Главная » Дизайн интерьера » Какие этапы выделяются в развитии географической оболочки. Основные этапы развития географической оболочки. Этапы формирования географической оболочки

Какие этапы выделяются в развитии географической оболочки. Основные этапы развития географической оболочки. Этапы формирования географической оболочки

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-1.jpg" alt="> ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ Возраст ОБОЛОЧКИ Земли – 4, 6 ДОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ЭТАП"> ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ Возраст ОБОЛОЧКИ Земли – 4, 6 ДОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ЭТАП млрд. лет 4, 6 -4, 0 млрд. л. н. Земля изначально Либо – быстрый разогрев холодная за счет энергии Азотная атмосфера с гравитационной аккреции благородными газами, Магматический океан восстановительная неглубоко от поверхности среда или на поверхности Нет гидросферы и Метеоритные удары биосферы провоцировали Бомбардировки базальтовые излияния метеоритами и Локализация мантийных астероидами (4, 2 -3, 9 струй («плюм-тектоника» , млрд. л. н.) как на Венере и сейчас)

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-2.jpg" alt="> ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ДОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ЭТАП "> ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ДОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ЭТАП 4, 6 -4, 0 млрд. л. н. Захват Протолуны – Либо – гигантский импакт гигантские приливы на через 50 -70 млн лет после Земле до 1 км, ускоренное аккреции, выброс вещества вращение Земли, и выпадение части Выпадение на Землю вещества обратно на Землю части вещества с образованием из Протолуны, в т. ч. оставшейся части - Луны железистого ядра Постепенный разогрев Либо – быстрый разогрев недр за счет энергии аккреции приливного трения («слипания» Удаление Луны планетезималей) Замедление вращения Земли

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-3.jpg" alt=">ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ДОБИОГЕННЫЙ ЭТАП ОБОЛОЧКИ 4, 0 –"> ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ДОБИОГЕННЫЙ ЭТАП ОБОЛОЧКИ 4, 0 – 0, 57 млрд. л. н. Архей (4, 0 – 2, 5 млрд. л. н.) Ø От начала тектонической активности, расплавления и дегазации до выделения земного ядра Ø Многочисленные тонкие литосферные мини-плиты Ø Начало тектоники плит 3, 5 -3 млрд. л. н. Ø Нет субдукции, только обдукция («торосы» из плит) Ø Возникновение жизни 3, 6 млрд. л. н. Ø К концу периода 2, 5 млрд. л. н. – формирование земной коры и Fe-Ni-ядра

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-4.jpg" alt="> ДОБИОГЕННЫЙ ЭТАП 4, 0 – 0, 57"> ДОБИОГЕННЫЙ ЭТАП 4, 0 – 0, 57 млрд. л. н. Протерозой (2, 5 – 0, 57 млрд. л. н.) § Ослабление тектонической активности § Возрастание мощности литосферных плит § Образование и раскол Пангеи-1 § Усиление дегазации с выделением О 2, СО 2, Н 2 О § О 2 расходуется на окисление пород, накапливается медленно до середины протерозоя) § Главный источник эндогенной энергии - химико- плотностная дифференциация мантии § Медленное формирование гидросферы. 2, 2 млрд. л. н. – ускорение (насыщение серпентинитов), рост глубин океана § Жизнь только в океане – защищена водой от УФ- радиации

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-5.jpg" alt="> БИОГЕННЫЙ ЭТАП ПАЛЕОЗОЙ Мезозой"> БИОГЕННЫЙ ЭТАП ПАЛЕОЗОЙ Мезозой Кайнозой Q 570 -230 МЛН Л. Н. N 570 – 0, 04 МЛН. Л. Н. Pg 67 K Начало этапа – резкий рост О 2 (металлическое J железо исчезло) T P 230 Кембрий-Ордовик – Появление многоклеточных. Палеозой C D Байкальский орогенез. S Снижение СО 2 – снижение растворимости O карбонатов - возможность построение Cm известковых скелетов 570 Pt 2 Докембрий Pt 1 Силур –Каледонский орогенез. Ar Рыбы. Выход жизни на сушу. Начало почвообразования.

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-6.jpg" alt="> БИОГЕННЫЙ ЭТАП ПАЛЕОЗОЙ Мезозой Кайнозой Q "> БИОГЕННЫЙ ЭТАП ПАЛЕОЗОЙ Мезозой Кайнозой Q 570 – 0, 04 МЛН. Л. Н. 570 -230 МЛН Л. Н. N Девон – Формирование озонового экрана, резкий Pg 67 рост биомассы и биоразнообразия на суше. K Амфибии. Рептилии. J T Карбон – Рост СО 2 (вулканизм), усиление 230 P фотосинтеза, потепление, пышные леса из Палеозой C папоротников, хвощей, плаунов. D Накопление углей, нефти, газа в условиях S заболоченных равнин с тропическим климатом. O Возникновение географической зональности Cm 570 Pt 2 Пермь-Триас – Формирование Пангеи-2. Докембрий Pt 1 Герцинский орогенез. Рост континентальности. Ar Оледенения. Сокращения количества экологических ниш → Снижение биоразнообразия. Массовое вымирание видов.

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-7.jpg" alt="> БИОГЕННЫЙ ЭТАП Мезозой Кайнозой Q "> БИОГЕННЫЙ ЭТАП Мезозой Кайнозой Q МЕЗОЗОЙ N 570 – 0, 04 МЛН. Л. Н. 230 -67 МЛН Л. Н. Pg 67 Юра – Глобальный спрединг. K Возникновение новых океанов и континентов. J Начало океанизации. T Рост разнообразия рельефа и контрастности P 230 географической оболочки. Палеозой C Гигантские рептилии. D S Мел – Мезозойский орогенез. O Видообразование. Cm Рост океанов. 570 Pt 2 Удаление континентов. Докембрий Pt 1 Усиление изоляции экосистем → Рост Ar разнообразия млекопитающих. Цветковые растения Конец периода (67 млн л. н.) – массовое вымирание (астероид?)

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-8.jpg" alt="> БИОГЕННЫЙ ЭТАП Мезозой Кайнозой Q "> БИОГЕННЫЙ ЭТАП Мезозой Кайнозой Q 570 – 0, 04 МЛН. Л. Н. КАЙНОЗОЙ N Палеоген 67 -0 МЛН Л. Н. Pg Глобальная денудация, выравнивание рельефа. 67 Господство млекопитающих, птиц, K J покрытосеменных. T 230 Неоген-Плейстоцен P v. Альпийский орогенез. Палеозой C v. Неотектонические поднятия. D Эпиплатформенный орогенез (возрожденные S горы). O v. Рост высоты континентов и площади суши. Формирование высотной поясности. Cm 570 v. Рост континентальности. Pt 2 v. Кольцо океанов вокруг Антарктиды → Докембрий Pt 1 ледниковый покров. Ar Плейстоцен Покровные оледенения и межледниковья с ослаблением и усилением зональности.

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-9.jpg" alt="> Pz Kz "> Pz Kz Mz Мел Юра Триас Девон Силур Пермь Неоген Карбон Ордовик Кембрий Палеоген Плейстоцен ЖИВОЙ ПРИРОДЫ ЭВОЛЮЦИЯ Насекомые Рыбы Амфибии Рептилии Птицы Млекопитающие Водоросли Плауновидные Папоротники Хвойные Покрытосе менные

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-10.jpg" alt="> ЧЕЛОВЕК Единственный род семейства гоминид "> ЧЕЛОВЕК Единственный род семейства гоминид Австралопитек Homo erectus Неандерталец Дриопитек Кроманьонец Homo sapiens 4000 3500 2000 350 40 тыс. л. н. Община Каменные Жилища Одежда орудия Ритуалы Рыболовство Охота Одомашнивание Собирательство

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-11.jpg" alt=">ЧЕЛОВЕК ">

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-12.jpg" alt="> 365 ДНЕЙ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ 1 января – догеологическая история 28 марта"> 365 ДНЕЙ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ 1 января – догеологическая история 28 марта – первые бактерии 12 декабря – расцвет динозавров 26 декабря – исчезновение динозавров 31 декабря, 01 -00 – предок обезьяны и человека 31 декабря, 17 -30 – появление австралопитеков 31 декабря, 23 -54 – появление неандертальцев 31 декабря, 23 -59 -46 – начало новой эры (1 год) 31 декабря, 24 -00 – человек на Луне (Н. Армстронг)

