. L'uniformità della formula chimica dei composti formati e del reticolo cristallino formato. Cioè, se il rubidio è potenzialmente in grado di formare composti con gli stessi elementi del potassio e la struttura cristallina di tali composti è dello stesso tipo, allora gli atomi di rubidio possono sostituire gli atomi di potassio nei suoi composti.
La divisione degli elementi chimici in macro e microelementi, e questi ultimi in rari e sparsi, è di grande importanza, poiché in natura non tutti gli elementi chimici formano composti indipendenti. Questo è caratteristico soprattutto di elementi con clark alte, o con clark basse, ma capaci di formare localmente alte concentrazioni (cioè rare).
Essere in natura in uno stato diffuso e ovunque (solo in varie concentrazioni) è una proprietà di tutti gli elementi chimici. Questo fatto è stato affermato per la prima volta da V.I. Vernadsky, e ha ricevuto il nome della legge di dispersione degli elementi chimici da Vernadsky. Ma parte degli elementi è in grado di essere presente in natura oltre alla forma sparsa di essere in un'altra forma - sotto forma di composti chimici. E gli elementi con basse concentrazioni sono presenti solo in forma diffusa.
Meccanismo dell'isomorfismo eterovalente alquanto più complesso. Per la prima volta, la presenza di questo tipo di isomorfismo attirò l'attenzione alla fine del XIX secolo. G. Chermak. Ha dimostrato che le formule chimiche molto complesse ottenute per la maggior parte dei composti minerali della classe dei silicati sono tali proprio a causa dell'isomorfismo eterovalente, quando interi gruppi di atomi si sostituiscono reciprocamente. Questo tipo di isomorfismo è molto caratteristico dei composti silicatici.
Altre opzioni per trovare atomi sparsi di elementi nella crosta terrestre sono la loro localizzazione nei difetti del reticolo cristallino, nelle sue cavità, nonché nello stato assorbito sulla superficie di altre particelle, comprese quelle colloidali.
L'impatto antropogenico sulla natura sta attualmente penetrando in tutte le aree, quindi è necessario considerare brevemente le caratteristiche dei singoli gusci della Terra.
La terra è costituita da nucleo, mantello, crosta, litosfera, idrosfera e. A causa dell'impatto della materia vivente e dell'attività umana, sono sorti altri due gusci: la biosfera e la noosfera, inclusa la tecnosfera. L'attività umana si estende all'idrosfera, alla litosfera, alla biosfera e alla noosfera. Consideriamo brevemente questi gusci e la natura dell'impatto dell'attività umana su di essi.
Caratteristiche generali dell'atmosfera
Il guscio gassoso esterno della Terra. La parte inferiore è in contatto con la litosfera o, e la parte superiore è in contatto con lo spazio interplanetario. si compone di tre parti:
1. Troposfera (parte inferiore) e la sua altezza sopra la superficie è di 15 km. La troposfera è costituita da , la cui densità diminuisce con l'altezza. La parte superiore della troposfera è in contatto con lo schermo dell'ozono, uno strato di ozono spesso 7-8 km.
Lo schermo di ozono impedisce alle radiazioni ultraviolette dure o alle radiazioni cosmiche ad alta energia di raggiungere la superficie terrestre (litosfera, idrosfera), che sono dannose per tutti gli esseri viventi. Gli strati inferiori della troposfera - fino a 5 km dal livello del mare - sono un habitat aereo, mentre gli strati più bassi sono i più densamente popolati - fino a 100 m dalla superficie terrestre o. L'impatto maggiore dell'attività umana, che ha il più grande significato ecologico, è sperimentato dalla troposfera e soprattutto dai suoi strati inferiori.
2. Stratosfera: lo strato intermedio, il cui limite è un'altezza di 100 km sul livello del mare. La stratosfera è piena di gas rarefatto (azoto, idrogeno, elio, ecc.). Va nella ionosfera.
3. Ionosfera: lo strato superiore, che passa nello spazio interplanetario. La ionosfera è piena di particelle derivanti dal decadimento di molecole: ioni, elettroni, ecc. Nella parte inferiore della ionosfera compaiono le "aurora boreale", che si osservano nelle zone oltre il circolo polare artico.
In termini ecologici, la troposfera è della massima importanza.
Breve descrizione della litosfera e dell'idrosfera
La superficie della Terra, situata sotto la troposfera, è eterogenea: parte di essa è occupata dall'acqua, che forma l'idrosfera, e parte è terra, che forma la litosfera.
litosfera - il guscio duro esterno del globo, formato da rocce (da cui il nome - "cast" - pietra). Consiste di due strati: quello superiore, formato da rocce sedimentarie con granito, e quello inferiore, formato da solide rocce di basalto. Parte della litosfera è occupata dall'acqua (), e parte è terra, che costituisce circa il 30% della superficie terrestre. Lo strato più superficiale del terreno (per la maggior parte) è ricoperto da un sottile strato di superficie fertile: il suolo. Il suolo è uno degli ambienti di vita e la litosfera è il substrato su cui vivono vari organismi.
idrosfera - il guscio d'acqua della superficie terrestre, formato dalla totalità di tutti i corpi idrici sulla Terra. Lo spessore dell'idrosfera è diverso nelle diverse aree, ma la profondità media dell'oceano è di 3,8 km e in alcune depressioni fino a 11 km. L'idrosfera è una fonte d'acqua per tutti gli organismi che vivono sulla Terra, è una potente forza geologica che fa circolare l'acqua e altre sostanze, la "culla della vita" e l'habitat degli organismi acquatici. Anche l'impatto antropogenico sull'idrosfera è notevole e verrà discusso di seguito.
