Sfere terrestri. Involucro geografico come risultato dell'interazione a lungo termine tra litosfera, idrosfera, atmosfera e biosfera

24.09.2019

L'AMBIENTE COME SISTEMA

L'ambiente come sistema - 4 ore

LEZIONE N. 5-6 (4 ore).

SISTEMI ARTIGIANALI E RISCHIO AMBIENTALE

Approccio sistemico nello studio dei sistemi ecologici. L'atmosfera, l'idrosfera, la litosfera sono i componenti principali dell'ambiente. Leggi di funzionamento della biosfera.

Meccanismi di protezione dell'ambiente naturale e fattori che ne garantiscono la sostenibilità. Equilibrio dinamico nell'ambiente. ciclo idrologico. Ciclo dell'energia e della materia nella biosfera. Fotosintesi.

Condizioni e fattori che garantiscono una vita sicura nell'ambiente. Cicli naturali “nutritivi”, meccanismi di autoregolazione, autodepurazione della biosfera. Risorse naturali rinnovabili e non rinnovabili.

La totalità di tutte le biogeocenosi (ecosistemi) del nostro pianeta crea un gigantesco ecosistema globale chiamato biosfera (dal greco bios - vita, sfera - palla) - l'area di interazione sistemica tra la materia vivente e quella ossea del pianeta. La biosfera è l’intero spazio in cui la vita esiste o è mai esistita, vale a dire dove si trovano gli organismi viventi o i loro prodotti metabolici. Quella parte della biosfera in cui si trovano attualmente gli organismi viventi è chiamata biosfera moderna, o neobiosfera, e le biosfere antiche sono chiamate ex biosfere, altrimenti paleobiosfere o megasfere. Esempi di questi ultimi sono accumuli senza vita di materia organica (depositi di carbone, petrolio, gas, ecc.) o riserve di altri composti formati con la partecipazione diretta di organismi viventi (calcari, rocce di conchiglie, formazioni di gesso, numerosi minerali e molti altri).

La biosfera comprende: l'aerobiosfera (la parte inferiore dell'atmosfera), l'idrobiosfera (l'intera idrosfera), la litobiosfera (gli orizzonti superiori della litosfera - il solido guscio terrestre). I confini della neo e della paleobiosfera sono diversi. Teoricamente, il loro limite superiore è determinato dallo strato di ozono. Per la neobiosfera, questo è il limite inferiore dello strato di ozono (circa 20 km), che attenua le radiazioni ultraviolette cosmiche dannose a un livello accettabile, e per la paleobiosfera, questo è il limite superiore dello stesso strato (circa 60 km), perché l'ossigeno nell'atmosfera terrestre è il risultato principalmente dell'attività vitale della vegetazione (quindi uguale, in misura adeguata, agli altri gas).

La biosfera è una parte del guscio del globo abitato da organismi viventi, cioè parte dell'atmosfera, dell'idrosfera e della litosfera.

16) Caratteristiche della composizione chimica dell'atmosfera intesa come geosfera e parte della biosfera

L'atmosfera terrestre è l'involucro gassoso che circonda la Terra. L'atmosfera è chiamata quell'area attorno alla Terra in cui il mezzo gassoso ruota con essa nel suo insieme. La massa dell'atmosfera è 5,15 - 5,9x10 15 tonnellate. L'atmosfera come componente della biogeocenosi è uno strato d'aria nel suolo e sopra la sua superficie, all'interno del quale si osserva l'interazione dei componenti della biosfera.

L'atmosfera moderna è di origine secondaria e si è formata dai gas rilasciati dal guscio solido della Terra dopo la formazione del pianeta. Nel corso della storia geologica della Terra, l'atmosfera ha subito un'evoluzione significativa sotto l'influenza di una serie di fattori: la fuga dei gas atmosferici nello spazio;

emissioni di gas risultanti dall'attività vulcanica, scissione di molecole sotto l'influenza della radiazione solare ultravioletta, reazioni chimiche tra i componenti dell'atmosfera e le rocce della crosta terrestre; catturare il mezzo interplanetario.

Lo sviluppo dell'atmosfera è strettamente connesso ai processi geologici e geochimici, nonché alle attività degli organismi viventi. L'atmosfera protegge la superficie terrestre dagli effetti dannosi della caduta di meteoriti, la maggior parte dei quali brucia negli strati densi dell'atmosfera.

In termini di struttura, l'atmosfera ha una struttura complessa, determinata dalle caratteristiche della distribuzione verticale della temperatura. Ad altitudini superiori a 1000 km si trova l'esosfera, da dove i gas atmosferici vengono dispersi nello spazio mondiale. Qui c'è una transizione graduale dall'atmosfera allo spazio interplanetario. Tutti i parametri strutturali dell'atmosfera - temperatura, pressione e densità - presentano una significativa variabilità spazio-temporale.

La complessa struttura dell'atmosfera si manifesta anche nella sua composizione chimica. Quindi, se ad altitudini fino a 90 km, dove c'è un intenso mescolamento, la relativa composizione del gas rimane praticamente invariata, allora sopra i 90 km, sotto l'influenza della radiazione ultravioletta del sole, si verifica la dissociazione delle molecole di gas e un forte cambiamento nella composizione dell'atmosfera con l'altezza. Le caratteristiche tipiche di questa parte dell'atmosfera sono lo strato di ozono e il suo stesso bagliore. Una struttura a strati complessa è caratteristica dell'aerosol atmosferico: particelle liquide o solide di origine terrestre o cosmica sospese in un mezzo gassoso. Aerosol con particelle liquide - nebbia, con particelle solide - fumo. Il diametro delle particelle solide dell'aerosol è in media 10 -9 - 10 -13 mm, le goccioline 10 -6 - 10 -2 mm. Anche la distribuzione verticale di elettroni e ioni nell'atmosfera è stratificata, il che si esprime nell'esistenza di diversi strati della ionosfera.

La composizione dell'atmosfera terrestre è unica. Ad esempio, se le atmosfere di Giove e Saturno fossero costituite principalmente da idrogeno ed elio. Marte e Venere: dall'anidride carbonica, l'atmosfera terrestre è costituita principalmente da ossigeno e azoto. Contiene inoltre argon, anidride carbonica, neon e altri componenti costanti e variabili. La concentrazione volumetrica di azoto è 78,084%, ossigeno - 20,9476%, argon - 0,934%, anidride carbonica - 0,0314. Questi dati si riferiscono solo agli strati inferiori dell'atmosfera.

La componente variabile più importante dell’atmosfera è il vapore acqueo. La variabilità spaziale e temporale della sua concentrazione varia ampiamente in prossimità della superficie terrestre, dal 3% ai tropici allo 0,00002% in Antartide. La maggior parte del vapore acqueo è concentrato nella troposfera e la sua concentrazione diminuisce rapidamente con l'altezza. Il contenuto medio di vapore acqueo nella colonna verticale dell'atmosfera alle latitudini temperate è di circa 15-17 mm dello "strato di acqua precipitata".

L'ozono ha un impatto significativo sui processi atmosferici, in particolare sul regime termico. È concentrato principalmente nella stratosfera, dove provoca l'assorbimento della radiazione solare ultravioletta. I valori medi mensili del contenuto totale di ozono variano a seconda della latitudine e della stagione e costituiscono uno spessore dello strato compreso tra 2,3 e 5,2 mm a valori di pressione e temperatura terrestri. Si registra un aumento del contenuto di ozono dall'equatore ai poli e variazioni annuali con un minimo in autunno e un massimo in primavera. Attualmente è stata notata la distruzione dello strato di ozono sotto l'influenza dell'attività economica. I principali distruttori dello strato di ozono sono i freon (freon), che sono un gruppo di sostanze contenenti alogeni, i freon sono inerti sulla superficie terrestre, ma, salendo nella stratosfera, subiscono una decomposizione fotochimica, emettono uno ione cloro, che serve come catalizzatore per reazioni chimiche che distruggono le molecole di ozono.