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-13.jpg" alt="> ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ Процесс выделения земного ядра в"> ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ Процесс выделения земного ядра в основе: Øтектонической активности Øгеохимической эволюции мантии Øдегазации мантии и возникновения атмосферы и гидросферы Øобразования полезных ископаемых Øразвития жизни

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-14.jpg" alt="> ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ 1. Уменьшение глубинного теплового потока в 3"> ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ 1. Уменьшение глубинного теплового потока в 3 -4 раза 2. Прогрессируюшее расслоение на оболочки 3. Периодическое образование и распад Пангей с периодом 400 -500 млн. лет из-за накопления мантийного тепла под литосферой 4. Рост разнообразия горных пород 5. Переход от абиогенного этапа к биогенному 6. Прогрессирующее накопление биогенной энергии и рост биоразнообразия 7. Рост разнообразия географических зон 8. Рост площади платформ 9. Рост скорости осадконакопления 10. Рост контрастности рельефа 11. Неравномерность развития, цикличность, метахронность

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-15.jpg" alt="> Важнейшие механизмы развития географической оболочки q Дегазация мантии и"> Важнейшие механизмы развития географической оболочки q Дегазация мантии и вулканизм q Спрединг и субдукция q Направленная эволюция земной коры, с образованием подвижных поясов, платформ, складчатых областей q Географический цикл развития рельефа В. М. Дэвиса q Большой геологический круговорот вещества на потоках солнечной энергии, гравитационной, внутренней энергии Земли q Фотолиз в верхних слоях атмосферы q Развитие гидросферы и океанизация q Развитие растительного покрова и животного мира. Фотосинтез. q Малый биологический и географический круговорот вещества на потоке солнечной и гравитационной энергии. q Хозяйственная деятельность человека как планетарное явление.

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-16.jpg" alt="> ЕДИНСТВО ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ Л А Рассеяние живого вещества с ветрами и водными"> ЕДИНСТВО ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ Л А Рассеяние живого вещества с ветрами и водными Б Г потоками. Закон Вернадского: Миграция химических элементов в биосфере осуществляется либо при непосредственном участии живого вещества, либо в среде, геохимические особенности которой созданы живым веществом.

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-17.jpg" alt="> СВОЙСТВА КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ ØПоведение одних и тех же веществ различается в зависимости"> СВОЙСТВА КОРЫ ВЫВЕТРИВАНИЯ ØПоведение одних и тех же веществ различается в зависимости от типа ландшафта ØХарактерны процессы окисления, связанные с изменением валентности элементов ØХарактерны процессы гидратации минералов ØИзмельчение вещества с накоплением глинистых веществ и возрастанием площади соприкосновения частиц между собой и с водой; активизация ионного обмена; рост возможностей накопления элементов ØТип коры (накопление Fe, Al, Si, Ca. CO 3, S, крупных обломков) определяется рельефом и гидроклиматическим режимом – характером перераспределения вещества ØМощность от десятков сантиметров до сотен метров ØВозможно наследование реликтовых свойств, не соответствующих современным ландшафтам ØБиокосная природа, но в отличие от почвы отсутствует биогенная аккумуляция

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-18.jpg" alt="> ЛАНДШАФТНАЯ СФЕРА v Тонкий слой прямого соприкосновения, контакта и энергичного"> ЛАНДШАФТНАЯ СФЕРА v Тонкий слой прямого соприкосновения, контакта и энергичного взаимодействия земной коры, воздушной тропосферы и водной оболочки. v Мощность от 10 n до 200 -250 м v Биологический фокус географической оболочки v Среда, наиболее благоприятная для развития жизни v Трансформатор вещества и энергии, рассеиваемых до внешних границ географической оболочки

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-19.jpg" alt="> ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ 1. Целостность 2. Ритмичность 3. Зональность 4."> ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ 1. Целостность 2. Ритмичность 3. Зональность 4. Азональность 5. Асимметричность 6. Барьеры 7. Метахронность (несинхронное наступление фаз развития геосистем) 8. Саморазвитие

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-20.jpg" alt="> ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ 9. Компенсационные механизмы (закон Чижевского,"> ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ 9. Компенсационные механизмы (закон Чижевского, воздымание-опускание, похолодание-потепление, экспозиционные эффекты, орошение-усыхание Арала, Эль- Ниньо, Антарктида-Сев. Ледовитый океан…) 10. Дополнительность: контрастные явления не существуют друг без друга (водосбор-русло-конус выноса, циклоны-антициклоны) 11. Пространственно-временные ряды географических явлений (Последовательность во времени отражается в пространственном ряду) 12. Пространственно-временная эмерджентность: целое больше суммы частей (Биоразнообразие большого острова больше биоразнообразия архипелага)

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-21.jpg" alt="> АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ЗЕМЛИ ШВремя и механизмы первичного разогрева Земли"> АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ЗЕМЛИ ШВремя и механизмы первичного разогрева Земли ШПричины распада и восстановления суперконтинентов ШДлительность существования Мирового океана ШКосмические и орбитальные причины климатических изменений ШИзменчивость гравитационной постоянной и влияние сверхдальних гравитационных волн на форму Земли ШПричины массовых вымираний флоры и фауны

Src="https://present5.com/presentation/3/5254644_44770425.pdf-img/5254644_44770425.pdf-22.jpg" alt=">ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ЧТО ВПЕРЕДИ? ОБОЛОЧКИ Через 600 млн. лет в мантии"> ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ЧТО ВПЕРЕДИ? ОБОЛОЧКИ Через 600 млн. лет в мантии всё Fe. O→ Fe 3 O 4 Усилится выделение О 2 из мантии в атмосферу Вырастет атмосферное давление Температура увеличится до 110° С (против современных 15, 1° С) Выкипание океана Дегидратация земной коры Рост температур до 550°С и давления до 500 атм. Гибель жизни Солнце через 5 млрд лет превратится в белого карлика без движения частиц

Географическая оболочка стала формироваться с того момента, когда растущая планета приобрела возможность саморазвития, т. е. по завершении в основном аккреационного образования ядра и мантии. Каждая планета начинает в это время создавать свои внешние оболочки, отражающие особенности самостоятельного развития. Для временной оценки событий и явлений далекого прошлого существуют свои методы определения возраста. Первоначально исходили из последовательности залегания горных пород и характера внедрений одних в другие. Затем появилась возможность дать им палеонтологическую характеристику по останкам организмов. Открытие радиологических методов позволило оценить абсолютный возраст земных образований.

Историю Земли подразделяют на два этапа (зона): криптозой (время скрытой жизни) и фанерозой (время явной жизни).

Фанерозой довольно хорошо изучен и на основании палеонтологических материалов, подтвержденных данными других методов, подразделен на эры, периоды и эпохи (табл. 8.1).

Криптозой изучен слабо, особенно его ранние этапы. Общепринято деление криптозоя на протерозой и архей. Время между возникновением планеты и образованием известных ныне горных пород определяют как катархей.

Фактологических данных о начальном этапе становления географической оболочки практически нет. Несомненно, что земные процессы и явления того времени происходили в условиях интенсивного космического энергетического воздействия, а также бомбардировки метеоритами и другими телами, которые относительно легко достигали земной поверхности при отсутствии существенной атмосферы. Количество твердых разноразмерных объектов в окружающем пространстве было еще значительным из-за неполной упорядоченности вещества допланетного облака. В условиях остаточной атмосферы первичной туманности началось формирование собственно планетных образований. По общим представлениям ученых, подкрепленным и радиологическим материалом, Земля как самостоятельная планета образовалась 4,5-4,7 млрд лет назад.

Предполагается, что в катархее и раннем архее вулканогенные горные породы, вероятно, основного (базальтового) состава соз дали первичную земную кору, закрывшую ультраосновную пери-дотитовую корку аккрецированной планеты со следами многочисленных метеоритных бомбардировок. Поступающие из недр соединения углерода, серы, аммиака, водорода и других газов и эманации стали замещать постоянно диссипирующую остаточную водородно-гелиевую атмосферу и формировать первичную земную атмосферу, а выделяющиеся при дегазации недр водяные пары и другие жидкости могли конденсироваться и дать начало образованию поверхностных вод гидросферы. В дегазируемом веществе могли находиться и незначительные количества кислорода, который фактически не мог существовать в свободном состоянии и активно соединялся с другими элементами. Конденсация жидкостей из горячих паров скорее всего происходила вблизи земной поверхности и в толщах эффузивных образований, представленных чаще всего лавами, лаво-брекчиями и пеплами.