Caratteristiche generali della biosfera e della noosfera
Dall'apparizione della vita sulla Terra, è sorto un nuovo guscio specifico: la biosfera. Il termine "biosfera" è stato introdotto da E. Suess (1875).
La biosfera (sfera della vita) è quella parte dei gusci della Terra in cui vivono vari organismi. La biosfera occupa una parte (la parte inferiore della troposfera), la litosfera (la parte superiore, compreso il suolo) e permea l'intera idrosfera e la parte superiore della superficie inferiore.
La biosfera può anche essere definita come un guscio geologico abitato da organismi viventi.
I confini della biosfera sono determinati dalla presenza delle condizioni necessarie per il normale funzionamento degli organismi. La parte superiore della biosfera è limitata dall'intensità della radiazione ultravioletta e quella inferiore dall'alta temperatura (fino a 100°C). Le spore batteriche si trovano a un'altitudine di 20 km sul livello del mare e i batteri anaerobici si trovano a una profondità fino a 3 km dalla superficie terrestre.
È noto che sono formati da materia vivente. La densità della biosfera è caratterizzata dalla concentrazione di materia vivente. È stato stabilito che la più alta densità della biosfera è caratteristica delle superfici terrestri e oceaniche all'interfaccia tra la litosfera e l'idrosfera e l'atmosfera. La densità della vita nel suolo è molto alta.
La massa della materia vivente rispetto alla massa della crosta terrestre e dell'idrosfera è piccola, ma gioca un ruolo enorme nei processi di cambiamento della crosta terrestre.
La biosfera è la totalità di tutte le biogeocenosi sulla Terra, quindi è considerata il più alto ecosistema della Terra. Tutto nella biosfera è interconnesso e interdipendente. Il pool genetico di tutti gli organismi sulla Terra garantisce la relativa stabilità e rinnovabilità delle risorse biologiche del pianeta, se non vi è una forte interferenza nei processi ecologici naturali da parte di varie forze di natura geologica o interplanetaria. Allo stato attuale, come accennato in precedenza, i fattori antropici che influenzano la biosfera hanno assunto il carattere di una forza geologica, che deve essere presa in considerazione dall'umanità se vuole sopravvivere sulla Terra.
Dall'apparizione dell'uomo sulla Terra, in natura sono sorti fattori antropogenici, il cui effetto si intensifica con lo sviluppo della civiltà, ed è sorto un nuovo guscio specifico della Terra: la noosfera (la sfera della vita intelligente). Il termine "noosfera" fu introdotto per la prima volta da E. Leroy e T. Ya. de Chardin (1927), e in Russia per la prima volta nelle sue opere fu usato da V. I. Vernadsky (30-40 del XX secolo). Nell'interpretazione del termine "noosfera" ci sono due approcci:
1. "La noosfera è quella parte della biosfera in cui si svolge l'attività economica umana". L'autore di questo concetto era LN Gumilyov (figlio della poetessa A. Akhmatova e del poeta N. Gumilyov). Questo punto di vista è corretto se è necessario individuare l'attività umana nella biosfera, per mostrare la sua differenza dall'attività di altri organismi. Tale concetto caratterizza il "senso ristretto" dell'essenza della noosfera come guscio della Terra.
2. "La noosfera è la biosfera, il cui sviluppo è diretto dalla mente umana". Questo concetto è ampiamente rappresentato ed è un concetto in un'ampia comprensione dell'essenza della noosfera, poiché l'influenza della mente umana sulla biosfera può essere sia positiva che negativa, quest'ultima molto spesso prevalente. La composizione della noosfera include la tecnosfera, una parte della noosfera associata all'attività produttiva dell'uomo.
Nella fase attuale dello sviluppo della civiltà e della popolazione, è necessario influenzare "ragionevolmente" la natura, influenzarla in modo ottimale al fine di arrecare un danno minimo ai processi ecologici naturali, ripristinare le biogeocenosi distrutte o disturbate e persino sulla vita umana come parte integrante parte della biosfera. L'attività umana apporta inevitabilmente cambiamenti al mondo che ci circonda, ma, date le possibili conseguenze, anticipando possibili impatti negativi, è necessario assicurarsi che queste conseguenze siano le meno distruttive.