Il limite esterno e superiore dell'atmosfera si trasforma gradualmente in gas interplanetario, la cui densità è di 1000 coppie di ioni per centimetro cubo.

17) Caratteristiche della composizione chimica dell'idrosfera Come geosfera e parti della biosfera

L'idrosfera è il guscio d'acqua della Terra. A causa dell'elevata mobilità dell'acqua, penetrano ovunque in varie formazioni naturali. L'acqua si trova sotto forma di vapori e nuvole nell'atmosfera terrestre, forma oceani e mari, esiste sotto forma di ghiacciai negli altopiani dei continenti. Le precipitazioni atmosferiche penetrano negli strati delle rocce sedimentarie, formando le acque sotterranee. L'acqua è in grado di dissolvere molte sostanze, quindi qualsiasi acqua dell'idrosfera può essere considerata come soluzioni naturali con vari gradi di concentrazione. Anche le acque atmosferiche più pure contengono 10-50 mg/l di sostanze disciolte.

L'acqua come ossido di idrogeno H2O è la combinazione stabile più semplice di idrogeno e ossigeno in condizioni normali. La quantità totale di acqua sul pianeta è di circa 1,5-2,5x10 24 grammi (da 1-5 a 2,5 miliardi di km3).

Secondo V.I. Vernadsky, l’acqua occupa un posto a parte nella storia del nostro pianeta, ma gioca un ruolo importante nella storia geologica della Terra. L'acqua è uno dei fattori nella formazione dell'ambiente fisico e chimico, del clima e del tempo sul nostro pianeta, nell'emergere della vita sulla Terra.

Il nostro pianeta è coperto per 3/4 da acqua, ghiaccio; sopra di esso galleggiano le nuvole sotto forma di accumuli di acqua vaporosa. L'acqua riempie le cellule delle piante, degli animali; Le cellule del corpo umano sono costituite in media per il 70% da acqua.

Le acque in condizioni naturali contengono sempre sali disciolti, gas, sostanze organiche. La loro concentrazione varia a seconda dell'origine dell'acqua e delle condizioni ambientali: con una concentrazione di sale fino a 1 g / kg l'acqua è considerata fresca, fino a 25 g / kg - salmastra e oltre 25 g / kg - salata.

Le precipitazioni atmosferiche sono considerate quelle meno mineralizzate, in cui, in media, la concentrazione di sale è di 10-20 mg/kg, poi i laghi e i fiumi dolci (5-1000 mg/kg). La salinità dell'oceano è di circa 35 g/kg. I mari hanno una mineralizzazione inferiore - da 8 a 22 g/kg. La mineralizzazione delle acque sotterranee vicino alla superficie in condizioni di umidità eccessiva arriva fino a 1 g/kg e in condizioni aride fino a 100 g/kg.

Nelle acque dolci predominano solitamente gli ioni HCO3 - (-), Ca 2+, Mg 2+. All'aumentare della mineralizzazione totale, aumenta la concentrazione di ioni SO4 - , Cl - , Na + , K +. Nelle acque altamente mineralizzate predominano gli ioni cloruro e sodio, meno spesso gli ioni magnesio e molto raramente gli ioni calcio. Altri elementi sono contenuti in quantità molto piccole, ma quasi tutti gli elementi naturali della tavola periodica si trovano nelle acque naturali.

Dei gas disciolti nell'acqua sono presenti azoto, ossigeno, anidride carbonica, gas nobili e raramente idrogeno solforato e idrocarburi.

La concentrazione di sostanza organica è bassa. È: nei fiumi - circa 20 mg / l, nelle acque sotterranee ancora meno e negli oceani - circa 4 mg / l. Le eccezioni sono le acque paludose e le acque dei giacimenti petroliferi, nonché le acque. Contaminato da effluenti industriali e domestici, dove la concentrazione di materia organica può essere elevata.

Le fonti primarie di sali nelle acque naturali sono sostanze che si formano durante l'alterazione chimica delle rocce ignee, nonché sostanze che sono state rilasciate dalle viscere della Terra nel corso della sua storia. La composizione dell'acqua dipende dalla diversità della composizione di queste sostanze e dalle condizioni in cui hanno interagito con l'acqua. Di grande importanza per la formazione della composizione dell'acqua è l'impatto su di essa degli organismi viventi, nonché dell'attività economica umana.

Il ruolo dell'Oceano Mondiale nella stabilizzazione delle condizioni naturali sulla superficie terrestre è enorme. Ciò è in gran parte dovuto al suo peso e alla sua area.

Circa il 52,6% dell'area dell'acqua oceanica ha una profondità compresa tra 4.000 e 6.000 m, le aree con profondità superiori a 6.000 m occupano circa l'1,2%, anche le aree poco profonde - fino a 200 m - occupano una piccola area - 7,5%. Il resto della superficie acquatica, circa il 38,7%, ha una profondità compresa tra 200 e 4000 m. La maggior parte degli oceani mondiali si trova nell'emisfero meridionale, dove occupa l'81% della superficie, nell'emisfero settentrionale - il 61% della superficie. la superficie.

In generale, l'idrosfera si identifica con gli oceani e i mari, poiché la loro massa costituisce il 91,3% dell'intera idrosfera.

L'acqua è il più potente assorbitore di energia termica solare sulla superficie terrestre. Il ruolo decisivo nell'assorbimento dell'energia solare sul nostro pianeta appartiene all'Oceano Mondiale, la cui capacità di assorbire l'energia solare è 2-3 volte maggiore di quella della terra superficie. Solo l’8% della radiazione solare viene riflessa dalla superficie dell’oceano. L’oceano è il dissipatore di calore del pianeta. Il suo riscaldamento avviene nella fascia equatoriale approssimativamente nella fascia che va dai 15 gradi di latitudine sud ai 30 gradi di latitudine nord. A latitudini più elevate in entrambi gli emisferi, l'oceano rilascia il calore ricevuto nella fascia di riscaldamento.

Le acque del mondo Oksan sono continuamente in movimento attivo. Ciò è facilitato dalla circolazione atmosferica, dal riscaldamento non uniforme della superficie, dai contrasti di salinità, dai contrasti di temperatura e dalle forze di attrazione della Luna e del Sole.

Tuttavia, a causa della sua diversità, l’idrosfera è estremamente resistente agli influssi esterni ed interni. Una diversità significativa è creata dall'esistenza simultanea dell'acqua in tre fasi, che differiscono nettamente nei loro componenti, da un ampio insieme di sostanze e gas disciolti in essa e dalla formazione di varie strutture statiche e dinamiche. L'idrosfera terrestre come componente della biosfera è un sistema aperto termodinamico globale che è stabile e mantiene la stabilità della biosfera nel suo insieme.

18) Caratteristiche della composizione chimica della litosfera intesa come geosfera e parte della biosfera

La crosta terrestre è il guscio più eterogeneo della Terra, formato da varie associazioni minerali sotto forma di rocce sedimentarie, ignee e metamorfiche di varie forme di occorrenza.

Attualmente per crosta terrestre si intende lo strato superiore del corpo solido del pianeta, situato al di sopra del limite sismico. Questo confine si trova a diverse profondità, dove si verifica un forte aumento della velocità delle onde sismiche che si verificano durante un terremoto. Esistono due tipi di crosta terrestre: continentale e oceanica. La zona continentale è caratterizzata da un confine sismico più profondo. Attualmente viene più spesso utilizzato il termine litosfera, proposto da E. Suess, intendendo come regione più estesa della crosta terrestre.

La litosfera è il guscio solido superiore della Terra, che ha maggiore resistenza e si trasforma in un'astenosfera meno resistente. La litosfera comprende la crosta terrestre e il mantello superiore fino ad una profondità di circa 200 km.

