География 6 класс

География 6 класс

21.04.20

Тема: Биосфера и почва. Строение биосферы, особенности распространения на земном шаре.

Биосфера, охватывающая весь земной шар, имеет определенные границы. Они определяются распространением живого вещества. В Антарктиде на высоте 2000 м над уровнем моря встречаются лишайники, в Мертвом море, где концентрация солей достигает 270—300 г/л, присутствуют живые организмы в виде бактерий. В экваториальных, тропических и умеренных широтах жизнь распространена повсеместно, поскольку там самые благоприятные условия. Можно считать, что жизнь существует на всем земном шаре, хотя концентрация и разнообразие живого вещества на различных территориях неодинакова.

Верхняя граница распространения жизни определяется в основном не низкой температурой, а губительным воздействием космического излучения. Пыльца растений, споры грибов, мхов, папоротников и лишайников и микроорганизмы постоянно присутствуют в воздухе, но их количество с высотой уменьшается. Жесткое ультрафиолетовое излучение с длиной волны 200—320 нм, поглощаемое озоновым экраном, убивает все живое.

Нижняя граница определяется глубиной распространения микроорганизмов в земной коре. Многие ученые считают, что она определяется изотермой 100 °С. Академик И. А. Шилов пишет: «Норы и ходы грызунов, некоторых насекомых и червей проникают в почву на глубину обычно не более 5—7 м. Этим практически ограничивается распространение жизни в каменной оболочке Земли — литосфере».

Таким образом, биосфера распространяется в гидросфере, верхних слоях литосферы и нижних слоях атмосферы. Оболочка планеты на границе тропо-, гидро- и литосфер носит название биогеосферы (рис. 2.2). В ней наблюдается наибольшая концентрация живого вещества. Здесь самые благоприятные условия жизни — температура, влажность, содержание кислорода и химических элементов, необходимых для питания организмов, являются оптимальными. В остальной части биосферы живое вещество находится в разреженном состоянии.

Гидросфера — это водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, подземных вод, ледников и снежного покрова. Зачастую в гидросферу включают атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. На наш взгляд, включение атмосферной воды в гидросферу не противоречит определению биосферы, так как в ней возможно существование живых организмов. Вода же в живых организмах является составной частью самих организмов, а не областью их существования, поэтому включать ее в гидросферу нет достаточных оснований. Также следует отметить, что четкая граница между гидросферой, литосферой и тропосферой отсутствует, так как в водах рек, например, всегда есть взвешенные твердые частицы и пузырьки воздуха, в которых обитают микроорганизмы.

Основной объем воды, составляющий 1,46 • 10⁹ км³, сосредоточен в Мировом океане. Это 94% всего объема гидросферы. Мировой океан занимает большую часть поверхности Земли — 70,8%. Оставшиеся 6% объема гидросферы распределены следующим образом: подземные воды — =4%, ледяной и снежный покров — *1,6%, остальное — воды озер, рек, водохранилищ, болот, почв и пары воды в атмосфере.

Вода Мирового океана представляет собой раствор солей со средней концентрацией 35 г/л. В основном это хлористый натрий (77,7%). Поверхностные воды суши (озер, рек и т.д.) довольно неоднородны по своему химическому составу. Вместе с тем подавляющая часть этих вод является пресной с концентрацией солей до 0,5 г/л. Очевидно, что пресная вода как среда обитания живых организмов существенно отличается от морской, поэтому растения и животные, способные жить как в пресной, гак и в морской воде, встречаются крайне редко.

Рис. 2.2. Строение биосферы

В гидросфере выделяют эвфотическую и афотическую зоны. Эвфоти- ческая зона — зона продуцирования, так как в нее проникает достаточное для фотосинтеза количество солнечной энергии. За нижнюю границу этой зоны принята глубина (около 200 м), в которой освещенность составляет 1% от освещенности на поверхности. Ниже 200 м расположена афотическая зона, в которую солнечный свет практически не проникает, и фотосинтез там не происходит.

К литосфере относят внешний твердый слой Земли, включающий земную кору и верхнюю часть земной мантии. Толщина литосферного слоя изменяется от нескольких километров под рифтовыми долинами срединных океанических хребтов до 100 км под периферией океанов. На суше она достигает 300—350 км. В литосфере с изменением глубины имеет место изменение температуры. При этом выделяют три температурные зоны: переменных температур, постоянных температур и возрастающих температур.

