Взаимодействие биосферы с атмосферой, гидросферой и литосферой

Введение

Актуальность работы. Земля, как наиболее развитая планета Солнечной системы, характеризуется сложным строением, выраженной в наличии нескольких оболочек или геосфер, которые отличаются своим составом, физическими свойствами и состоянием вещества. Среди них различают внешние геосферы (атмосфера, гидросфера), которые доступны для непосредственного изучения, и внутренние геосферы (земная кора, мантия, ядро), исследование которых проводится путем применения косвенных геологических, геофизических и геохимических методов. Все оболочки Земли находятся в сложном взаимодействии. Твердая оболочка Земли непосредственно изучена до глубины 10-15 км методами сверхглубоких скважин. О состоянии и строение более глубоких слоев ее недр существуют лишь предположения на основе данных, полученных методами геофизики. Эти данные дают основания для выделения таких оболочек (геосфер) Земли: ядра, мантии, литосферы.
Объект исследования: взаимодействие биосферы с атмосферой, гидросферой и литосферой.
Предмет исследования: структура атмосферы, гидросферы и литосферы.
Цель работы: рассмотреть взаимодействие биосферы с атмосферой, гидросферой и литосферой.
Для осуществления поставленной цели необходимо решить задачи:
- привести характеристику атмосферы, гидросферы и литосферы;
- рассмотреть биосферу как условие почвообразования.


1. Характеристика атмосферы, гидросферы и литосферы
К внешним геосфер Земли принадлежат атмо-, гидро-, био- и ноосфера, а также поверхностная часть литосферы. Они проникают друг в друга и находятся в постоянном взаимодействии между собой и твердыми оболочками Земли. Проявлением этого взаимодействия является обмен между ними веществом и энергией. Их называют геосферами.
Атмосфера (atmos - пара, sphaira - шар) - воздушная оболочка Земли. Масса атмосферы - 5.15 * 1015 т. На атмосферу постоянно влияет Космос и Солнце. Современная атмосфера состоит из следующих основных компонентов: кислород (21%); азот (78%); аргон (0,93%); углекислый газ (0,03%); малые примеси: водород, гелий, неон, криптон, метан (0,009%). Кроме того, в атмосфере есть пары воды, содержание которых колеблется от 0,2% (в полярных широтах) до 3% (у экватора).
В атмосфере есть аэрозоли - взвешенные в воздухе мелкие твердые и жидкие частицы различных веществ. Содержание аэрозолей очень меняется. Азот - основная составная часть атмосферы. Его масса 3,7 • 1015т. Основная масса атмосферного азота находится в малоактивном молекулярном состоянии. Азот поступает в атмосферу с вулканическими газами, образуется из соединений азота при грозовых разрядов и при воздействии ультрафиолетового излучения Солнца. Соединения азота попадают в атмосферу в результате деятельности человека (сжигание различных видов топлива). Кислород - активный окислитель, который участвует в химических реакциях в гидросфере, литосфере и биосфере. Его масса в атмосфере 1,5 • 1015т. Основной источник кислорода - фотосинтез зеленых растений. Около 80% всего кислорода в атмосфере поставляет морской фитопланктон, 20% - производит наземная растительность, преимущественно тропические леса. За счет деятельности человека содержание кислорода в атмосфере ежегодно уменьшается на 10 млрд. тонн. Углекислый газ - является обязательной веществом для фотосинтеза растений. Этот газ образуется при сжигании топлива, гниения органических остатков, выделяется с вулканическими газами. Деятельность человека приводит к увеличению содержания СО2. Это приводит к повышению среднегодовой температуры - возникает парниковый эффект. Водяной пар попадает в атмосферу в результате испарения влаги с поверхности Земли. 90% всей водяного пара содержится в нижнем пятикилометровом слое атмосферы. Выше 10-12 км водяного пара очень мало. Аэрозоли, содержащиеся в атмосфере делятся на: сульфатные вулканического и промышленного происхождения, минеральные (пыль), углеводородные (сажа) и морские (частицы морских солей). Частицы аэрозолей обусловливают понижение температуры Земной поверхности. Аэрозоли содержатся в атмосфере в течение дней и недель, а иногда годами (радиоактивная пыль)