La struttura della crosta terrestre non è uniforme. Nei continenti i sistemi montuosi si alternano alle pianure. I continenti, a loro volta, sono aree della crosta terrestre elevate sopra il livello del mare. Disposizione spaziale dei continenti sul pianeta V.I. Vernadsky la definì "dissimmetria del pianeta". Se dividiamo il globo lungo la costa del Pacifico in due metà, otteniamo, per così dire, due emisferi: quello continentale, dove sono concentrati tutti i continenti con gli oceani Atlantico e Indiano, e quello oceanico, che occuperà l'intero Pacifico Oceano. Ciò è dovuto alla struttura e alla composizione della crosta terrestre negli emisferi continentale e oceanico. Il diverso spessore della crosta terrestre nell'area dei continenti e degli oceani è associato a una differenza nella composizione delle rocce che la compongono. La crosta oceanica è composta principalmente da materiale basaltico, mentre la crosta continentale è composta da materiale simile per composizione al granito. Le rocce di granito contengono più acido silicico e meno ferro del basalto.

La composizione chimica generale della crosta terrestre è determinata da alcuni elementi chimici. Solo otto elementi: ossigeno, silicio, alluminio, ferro, calcio, sodio, magnesio, potassio sono distribuiti nella crosta terrestre in una quantità in peso superiore all'1%. L'elemento principale e più comune della crosta terrestre è l'ossigeno, che costituisce quasi la metà della massa (47,3%) e il 92% del suo volume. Quindi, quantitativamente, la crosta terrestre è il regno dell'ossigeno chimicamente legato ad altri elementi.

L'abbondanza di elementi chimici nella crosta terrestre non è la stessa e ripete in una certa misura l'abbondanza cosmica. Predominano gli elementi leggeri dei quattro numeri seriali che compongono i primi quattro periodi della tavola periodica. La predominanza dell'ossigeno tra gli elementi chimici della crosta terrestre determina l'importanza preminente della distribuzione dei minerali, di cui fa parte. Utilizzando i dati sull'abbondanza di elementi nella crosta terrestre, è possibile calcolare il rapporto tra i suoi minerali costituenti, solitamente chiamati rocce che formano.

La superficie dei continenti è occupata per l'80% da rocce sedimentarie e il fondale oceanico - quasi completamente da sedimenti freschi come prodotti della demolizione del materiale dei continenti e dell'attività degli organismi marini. La crosta terrestre originariamente è nata come prodotto dello scioglimento del mantello primario, che è stato poi trasformato nella biosfera sotto l'influenza dell'aria, dell'acqua e dell'attività degli organismi viventi.

La parte continentale della crosta terrestre durante una lunga storia geologica si trovava nella biosfera, che ha lasciato il segno nell'aspetto, nella composizione e nella distribuzione delle rocce sedimentarie e nella concentrazione di minerali in esse sotto forma di carbone, petrolio, scisti bituminosi, silice e rocce carboniose, legate in passato all'attività vitale degli organismi. A questo proposito, la crosta continentale è direttamente correlata alla biosfera terrestre.

19) Leggi di funzionamento della biosfera.

Il ruolo principale nella teoria della biosfera V.I. Vernadsky interpreta l'idea della materia vivente e delle sue funzioni.

La funzione principale della biosfera è garantire la circolazione degli elementi chimici. Il ciclo biotico globale si svolge con la partecipazione di tutti gli organismi che abitano il pianeta. Consiste nella circolazione di sostanze tra suolo, atmosfera, idrosfera e organismi viventi. Grazie al ciclo biotico è possibile una lunga esistenza e sviluppo della vita con una fornitura limitata di elementi chimici disponibili. Utilizzando sostanze inorganiche, le piante verdi creano materia organica grazie all'energia del sole, che viene distrutta da altri esseri viventi (eterotrofi consumatori e distruttori) in modo che i prodotti di questa distruzione possano essere utilizzati dalle piante per nuove sintesi organiche.

Un'altra importante funzione della materia vivente, e, di conseguenza, della biosfera, è la funzione del gas. Grazie all'attività della materia vivente, la composizione dell'atmosfera è cambiata, in particolare, a seguito del processo di fotosintesi, sono apparse quantità significative di ossigeno. La maggior parte dei gas negli orizzonti superiori del pianeta sono generati dalla vita. Negli strati superiori della troposfera e nella stratosfera, sotto l'influenza della radiazione ultravioletta, dall'ossigeno si forma ozono. L'esistenza dello schermo di ozono è anche il risultato dell'attività della materia vivente, che, secondo V.I. Vernadsky, "come se creasse per sé l'area della vita". L'anidride carbonica entra nell'atmosfera a seguito della respirazione di tutti gli organismi viventi. Tutto l'azoto atmosferico è di origine organogena. Tra i gas di origine organica rientrano anche l'idrogeno solforato, il metano e molti altri composti volatili formatisi a seguito della decomposizione di sostanze organiche di origine vegetale, precedentemente sepolte in strati sedimentari.

La materia vivente è in grado di ridistribuire gli atomi nella biosfera. Una delle funzioni della materia vivente è la concentrazione. Molti organismi hanno la capacità di accumulare determinati elementi in se stessi, nonostante il loro contenuto insignificante nell'ambiente. Il carbonio viene prima. Molti organismi concentrano calcio, silicio, sodio, alluminio, iodio, ecc. Quando muoiono, formano un accumulo di queste sostanze. Ci sono depositi di carbone, calcare, bauxite, fosforite, minerali di ferro sedimentari, ecc. Molti di essi vengono utilizzati dall'uomo come minerali.

La funzione redox della materia vivente risiede nella sua capacità di compiere reazioni chimiche ossidative e riducenti quasi impossibili nella natura inanimata. Nella biosfera, a seguito dell'attività vitale dei microrganismi, si svolgono su larga scala processi chimici come l'ossidazione e la riduzione di elementi a valenza variabile (azoto, zolfo, ferro, manganese, ecc.). I restauratori di microrganismi - eterotrofi - utilizzano le sostanze organiche come fonte di energia. Questi includono batteri denitrificanti e solfato-riduttori che riducono l'azoto dalle forme ossidate allo stato elementare e lo zolfo all'idrogeno solforato. I microrganismi ossidanti possono essere sia autotrofi che eterotrofi. Si tratta di batteri che ossidano l'idrogeno solforato e lo zolfo, microrganismi nitri e nitrificanti, batteri di ferro e manganese che concentrano questi metalli nelle loro cellule.

20) Meccanismi di protezione dell'ambiente naturale e fattori che ne assicurano la sostenibilità. Equilibrio dinamico nell'ambiente. ciclo idrologico. Ciclo dell'energia e della materia nella biosfera. Fotosintesi.

La biosfera agisce come un enorme sistema ecologico estremamente complesso che opera in modo stazionario sulla base di una regolazione fine di tutte le sue parti e processi costitutivi.

La stabilità della biosfera si basa sull'elevata diversità degli organismi viventi, i cui singoli gruppi svolgono diverse funzioni nel mantenimento del flusso complessivo della materia e della distribuzione dell'energia, sul più stretto intreccio e interconnessione dei processi biogenici e abiogenici, sulla consistenza delle cicli dei singoli elementi e bilanciamento della capacità dei singoli serbatoi. Nella biosfera operano sistemi complessi di feedback e dipendenze.

La stabilità della biosfera è dovuta al fatto che i risultati dell'attività di tre gruppi di organismi che svolgono diverse funzioni nel ciclo biotico - produttori (autotrofi), consumatori (eterotrofi) e decompositori (mineralizzanti i residui organici) - sono reciprocamente bilanciati .

Importante per il mantenimento della stabilità della biosfera, insieme al ciclo biologico, è il ciclo dell'acqua, la cui fonte di energia è la radiazione solare. Gli organismi viventi svolgono un ruolo enorme nel ciclo dell'acqua, in particolare le piante traspiranti, la cui creazione di un'unità di produzione richiede centinaia di volte più umidità traspirata.