В зоне переменных температур диапазон колебаний во многом зависит от климата местности. Суточные колебания практически не регистрируются уже на глубине 1,5 м, а годовые — на глубинах 20—30 м. Примерно на глубине 30—40 м расположена зона постоянной температуры. В этой зоне температура соответствует среднегодовой температуре данной местности. Ниже расположена зона возрастающих температур с примерным градиентом 3 • 10^-2 °С/м.

Литосферные организмы сосредоточены в основном в почвенном слое, глубина которого составляет несколько метров. По определению В. В. Докучаева: «Почва — это такое естественно-историческое, вполне самостоятельное тело, которое, одевая земную поверхность сплошной пеленой, является продуктом совокупной деятельности сложных почвообразователей: грунта, климата, растительных и животных организмов, возраста страны, а отчасти и рельефа местности». Химический состав почв в основном унаследован от материнских горных пород, поэтому различные области суши характеризуются преобладанием одних элементов и недостатком других. Так, в таежно-лесном Нечерноземье наблюдается недостаток йода, кальция, меди, фосфора, кобальта, цинка, так как из-за обильного увлажнения эти элементы легко вымываются в нижние горизонты почвенного слоя и недоступны для растений. В этом регионе у людей часто проявляются заболевания, связанные с недостатком йода, у домашних животных болезни опорно-двигательного аппарата (недостаток кальция и фосфора). Такие различия оказали существенное влияние па процессы естественного отбора в ходе эволюции живых организмов.

Атмосфера — это воздушная оболочка нашей планеты, газовая среда обитания живого вещества. Атмосферный воздух является источником дыхания практически всех живых организмов, сырьем для процессов горения, разложения и синтеза химических соединений. Сюда выбрасываются газообразные отходы жизнедеятельности организмов и антропогенных устройств и систем (заводов, транспортных средств и т.д.). Атмосфера предохраняет живые организмы от губительного воздействия солнечного коротковолнового ультрафиолетового излучения и других жестких космических излучений. Через атмосферу проходит биогенный и абиогенный круговороты веществ. В атмосфере кроме газов присутствуют частицы пыли и воды, находящиеся во взвешенном состоянии.

Тропосферой называют слой атмосферы высотой примерно 8—18 км, в котором сосредоточено более 80% всей массы воздуха и протекают в основном все погодные явления. Высота тропосферы зависит от интенсивности восходящих и нисходящих потоков воздуха. Интенсивность же определяется нагревом земной поверхности, поэтому на экваторе тропосфера простирается до высоты 16—18 км, в умеренных широтах — до 10—12 км, а на полюсах — до 8 км. На уровне моря чистый и сухой воздух представляет собой механическую смесь следующих газов: азот — 78,08% объема, кислород — 20,95%, аргон — 0,93%, углекислый газ — 0,037%. На долю остальных газов — неона, гелия, метана, криптона, ксенона, водорода и оксидов азота — приходится не более 0,003%. Важнейшим компонентом атмосферы является озон — трехатомный кислород 0₃. Он присутствует в атмосфере Земли от поверхности до высоты 70 км. В тропосфере он образуется в результате разрядов атмосферного электричества, окисления органических веществ. Озон является очень ядовитым газом, его предельно допустимая концентрация в воздухе должна составлять всего 0,00001%.

В тропосфере протекают в основном все погодные процессы, находится большая часть космической, природной и антропогенной пыли, водяного пара. Наибольшая температура наблюдается в приземном слое, в верхних слоях тропосферы температура понижается с градиентом 6 • 10^_3 °С/м. Тропосфера практически не задерживает коротковолновое солнечное излучение (за исключением озона, который поглощает коротковолновую радиацию), но содержащиеся в ней пары воды, углекислый газ, оксиды азота и некоторые другие газы поглощают существенную часть инфракрасного излучения поверхности Земли. Это явление, называемое «парниковым эффектом» (см. подробнее в параграфе 5.6), вносит свой вклад в разогрев тропосферы, в результате происходит вертикальное перемещение потоков воздуха. Вместе с теплым воздухом вверх поднимаются пары воды, происходит их конденсация, образование облаков и выпадение осадков.

Без средств защиты подавляющее большинство живых организмов может существовать только в пределах тропосферы. «Ограничителем» является жесткое ультрафиолетовое излучение, губительное для всего живого.