Таблица 8.1. Стратиграфическая шкала

Эон

Эратема (эра)

Продолжительность, млн лет

Система (период)

Начало, млн лет

Продолжительность, млн лет

Отдел (эпоха)

Начало, млн лет

Продолжительность, млн лет

фанерозой (750 млн лет)

Кайнозойская Kz

Четвертичный (антро-погеновый) Q

1,6

Голоцен

0,01

Плейстоцен

0,8

Эоплейстоцен

1,6

0,7

Неогеновый N

24,6

23,0

Плиоцен

5,15

3,5

Миоцен

24,6

19,5

Палеогеновый Р

40,4

Олигоцен

38,0

13,4

Эоцен

54,9

16,9

Палеоцен

10,1

Мезозойская Mz

Меловой К

Верхний

97,5

32,5

Нижний

46,5

Юрский J

Верхний

Средний

Нижний

Триасовый Т

Верхний

Средний

Нижний

Палеозойская Pz

Пермский Р

Верхний

Нижний

Каменноугольный С

Верхний

Средний

Нижний

Девонский D

Верхний

Средний

Нижний

Силурийский S

Верхний

Нижний

Ордовикский О

Верхний

Средний

Нижний

Кембрийский Є

Верхний

Средний

Нижний

Эон	Продолжительность, млн лет	Эратема (эра)	Система (период)	Начало, млн лет	Продолжительность, млн лет	Отдел (эпоха)	Начало, млн лет	Продолжительность, млн лет
криптозой (докембрий)	Протерозой Pr	Верхний (поздний)			Венд V	650±20		Верхний	620+15
Нижний	650 ±20
Рифей	Поздний		1000 ±50
Средний		1350±20
Ранний		1650 + 50
Нижний (ранний)		Карелии	Верхний (поздний)		1900 ±50
Нижний (ранний)		2500 ±50
Архей Ar	Верхний (поздний)			3150 + 50
	Нижний (ранний)	>400		4000 ±100
Азойский (катархейский)		4700 ±100

Рис. 8.1. Схема эволюции географической оболочки

На рис. 8.1 и 8.2 приведены схемы эволюции химического состава атмосферы и форм жизни на Земле. На рис. 8.2 показано также соотношение между содержанием кислорода в атмосфере в разные геологические эпохи и возникновением и количеством жизненных форм организмов (бактерий, растений, животных). Заметим, что схемы исходят из предположения о земном происхождении жизни, которая запаздывает по отношению к абиогенной природе. В настоящее время многие считают, что начальные формы жизни присутствовали с момента аккреции или со времени ее окончания. К тому же новейшие исследования показали наличие остатков живых организмов в породах с возрастом 3,5-3,2 млрд лет, а время начального фотосинтеза установлено на рубеже 3,5-3,8 млрд лет. К этому времени относятся и находки проблематичных остатков жизни.

Многочисленные эксперименты по получению из неорганических элементов органических соединений неоднократно приводили к успеху. Однако всегда из неорганических химических компонентов получались только химические органические соединения без признаков биологической активности. Таким образом, очевидно существование в природе двух принципиально различных типов вещества: минерального атомарно-кристаллического и живого атомарно-организменного. Коренные различия в биологической активности, даже химически одинаковых соединений, свидетельствует об их принципиальной индивидуальности и невозможности перехода минеральных неорганических и органических веществ в биоорганические живые вещества. Поэтому не следует искать на Земле следы начала жизни. Жизнь вечна и имеет свои особые формы существования.

Рис. 8.2. Схема развития органического мира на фоне изменения содержания свободного кислорода (по Б. С. Соколову): 1 - губки; 2 - кишечнополостные; 3 - гребневики; 4 - черви; 5 - членистоногие; 6 - моллюски; 7- мшанки; 8 - брахиоподы; 9 - иглокожие; 10 - погонофоры; 11 - рыбы; 12 - полухордовые; 13 - позвоночные (черепные); КСА - концентрация кислорода в современной атмосфере

Реконструкция состава литосферы. Наиболее древние из обнаруженных горных пород с возрастами 3,8-4,1 млрд лет известны лишь в нескольких местах: запад Австралии, юг Африки, восток Южной Америки, северо-восток Северной Америки и юг Гренландии, центр и юго-восток Азии, восток Европы и Антарктида. Наиболее типичными формированиями являются «серые гнейсы», местами подстилаемые «розовыми гнейсами», или гранулитами, с залегающими на них осадочно-вулканогенными отложениями.

Последние хорошо изучены в разрезах юга Гренландии, где они представлены серией Исуа, которая сложена амфиболитами, кремнистыми и карбонатными сланцами с прослоями обломков, полосчатыми железистыми кварцитами с точечными вкраплениями округлых образований окисленного железа, конгломератами с гальками кварцитов, карбонатно-кремнистыми и карбонатными породами. Абсолютный возраст пород серии Исуа и подстилающих их гнейсов составляет 3,8 - 3,7 млрд лет.

Результаты анализа отложений позволяют с разной степенью достоверности утверждать:

Наличие в это время на поверхности планеты воды;

Развитие эрозионно-денудационной деятельности на суше, поставлявшей обломочный материал в водоемы;

Существование разных химических условий осадконакопления, из-за чего сменялось накопление железистых, карбонатных или кремнистых осадков;

Появление свободного кислорода, о чем свидетельствуют округлые выделения окисленного железа, что некоторыми исследователями связывается с присутствием фотосинтезирующих организмов;

Вкрапления могут быть остатками первичных организмов гетерогенного типа, названных исуасферами;

Наличие остатков живых организмов требует признания более раннего существования автотрофной жизни;

Начало осадконакопления, видимо, происходило одновременно с остыванием формирующейся земной коры и изменением горных пород (метаморфизмом);

Произошла смена состава атмосферы - окончательно исчезла остаточная и возникала первичная земная углекислого состава, что подтверждается химизмом горных пород, изменением степени метаморфизма, спецификой жизнедеятельности;

К моменту начала накопления осадков на Земле уже существовала жизнь в достаточно развитой форме.

Известно, что поверхность молодой планеты получала много тепла из недр благодаря малой мощности земной коры, а также извне - от остаточной атмосферы, водородно-гелиевый состав которой обеспечивал высокие температуры и давления. Поэтому метаморфизм мог происходить непосредственно на поверхности Земли или метаморфический облик являлся исходным для пород того времени. Именно разным прогревом можно объяснить смену «розовых гнейсов» и гранулитов с оригинальными овоидными структурами на «серые гнейсы», а затем на амфиболито-зеленосланцевые породы.

Нахождение остатков организмов в древних осадочно-метаморфизованных породах свидетельствует об их более раннем происхождении и связи с водной средой. Но совершенно не обязательно наличие огромных водоемов. Для процесса жизнедеятельности вполне достаточно водных капель на поверхности суши или в пустотах горных пород. Очевидно, что остатки жизни надо искать не только в осадочных породах, но и в метаморфических разностях, включая гнейсы и граниты. Случаи обнаружения в них организмов науке известны, хотя и вызывают много вопросов. Исследования геологов-нефтяников и специалистов по дегазации Земли свидетельствуют о поступлении из мантийного вещества сложных углеводородов, способных не только объяснять происхождение нефти, но и стать источниками первичных форм жизни.

О наличии жизнедеятельности уже на первых порах развития земной коры свидетельствует факт установления в породах черно-сланцевой формации углерода биоорганического происхождения. Предполагают, что уже 3,2-3,5 млрд лет назад при образовании мощных (до нескольких сотен метров) толщ углистых сланцев почти половина слагающего их углерода возникла за счет гибели живых организмов и углефикации их вещества. Трудно представить необходимое количество микроорганизмов с массой в сотые и тысячные доли грамма, но то, что окружающая среда позволяла им осуществлять активную деятельность, несомненно. Таким образом, еще раз хочется отметить прозорливость В. И. Вернадского и согласиться с его выводом о том, что исследование земного материала не указывает на наличие такого времени, когда не было живого вещества. В геологическом смысле жизнь вечна.