All'interno di aree limitate, il ciclo dell'acqua consiste nella sua evaporazione dalla superficie del suolo, dai corpi idrici, dalle piante, dalla concentrazione di nuvole e dalle precipitazioni. Nell'ambito dell'intero pianeta, questo ciclo si esprime nello scambio d'acqua "oceani - continenti". L'acqua evaporata dalla superficie dell'oceano viene trasportata dai venti verso i continenti, cade su di essi e ritorna all'oceano con il deflusso fluviale e sotterraneo.

Il ciclo dell'acqua è la principale fonte di lavoro meccanico nella biosfera, mentre il ciclo biologico è dovuto principalmente a processi chimici, che sono accompagnati dalla trasformazione dell'energia chimica. Tuttavia, il lavoro meccanico svolto sulla Terra durante il ciclo dell’acqua – agenti atmosferici, dissoluzione, ecc. - tuttavia, viene commesso con la partecipazione di organismi viventi o a scapito dei loro prodotti metabolici. Il movimento dell'acqua viene effettuato nella biosfera mediante processi di erosione, trasporto, ridistribuzione, sedimentazione e accumulo di precipitazioni meccaniche e chimiche sulla terra e nell'oceano.

L'energia solare provoca movimenti planetari delle masse d'aria a causa del loro riscaldamento non uniforme. Sorgono grandiosi processi di circolazione atmosferica, che sono di natura ritmica.

Tutti questi processi planetari sulla Terra sono strettamente intrecciati, formando un ciclo globale comune di sostanze che ridistribuisce l'energia proveniente dal sole. Si effettua attraverso un sistema di piccoli cicli. I processi tettonici sono collegati a cicli grandi e piccoli, dovuti all'attività vulcanica e al movimento delle placche oceaniche nella crosta terrestre. Di conseguenza, sulla Terra viene effettuata una grande circolazione geologica di sostanze.

Qualsiasi ciclo biologico è caratterizzato dalla ripetuta inclusione di atomi di elementi chimici nei corpi degli organismi viventi e dal loro rilascio nell'ambiente, da dove vengono nuovamente catturati dalle piante e coinvolti nel ciclo. Un piccolo ciclo biologico è caratterizzato dalla capacità - il numero di elementi chimici che sono contemporaneamente nella composizione della materia vivente in un dato ecosistema e dalla velocità - la quantità di materia vivente formata e decomposta nell'unità di tempo.

La velocità dei cicli biologici sulla terra è di anni e decenni, negli ecosistemi acquatici è di pochi giorni o settimane.

La circolazione biologica del suolo e dell'idrosfera uniscono i cicli dei singoli paesaggi attraverso il deflusso delle acque e i movimenti atmosferici. Particolarmente importante è il ruolo della circolazione dell'acqua e dell'atmosfera nell'unire tutti i continenti e gli oceani in un unico ciclo della biosfera.

Un grande ciclo geologico coinvolge rocce sedimentarie in profondità nella crosta terrestre, spegnendo per lungo tempo gli elementi in esse contenuti dal sistema del ciclo biologico. Nel corso della storia geologica, le rocce sedimentarie trasformate, sempre presenti sulla superficie terrestre, vengono progressivamente distrutte dall'attività degli organismi viventi, acqua e aria, e vengono nuovamente incluse nel ciclo biosferico.

È stato stabilito che negli ultimi 600 milioni di anni la natura dei principali cicli sulla Terra non è cambiata in modo significativo. Si verificarono processi geochimici fondamentali, caratteristici anche dell'era moderna: accumulo di ossigeno, fissazione di azoto, precipitazione di calcio, formazione di scisti silicei, deposizione di minerali di ferro, manganese e solfuri e accumulo di fosforo. È cambiata solo la velocità di questi processi. In termini generali, neanche il flusso totale di atomi coinvolti negli organismi viventi è cambiato. Gli esperti ritengono che la massa della materia vivente sia rimasta pressoché costante dal periodo Carbonifero, vale a dire che da allora la biosfera si è mantenuta in un certo regime stabile di cicli.

Lo stato stabile della biosfera è dovuto all'attività della materia vivente stessa, che fornisce un certo grado di fissazione dell'energia solare (fotosintesi) e il livello di migrazione biogenica degli atomi.

Ad esempio, il ciclo del carbonio inizia con la fissazione dell’anidride carbonica atmosferica attraverso la fotosintesi. Una parte dei carboidrati formati nel processo di fotosintesi viene utilizzata dalle piante stesse per produrre energia, l'altra parte viene consumata dagli animali. L'anidride carbonica viene rilasciata durante la respirazione di piante e animali. Le piante e gli animali morti si decompongono, il carbonio nei loro tessuti viene ossidato e restituito all'atmosfera. Un processo simile avviene nell’oceano.

Va tenuto presente che la stabilità della biosfera, come qualsiasi altro sistema, presenta determinati limiti.

La società umana, utilizzando non solo le risorse energetiche della biosfera, ma anche fonti di energia non biosferiche (ad esempio nucleare), accelera le trasformazioni geochimiche sul pianeta, interferisce nel corso dei processi biosferici. Alcuni processi causati dall'attività umana hanno una direzione opposta ai processi naturali (dispersione di minerali metallici, carbonio e altri elementi biogenici, inibizione della mineralizzazione e umificazione, rilascio di carbonio e sua ossidazione, interruzione dei processi globali nell'atmosfera che influenzano il clima, ecc. .). d.).

Di conseguenza, uno dei compiti principali dell'ecologia moderna è lo studio dei processi regolatori della biosfera, la creazione di una base scientifica per il suo uso razionale e il mantenimento della sua stabilità.

21) Condizioni e fattori che garantiscono una vita sicura nell'ambiente. Cicli naturali “nutritivi”, meccanismi di autoregolazione, autodepurazione della biosfera. Risorse naturali rinnovabili e non rinnovabili.

Il mantenimento dell'attività vitale degli organismi e la circolazione delle sostanze negli ecosistemi è possibile solo grazie a un costante afflusso di energia. Oltre il 99% dell'energia che raggiunge la superficie terrestre è costituita dalla radiazione solare. Questa energia viene sprecata in grandi quantità nei processi fisici e chimici nell'atmosfera, nell'idrosfera e nella litosfera: miscelazione di flussi d'aria e masse d'acqua, evaporazione, ridistribuzione di sostanze, dissoluzione di minerali, assorbimento e rilascio di gas.

Solo 1/2.000.000 dell'energia solare raggiunge la superficie terrestre, mentre l'1-2% di essa viene assimilata dalle piante. Esiste un solo processo sulla Terra in cui l'energia della radiazione solare non solo viene spesa e ridistribuita, ma anche legata, immagazzinata per un tempo molto lungo. Questo processo è la creazione di materia organica durante la fotosintesi. Bruciando il carbone nelle fornaci, liberiamo e utilizziamo l’energia solare immagazzinata dalle piante centinaia di milioni di anni fa.

La principale funzione planetaria delle piante (autotrofi) è quella di legare e immagazzinare l'energia solare, che viene poi spesa per mantenere i processi biochimici nella biosfera.

Gli eterotrofi ottengono energia dal cibo. Tutti gli esseri viventi sono oggetto di nutrimento per gli altri, cioè collegati tra loro da relazioni energetiche. Le connessioni alimentari nelle biocenosi sono un meccanismo per trasferire energia da un organismo all'altro. Gli organismi di qualsiasi specie sono una potenziale fonte di energia per un'altra specie. In ogni comunità, le relazioni trofiche formano una rete complessa. Tuttavia, l'energia che entra nella rete alimentare non può migrare al suo interno per molto tempo. Può essere trasmesso attraverso non più di 4-5 collegamenti, perché Ci sono perdite di energia nei circuiti di alimentazione. La posizione di ciascun anello della catena alimentare è chiamata livello trofico.

Il primo livello trofico è quello dei produttori, creatori di biomassa vegetale; al secondo livello trofico appartengono gli animali erbivori (consumatori del 1° ordine); gli animali carnivori che vivono a spese delle forme erbivore sono consumatori del 2° ordine; carnivori che mangiano altri carnivori - consumatori del 3° ordine, ecc.