Breve descrizione delle emergenze che si verificano sulla superficie della Terra e loro classificazione
Un ruolo importante nei processi ecologici naturali è svolto dalle emergenze che si presentano costantemente sulla superficie della Terra. Distruggono le biogeocenosi locali e, se ripetute ciclicamente, in alcuni casi sono fattori ambientali che contribuiscono ai processi evolutivi.
Le situazioni in cui il normale funzionamento di un gran numero di persone o la biogeocenosi nel suo complesso diventa difficile o impossibile sono chiamate emergenza.
Il concetto di "situazioni di emergenza" è più applicabile alle attività umane, ma si applica anche alle comunità naturali.
Per origine, le emergenze si dividono in naturali e antropiche (tecnogeniche).
Le emergenze naturali sorgono come risultato di fenomeni naturali. Questi includono inondazioni, terremoti, frane, colate di fango, uragani, eruzioni, ecc. Considera alcuni dei fenomeni che causano emergenze naturali.
Si tratta di un rilascio improvviso dell'energia potenziale dell'interno della terra, che assume la forma di onde d'urto e vibrazioni elastiche (onde sismiche).
I terremoti si verificano principalmente a causa di fenomeni vulcanici sotterranei, lo spostamento di strati l'uno rispetto all'altro, ma possono anche essere causati dall'uomo in natura e verificarsi a causa del crollo di scavi minerari. Durante i terremoti, si verificano spostamenti, vibrazioni e vibrazioni delle rocce dovute alle onde sismiche e ai movimenti tettonici della crosta terrestre, che portano alla distruzione della superficie - comparsa di crepe, faglie, ecc., nonché al verificarsi di incendi, la distruzione degli edifici.
Frane - spostamento per scivolamento di rocce verso il basso da superfici inclinate (montagne, colline, terrazzi marini, ecc.) sotto l'influenza della gravità.
Durante le frane la superficie viene disturbata, le biocenosi muoiono, gli insediamenti vengono distrutti, ecc. Il danno maggiore è causato da frane molto profonde, la cui profondità supera i 20 metri.
Il vulcanismo (eruzioni vulcaniche) è un insieme di fenomeni associati al movimento del magma (ammasso roccioso fuso), gas caldi e vapore acqueo che si alzano attraverso canali o fessure nella crosta terrestre.
Il vulcanismo è un tipico fenomeno naturale che provoca una grande distruzione delle biogeocenosi naturali, porta gravi danni all'attività economica umana e inquina pesantemente la regione adiacente ai vulcani. Le eruzioni vulcaniche sono accompagnate da altri fenomeni naturali catastrofici: incendi, frane, inondazioni, ecc.
I flussi di fango sono inondazioni tempestose a breve termine che trasportano una grande quantità di sabbia, ciottoli, grandi macerie e pietre, che hanno il carattere di flussi di fango-pietra.
Le colate di fango sono caratteristiche delle regioni montuose e possono causare danni significativi alle attività umane, causare la morte di vari animali e causare la distruzione delle comunità vegetali locali.
Le valanghe di neve sono chiamate valanghe di neve, portando con sé sempre più masse di neve e altri materiali sfusi. Le valanghe sono di origine sia naturale che antropica. Causano gravi danni all'attività economica umana, distruggendo strade, linee elettriche, provocando la morte di persone, animali e comunità vegetali.
I suddetti fenomeni, causa di situazioni di emergenza, sono strettamente correlati alla litosfera. Anche nell'idrosfera sono possibili fenomeni naturali che creano situazioni di emergenza. Questi includono inondazioni e tsunami.
Le inondazioni sono l'inondazione di aree con acqua all'interno di valli fluviali, coste di laghi, mari e oceani.
Se le inondazioni sono di natura strettamente periodica (maree, riflussi), allora in questo caso le biogeocenosi naturali si adattano ad esse come a un habitat in determinate condizioni. Ma spesso le alluvioni sono impreviste e associate a singoli fenomeni non periodici (le nevicate eccessive in inverno creano le condizioni per il verificarsi di inondazioni estese che provocano allagamenti di una vasta area, ecc.). Durante le inondazioni, le coperture del suolo vengono disturbate, l'area può essere contaminata da vari rifiuti a causa dell'erosione delle loro strutture di stoccaggio, della morte di animali, piante e persone, della distruzione di insediamenti, ecc.
Onde gravitazionali di grande forza che sorgono sulla superficie dei mari e degli oceani.
Gli tsunami hanno cause naturali e causate dall'uomo. Terremoti, maremoti ed eruzioni vulcaniche sottomarine sono classificate come cause naturali, esplosioni nucleari sottomarine come cause provocate dall'uomo.