Реконструкции состава атмосферы. Очевидно, что первичная атмосфера, вначале постепенно, а затем относительно быстро (в геологическом масштабе времени) стала замещаться вторичной, где уже преобладали азот и кислород в свободном состоянии. С начала фанерозоя (570 млн лет назад) до середины девонского периода концентрация кислорода составляла меньше половины современной (рис. 8.3). В конце девона - карбоне - вероятно, в связи с интенсивным вулканизмом и бурным развитием наземной растительности, содержание кислорода резко увеличилось, превысив даже современный уровень. На протяжении позднего палеозоя наблюдается снижение содержания О 2 , достигшее минимума на границе перми и триаса. В начале юрского периода отмечено его резкое увеличение, превысившее современный уровень в 1,5 раза. Такая ситуация существовала до середины мела, когда произошло снижение концентрации О 2 до современного уровня.

Не менее контрастно в фанерозое менялось содержание атмосферного СО 2 . В начале фанерозоя оно было 10-кратным по отношению к современному, к началу девона снизилось, а затем, по-видимому, в связи с каледонским вулканизмом стремительно возросло. В последующем наблюдались резкие колебания СО 2 , обусловленные вулканизмом, различной активностью фотосинтезиру-ющих организмов, температурой Мирового океана и состоянием карбонатной системы «атмосфера-океан-донные осадки», являющейся основным поглотителем СО 2 .

Рис. 8.3. Эволюция содержания О 2 и СО 2 и колебаний выбросов вулканического материала К вулк в фанерозое (по М. И. Будыко)

Газовый состав атмосферы, гидросферы и литосферы часто считают функцией лишь жизнедеятельности организмов, главным образом процесса фотосинтеза. Но это не единственный, а подчас, видимо, и не главный источник. При дегазации недр поступают не меньшие количества различных газов, в том числе мантийного кислорода с иным, чем у фотосинтетического, соотношением изотопов. Сравнение содержаний кислорода и диоксида углерода в разные эпохи фанерозоя показывает их сходный характер, что не может быть объяснено фотосинтезом, в процессе которого диоксид углерода расходуется на формирование органического вещества и при этом выделяется избыток свободного кислорода. Если же учесть совпадение эпох повышенных концентраций кислорода и диоксида углерода с периодами орогенеза, тектонических движений и трансформаций земных недр, то их источник становится очевидным. С течением времени в земной атмосфере происходило уменьшение количеств диоксида углерода при возрастании содержаний азота и кислорода, но процесс этот не был постепенным, а носил скачкообразный характер, обусловленный ритмичным проявлением природных процессов.

Реконструкция гидросферы. Установлено, что первичные воды были кислыми из-за активных вулканических процессов и углекислого состава атмосферы, поставлявшей основные осадки. Пресные воды появились позднее, очевидно, в результате резких климатических изменений - ледниковых периодов и межледниковых эпох (рис. 8.4 и табл. 8.2). Одним из самых спорных остается вопрос об объеме земных вод. Очевидно, что изначально не могло возникнуть такого огромного количества воды - не было источника. Кроме того, все первичные водоемы докембрия носили эпиконтинентальный характер - это залитая водой бывшая суша. Современные материалы о строении дна океанов свидетельствуют об их возникновении только с середины мезозойского времени (180-200 млн лет). Довольно убедительны доказательства о происхождении их за счет раздвигания земной коры по зонам рифтогенных разломов с внедрением мантийного вещества основного и ультра-основного составов и одновременным заполнением водами, как атмосферного, так и глубинного генезиса. Процесс продолжается до настоящего времени (рис. 8.5). Для некоторых океанов, например Атлантического (см. рис. 5.5), характерно симметричное расположение пород одного возраста относительно центральной зоны срединно-океанического хребта, для других, например, Тихого (см. рис. 5.4), - более сложное.

С возникновением атмосферы и гидросферы начались выветривание первичных пород земной коры, перенос минерального вещества и образование осадочных пород. В настоящее время известно всего несколько районов выхода на дневную поверхность древнейших горных пород (рис.8.6). Осадочные и магматические породы, попадая в условия высокого давления температуры, превращались в кварциты, гнейсы, сланцы, формируя гранитогнейсовый слой континентальной земной коры. Закладывались фундаменты древних платформ. По мере их развития древнейшие участки земной коры становились щитами, возникали более молодые осадочно-вулканогенные бассейны аккумуляции, которые впоследствии образовали чехол докембрийских платформ. Неоднократное проявление во времени таких процессов привело к современной структуре материков - сочленению платформ разного возраста, отчасти разделенных складчатыми поясами и областями более молодого осадконакопления.

Рис. 8.4. Распределение эпох горообразования и ледниковых периодов за последние 600 млн лет (по Б.Джону и др., 1982). Хронология эпох орогенеза различается в разных странах

Таблица 8.2. Ледниковые периоды в истории Земли (по Б.Джону, Э.Дербиширу, Г.Янгу, Р. Фейербриджу, Дж. Эндрюсу, 1982)

Ледниковый период	Примерный возраст, млн лет	Примерная продолжительность, млн лет	Геологический период
Кайнозойский			Четвертичный и третичный
Мезозойский (?)	150?	Не известна	Юрский (?)
Пермско-каменно-угольный		50?	Пермский и каменноугольный
Позднеордовикский		25?	Силурский и ордовикский
Варангский, или эокембрийский		20?	Позднепротерозой
Стертский, или инфракембрийский I		50?	-
Гнейсеский, или инфракембрийский II		50?	Средне- и позднепро-терозойский
Гуроне кий (вероятно, включает два или три ледниковых периода)		200?	Раннепротерозойский

Рис. 8.5. Крупные литосферные плиты (по В.Моргану, 1968): - границы расходящихся плит (цифры показывают скорость спрединга, см/год); - границы сходящихся плит (желоба и цепи альпийских гор); 3 - мантийные струи, или вулканизм «горячих точек»

Рис. 8.6. Главные тектонические структуры Земли (по А.С.Монину, 1977): материки: 1 - древние ядра платформ; 2 - щиты; 3 - докембрийские платформы; 4 - первичные дуги (поясы Альпийского орогенеза, зоны сжатия); 5 - офи-олитовые зоны; океаны: 6- контуры срединно-океанических хребтов; 7- рифто-вые долины (зоны растяжения); 8 - поперечные разломы; 9 - глубоководные желоба; стрелки - направление растяжения

Рис. 8.7. Схема некоторых основных событий в истории биосферы (по В.А.Вронскому, Г.В.Войткевичу, 1997)

Реконструкция органического мира. Быстрое развитие органического мира началось в конце протерозоя - начале палеозоя (хотя наиболее древние следы жизни почти ровесники осадочных пород). В ордовике появились первые представители позвоночных животных - панцирные рыбы. В силуре растения и животные вы шли на сушу, с чем связывают увеличение содержания кислорода в атмосфере, достигшее половины его современного уровня. Произошло оформление озонового слоя, который стал защищать приповерхностные слои Земли от жесткого солнечного и космического излучения. Появление озонового слоя и его роль в жизнедеятельности организмов намного сложнее, чем обычно считается. Во-первых, доказано, что многие организмы, особенно простейшие практически не реагируют на космическое излучение. Во-вторых, в геологических разрезах обнаружены следы достаточно развитых палеопочв с возрастами до 3,1 млрд лет, что свидетельствует о поверхностной жизнедеятельности организмов, участвующих в почвообразовательных процессах. В этой связи к приведенной схеме развития органического мира с указанием критических точек содержания кислорода следует относиться как к одному из возможных вариантов. Приведем еще одну схему некоторых основных событии эволюции географической оболочки, показывающей фактическую идентичность понятий биосфера в широком смысле и географическая оболочка (рис.8.7).

Выход сравнительно высокоразвитых организмов на сушу явился революцией в развитии органического мира и всей природы земной поверхности. Многообразие экологических условий на суше стимулировало биологическую эволюцию. Резко возросла масса живых организмов, усилились и приобрели большее разнообразие биогеохимические круговороты.

В девоне четко оформилась дифференциация физико-географических обстановок: появились лесные, болотные и аридные ландшафты, лагунное соленакопление, возникла окислительно-восстановительная контрастность географической оболочки. С карбона стала отчетливо проявляться географическая зональность, следы которой известны еще с протерозоя.

В мезозое дифференциация и усложнение физико-географических условий продолжались. На рубеже палеозойской и мезозойской эр произошла резкая смена животного мира -началось бурное развитие пресмыкающихся (ящеров). В юре появились покрытосеменные (цветковые) растения, а в мелу они стали господствующими. В конце мелового периода гигантские пресмыкающиеся вымерли. Возникли степи и саванны.