Il bilancio energetico dei consumatori è formato come segue. Il cibo ingerito di solito non viene completamente digerito. La percentuale di digeribilità dipende dalla composizione del cibo e dalla presenza di enzimi digestivi nell'organismo. Negli animali, dal 12 al 75% del cibo viene assimilato nel processo di metabolismo. La parte non digerita dell'alimento viene nuovamente restituita all'ambiente esterno (sotto forma di escrementi) e può essere coinvolta in altre catene alimentari. La maggior parte dell'energia ricevuta a seguito della scomposizione dei nutrienti viene spesa nei processi fisiologici del corpo, una parte più piccola viene trasformata nei tessuti del corpo stesso, ad es. speso per la crescita, l'aumento di peso, la deposizione di nutrienti di riserva.

Il trasferimento di energia nelle reazioni chimiche nel corpo avviene, secondo la seconda legge della termodinamica, con la perdita di parte di essa sotto forma di calore. Queste perdite sono particolarmente elevate durante il lavoro delle cellule muscolari degli animali, la cui efficienza è molto bassa.

Anche le spese per la respirazione sono molte volte superiori ai costi energetici per aumentare la massa corporea. Rapporti specifici dipendono dallo stadio di sviluppo e dallo stato fisiologico degli individui. Gli individui giovani spendono di più per la crescita, mentre gli individui maturi utilizzano l’energia quasi esclusivamente per mantenere il metabolismo e i processi fisiologici.

Pertanto, la maggior parte dell'energia nel passaggio da un anello della catena alimentare all'altro viene persa, perché. utilizzata da un altro collegamento successivo, forse solo l'energia contenuta nella biomassa del collegamento precedente. Si stima che tali perdite siano pari a circa il 90%; solo il 10% dell'energia consumata viene immagazzinata nella biomassa.

Di conseguenza, la riserva energetica accumulata nella biomassa vegetale nelle catene alimentari si sta rapidamente esaurendo. L'energia perduta può essere reintegrata solo con l'energia del Sole. A questo proposito, non può esserci un ciclo energetico nella biosfera, simile al ciclo delle sostanze. La biosfera funziona solo grazie al flusso unidirezionale dell’energia, al suo costante apporto dall’esterno sotto forma di radiazione solare,

Le catene alimentari che iniziano con organismi fotosintetici sono chiamate catene di consumo, mentre le catene che iniziano con resti di piante morte, carcasse ed escrementi animali sono chiamate catene di decomposizione detritica.

Pertanto, il flusso di energia nella biosfera è diviso in due canali principali, che raggiungono i consumatori attraverso i tessuti vegetali vivi o la materia organica morta, la cui fonte è anche la fotosintesi.

Per determinare le proprietà fondamentali della biosfera, dobbiamo prima capire con cosa abbiamo a che fare. Qual è la forma della sua organizzazione ed esistenza? Come funziona e interagisce con il mondo esterno? In definitiva, di cosa si tratta?

Dalla comparsa del termine alla fine del XIX secolo alla creazione di una dottrina olistica da parte del biogeochimico e filosofo V.I. Vernadsky, la definizione del concetto di "biosfera" ha subito cambiamenti significativi. Si è passati dalla categoria di un luogo o territorio in cui vivono organismi viventi alla categoria di un sistema costituito da elementi o parti, funzionanti secondo determinate regole per raggiungere un obiettivo specifico. È da come considerare la biosfera che dipende da quali proprietà sono inerenti ad essa.

Il termine si basa sulle antiche parole greche: βιος - vita e σφαρα - sfera o palla. Cioè, è un guscio della Terra, dove c'è la vita. La Terra, come pianeta indipendente, secondo gli scienziati, è nata circa 4,5 miliardi di anni fa e un miliardo di anni dopo è apparsa la vita.

Eone Archeano, Proterozoico e Fanerozoico. Gli eoni sono formati da ere. Quest'ultimo è costituito dal Paleozoico, dal Mesozoico e dal Cenozoico. Epoche da periodi. Cenozoico dal Paleogene e Neogene. Periodi da epoche. L'attuale - Olocene - è iniziato 11,7 mila anni fa.

Bordi e strati di propagazione

La biosfera ha una distribuzione verticale e orizzontale. Verticalmente è convenzionalmente diviso in tre strati dove esiste la vita. Questi sono la litosfera, l'idrosfera e l'atmosfera. Il limite inferiore della litosfera raggiunge i 7,5 km dalla superficie terrestre. L'idrosfera si trova tra la litosfera e l'atmosfera. La sua profondità massima è di 11 km. L'atmosfera copre il pianeta dall'alto e la vita al suo interno esiste, presumibilmente, ad un'altitudine fino a 20 km.

Oltre agli strati verticali, la biosfera ha una divisione o zonizzazione orizzontale. Questo è un cambiamento nell'ambiente naturale dall'equatore terrestre ai suoi poli. Il pianeta ha la forma di una palla e quindi la quantità di luce e calore che penetra sulla sua superficie è diversa. Le zone più grandi sono zone geografiche. Partendo dall'equatore, va prima equatoriale, sopra il tropicale, poi temperato e infine vicino ai poli: artico o antartico. All'interno delle cinture ci sono zone naturali: foreste, steppe, deserti, tundre e così via. Queste zone sono caratteristiche non solo della terra, ma anche degli oceani. La posizione orizzontale della biosfera ha una sua altitudine. È determinato dalla struttura superficiale della litosfera e differisce dai piedi della montagna alla sua cima.

Ad oggi, la flora e la fauna del nostro pianeta comprendono circa 3.000.000 di specie, e questo rappresenta solo il 5% del numero totale di specie che sono riuscite a "vivere" sulla Terra. Circa 1,5 milioni di specie animali e 0,5 milioni di specie vegetali hanno trovato la loro descrizione nella scienza. Non esistono solo specie non descritte, ma anche regioni inesplorate della Terra, il cui contenuto in specie è sconosciuto.

Pertanto, la biosfera ha una caratteristica temporale e spaziale e la composizione delle specie di organismi viventi che la riempie varia sia nel tempo che nello spazio, verticalmente e orizzontalmente. Ciò ha portato gli scienziati alla conclusione che la biosfera non è una struttura planare e presenta segni di variabilità temporale e spaziale. Resta da determinare, sotto l'influenza di quale fattore esterno, cambia nel tempo, nello spazio e nella struttura. Questo fattore è l’energia solare.

Se accettiamo che le specie di tutti gli organismi viventi, indipendentemente dalla struttura spaziale e temporale, siano parti, e la loro totalità sia il tutto, allora la loro interazione tra loro e con l'ambiente esterno è un sistema. L von Bertalanffy e F.I. Peregudov, definendo un sistema, sosteneva che esso è un complesso di componenti interagenti, ovvero un insieme di elementi che sono in relazione tra loro e con l'ambiente, oppure un insieme di elementi interconnessi che sono isolati dall'ambiente e interagiscono con esso come un'intera.

Sistema

La biosfera come un unico sistema integrale può essere condizionatamente suddivisa nelle sue parti costitutive. La divisione più comune è la specie. Ogni tipo di animale o pianta è considerato parte integrante del sistema. Può anche essere riconosciuto come un sistema, con una propria struttura e composizione. Ma la specie non esiste isolatamente. I suoi rappresentanti vivono in un determinato territorio, dove interagiscono non solo tra loro e con l'ambiente, ma anche con altre specie. Tale residenza di specie in un'area è chiamata ecosistema. L’ecosistema più piccolo, a sua volta, è compreso in quello più grande. Ciò vale ancora di più per il mondo, per la biosfera. Pertanto, la biosfera, come sistema, può essere considerata composta da parti, che sono specie o biosfere. L'unica differenza è che una specie può essere identificata perché ha caratteristiche che la distinguono dalle altre. È indipendente e negli altri tipi le parti non sono incluse. Con le biosfere tale distinzione è impossibile: una parte dell'altra.

segni

Il sistema ha altre due caratteristiche significative. È stato creato per raggiungere un obiettivo specifico e il funzionamento dell'intero sistema è più efficace di ciascuna delle sue parti separatamente.

