Часть 1. Общая геоэкология Лекция 1. Земля - глобальная экологическая система (геоэкосистема)

Часть 1. Общая геоэкология
Лекция 1. Земля - глобальная
экологическая система
(геоэкосистема)
1.1.Земля как планета: геоэкологические следствия
•
•
Положение Земли в Солнечной системе, ее размеры, форма,
особенности движений предопределяют несколько основных свойств
планеты, в том числе особенности, важные с точки зрения геоэкологии:
а) Земля – планета относительно небольшая. Площадь ее
поверхности составляет 510 млн. км2, из них суша – 149 млн. км2, а
свободная от ледников суша - 133 млн. км2. Это – все, чем располагает
человечество не только сейчас, но и в будущем для своего
дальнейшего роста и развития. Ограниченность пространства и
ресурсов, заключенных в этом пространстве, при возрастающей
численности населения мира и росте его потребностей, приводят к
неизбежности возникновения, рано или поздно, глобального
экологического кризиса.
• . Позиция Земли по отношению к Солнцу оптимальна по
сравнению с другими планетами: наша планета достаточно
близка к Солнцу, чтобы получать от него необходимое
количество энергии, определяющей почти все основные
процессы в экосфере. В то же время, Земля не настолько
приближена к Солнцу, чтобы получать избыточное количество
энергии.
• в) Ось вращения Земли наклонена под углом 660 33´ к
плоскости движения Земли вокруг Солнца (плоскости
эклиптики). Это обстоятельство обусловливает изменяющееся
в течение года неравномерное распределение солнечной
радиации по земной поверхности и, таким образом, смену
времен. Кроме того это обстоятельство обеспечивает
различную продолжительность (внутригодовую изменчивость)
светового дня.
• г) Параметры движений Земли (эксцентриситета орбиты,
наклона оси вращения планеты к плоскости орбиты и др.)
изменяются с определенной периодичностью. Это приводит к
периодичности изменений геоэкологической обстановки, таких
как потепление или похолодание климата, повышение или
понижение уровня океана, развитие или сокращения
оледенения и пр. Периодичность различной продолжительности
– отличительная особенность многих природных явлений.
• д) Форма Земли не соответствует в точности какой-либо
геометрической фигуре, но для текущих задач геоэкологии она
может быть аппроксимирована как шар. Отсюда вытекают два
важных следствия
• Во-первых, шарообразность Земли обеспечивает закономерное
изменение от экватора к полюсам интенсивности солнечного
излучения и накапливаемых за год сумм солнечной радиации.
Это обстоятельство – основная причина формирования
природных зон и ландшафтов Земли, то есть того
ландшафтного разнообразия, которое столь отличает нашу
планету от других.
• Во-вторых, из-за шарообразности Земли площадь тропической
зоны существенно больше умеренной, а тем более полярной
зоны. Это указывает, при прочих равных условиях, на
относительно более су3щественную для глобальной экологии
процессов в тропической зоне и наименьшую – в полярной.
1.2.Энергетический баланс Земли
Земля – «живая» планета, и не только потому, что на ее
поверхности существует жизнь. Устойчивое существование
жизни, вообще, невозможно без «геологической жизни» Земли,
включающей в себя эндогенную и экзогенную составляющие.
Первая протекает на эндогенных потоках энергии из глубин
Земли, а вторая – на потоках энергии Солнца.
Поток солнечной энергии на дневную поверхность равен
1,6х10-2 Дж/ см 2с, а эндогенный - 5х10-6 Дж/ см 2с. На потоках
эндогенной энергии смогла возникнуть и функционировать в
основном геологическая форма движения материи, в то время
как на существенно большем экзогенном потоке – более
высокая биологическая форма.
С точки зрения энергетического баланса, Земля
– открытая система, потому что происходит
свободный обмен энергией через границы системы.
Несмотря на это, приходные и расходные части
энергетического бюджета Земли в высочайшей
степени сбалансированы. Земля получает и теряет
одинаковое количество энергии, благодаря чему она
удерживается в относительно стабильном
термическом состоянии
1.3.Глобальные круговороты вещества
• Сущность «геологической жизни» Земли состоит в реализации
круговорота вещества, который называется большим
геологическим круговоротом. Этот круговорот функционирует за
счет потоков экзогенной и эндогенной энергии. За счет первых
осуществляются экзогенные или гипергенные процессы, а за
счет вторых – эндогенные или гипогенные.
•
•
•
.
Экзогенная и эндогенная составляющие круговорота вещества
неразделимы, и их синтез – это и есть реальная геологическая
«жизнь» Земли. Поэтому вряд ли целесообразно говорить о
преобладании экзогенных или эндогенных факторов в «жизни» Земли.
Важно отметить, что кроме большого геологического круговорота
выделяют так называемые малые круговороты. В их числе круговорот
воды, биогеохимические циклы химических элементов, таких,
например, как углерод, азот, фосфор, сера и др. общая циркуляция
атмосферы, циркуляция вод океана. В сущности, эти круговороты –
один большой круговорот, разделяемый на отдельные составляющие
для удобства понимания глобальных процессов.
Важно также подчеркнуть, что все естественные глобальные
круговороты вещества отличаются чрезвычайно высокой степенью
замкнутости.
1.4.Понятие «геоэкосфера»
• Геоэкосфера – очень сложная природная система. Ее можно
представить как набор взаимопроникающих геосфер,
различающихся своими физическими и химическими
свойствами, т.е. область взаимного проникновения и
взаимодействия атмосферы, гидросферы, биосферы и
литосферы.
• Не претендуя на высокую точность, можно сказать, что
геоэкосфера не имеет четких границ и простирается на первые
десятки километров с одной стороны в атмосферу, а с другой в литосферу, включая в себя помимо этих двух геосфер также и
всю биосферу, педосферу и практически всю гидросферу.
•
Геоэкосфера – целостная система, обладающая определенной
устойчивостью по отношению как к внутренним процессам, так и
внешним воздействиям. Основные черты пространственной структуры
геоэкосферы следующие:
- геоэкосфера по форме близка к шару;
- геоэкосфера трехмерна. На этом основана общепринятая
система географических координат, т.е. широта, долгота и высота над
средним уровнем океана;
- поверхность суши и океана ("дневная поверхность") - это зона
наибольшего взаимодействия геосфер;
- верхняя и нижняя границы геоэкосферы размыты;
- поверхности контактов между различными компонентами
геоэкосферы наиболее активны. К ним относятся такие контактные
зоны как атмосфера-суша, атмосфера-океан, суша-океан, поверхности
раздела между воздушными и водными массами с различными
свойствами (фронты), границы между различными экологическими
системами (экотоны).