К мезозойской эре относятся крупные изменения в строении поверхности Земли, связанные с мощными расколами земной коры вплоть до верхней мантии, ее раздвижением и образованием океанических впадин. Возникла современная конфигурация континентальных и океанических глыб с высотой суши до 9 км (гора Джомолунгма, 8848 м) и глубинами океана более 11 км (Марианский желоб, 11 034 м). Такой контрастный рельеф появился впервые в истории Земли, что, несомненно, сказалось на функционировании географической оболочки.

События кайнозоя оказали огромное влияние на современный облик земной поверхности. Одним из важнейших событий явилась альпийская складчатость, начавшаяся в палеогене и охватившая большие площади Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского поясов. От неогена ведет отсчет неотектонический, или новейший, этап развития земной коры, который ознаменовался интенсивным поднятием материков: высота суши в неогене и плейстоцене увеличилась в среднем на 500 м. В геосинклинальных поясах образовались молодые горы, испытали повторные поднятия и более древние горы (Тянь-Шань, Урал, Аппалачи и др.).

Рост площади и высоты материков способствовал охлаждению земной поверхности. В Антарктиде с середины миоцена образовался ледниковый покров (в Северном полярном бассейне морские льды и ледники на прилегающей суше и островах возникли значительно позднее). Около ледниковых щитов образовались перигляциальные зоны с холодным сухим климатом и тундрово-степной растительностью.

Последний период кайнозойской эры - четвертичный - называют также антропогеновым (в связи с появлением человека) или ледниковым (в связи с усилением похолодания и распространением ледников на значительных пространствах Северной Америки и Евразии). На Русской равнине ледники достигали 49° с.ш., а в Северной Америке - даже 37° с. ш.

Время, когда ледники занимали большие площади, называют ледниковыми эпохами, когда отступали - межледниковыми эпохами. Современная эпоха - голоцен, наступившая около 10-12 тыс. лет назад, скорее всего, соответствует очередному межледниковью. Об изменениях природной среды за последние сотни тысяч лет можно судить по материалам глубокого бурения ледников (рис. 8.8).

Наиболее примечательный факт в развитии природы за последние миллионы лет - появление человека. Человек относится к семейству гоминид и в настоящее время является единственным видом этого семейства. Дифференциация гоминид и обезьян произошла еще в олигоцене. Самый ранний известный представитель гоминид - миоценовый рамапитек, его останки были найдены в Восточной Африке, Южной и Восточной Азии. Следующее звено эволюции - плиоценовый австралопитек, находки которого датируются временем от 5 до 1,75 млн лет. Это был предшественник человека.

В плейстоцене появились архантропы (питекантроп, синантроп и др.), принадлежавшие уже к роду человека. Древнейший период в развитии человечества, когда орудия труда и оружие изготовлялись из камня, дерева и кости, называется каменным веком. Он продолжался весь плейстоцен и часть голоцена. Человек в этот период своего существования фактически был одним из компонентов биоценоза, мало отличаясь по характеру поведения и воздейтвия на среду обитания от животных: он занимался собиранием растительной пищи, охотился на животных.

Ранний палеолит (более 350-400 тыс. лет назад) был временем существования поздних архантропов. Около 350 тыс. лет назад они сменились палеоантропами, или неандертальцами, широко расселившимися по суше. В это время появились жилища из деревьев и костей, построенные на открытых пространствах, а также распространились ритуальные действия.

На рубеже среднего и позднего палеолита (30-40 тыс. лет назад) появились неоантропы (кроманьонцы), морфологически близкие к современному человеку. Некоторое время кроманьонцы существовали параллельно с палеоантропами. В этот период возникает первая общественно-экономическая формация - первобытно-общинный строй. Способы хозяйствования усложняются: к собиранию растений и охоте на крупных животных добавляются строительство жилищ, использование домашних животных, рыбная ловля, изготовление одежды. В этот период возникло изобразительное искусство. Новейшие археологические раскопки свидетельствуют о более сложной картине развития человека - совместного нахождения неандертальцев и кроманьонцев. Вполне возможно, что последовательность развития человеческого рода, устанавливаемая по одиночным находкам в разных частях мира, характеризует не только временную смену форм, но и отражает их пространственные различия.

Около 10 тыс. лет назад палеолит сменился мезолитом - культурой с еще более сложным хозяйством: появились поселения и человек начал реальное вторжение в географическую среду, постепенно превращая ее из чисто природной в природно-антропогенную.

Примерно 6-4 тыс. лет назад наступил неолит, важнейшей особенностью которого стал переход к оседлому образу жизни и совершенствование отношений человека и общества с природой.

Около 4-2 тыс. лет до н.э. каменный век сменился бронзовым. Широкое распространение получили разведение домашнего скота и земледелие, оказавшие сильное воздействие на природную среду. Обычно применялось подсечно-огневое земледелие: лес выжигался, чтобы освободить место для пашни. В течение нескольких лет после этого естественное плодородие земельного участка истощалось и землю забрасывали, освобождая от леса следующий участок.

В железном веке (2 тыс. лет до н.э.) появляются разнообразные ремесла, связанные с использованием железа, развивается техника, усиливается разделение труда. Первобытно-общинный строй во многих регионах мира вытесняется классовым обществом. Быстро растет численность населения, которая к началу новой эры достигает 200 млн человек. Биологическая эволюция человека перестает быть главной, а ведущее значение приобретает эволюция социальная, связанная с развитием общественных отношений, техники, науки, культуры. Непосредственная зависимость человека от стихийных сил природы уменьшается.

Воздействие человека приводит к перестройке природных ландшафтов: сокращаются площади лесов, увеличиваются пашни и пастбища, появляется орошаемое земледелие, создаются каналы и водохранилища. Особенно возрастает его влияние в XVIII -XIX вв., при переходе к капиталистическим формам хозяйствования. К концу XX в. воздействие человека на природную среду в ряде случаев оказывается сопоставимым с действием естественных процессов и явлений, а по негативным последствиям даже превосходит его. Человек, по выражению В.И.Вернадского, становится геологической (планетарной) силой. Но при этом необходимо помнить, что Вернадский в 1942 г. писал буквально следующее: «Геологическая роль человека выявляется его разумом и его техникой и может быть рассматриваема как все более и более созидательное изменение им окружающей природы». Геологической силой в таком понимании человек до сих пор не стал. Значительный «вклад» людей в окружающую его географическую среду чаще всего носит локальный и реже региональный характер. В глобальном масштабе процессы и явления контролируются естественными силами планеты.

Таким образом, анализ событий позволяет выявить главную закономерность: на протяжении геологической истории Земли наблюдается направленное необратимое изменение географической оболочки. Оно выражается в качественном преобразовании и усложнении ее составных частей: переходе от относительно однообразной жизни к многообразным формам, завершившимся антропогенезом, движении от примитивно-пустынных скалистых ландшафтов к целому спектру ландшафтных зон - разнотемпературных и разноувлажненных, развивающихся на различных высотах и глубинах и охвативших практически все континенты и океаны. Направленное изменение земной коры и рельефа выражалось в увеличении площади платформ, разнообразии строения складчатых зон, возрастании скорости осадкообразования из-за расчлененности рельефа и мощности осадочной оболочки, повышении контрастности рельефа (увеличение высоты континентов и глубины океанических впадин). Географическая оболочка становилась все более сложной и многоликой.

Для географической оболочки характерны также неравномерность развития, периодичность, цикличность и метахронность процессов. Необходимо особо подчеркнуть, что представления о поступательном эволюционном характере развития окружающей нас природы не вполне правильны. Естественные процессы и явления развиваются ритмично, но неравномерно во времени и пространстве, они изменчивы в качественных проявлениях и количественных характеристиках, они то усиливают друг друга, совпадая по конечным результатам своей деятельности, то, наоборот, уничтожают или нивелируют действия друг друга. В результате ход развития Земли и ее оболочек носит прерывисто-непрерывный характер, который можно назвать эволюционно-революционным прогрессивно направленным на усложнение и совершенствование географической оболочки. В геологической истории нашей планеты выделяются периоды скачкообразных «усилений» и «падений» развития как среди неживой, так и живой природы. Это известные времена расцвета и вымирания организмов, тектонические затишья и периоды активизации земных недр, чередования холодных и теплых эпох, трансгрессий и регрессий и многое другое. Колебательный тип изменений географической оболочки и ее отдельных компонентов происходит на фоне совершенствования географического пространства, а пилообразный характер изменения биоразнообразия - на фоне увеличивающегося количества выживаемых родов и семейств организмов. Таким образом, естественный ход развития нашей планеты пока носит прогрессивный характер, обеспечивающий жизнедеятельность возрастающего многообразия ландшафтов. Трудности функционирования связаны исключительно с социальными аспектами. Так, высказывания о перенаселенности планеты и невозможности прокормить еще один миллиард жителей опираются не на реальные возможности природы Земли, а на желание определенного круга населения. Если речь вести не об избыточном обеспечении жизни, а о биологически и социально допустимом, то продолжающийся рост рождаемости в целом есть свидетельство расцвета географической системы. Природа способна сама регулировать многие процессы и явления, и увеличение рождаемости или популяций организмов есть прямое свидетельство прогресса в развитии.