Quindi le proprietà come sistema, nella sua integrità, sinergia e gerarchia. L'integrità sta nel fatto che le connessioni tra le sue parti o connessioni interne sono molto più forti che con l'ambiente o quelle esterne. La sinergia o effetto sistemico è che le capacità dell’intero sistema sono molto maggiori della somma delle capacità delle sue parti. E sebbene ogni elemento del sistema sia esso stesso un sistema, tuttavia è solo una parte di quello generale e più ampio. Questa è la sua gerarchia.

La biosfera è un sistema dinamico che cambia il suo stato sotto l'influenza esterna. È aperto perché scambia materia ed energia con l'ambiente. Ha una struttura complessa, poiché è composta da sottosistemi. E infine, è un sistema naturale, formatosi come risultato di cambiamenti naturali nel corso di molti anni.

Grazie a queste qualità, può regolarsi e organizzarsi. Queste sono le proprietà fondamentali della biosfera.

A metà del 20 ° secolo, il concetto di autoregolamentazione fu usato per la prima volta dal fisiologo americano Walter Cannon, e lo psichiatra e cibernetico inglese William Ross Ashby introdusse il termine auto-organizzazione e formulò la legge della diversità richiesta. Questa legge cibernetica ha dimostrato formalmente la necessità di una grande diversità di specie per la stabilità del sistema. Maggiore è la diversità, maggiore è la probabilità del sistema di mantenere la sua stabilità dinamica di fronte a grandi influenze esterne.

Proprietà

Rispondere all'influenza esterna, resistere e superarla, riprodursi e ripristinarsi, cioè mantenere la propria costanza interna, questo è l'obiettivo di un sistema chiamato biosfera. Queste qualità dell'intero sistema si basano sulla capacità della sua parte, che è la specie, di mantenere un certo numero o omeostasi, così come di ogni individuo o organismo vivente di mantenere le sue condizioni fisiologiche: l'omeostasi.

Come puoi vedere, queste proprietà si sono sviluppate in lei sotto l'influenza e per contrastare fattori esterni.

Il principale fattore esterno è l’energia solare. Se il numero di elementi e composti chimici è limitato, l'energia del Sole viene costantemente fornita. Grazie ad esso avviene la migrazione degli elementi lungo la catena alimentare da un organismo vivente all'altro e la trasformazione dallo stato inorganico a quello organico e viceversa. L'energia accelera il corso di questi processi all'interno degli organismi viventi e, in termini di velocità di reazione, avvengono molto più velocemente che nell'ambiente esterno. La quantità di energia stimola la crescita, la riproduzione e l'aumento del numero delle specie. La diversità, a sua volta, offre un’opportunità per un’ulteriore resistenza alle influenze esterne, poiché esiste la possibilità di duplicazione, copertura o sostituzione di specie nella catena alimentare. In questo modo sarà ulteriormente garantita la migrazione degli elementi.

Influenza umana

L’unica parte della biosfera che non è interessata ad aumentare la diversità delle specie del sistema è l’uomo. Si sforza in ogni modo possibile di semplificare gli ecosistemi, perché in questo modo può monitorarli e regolarli in modo più efficace, a seconda delle sue esigenze. Pertanto, tutti i biosistemi creati artificialmente dall'uomo o il grado della sua influenza, su cui è significativo, sono molto scarsi in termini di specie. E la loro stabilità e capacità di autoguarigione e autoregolamentazione tende a zero.

Con l'avvento dei primi organismi viventi, iniziarono a modificare le condizioni di esistenza sulla Terra per adattarle alle loro esigenze. Con l'avvento dell'uomo, ha già iniziato a cambiare la biosfera del pianeta in modo che la sua vita fosse il più confortevole possibile. È comodo, perché non stiamo parlando di sopravvivenza o di salvare vite umane. Seguendo la logica, dovrebbe apparire qualcosa che cambierà la persona stessa per i propri scopi. Mi chiedo cosa sarà?

Video - Biosfera e noosfera

Tab. 1. Conchiglie della Terra

Nome	ATMOSFERA	IDROSFERA	BIOSFERA
Descrizione	Un guscio d'aria, i cui confini inferiori corrono lungo la superficie dell'idrosfera e della litosfera, e quello superiore si trova ad una distanza di circa 1 mila km. È costituito dalla ionosfera, dalla stratosfera e dalla troposfera.	Occupa il 71% della superficie terrestre. La salinità media è di 35 g/l, la temperatura varia da 3-32 °С. I raggi del sole penetrano fino a una profondità di 200 me gli ultravioletti fino a 800 m.	Comprende tutti gli organismi viventi che popolano l'atmosfera, l'idrosfera e la litosfera.
Nome	LITOSFERA	PIROSFERA	CENTROSFERA
Descrizione	Solido, guscio di pietra, alto 5-80 km.	Il guscio infuocato, che si trova direttamente sotto la litosfera.	Chiamato anche il nucleo della Terra. Si trova ad una profondità di 1800 km. È costituito da metalli: ferro (Fe), nichel (Ni).

Definizione.Litosfera - Questo è il guscio solido della Terra, costituito dalla crosta terrestre e dallo strato superiore: il mantello. Il suo spessore è diverso, ad esempio, nei continenti - da 40-80 km, e sotto i mari e gli oceani - 5-10 km. La composizione della crosta terrestre comprende otto elementi (Tabella 2, Fig. 2-9).

Tab. 2. La composizione della crosta terrestre

Nome	Immagine	Nome	Immagine
Ossigeno (O2)	Riso. 2. Ossigeno ()	Ferro (Fe)
Silicio (Si)		Magnesio (Mg)
Idrogeno (H2)		Calcio (Ca)
Alluminio (Al)	Riso. 5. Alluminio ()	Sodio (Na)

La litosfera terrestre non è uniforme. Molti scienziati ritengono che sia diviso da faglie di acque profonde in pezzi separati: le placche. Queste placche sono in costante movimento. A causa dello strato ammorbidito del mantello, questo movimento non è evidente all'uomo, poiché avviene molto lentamente. Ma quando le placche si scontrano, si verificano terremoti, si possono formare vulcani e catene montuose. In generale, la superficie totale della Terra è di 148 milioni di km2, di cui 133 milioni di km2 abitabili.

Definizione.Il suolo- questo è lo strato fertile superiore della terra, che è l'habitat di molti organismi viventi. Il suolo è il collegamento tra idro, lito e atmosfera. La litosfera è necessaria per piante, funghi, animali e esseri umani, quindi è così importante proteggerla e proteggerla. Consideriamo le principali fonti di inquinamento della litosfera (Tabella 3, Fig. 10-14).

Tab. 3. Fonti di inquinamento della litosfera

	Descrizione	Immagine
	Edifici residenziali e servizi, da cui c'è una grande quantità di detriti di costruzione, rifiuti alimentari.	Riso. 10. Immondizia, rifiuti ()
	Anche l'impatto negativo lo è imprese industriali, perché i loro rifiuti liquidi, solidi e gassosi entrano nella litosfera.	Riso. 11. Rifiuti provenienti da imprese industriali ()
	Impatto agricoltura, espresso in inquinamento da rifiuti biologici e pesticidi.	Riso. 12. Rifiuti agricoli ()
	scorie radioattive, a seguito del disastro di Chernobyl, i prodotti del rilascio e dell'emivita delle sostanze radioattive influenzano negativamente qualsiasi organismo vivente.	Riso. 13. Rifiuti radioattivi ()
	Gas di scarico provenienti dai trasporti, che si depositano nel terreno ed entrano nel ciclo delle sostanze.	Riso. 14. Scarico ()

I gas di scarico contengono molti metalli pesanti. Quindi, gli scienziati hanno calcolato che la maggior quantità di metalli pesanti cade su quei terreni che si trovano in prossimità delle autostrade, in cui la concentrazione di metalli pesanti può essere 30 volte superiore alla norma. Esempi di metalli pesanti: piombo (Pb), rame (Cu), cadmio (Cd).