Gli tsunami causano la morte di navi e incidenti su di esse, il che a sua volta porta all'inquinamento dell'ambiente naturale, ad esempio la distruzione di una petroliera porterà all'inquinamento di un'enorme superficie d'acqua con un film d'olio velenoso per il plancton e forme pelargiche di animali (il plancton sono piccoli organismi sospesi, che vivono nello strato superficiale dell'acqua dell'oceano o altro specchio d'acqua; forme pelargiche di animali - animali che si muovono liberamente nella colonna d'acqua a causa del movimento attivo, ad esempio squali, balene, cefalopodi; forme bentoniche di organismi - organismi che conducono uno stile di vita bentonico, ad esempio passere, paguri , echinodermi, alghe attaccate al fondo, ecc.). Gli tsunami causano una forte miscelazione delle acque, il trasferimento di organismi in un habitat insolito e la morte.
Ci sono anche fenomeni che causano emergenze. Questi includono uragani, tornado, vari tipi di tempeste.
Uragani - cicloni tropicali ed extratropicali, che hanno una pressione notevolmente ridotta al centro, sono accompagnati dal verificarsi di venti ad alta velocità e potere distruttivo.
Ci sono uragani deboli, forti ed estremi che provocano acquazzoni, onde del mare e la distruzione di oggetti terrestri, la morte di vari organismi.
Le tempeste di vortice (squall) sono fenomeni atmosferici associati al verificarsi di forti venti con un grande potere distruttivo e un'ampia area di distribuzione. Ci sono neve, polvere e tempeste senza polvere. Le raffiche provocano il trasferimento degli strati superiori del suolo, la loro distruzione, la morte di piante, animali e la distruzione delle strutture.
I tornado (tornado) sono una forma di movimento simile a un vortice di masse d'aria, accompagnata dall'apparizione di imbuti d'aria.
Il potere dei tornado è grande, nell'area del loro movimento c'è una completa distruzione del suolo, gli animali muoiono, gli edifici vengono distrutti, gli oggetti vengono trasferiti da un luogo all'altro, causando danni agli oggetti che si trovano lì.
Oltre ai fenomeni naturali sopra descritti, che portano all'emergere di situazioni di emergenza, esistono altri fenomeni che li provocano, la cui causa è l'attività umana. Le emergenze provocate dall'uomo includono:
1. Incidenti di trasporto. Quando le regole del traffico vengono violate su varie autostrade (strade, ferrovie, fiumi, mari), muoiono veicoli, persone, animali, ecc.. Varie sostanze entrano nell'ambiente naturale, comprese quelle che portano alla morte di organismi di tutti i regni ( come pesticidi, ecc.). A seguito di incidenti durante il trasporto, sono possibili incendi e infiltrazioni di gas (acido cloridrico, ammoniaca, sostanze infiammabili ed esplosive).
2. Infortuni nelle grandi imprese. La violazione dei processi tecnologici, il mancato rispetto delle regole di funzionamento delle apparecchiature, l'imperfezione della tecnologia possono causare il rilascio di composti nocivi nell'ambiente, causando varie malattie nell'uomo e negli animali, contribuendo alla comparsa di mutazioni negli organismi vegetali e animali, come oltre a portare alla distruzione di edifici e incendi. Gli incidenti più pericolosi nelle imprese che utilizzano. Gli incidenti nelle centrali nucleari (NPP) causano gravi danni, poiché oltre ai soliti fattori dannosi (danni meccanici, rilascio ad azione singola di sostanze nocive, incendi), gli incidenti nelle centrali nucleari sono caratterizzati da danni all'area da parte di radionuclidi, radiazioni penetranti , e il raggio del danno in questo caso supera significativamente la probabilità che si verifichino incidenti in altre imprese.
3. Incendi che interessano vaste aree di foreste o torbiere. Di norma, tali incendi sono di natura antropica a causa della violazione delle regole per la gestione del fuoco, ma possono anche essere di natura naturale, ad esempio a causa di scariche di fulmini (fulmini). Tali incendi possono anche essere causati da guasti nelle linee elettriche. Gli incendi distruggono comunità naturali di organismi su vaste aree, causando gravi danni economici all'attività economica umana.
Tutti i fenomeni descritti che violano le biogeocenosi naturali, causando gravi danni all'attività economica umana, richiedono lo sviluppo e l'adozione di misure per ridurre il loro impatto negativo, che si attua nell'attuazione di azioni ambientali e nell'affrontare le conseguenze delle situazioni di emergenza.
La Terra ha una struttura eterogenea ed è costituita da gusci concentrici (geosfere), sia interni che esterni. Il nucleo, il mantello appartiene a quelli interni e la litosfera (la crosta terrestre), l'idrosfera, l'atmosfera e il complesso guscio della terra - la biosfera - a quelli esterni.
La definizione classica dei gusci terrestri è stata data da V.I. Vernadsky: “... Strati concentrici più o meno regolari che coprono l'intero pianeta, cambiando con la profondità, nella sezione verticale del pianeta e differendo l'uno dall'altro per specifiche proprietà fisiche, chimiche e biologiche caratteristiche di ciascuno, solo inerenti ad esso. "
Litosfera(Greco "lithos" - pietra) - il guscio di pietra della Terra. È costituito dalla crosta terrestre e dalla parte superiore del mantello (astenosfera). La crosta terrestre è costituita da enormi blocchi strettamente adiacenti (placche litosferiche), che, per così dire, "galleggiano" sulla superficie del mantello, muovendosi lentamente insieme ad esso.