Географическая оболочка развивается под влиянием разных сил. Внешние силы (солнечная радиация, космические поля и др.) хотя и не оставались неизменными, но все же не менялись направленно (а если и направленно, то в несравнимо ином масштабе времени), поэтому они не могли вызвать направленного развития природы земной поверхности. Направленный характер имело развитие планеты как космического тела (и вместе с ним геотектоническое развитие), что и определило многие закономерности географической оболочки. Большую роль при этом сыграло развитие живых организмов и формирование биосферы.

Немало важное значение имеет и собственная организация географической оболочки. Возникновение и характер атмосферной и океанической циркуляции, закономерности тепло- и влагообмена, динамики ледников, осадконакопления и многие другие явления обусловливают перемещения огромных масс вещества и формирование геохимической обстановки и ландшафтной структуры.

Эти новообразования в свою очередь становятся факторами последующей эволюции, которая происходит по пути дальнейшего усложнения структуры и процессов в общем направлении от хаоса к порядку.

Специфическую эволюционную роль играют человечество и его деятельность, нацеленная на формирование территориальной и функциональной структуры хозяйства, «пронизывающей» природную среду и оказывающей на нее все большее (нередко разрушающее) влияние. Большое значение имеет культура, которая определяет отношения человека и природы, устанавливает систему человеческих ценностей, и определенных традиций.

Контрольные вопросы

Каковы свидетельства возникновения Земли и географической оболочки?

Что характеризует геохронологическая шкала?

Как протекали начальные процессы на планете?

Каков возможный генезис древнейших горных пород?

— это совокупность всех форм земной поверхности. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми, сложными.

Разница высот между самой высокой вершиной на суше, горой Джомолунгмой в Гималаях (8848 м), и Марианской впадиной в Тихом океане (11 022 м) составляет 19 870 м.

Как же формировался рельеф нашей планеты? В истории Земли выделяют два основных этапа ее формирования:

планетарный (5,5-5,0 млн лет назад), который завершился формированием планеты, образованием ядра и мантии Земли;
геологический , который начался 4,5 млн лет назад и продолжается до сих пор. Именно на этом этапе произошло образование земной коры.

Источником информации о развитии Земли в течение геологического этапа прежде всего являются осадочные горные породы, которые в подавляющем большинстве сформировались в водной среде и поэтому залегают слоями. Чем глубже от земной поверхности лежит слой, тем раньше он образовался и, следовательно, является более древним по отношению к любому слою, который расположен ближе к поверхности и является более молодым. На этом простом рассуждении основывается понятие относительного возраста горных пород , которое легло в основу построения геохронологической таблицы (табл. 1).

Самые длительные временные интервалы в геохронологии — зоны (от греч. aion - век, эпоха). Выделяют такие Зоны, как: криптозой (от греч. cryptos - скрытый и zoe — жизнь), охватывающий весь докембрий, в отложениях которого нет остатков скелетной фауны; фанерозой (от греч. phaneros - явный, zoe — жизнь) — от начала кембрия до нашего времени, с богатой органической жизнью, в том числе скелетной фауной. Зоны не равноценны по продолжительности, так, если криптозой длился 3-5 млрд лет, то фанерозой — 0,57 млрд лет.

Таблица 1. Геохронологическая таблица

Эра. буквенное обозначение, продолжительность	Основные этапы развития жизни	Периоды, буквенное обозначение, продолжительность	Главнейшие геологические события. Облик земной поверхности	Наиболее распространенные полезные ископаемые
Кайнозойская, KZ, около 70 млн лет	Господство покрытосеменных. Расцвет фауны млекопитающих. Существование природных зон, близких к современным, при неоднократных смещениях границ	Четвертичный, или антропогеновый, Q, 2 млн лет	Общее поднятие территории. Неоднократные оледенения. Появление человека	Торф. Россыпные месторождения золота, алмазов, драгоценных камней
		Неогеновый, N, 25 млн лет	Возникновение молодых гор в областях кайнозойской складчатости. Возрождение гор в областях всех древних складчатостей. Господство покрытосеменных (цветковых) растений	Бурые угли, нефть, янтарь
		Палеогеновый, Р, 41 млн лет	Разрушение мезозойских гор. Широкое распространение цветковых растений, развитие птиц и млекопитающих	Фосфориты, бурые угли, бокситы
Мезозойская, MZ, 165 млн лет		Меловой, К, 70 млн лет	Возникновение молодых гор в областях мезозойской складчатости. Вымирание гигантских пресмыкающихся (рептилий). Развитие птиц и млекопитающих	Нефть, горючие сланцы, мел, уголь, фосфориты
Мезозойская, MZ, 165 млн лет		Юрский, J, 50 млн лет	Образование современных океанов. Жаркий, влажный климат. Расцвет рептилий. Господство голосеменных растений. Появление примитивных птиц	Каменные угли, нефть, фосфориты
		Триасовый, T, 45 млн лет	Наибольшее за всю историю Земли отступание моря и поднятие материков. Разрушение домезозойских гор. Обширные пустыни. Первые млекопитающие	Каменные соли
Палеозойская, PZ, 330 млн лет	Расцвет папоротников и других споровых растений. Время рыб и земноводных	Пермский, Р, 45 млн лет	Возникновение молодых гор в областях герцинской складчатости. Сухой климат. Возникновение голосеменных растений	Каменные и калийные соли, гипс
		Каменноугольный (карбон), С, 65 млн лет	Широкое распространение заболоченных низменностей. Жаркий, влажный климат. Развитие лесов из древовидных папоротников, хвощей и плаунов. Первые рептилии. Расцвет земноводных	Обилие углей и нефти
		Девонский, D, 55 млн лег	Уменьшение плошали морей. Жаркий климат. Первые пустыни. Появление земноводных. Многочисленные рыбы	Соли, нефть
	Появление на Земле животных и растений	Силурийский, S, 35 млн лет	Возникновение молодых гор в областях каледонской складчатости. Первые наземные растения
		Ордовикский, О, 60 млн лет	Уменьшение площади морских бассейнов. Появление первых наземных беспозвоночных животных
		Кембрийский, Е, 70 млн лет	Возникновение молодых гор в областях байкальской складчатости. Затопление обширных пространств морями. Расцвет морских беспозвоночных животных	Каменная соль, гипс, фосфориты
Протерозойская, PR. около 2000 млн лет	Зарождение жизни в воде. Время бактерий и водорослей		Начало байкальской складчатости. Мощный вулканизм. Время бактерий и водорослей	Огромные запасы железных руд, слюда, графит
Архейская, AR. более 1000 млн лет			Древнейшие складчатости. Напряженная вулканическая деятельность. Время примитивных бактерий	Железные руды

Зоны делятся на эры. В криптозое различают архейскую (от греч. archaios — изначальный, древнейший, aion - век, эпоха) и протерозойскую (от греч. proteros - более ранний,zoe — жизнь) эры; в фанерозое - палеозойскую (от греч. древний и жизнь), мезозойскую (от греч. теsos - средний,zoe — жизнь) и кайнозойскую (от греч. kainos - новый,zoe — жизнь).

Эры разделены на менее длительные отрезки времени - периоды , установленные лишь для фанерозоя (см. табл. 1).

Основные этапы развития географической оболочки

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. В се развитии выделяют три качественно различных этапа: добиогенный, биогенный, антропогенный.