Tutti dovrebbero capire quanto sia importante mantenere l'habitat degli organismi viventi il più pulito possibile. A tal fine, molti scienziati stanno sviluppando metodi per combattere gli inquinanti (Tabella 4).

Tab. 4. Metodi di controllo dell'inquinamento

	Caratteristica del metodo
	Organizzazione discariche autorizzate, che occupano vaste aree, e i rifiuti che contengono richiedono una lavorazione a lungo termine con la partecipazione di microrganismi e ossigeno. Di conseguenza, sostanze tossiche nocive vengono rilasciate nell'atmosfera terrestre. Porta anche alla riproduzione di roditori e insetti portatori di malattie.
	Un modo più efficiente è organizzazione degli impianti di incenerimento dei rifiuti, sebbene la combustione dei rifiuti rilasci anche tossine nell'atmosfera terrestre. Hanno provato a purificarli con l'acqua, ma poi queste sostanze entrano nell'idrosfera.
	Il metodo migliore è organizzazione degli impianti di trattamento dei rifiuti, mentre una parte dei rifiuti viene trasformata in compost, utilizzabile in agricoltura. Parte delle sostanze non compostabili possono essere riutilizzate. Esempi: plastica, vetro.

Pertanto, lo smaltimento dei rifiuti è un problema per tutta l'umanità: sia i singoli stati che ogni persona.

Definizione.Idrosfera- guscio d'acqua della Terra (Schema 1).

Schema 1. Composizione dell'idrosfera

95,98% - mari e oceani;

2% - ghiacciai;

2% - acque sotterranee;

0,02% - acque terrestri: fiumi, laghi, paludi.

L'idrosfera svolge un ruolo vitale nella vita del pianeta. Accumula calore e lo distribuisce in tutti i continenti. Inoltre, dalla superficie degli oceani si forma vapore acqueo gassoso, che successivamente cade insieme alle precipitazioni sulla terra. Pertanto, l'idrosfera interagisce sia con l'atmosfera, formando nuvole, sia con la litosfera, cadendo a terra insieme alle precipitazioni.

Acqua- una sostanza unica di cui nessun organismo può fare a meno, poiché è coinvolta in tutti i processi metabolici. L'acqua sulla terra può trovarsi in diversi stati di aggregazione.

Un tempo è nell'acqua che hanno avuto origine i primi organismi viventi. E anche oggi tutti gli organismi viventi sono in stretto rapporto con l’acqua.

Le imprese produttive e industriali stanno cercando di concentrarsi nelle immediate vicinanze dei corpi idrici: fiumi o grandi laghi. Nel mondo moderno, l'acqua è il principale fattore che determina la produzione e spesso vi partecipa.

L’importanza dell’idrosfera difficilmente può essere sopravvalutata, soprattutto ora che il tasso di crescita dell’approvvigionamento idrico e del consumo idrico aumenta ogni giorno. Molti stati non dispongono di acqua potabile nella quantità necessaria, quindi il nostro compito è mantenerla pulita.

Consideriamo le principali fonti di inquinamento dell'idrosfera (Tabella 5).

Tab. 5. Fonti di inquinamento dell'idrosfera

Tab. 6. Misure di conservazione dell'acqua pulita

Oggi il fattore umano è il principale anello d'influenza sulla natura, su tutti gli organismi viventi senza eccezioni. Ma non dobbiamo dimenticare che la biosfera può fare a meno di noi, ma non possiamo vivere senza di essa. Dobbiamo imparare a vivere in armonia con la natura e per questo dobbiamo coltivare il pensiero ecologico.

La prossima lezione sarà dedicata alle misure adottate per salvare la vita sulla Terra.

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Raccontaci cosa sai sui metodi per gestire gli inquinanti nella litosfera.
Raccontaci dei metodi per preservare un'idrosfera pulita.
* Preparare un abstract

Una delle caratteristiche della Terra è la sua sfera geografica (paesaggistica) che, nonostante il suo piccolo spessore relativo, contiene le caratteristiche individuali più luminose del nostro pianeta. All'interno di questa sfera non si verifica solo uno stretto contatto delle tre geosfere - le sezioni inferiori , e , ma anche una parziale miscelazione e scambio di componenti solidi, liquidi e gassosi. La sfera del paesaggio assorbe la maggior parte dell'energia radiante del Sole nella gamma delle lunghezze d'onda visibili e percepisce tutte le altre influenze cosmiche. Si manifesta anche a causa dell'energia del decadimento radioattivo, della ricristallizzazione, ecc.

L'energia di varie fonti (principalmente il Sole) subisce numerose trasformazioni all'interno della sfera del paesaggio, trasformandosi in forme di energia termica, molecolare, chimica, cinetica, potenziale, elettrica, a seguito delle quali il calore che scorre dal Sole si concentra qui e si creano varie condizioni per gli organismi viventi. integrità intrinseca, a causa dei legami tra i suoi componenti, e sviluppo disomogeneo nel tempo e nello spazio.

Lo sviluppo irregolare nel tempo si esprime nei cambiamenti ritmici diretti (periodici - giornalieri, mensili, stagionali, annuali, ecc.) e non ritmici (episodici) inerenti a questo guscio. La conoscenza dei modelli fondamentali di sviluppo dell'involucro geografico consente in molti casi di prevedere i processi naturali.

A causa della varietà delle condizioni create dall'acqua e dalla vita, la sfera del paesaggio è spazialmente differenziata più che nelle geosfere esterna ed interna (ad eccezione della parte superiore della crosta terrestre), dove la materia nelle direzioni orizzontali è relativamente uniforme.

Lo sviluppo irregolare del guscio geografico nello spazio si esprime principalmente nelle manifestazioni della zonalità orizzontale e. Le caratteristiche locali (condizioni di esposizione, ruolo barriera delle creste, grado di distanza dagli oceani, specificità dello sviluppo del mondo organico in una particolare regione della Terra) complicano la struttura del guscio geografico, contribuiscono alla formazione di differenze azonali e intrazonali e portano all'unicità sia delle singole regioni che delle loro combinazioni.

Le tipologie che risaltano nella sfera paesaggistica sono diverse per rango. La divisione più grande è collegata all'esistenza e al posizionamento. Inoltre, deve essere sferico e si manifesta in una diversa quantità di energia termica che entra nella sua superficie. A causa di ciò, si formano zone termiche: calda, 2 e 2 fredda. Tuttavia, le differenze termiche non determinano tutte le caratteristiche essenziali del paesaggio. La combinazione della forma sferica della Terra con la sua rotazione attorno al proprio asse crea, oltre alle differenze termiche, notevoli differenze dinamiche che si verificano principalmente nell'atmosfera e nell'idrosfera, ma estendono la loro influenza anche alla terraferma. È così che si formano le zone climatiche, ognuna delle quali è caratterizzata da uno speciale regime di calore, dalle proprie caratteristiche e, di conseguenza, da una peculiare gravità e ritmo di una serie di processi: biogeochimico, evaporazione, vegetazione, animali, cicli di organicità e materia minerale, ecc.

La divisione della Terra in latitudinali ha un effetto così significativo su altri aspetti del paesaggio che la divisione della natura della Terra secondo l'intero complesso di caratteristiche in zone fisiografiche corrisponde quasi a zone climatiche, sostanzialmente coincidenti con esse in numero, configurazione e nomi. Le zone geografiche differiscono significativamente in molti modi nel Nord e nel Sud, il che ci permette di parlare dell'asimmetria del guscio geografico.