La superficie della litosfera è caratterizzata da notevoli irregolarità, che determinano il rilievo della Terra. Le più grandi morfologie sono le depressioni oceaniche (vaste depressioni piene d'acqua) e le imponenti masse terrestri (continenti o continenti): Eurasia, Africa, Australia, Nord e Sud America, Antartide.
La crosta terrestre è la risorsa più importante per l'umanità. Contiene minerali combustibili(carbone, torba, petrolio, gas, scisti bituminosi), minerale(ferro, alluminio, rame, stagno, ecc.) e non metallico(fosforiti, apatiti, ecc.) minerali, materiali da costruzione naturali(calcare, sabbia, ghiaia, ecc.).
Idrosfera(Greco "hydror" - acqua) - il guscio d'acqua della Terra, comprese tutte le acque che si trovano allo stato liquido, solido e gassoso. L'idrosfera comprende le acque degli oceani, dei mari, delle acque sotterranee e delle acque superficiali terrestri. Un po' d'acqua si trova nell'atmosfera e negli organismi viventi.
Oltre il 96% del volume dell'idrosfera è costituito da mari e oceani, circa il 2% da acque sotterranee, circa il 2% da ghiaccio e neve e circa lo 0,02% da acque superficiali terrestri.
L'idrosfera svolge un ruolo enorme nel modellare l'ambiente naturale del nostro pianeta, influenza i processi atmosferici (riscaldamento e raffreddamento delle masse d'aria, saturandole di umidità, ecc.).
Atmosfera(Greco "atmos" - vapore) - la terza geosfera della Terra, a cui è associata la biosfera, si estende sopra la superficie della litosfera e dell'idrosfera e non ha un confine superiore netto (fino a un'altezza di 1000 km.) , Spostandosi gradualmente nello spazio. È un guscio gassoso della Terra, costituito da azoto (78,08% in volume), ossigeno (20,95%), argon (0,93%) e anidride carbonica (0,03%). Lo stato dell'atmosfera ha una grande influenza sui processi fisici, chimici e biologici sulla superficie della Terra e nell'ambiente acquatico. Per i processi vitali sono particolarmente importanti: ossigeno, utilizzato per la respirazione e la mineralizzazione della materia organica morta; diossido di carbonio, utilizzato dalle piante verdi nella fotosintesi; ozono, creando uno schermo che protegge la superficie terrestre dalle radiazioni ultraviolette. L'atmosfera si è formata a seguito di una potente attività vulcanica e di costruzione delle montagne, l'ossigeno è apparso molto più tardi come prodotto della fotosintesi.
Di solito l'atmosfera è rappresentata come un insieme di strati: la troposfera, la stratosfera e la ionosfera.
Troposfera , contenente circa l'80% della massa dell'intera atmosfera e quasi tutto il vapore acqueo, si estende per un'altezza di circa 9 km (ai poli) - 17 km (all'equatore). Il suo ruolo è particolarmente importante nel plasmare l'ambiente naturale della Terra. Nella troposfera si verificano movimenti globali verticali e orizzontali delle masse d'aria, che determinano in gran parte il ciclo dell'acqua, il trasferimento di calore, il trasporto transfrontaliero di particelle di polvere e l'inquinamento. Si estende sulla troposfera stratosfera , una regione di aria fredda e rarefatta spessa circa 20 km. La polvere meteoritica cade continuamente attraverso la stratosfera, la polvere vulcanica viene espulsa in essa e, in passato, i prodotti di esplosioni nucleari nell'atmosfera. Nella parte inferiore stratosfera, che si estende dal limite superiore della troposfera fino a un'altezza di circa 50 km strato di ozono , che è caratterizzato da un maggiore contenuto di ozono. La concentrazione di ozono alle altezze dello strato di ozono di 15-26 km è più di 100 volte superiore alla sua concentrazione sulla superficie terrestre. Lo strato di ozono riflette le radiazioni cosmiche pericolose per la vita e le radiazioni ultraviolette del sole. Sopra la stratosfera è mesosfera E ionosfera (termosfera ) è uno strato di gas rarefatto di molecole e atomi ionizzati e, infine, esosfera (guscio esterno).
I processi atmosferici sono strettamente correlati ai processi che si verificano nella litosfera e nel guscio d'acqua, un indicatore dei quali sono i fenomeni atmosferici: precipitazione, nuvole, nebbia, temporale, ghiaccio, tempesta di polvere (sabbia), burrasca, bufera di neve, gelo, rugiada, brina, glassa, aurora e così via.
Quasi tutti i processi geologici superficiali (esogeni) dovuti all'interazione tra atmosfera, litosfera e idrosfera si verificano, di regola, nella biosfera.