Добиогенный этап (4 млрд — 570 млн лет) — самый длительный период. В это время происходил процесс увеличения мощности и усложнения состава земной коры. К концу архея (2,6 млрд лет назад) на обширных пространствах уже сформировалась континентальная кора мощностью около 30 км, а в раннем протерозое произошло обособление протоплатформ и протогеосинклиналей. В этот период гидросфера уже существовала, но объем воды в ней был меньше, чем сейчас. Из океанов (и то лишь к концу раннего протерозоя) оформился один. Вода в нем была соленой и уровень солености скорее всего был примерно таким, как сейчас. Но, по-видимому, в водах древнего океана преобладание натрия над калием было еще большим, чем сейчас, больше было и ионов магния, что связано с составом первичной земной коры, продукты выветривания которой сносились в океан.

Атмосфера Земли на этом этапе развития содержала очень мало кислорода, озоновый экран отсутствовал.

Жизнь, скорее всего, существовала с самого начала этого этапа. По косвенным данным, микроорганизмы обитали уже 3,8-3,9 млрд лет назад. Обнаруженные остатки простейших организмов имеют возраст 3,5- 3,6 млрд лет. Однако органическая жизнь с момента зарождения и до самого конца протерозоя не играла ведущей, определяющей роли в развитии географической оболочки. Кроме того, многими учеными отрицается присутствие органической жизни на суше на этом этапе.

Эволюция органической жизни в добиогенный этап протекала медленно, но тем не менее 650-570 млн лет назад жизнь в океанах была достаточно богатой.

Биогенный этап (570 млн — 40 тыс. лег) длился в течение палеозоя, мезозоя и почти всего кайнозоя, за исключением последних 40 тыс. лет.

Эволюция живых организмов на протяжении биогенного этапа не была плавной: эпохи сравнительно спокойной эволюции сменялись периодами быстрых и глубоких преобразований, во время которых вымирали одни формы флоры и фауны и получали широкое распространение другие.

Одновременно с появлением наземных живых организмов стали формироваться почвы в нашем современном представлении.

Антропогенный этап начался 40 тыс. лет назад и продолжается в наши дни. Хотя человек как биологический род появился 2-3 млн лег назад, его воздействие на природу длительное время оставалось крайне ограниченным. С появлением человека разумного это воздействие значительно усилилось. Произошло это 38-40 тыс. лет назад. Отсюда и берет отсчет антропогенный этап в развитии географической оболочки.

Таблица 8.1. Стратиграфическая шкала

Рис. 8.1. Схема эволюции географической оболочки

Результаты анализа отложений позволяют с разной степенью достоверности утверждать:

Наличие в это время на поверхности планеты воды;

Развитие эрозионно-денудационной деятельности на суше, поставлявшей обломочный материал в водоемы;

Вкрапления могут быть остатками первичных организмов гетерогенного типа, названных исуасферами;

Наличие остатков живых организмов требует признания более раннего существования автотрофной жизни;

К моменту начала накопления осадков на Земле уже существовала жизнь в достаточно развитой форме.

Рис. 8.7. Схема некоторых основных событий в истории биосферы (по В.А.Вронскому, Г.В.Войткевичу, 1997)

Немаловажное значение имеет и собственная организация географической оболочки. Возникновение и характер атмосферной и океанической циркуляции, закономерности тепло- и влагообмена, динамики ледников, осадконакопления и многие другие явления обусловливают перемещения огромных масс вещества и формирование геохимической обстановки и ландшафтной структуры.

Контрольные вопросы

Каковы свидетельства возникновения Земли и географической оболочки?

Что характеризует геохронологическая шкала?

Как протекали начальные процессы на планете?

Каков возможный генезис древнейших горных пород?

В чем заключалась смена атмосфер в истории планеты?

В чем суть основных проблем развития гидросферы?

Как могло происходить образование океанов и морей?

В чем заключается направленность развития планеты Земля?

Какие породы могли образовываться на Земле в разные времена?

В чем состоит поступательное развитие органического мира?

Как происходила эволюция человека?

ЛИТЕРАТУРА

Будыко М.И. Эволюция биосферы. - Л., 1984.

Будыко М.И., РоновА.Б., Яншин А.Л. История атмосферы. - Л., 1985.

Веклич М. Ф. Проблемы палеоклиматологии. - Киев, 1987.

Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989.

Владимирская Т. В., Кагарманов А.Х., Спасский И. Я. и др. Историческая геология с основами палеонтологии. - Л., 1985.

Войткевич Г. В. Рождение Земли. - Ростов-на-Дону, 1996.

Вологдин А. Г. Земля и жизнь. - М., 1976.

Вронский В.А., Войткевич Г.В. Основы палеогеографии. - Ростов-на-Дону, 1997.

Джеррард А.Дж. Почвы и формы рельефа. - Л., 1984.

Дэникен Э. Воспоминания о будущем. - СПб., 1992.

Зейболд Е., Бергер В. Дно океана. Введение в морскую геологию. - М., 1984.

Зимы нашей планеты. Земля подо льдом / Под ред. Б.Джона. - М., 1982.

Имбри Д., Имбри К. П. Тайны ледниковых эпох. - М., 1988.

Катастрофы и история Земли. Новый униформизм / Под ред. У. Берг-грена и Дж. Ван Кауверинга. - М., 1986.

Книге Р.К., Данилов И.Д., Конищев В.Н. История гидросферы. - М, 1998.

Колчинский Э. И. Эволюция биосферы. - Л., 1990.

Котляков В.М. Гляциология Антарктиды. - М., 2000.

Котляков В.М., Гроссвальд М.Г., Лориус К. Климаты прошлого из глубины ледниковых щитов. - М., 1991.

Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной. - М., 1991.

Лапо А. В. Следы былых биосфер. - М., 1987.

Маракушев А. А. Происхождение Земли и природа ее эндогенной активности. - М., 1999.

Марков К. К. Палеогеография. - М., 1951.

Марков К. К., Лазуков Г. И., Николаев В.А. Четвертичный период (ледниковый период - антропогеновый период). - Т. 1, 2. - М., 1965.

Марков К. К., Величко А. А. Четвертичный период (ледниковый период - антропогеновый период). - Т. 3. - М., 1967.

Мархинин Е.К. Вулканы и жизнь. - М., 1980.

Матюшин Г. Н. У истоков человечества. - М., 1982.

Монин А. С. История Земли. - Л., 1977.

Монин А. С, Шишков Ю.А. История климата. - Л., 1979.

Николов Т. Долгий путь жизни. - М., 1986.

Озима М. Глобальная эволюция Земли. - М., 1990.

Орленок В. В. История океанизации Земли. - Калининград, 1998.

Резанов И. А. Эволюция земной коры. - М., 1986.

Ронов А. Б. Стратисфера или осадочная оболочка Земли. - М., 1993.

Сваричевская З.А., Селиверстов Ю.П. Эволюция рельефа и время. - Л., 1984.

Сорохтин О. Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. - М., 1991.

Уеда С. Новый взгляд на Землю. - М., 1980.

Ушаков С.А., Ясаманов И.А. Дрейф континентов и климаты Земли. - М, 1984.

Фишер Д. Рождение Земли. - М., 1990.

Флинт Р. История Земли. - М., 1978.

Хаин В.Е., Божко Н.А. Историческая геотектоника. Докембрий. - М., 1988.

Холленд X. Химическая эволюция океанов и атмосферы. - М., 1989.

Цейнер Ф. Плейстоцен. - М., 1963.

ЮдасинЛ. Перипетии жизни. - М., 1991.

Юнкер Р., Шерер 3. История происхождения и развития жизни. - М., 1997.

Географическая оболочка Земли в прошлом не была такой как сейчас. Она длительно формировалась и стала результатом взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы и человека.

Ученые выделяют три исторических этапа в развитии географической оболочки.

Первый этап - геологический (или добиогенный). Это самый ранний этап истории Земли.

На этом этапе сначала жизни еще не было, а потом, хотя она и появилась, но все еще не оказывала существенного влияния на географическую оболочку.

Жизнь была представлена исключительно простейшими организмами, и они не оказывали существенного влияния на формирование географической оболочки. В атмосфере было очень мало молекулярного кислорода, зато было много углекислого газа.

Этот этап длился с момента образования Земли (где-то 4,5 млрд лет назад) до примерно 600 млн лет назад.

То есть этот этап самый длительный, он продолжался около 3 млрд лет.
Во время геологического этапа произошло формирование земной коры, появились материки, жизнь зародилась в океане и достигла своего расцвета там.

Второй этап - биологический. Он начался примерно чуть мене 600 млн лет назад. В это время атмосфера и гидросфера стали такими как сейчас, появился озоновый слой, жизнь распространилась по суше, образовалась почва.