Un'ulteriore identificazione delle differenze orizzontali avviene in proporzione diretta alla dimensione e alla configurazione del terreno e alle relative differenze nella quantità di umidità e nella modalità di inumidimento. Qui, l’influenza delle differenze settoriali tra le parti (settori) oceanici, di transizione e continentali dei continenti è più pronunciata. È nelle condizioni specifiche dei singoli settori che si formano aree eterogenee di zone geografiche del territorio, chiamate zone fisiografiche. Molti di essi portano lo stesso nome con zone di vegetazione (, ecc.), ma ciò riflette solo la rappresentazione fisiognomica della copertura vegetale nell'aspetto del paesaggio.

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, sorsero 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. è composto da tre parti:

1. La 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 di ozono, uno strato di ozono spesso 7-8 km.

Lo schermo dell'ozono impedisce alle forti radiazioni ultraviolette 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 più densamente popolati - fino a 100 m dalla superficie terrestre o. L'impatto maggiore dell'attività umana, che ha il massimo significato ecologico, è sperimentato dalla troposfera e in particolare 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 rarefatti (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 "aurore boreali", che si osservano nelle aree 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). È costituito da due strati: quello superiore, formato da rocce sedimentarie con granito, e quello inferiore, formato da solide rocce basaltiche. 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: terreno. Il suolo è uno degli ambienti della 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 mette in circolo l'acqua e altre sostanze, la "culla della vita" e l'habitat degli organismi acquatici. Anche l’impatto antropico sull’idrosfera è notevole e sarà 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" fu introdotto da E. Suess (1875).

La biosfera (sfera della vita) è quella parte del guscio 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 tutta l'idrosfera e la parte superiore della superficie del fondale.

La biosfera può anche essere definita come un involucro 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 la parte inferiore dall'alta temperatura (fino a 100°C). Le spore batteriche si trovano ad un'altitudine di 20 km sul livello del mare e i batteri anaerobici si trovano a una profondità massima di 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 litosfera, idrosfera e 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 l'ecosistema più alto 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. Attualmente, come accennato in precedenza, i fattori antropici che influenzano la biosfera hanno assunto il carattere di una forza geologica, di cui l'umanità deve tener conto se vuole sopravvivere sulla Terra.

Dall'apparizione dell'uomo sulla Terra, in natura sono emersi fattori antropogenici, la cui influenza si sta intensificando 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 (anni '30-'40 del XX secolo). Nell'interpretazione del termine “noosfera” esistono due approcci:

1. "La noosfera è quella parte della biosfera in cui si svolge l'attività economica umana". L'autore di questo concetto fu 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 mostrarne la differenza rispetto all'attività di altri organismi. Un 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 prevale. La composizione della noosfera comprende la tecnosfera, una parte della noosfera associata all'attività produttiva dell'uomo.

Nell'attuale fase di 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 la vita umana nel suo insieme parte della biosfera. L’attività umana apporta inevitabilmente cambiamenti al mondo che ci circonda, ma, date le possibili conseguenze, anticipando i possibili impatti negativi, è necessario assicurarsi che queste conseguenze siano meno distruttive.

Breve descrizione delle situazioni di emergenza che si verificano sulla superficie terrestre e loro classificazione

Un ruolo importante nei processi ecologici naturali è svolto dalle emergenze che si verificano costantemente sulla superficie della Terra. Distruggono le biogeocenosi locali e, se ripetuti ciclicamente, in alcuni casi costituiscono 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 insieme diventano difficili o impossibili 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 ed antropiche (tecnogeniche).

Le emergenze naturali nascono a seguito 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, di spostamento di strati l'uno rispetto all'altro, ma possono anche essere di natura antropica e verificarsi a causa del crollo di scavi minerari. Durante i terremoti si verificano spostamenti, vibrazioni e vibrazioni delle rocce derivanti da onde sismiche e 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 scorrimento di rocce verso il basso da superfici inclinate (montagne, colline, terrazze marine, 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), dei gas caldi e del vapore acqueo che salgono attraverso canali o fessure nella crosta terrestre.

Il vulcanismo è un tipico fenomeno naturale che provoca una grande distruzione delle biogeocenosi naturali, provocando enormi danni all'attività economica umana e inquinando pesantemente la regione adiacente ai vulcani. Le eruzioni vulcaniche sono accompagnate da altri fenomeni naturali catastrofici: incendi, frane, inondazioni, ecc.

Le colate di fango sono inondazioni tempestose di breve durata che trasportano una grande quantità di sabbia, ciottoli, grandi macerie e pietre, che hanno il carattere di colate di pietre di fango.

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 e portano 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 fenomeni sopra descritti, che sono causa di situazioni di emergenza, sono strettamente legati alla litosfera. Fenomeni naturali che creano situazioni di emergenza sono possibili anche nell'idrosfera. 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), in questo caso le biogeocenosi naturali si adattano a loro come a un habitat in determinate condizioni. Ma spesso le inondazioni sono inaspettate e associate a singoli fenomeni non periodici (le eccessive nevicate in inverno creano le condizioni per il verificarsi di estese inondazioni che causano l'allagamento di una vasta area, ecc.). Durante le inondazioni, la copertura del suolo viene disturbata, l'area può essere contaminata da vari rifiuti a causa dell'erosione delle strutture di stoccaggio, della morte di animali, piante e persone, della distruzione di insediamenti, ecc.

Onde gravitazionali di grande forza che si formano sulla superficie dei mari e degli oceani.

Gli tsunami hanno cause naturali e provocate dall’uomo. Terremoti, maremoti ed eruzioni vulcaniche sottomarine sono classificati come cause naturali, le esplosioni nucleari sottomarine come cause provocate dall'uomo.

Gli tsunami causano la morte di navi e incidenti su di esse, che a loro volta portano all'inquinamento dell'ambiente naturale, ad esempio, la distruzione di una petroliera porterà all'inquinamento di un'enorme superficie acquatica con una pellicola d'olio velenosa per il plancton e forme pelargiche di animali (il plancton sono piccoli organismi sospesi che vivono nello strato superficiale dell'acqua dell'oceano o di un 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 passera, paguri, echinodermi, alghe attaccate al fondo, ecc.). Gli tsunami causano forti mescolamenti delle acque, il trasferimento di organismi in habitat insoliti e la morte.

Ci sono anche fenomeni che causano emergenze. Questi includono uragani, tornado, vari tipi di tempeste.

Uragani - i cicloni tropicali ed extratropicali, che hanno una pressione molto ridotta al centro, sono accompagnati dal verificarsi di venti ad alta velocità e potere distruttivo.

Esistono uragani deboli, forti ed estremi che causano rovesci, onde del mare e la distruzione di oggetti terrestri, la morte di vari organismi.

Le tempeste di vortici (burrasche) sono fenomeni atmosferici associati al verificarsi di forti venti con grande potere distruttivo e una vasta 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 di strutture.

I tornado (tornado) sono una forma di movimento delle masse d'aria simile a un vortice, accompagnata dalla comparsa di imbuti d'aria.

La potenza dei tornado è grande, nell'area del loro movimento si verifica la 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 a situazioni di emergenza, ci sono altri fenomeni che le causano, la cui causa è l'attività umana. Le emergenze provocate dall’uomo includono:

1. Incidenti da 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 ad esempio pesticidi, ecc.). A seguito di incidenti nel 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 dannosi nell'ambiente, causando varie malattie nell'uomo e negli animali, contribuendo alla comparsa di mutazioni negli organismi vegetali e animali, come nonché 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 consueti fattori dannosi (danni meccanici, rilascio ad azione singola di sostanze nocive, incendi), gli incidenti nelle centrali nucleari sono caratterizzati da danni all'area causati da 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 coprono vaste aree di foreste o torbiere. Di norma, tali incendi sono di natura antropica a causa della violazione delle regole di gestione del fuoco, ma possono anche essere di natura naturale, ad esempio a causa di scariche di fulmini (fulmini). Tali incendi possono essere causati anche da guasti alle 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 viene implementato nell'attuazione di azioni ambientali e nella gestione delle conseguenze delle situazioni di emergenza.