Biosfera- il guscio esterno della Terra, che comprende: parte dell'atmosfera fino a un'altezza di 25-30 km (fino allo strato di ozono), quasi l'intera idrosfera e la parte superiore della litosfera (fino a una profondità di 3 km ). La particolarità di queste parti è che sono abitate da organismi viventi che costituiscono la sostanza vivente del pianeta. Solo gli organismi inferiori raggiungono i limiti estremi della biosfera: batteri e rappresentanti del regno dei virus. La biosfera, essendo un ecosistema globale (ecosfera), come ogni ecosistema, è costituita da una parte abiotica (aria, acqua, rocce) e da una parte biotica o biota , che comprende la totalità degli organismi viventi che svolgono la loro principale funzione ecosistemica - corrente biogenica degli atomi , grazie alla sua alimentazione, respirazione, riproduzione. Pertanto, assicurano lo scambio di materia tra tutte le parti della biosfera. Le condizioni necessarie per l'esistenza della biosfera sono la presenza di acqua allo stato liquido e l'energia radiante del Sole.
Il pianeta Terra è costituito dalla litosfera (corpo solido), dall'atmosfera (guscio d'aria), dall'idrosfera (guscio d'acqua) e dalla biosfera (sfera di distribuzione degli organismi viventi). Esiste uno stretto rapporto tra queste sfere della Terra, dovuto alla circolazione di sostanze ed energia.
Litosfera. La Terra è una palla, o sferoide, alquanto appiattita ai poli, con una circonferenza attorno all'equatore di circa 40.000 km.
Nella struttura del globo si distinguono i seguenti gusci, o geosfere: la litosfera stessa (il guscio di pietra esterno) con uno spessore di circa 50 ... 120 km, il mantello che si estende fino a una profondità di 2900 km e il nucleo - da 2900 a 3680 km.
Secondo gli elementi chimici più comuni che compongono il guscio terrestre, è diviso in superiore - siallitico, che si estende fino a una profondità di 60 km e ha una densità di 2,8 ... con una densità di 3,0...3,5 g /cm 3 . I nomi gusci "siallitici" (sial) e "simatici" (sima) derivano dalle designazioni degli elementi Si (silicio), Al (alluminio) e Mg (magnesio).
Ad una profondità da 1200 a 2900 km c'è una sfera intermedia con una densità di 4.0...6.0 g/cm 3 . Questo guscio è chiamato "minerale", poiché contiene una grande quantità di ferro e altri metalli pesanti.
Più profondo di 2900 km è il nucleo del globo con un raggio di circa 3500 km. Il nucleo è costituito principalmente da nichel e ferro e ha un'elevata densità (10...12 g/cm3).
Secondo le proprietà fisiche della crosta terrestre è eterogenea, è divisa in tipi continentali e oceanici. Lo spessore medio della crosta continentale è di 35...45 km, lo spessore massimo arriva fino a 75 km (sotto le catene montuose). Nella sua parte superiore si trovano rocce sedimentarie spesse fino a 15 km. Queste rocce si sono formate in lunghi periodi geologici a seguito del cambiamento dei mari sulla terraferma, dei cambiamenti climatici. Sotto le rocce sedimentarie si trova uno strato granitico con uno spessore medio di 20...40 km. Lo spessore di questo strato è maggiore nelle zone di montagne giovani, diminuisce verso la periferia della terraferma e non c'è strato di granito sotto gli oceani. Sotto lo strato di granito c'è uno strato di basalto con uno spessore di 15 ... 35 km, è composto da basalti e rocce simili.
La crosta oceanica è meno spessa della crosta continentale (da 5 a 15 km). Gli strati superiori (2...5 km) sono costituiti da rocce sedimentarie e quelli inferiori (5...10 km) da basalto.
Le rocce sedimentarie situate sulla superficie della crosta terrestre servono come base materiale per la formazione del suolo; le rocce ignee e metamorfiche prendono una piccola parte nella formazione dei suoli.
La massa principale delle rocce è formata da ossigeno, silicio e alluminio (84,05%). Se a questi tre elementi vengono aggiunti altri cinque elementi: ferro, calcio, sodio, potassio e magnesio, in totale raggiungeranno il 98,87% della massa rocciosa. I restanti 88 elementi rappresentano poco più dell'1% della massa della litosfera. Tuttavia, nonostante il basso contenuto di micro e ultra microelementi nelle rocce e nel suolo, molti di essi sono di grande importanza per la normale crescita e lo sviluppo di tutti gli organismi. Attualmente viene prestata molta attenzione al contenuto di microelementi nel suolo, sia in relazione alla loro importanza nella nutrizione delle piante, sia in relazione ai problemi di protezione dei suoli dall'inquinamento chimico. La composizione degli elementi nei suoli dipende principalmente dalla loro composizione nelle rocce. Tuttavia, il contenuto di alcuni elementi nelle rocce e nei suoli formati su di essi varia leggermente. Ciò è connesso sia alla concentrazione dei nutrienti sia al corso del processo di formazione del suolo, durante il quale si verifica una relativa diminuzione del numero di basi e silice. Pertanto, i suoli contengono più ossigeno della litosfera (rispettivamente 55 e 47%), idrogeno (5 e 0,15%), carbonio (5 e 0,1%), azoto (0,1 e 0,023%).