. Атмосфера Земли состоит из таких слоев: тропосфера (до 18 км); стратосфера (18-50км); мезосфера (50-80км); термосфера (80-1000км); экзосфера (1000-1900км); геокорона (1900-2000км). Последний слой - геокорона - постепенно переходит в межпланетный вакуум. Основная масса воздуха сосредоточена в тропосфере. В стратосфере на высоте 20-50км содержится озоновый слой - озоносфера. Озон образуется из молекул кислорода, поглощающие ультрафиолетовое излучение Солнца. Общее количество озона в атмосфере незначительна, при температуре 0°С и в условиях нормального давления весь озон поместился бы в слое толщиной 2-3мм. Несмотря на малую плотность, озоновый слой защищает все живые организмы от ультрафиолетовых лучей. В последнее время толщина озонового слоя начала уменьшаться - возникли озоновые дыры. Наименьшую толщину имеет озоновый слой над Антарктидой и островом Шпицберген. Это явление вредно влияет на растения, вызывает заболевания животных и людей, приводит к увеличению вредных мутаций. Если озон совсем исчезнет, будет уничтожено все живое на планете. Атмосферу можно рассматривать как коллоидный раствор, в котором растворитель воздуха, а растворимые частицы - очень мелкие примеси. До высоты 100км состав атмосферы постоянен. Выше 100км молекулы кислорода и азота распадаются под действием УФ излучения. На высоте 100-500км атомарный кислород преобладает молекулярный. На высоте 500-200км атмосфера состоит из гелия, выше 2000км - с атомарного водорода. Температура атмосферы с высотой меняется. В тропосфере воздух нагревается от поверхности Земли, с высотой оно становится холодным, на каждый 1 км высоты t снижается на 6-6,5°С. В стратосфере температура повышается и на верхней границе этого слоя она равна 0°С. В мезосфере температура снова уменьшается и составляет -60 ... - высоте 100км она равна 0°С, а на верхней границе 2000°С. Экологическое значение атмосферы: защищает живые организмы от ультрафиолетового излучения; защищает Землю от ударов метеоритов; регулирует суточные и сезонные колебания температуры, не будь атмосферы, колебания температуры были бы ± 200 °С; через атмосферу осуществляется фотосинтез; влияет на экзогенные процессы, происходящие в атмосфере; влияет на водный баланс и режим поверхностных вод.
Гидросфера - это водная оболочка планеты, совокупность океанов, морей, вод континентов и ледниковых покровов. Масса гидросферы 1,39 • 109 т, что составляет 0,023% от массы Земли. Вода покрывает 71% поверхности планеты. Основная масса воды на планете - морская горьковато-соленая вода, не пригодная для питья и технических нужд. Основное количество пресной воды (75%) сосредоточена в ледовых покровах Антарктиды и Гренландии, горных ледниках и айсбергах, в зоне вечной мерзлоты. Из всей пресной воды только 0,6-1% находится в жидком состоянии. 20% всей пресной воды сосредоточено в озере Байкал. Основным источником водоснабжения для человечества есть речной сток. Химический состав океанических вод очень похож на плазмы крови, в них содержатся почти все известные химические элементы. Основные катионы: Na +, Mg2 +, Ca2 +, K +, Sr +; основные катионы: Cl-, SO2- 4, HCO3 -, B2 -. Содержание солей в океанических водах разный. Соленая вода в Мертвом море - содержание соли 260 00/0, наиболее пресная - в Балтийском море - 7 00/0. Средняя соленость - 35 00/0. В Черном море - 18 00/0. В морской воде растворены газы. Наибольшее содержание СО2 - 140 трлн. т., что в 60 раз больше, чем в атмосфере. Химический состав пресных вод, также очень разнообразен. Если пресной воде в большом количестве содержатся растворенные минеральные соль, она называется минеральной. В зависимости от содержания солей, минеральные воды делятся на сульфатные, сульфатно-натриевые, гидрокарбонатно-кальциевые и хлоридно-натриевые. Иногда они содержат минеральные воды содержат газовый компонент. С поверхности Земли в атмосферу в атмосферу под воздействием солнечного тепла постоянно испаряется вода, причем 86,5% воды испаряет Мировой океан