Важнейшим свойством гидросферы, литосферы и атмосферы является аккумуляция тепла. Практически единственным источником тепла для поверхности Земли является лучистая энергия Солнца. Лучистая энергия, поступающая от звезд и луны, в 30 млн раз меньше, чем солнечная радиация. Поток тепла из глубин Земли к поверхности в 5000 раз меньше тепла, получаемого от Солнца. Плотность потока солнечной энергии, поступающей к верхней границе атмосферы в виде электромагнитных колебаний, примерно равна 1,367 ? 103 Дж/(м2 ? с) и называется солнечной постоянной. Годовые колебания величины солнечной постоянной, зависящие от изменения расстояния от Земли до Солнца, невелики и составляют ±3,3%.

Часть солнечного излучения отражается, рассеивается и уходит в космос. Отношение уходящей в космос отраженной и рассеянной солнечной радиации к общему количеству солнечной радиации, поступающей к верхней границе атмосферы, называется альбедо Земли. В целом альбедо Земли оценивается в 30%, т.е. 30% прямого солнечного излучения уходит обратно в космическое пространство (примерно 21,3% — излучение, отраженное от поверхности Земли и облаков, 8,7% — рассеянная радиация в атмосфере).

Земной поверхности достигает чуть более 38% солнечной энергии (34% идет на нагрев почвы и воды, а также превращается в химическую энергию в процессе фотосинтеза, 4% отражается и уходит в мировое пространство).

Итак, с верхней границы атмосферы обратно в космическое пространство уходит 30% поступающей от Солнца энергии, а почти 70% расходуется на нагрев воздуха, почвы и воды, т.е. преобразуется в тепловую энергию. Как известно, нагретые тела являются источником инфракрасного излучения, которое через некоторое время покидает пределы атмосферы и уходит в космос. Длинноволновое излучение земной поверхности и атмосферы, уходящее в космос, называется уходящей радиацией.

В результате рассмотренных процессов преобразования солнечной радиации в настоящее время среднегодовая температура воздуха у поверхности Земли равна 14,6 °С. При отсутствии атмосферы и гидросферы нроизошло бы нарушение существующего динамического равновесия между поступающей энергией и энергией, уходящей в космическое пространство. В такой ситуации среднегодовая температура воздуха была бы около -21 °С.

Следует отметить, что основным поглотителем инфракрасного излучения поверхности нашей планеты являются пары воды. Ночью при отсутствии облачности происходят потери инфракрасного излучения и соответственно значительное охлаждение приземного слоя атмосферы. В результате нередки низкие ночные температуры в субтропических и даже тропических пустынях, в умеренных широтах — весенние и осенние заморозки.

Из-за того, что форма Земли близка к шарообразной, количество солнечной энергии, поступающей к поверхности на полюсах, меньше, чем на экваторе, соответственно образуется разница температур и неравномерность атмосферного давления. Эта разница является причиной общей циркуляции атмосферы. Воздух, разогретый на экваторе, поднимается к верхним слоям тропосферы. Там формируются две области высокого давления в Южном и Северном полушариях, смещенные к субтропическим широтам. По обе стороны от экватора в нижней тропосфере образуется зона пониженного давления. В направлении к высоким широтам от этой зоны давление в каждом полушарии растет, в субтропических широтах (30—35° широты) образуется пояс высокого давления (пояс субтропических антициклонов). От субтропиков к еще более высоким широтам давление надает, особенно сильно в южном полушарии. На полюсах наблюдается область повышенного давления (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схема общей циркуляции атмосферы

В результате из-за наличия областей пониженного и повышенного давления воздуха в тропосфере возникают ветры. Определены некоторые общие закономерности направлений ветров в приземных слоях тропосферы. Из субтропических областей потоки воздуха движутся к экватору и к полярным областям. Поскольку Земля вращается относительно своей оси, то под действием силы Кориолиса происходит отклонение потоков воздуха от меридиональных направлений.

Кроме общей циркуляции наблюдается локальная циркуляция атмосферы, вызываемая неравномерностью нагрева земной поверхности на одинаковых широтах. Это объясняется неодинаковой способностью различных участков поверхности Земли к поглощению солнечной энергии, например водной поверхности и суши и т.д.

Обучающее видео: https://youtu.be/Ia-PCo5ZRSI

Домашнее задание: Изучить §48, в рабочей тетради составить опорный конспект, анализировать рис.105