Atmosfera. Il confine dell'atmosfera passa dove la forza di gravità terrestre è compensata dalla forza centrifuga d'inerzia dovuta alla rotazione della Terra. Sopra i poli si trova ad un'altitudine di circa 28mila km, e sopra l'equatore - 42mila km.
L'atmosfera è costituita da una miscela di vari gas: azoto (78,08%), ossigeno (20,95%), argon (0,93%) e anidride carbonica (0,03% in volume). La composizione dell'aria comprende anche una piccola quantità di elio, neon, xeno, cripton, idrogeno, ozono, ecc., che in totale costituiscono circa lo 0,01%. Inoltre, l'aria contiene vapore acqueo e polvere.
L'atmosfera è composta da cinque gusci principali: troposfera, stratosfera, mesosfera, ionosfera, esosfera.
Troposfera- lo strato inferiore dell'atmosfera, ha uno spessore sopra i poli di 8 ... 10 km, alle latitudini temperate - 10 ... 12 km, e alle latitudini equatoriali - 16 ... 18 km. Circa l'80% della massa dell'atmosfera è concentrata nella troposfera. Quasi tutto il vapore acqueo nell'atmosfera si trova qui, si formano le precipitazioni e l'aria si muove orizzontalmente e verticalmente.
Stratosfera si estende da 8...16 a 40...45 km. Comprende circa il 20% dell'atmosfera, il vapore acqueo è quasi assente. C'è uno strato di ozono nella stratosfera che assorbe la radiazione ultravioletta dal sole e protegge gli organismi viventi sulla Terra dalla morte.
Mesosfera si estende ad un'altitudine da 40 a 80 km. La densità dell'aria in questo strato è 200 volte inferiore a quella della superficie terrestre.
Ionosfera situato ad un'altitudine di 80 km ed è costituito principalmente da atomi di ossigeno carichi (ionizzati), molecole di ossido nitrico cariche ed elettroni liberi.
Esosfera rappresenta gli strati esterni dell'atmosfera e parte da un'altezza di 800...1000 km dalla superficie terrestre. Questi strati sono anche chiamati sfera di dispersione, poiché qui le particelle di gas si muovono ad alta velocità e possono fuggire nello spazio.
AtmosferaÈ uno dei fattori indispensabili della vita sulla Terra. I raggi del sole, attraversando l'atmosfera, vengono dispersi, e anche parzialmente assorbiti e riflessi. Il vapore acqueo e l'anidride carbonica assorbono i raggi di calore in modo particolarmente forte. Sotto l'azione dell'energia solare si verifica il movimento delle masse d'aria, si forma il clima. Le precipitazioni che cadono dall'atmosfera sono un fattore nella formazione del suolo e una fonte di vita per gli organismi vegetali e animali. L'anidride carbonica contenuta nell'atmosfera nel processo di fotosintesi delle piante verdi si trasforma in materia organica e l'ossigeno serve per la respirazione degli organismi e dei processi ossidativi che si verificano in essi. L'importanza dell'azoto atmosferico, che viene catturato dai microrganismi che fissano l'azoto, funge da elemento di nutrizione delle piante e partecipa alla formazione di sostanze proteiche.
Sotto l'azione dell'aria atmosferica, si verificano l'erosione di rocce e minerali e processi di formazione del suolo.
Idrosfera. La maggior parte della superficie del globo è occupata dall'Oceano Mondiale, che, insieme a laghi, fiumi e altri specchi d'acqua situati sulla superficie terrestre, occupa i 5/8 della sua superficie. Tutte le acque della Terra, situate negli oceani, nei mari, nei fiumi, nei laghi, nelle paludi e nelle acque sotterranee, costituiscono l'idrosfera. Dei 510 milioni di km 2 della superficie terrestre, 361 milioni di km 2 (71%) cadono nell'Oceano Mondiale e solo 149 milioni di km 2 (29%) si trovano sulla terraferma.
Le acque superficiali della terraferma, insieme alle acque glaciali, costituiscono circa 25 milioni di km 3, ovvero 55 volte meno del volume dell'Oceano Mondiale. Nei laghi sono concentrati circa 280mila km 3 di acqua, circa la metà sono laghi freschi e la seconda metà sono laghi con acque di diverso grado di salinità. I fiumi contengono solo 1,2 mila km 3, ovvero meno dello 0,0001% dell'approvvigionamento idrico totale.
Le acque dei bacini aperti sono in costante circolazione, che collega tutte le parti dell'idrosfera con la litosfera, l'atmosfera e la biosfera.
L'umidità atmosferica è attivamente coinvolta nello scambio idrico, con un volume di 14 mila km 3 forma 525 mila km 3 di precipitazioni che cadono sulla Terra e il cambiamento dell'intero volume di umidità atmosferica avviene ogni 10 giorni, o 36 volte durante il anno.
L'evaporazione dell'acqua e la condensazione dell'umidità atmosferica forniscono acqua fresca sulla Terra. Circa 453 mila km 3 di acqua evaporano ogni anno dalla superficie degli oceani.
Senza acqua, il nostro pianeta sarebbe una nuda palla di pietra, priva di suolo e vegetazione. Per milioni di anni l'acqua ha distrutto le rocce, trasformandole in spazzatura, e con l'avvento della vegetazione e degli animali ha contribuito al processo di formazione del suolo.
Biosfera. La composizione della biosfera comprende la superficie terrestre, gli strati inferiori dell'atmosfera e l'intera idrosfera, in cui sono comuni gli organismi viventi. Secondo gli insegnamenti di V. I. Vernadsky, la biosfera è intesa come il guscio della Terra, la cui composizione, struttura ed energia sono determinate dall'attività degli organismi viventi. V. I. Vernadsky ha sottolineato che "sulla superficie terrestre non esiste forza chimica che agisca più costantemente, quindi più potente degli organismi viventi presi nel loro insieme". La vita nella biosfera si sviluppa sotto forma di un'eccezionale varietà di organismi che abitano il suolo, gli strati inferiori dell'atmosfera e l'idrosfera. Grazie alla fotosintesi delle piante verdi, l'energia solare viene accumulata nella biosfera sotto forma di composti organici. L'insieme degli organismi viventi garantisce la migrazione degli elementi chimici nel suolo, nell'atmosfera e nell'idrosfera. Sotto l'azione di organismi viventi, nei suoli si verificano scambi di gas, reazioni ossidative e di riduzione. L'origine dell'atmosfera nel suo insieme è collegata alla funzione di scambio di gas degli organismi. Nel processo di fotosintesi nell'atmosfera si è verificata la formazione e l'accumulo di ossigeno libero.
Sotto l'influenza dell'attività degli organismi, vengono effettuati l'erosione delle rocce e lo sviluppo dei processi di formazione del suolo. I batteri del suolo sono coinvolti nei processi di desolfificazione e denitrificazione con la formazione di idrogeno solforato, composti di zolfo, ossido di N(II), metano e idrogeno. La costruzione dei tessuti vegetali avviene a causa dell'assorbimento selettivo di elementi biogenici da parte delle piante. Dopo che le piante muoiono, questi elementi si accumulano negli orizzonti superiori del suolo.
Nella biosfera hanno luogo due cicli di sostanze ed energia, opposti nella loro direzione.
Un grande ciclo, o geologico, si verifica sotto l'influenza dell'energia solare. Il ciclo dell'acqua coinvolge gli elementi chimici del terreno, che entrano nei fiumi, nei mari e negli oceani, dove si depositano insieme alle rocce sedimentarie. Questa è una perdita irrecuperabile dal suolo dei più importanti nutrienti delle piante (azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio, zolfo), nonché di oligoelementi.
Un piccolo ciclo, o biologico, ha luogo nel sistema suolo - piante - suolo, mentre i nutrienti delle piante vengono rimossi dal ciclo geologico e immagazzinati nell'humus. Nel ciclo biologico si verificano cicli associati a ossigeno, carbonio, azoto, fosforo e idrogeno, che circolano continuamente nelle piante e nell'ambiente. Alcuni di essi vengono ritirati dal ciclo biologico e, sotto l'influenza di processi geochimici, passano nelle rocce sedimentarie o vengono trasferiti nell'oceano. Il compito dell'agricoltura è creare tali sistemi agrotecnici in cui gli elementi biogenici non entrerebbero nel ciclo geologico, ma sarebbero fissati nel ciclo biologico, mantenendo la fertilità del suolo.
La biosfera è costituita da biocenosi, che sono un territorio omogeneo con lo stesso tipo di comunità vegetale insieme al mondo animale che lo abita, compresi i microrganismi. La biogeocenosi è caratterizzata da suoli caratteristici, regime idrico, microclima e topografia. La biogeocenosi naturale è relativamente stabile, è caratterizzata da capacità di autoregolazione. Le specie incluse nella biogeocenosi si adattano l'una all'altra e all'ambiente. Questo è un meccanismo complesso relativamente stabile in grado di resistere ai cambiamenti nell'ambiente attraverso l'autoregolazione. Se i cambiamenti nelle biogeocenosi superano la loro capacità di autoregolazione, può verificarsi un degrado irreversibile di questo sistema ecologico.
I terreni agricoli sono biogeocenosi organizzate artificialmente (agrobiocenosi). L'uso efficace e razionale delle agrobiocenosi, la loro sostenibilità e produttività dipendono dalla corretta organizzazione del territorio, del sistema agricolo e delle altre attività socio-economiche. Per garantire un impatto ottimale su suoli e piante, è necessario conoscere tutte le relazioni nella biogeocenosi e non disturbare l'equilibrio ecologico che si è sviluppato in essa.