На развитие географической оболочки существенное влияние оказывали живые организмы. Происходило формирование горных пород, имеющих органическое происхождение.

Третий этап - антропогенный (современный).

Точный момент появления человека неизвестен, однако ученые считают, что антропогенный этап развития географической оболочки начался примерно 40 тысяч лет назад, когда человек начал оказывать заметное влияние на природу.

С того времени влияние человека на природу становится все больше. При этом люди не учитывали закономерностей развития и существования географической оболочки и уже нанесли ей серьезный вред. Многие природные комплексы стали непригодны для существования.

Во Вселенной, чтобы что-то изменялось, необходима энергия.

Это касается и развития Земли, в частности ее географической оболочки. В основном на Землю энергия поступает от Солнца, однако немало энергии дает внутреннее тепло Земли.

Географическая оболочка, которая существует на Земле, — это уникальное явление, которого нет на других планетах.

Этапы развития географической оболочки Земли

Географическая оболочка — материальная система, образованная при взаимопроникновении и взаимодействии атмосферы, гидросферы, литосферы, живого вещества, а на современном этапе — и человеческого общества.

Общая мощность географической оболочки составляет примерно 40 км.

Именно в этой оболочке земли есть все необходимые источники для жизни.

Этапы географической оболочки:

1) Неорганический — до появления жизни на Земле в этот этап сформировались литосфера, первичный Океан и первичная атмосфера.

2) Органический — формирования и развитие биосферы преобразовавшей все существующие сферы Земли.

3) Антропогенный — современный этап развития географической оболочки, когда с появлением человеческого общества началось активное преобразование географической оболочки и возникновение новой сферы — сферы разума .

Географическая оболочка, изменённая хозяйственной деятельностью — называетсягеографической средой.

Географическая оболочка — крупнейший природный комплекс для которого характерна целостность за счет круговорота веществ и обмена энергии, устойчивость, ритмичность (суточные, годовые, многолетние ритмы), иерархичность и зональность (природные и климатические пояса, природные зоны и высотная поясность).

Динамика географической оболочки.

Источники энергии в географической оболочке

Движение в географической оболочке характеризуется большим разнообразием.

Установленные к настоящему времени закономерности перемещения энергии и вещества в географической оболочке составляют основу прогнозирования физико-географических процессов и управления ими . Исключительный динамизм географической оболочки питается двумя мощными потоками энергии: экзогенным, главным образом солнечным, и эндогенным, связанный с недрами Земли. Экзогенный поток энергии во много раз превосходит эндогенный.

У земной поверхности по приближенным подсчетам в географическую оболочку поступает 2.3 х 1024 Дж/год экзогенной энергии и 1.1 х 1021 Дж/год эндогенной энергии.

Трансформация и перенос энергии и вещества в географической оболочке. Перенос и распределение тепла

Важнейшей особенностью географической оболочки являются круговороты вещества и энергии.

Роль их в природе колоссальна, так как они обеспечивают многократность одних и тех же процессов и явлений, а также направленный характер их развития.

Круговорот веществ - многократное участие вещества в процессах, протекающих в геосферах планеты. Круговорот энергии - использование энергии в геосистемах для обеспечения круговоротов вещества.

Так как круговороты вещества и энергии в географической оболочке носят открытый характер, преобладание в них приходной или расходной частей свидетельствует о тенденциях развития данной системы, ее устойчивости или неустойчивости.

В развивающихся природных системах всегда превалирует приходная составляющая, что обеспечивает расширенное осуществление процессов и явлений.

Взаимодействие структурных частей географической оболочки протекает не хаотически. Это отдельные звенья общего круговорота вещества и энергии , которые связывают воздушную тропосферу, водную сферу, земную кору и биосферу в единое целое – географическую оболочку Земли и может быть назван общегеографическим круговоротом вещества и энергии .

Исходным звеном общегеографического круговорота веществ и энергии является земная поверхность.

Под влиянием солнечной энергии здесь возникают динамические явления – в воздушной тропосфере и водной оболочке. Они сопровождаются переносом тепла и влаги, формируются биосфера и кора выветривания – структурные части географических ландшафтов.

Общегеографические круговороты протекают медленно даже по геологическим масштабам времени.

Они не являются совершенно замкнутыми. В разные геологические эпохи с неодинаковой силой проявляются тектонико-магматические процессы, значительные колебания испытываетвулканизм , который воздействует на состав атмосферы, а через нее — на биосферу; в непрерывной эволюции находится жизнь, и ландшафты каждого круговорота качественно отличны.

Общегеографические круговороты вещества и энергии представляют синтез частных круговоротов. Главнейшие из них – геологический круговорот, круговорот воды, биологический круговорот.

Перенос тепла от поверхности в атмосферу происходит тремя путями: тепловое излучение, нагревание или охлаждение воздуха при контакте с сушей, испарение воды.

Водяные пары, поднимаясь в атмосферу, конденсируются и образуют облака или выпадают в виде осадков, а выделяемое при этом тепло поступает в атмосферу. Поглощенная атмосферой радиация и тепло конденсации водяных паров задерживают потерю тепла земной поверхностью.

Над засушливыми районами это влияние уменьшается, и мы наблюдаем самые большие суточные и годовые амплитуды температуры. Наименьшие амплитуды температуры присущи океаническим районам. Являясь огромным резервуаром, океан хранит больше тепла, что ослабляет годовые колебания температуры вследствие высокой удельной теплоемкости воды. Таким образом, на Земле вода играет важную роль как аккумулятор тепла.

Структура теплового баланса зависит от географической широты и типа ландшафта, который, в свою очередь, сам зависит от нее.

Она существенно изменяется не только при движении от экватора к полюсам, но и при переходе с суши на море. Суша и океан различаются как по величине поглощенной радиации, так и по характеру распределения тепла..

До 80% энергии, поглощаемой океаном, расходуется на испарение воды. 20% энергии расходуется на турбулентный теплообмен с атмосферой (что также больше, чем на суше).

Вертикальный теплообмен океана с атмосферой стимулирует и горизонтальный перенос тепла, благодаря чему оно частично оказывается на суше. В теплообмене океана и атмосферы участвует 50-метровый слой воды.

Атмосферная циркуляция

Это система крупномасштабных воздушных течений над земным шаром или полушарием. Атмосферная циркуляция обусловлена неоднородным распределением температуры и атмосферного давления, возникновением так называемого барического градиента; получаемая энергия атмосферная циркуляции расходуется на трение, но непрерывно пополняется за счёт солнечной радиации.

Направление воздушных течений определяется барическим градиентом, вращением Земли, влиянием подстилающей поверхности. В тропосфере к атмосферной циркуляции относятся пассаты, муссоны, воздушные течения, связанные с циклонами и антициклонами, в стратосфере — преимущественно зональные воздушные течения (западный — зимой и восточный — летом).

Перенося воздух, а с ним теплоту и влагу из одних широт и регионов в другие, атмосферная циркуляция является важнейшим климатообразующим фактором.

В нижней тропосфере тропической зоны преобладает циркуляция, вызываемая пассатами — устойчивыми ветрами: северо-восточным — в Северном полушарии и юго-восточным — в Южном полушарии (наблюдаются в течение круглого года в среднем до высоты 4 км).

Над областью пассатов в средней и верхней тропосфере преобладают западный воздушные течения. Над некоторыми участками тропической зоны, в особенности в бассейне Индийского океана, преобладает режим муссонной циркуляции (зимний муссон совпадает с пассатом, летний муссон обычно имеет противоположное направление).

В тропосфере умеренных широт на перифериях субтропических антициклонов обоих полушарий преобладает западный перенос.

В нижней части тропосферы полярных районов преобладают восточные ветры. В средних широтах, в зоне больших горизонтальных градиентов температуры и давления, возникают тропосферные фронтальные зоны, струйные течения, циклоны и антициклоны, которыми осуществляется межширотный воздухообмен.

Атмосферная циркуляция в тропиках также не является изолированной от внетропической циркуляции.

Частое и интенсивное развитие циклонов и антициклонов внетропических широт приводит к образованию климатических областей низкого и высокого давления, которые хорошо выражены на многолетних картах атмосферного давления. Высокие циклоны и антициклоны простираются в верхнюю тропосферу и нижнюю стратосферу, однако в среднем вследствие общего согласованного убывания давления и температуры от низких к высоким широтам в этой части атмосферы преобладает западный перенос.

Выше 20 км атмосферная циркуляция носит сезонный муссонный характер, что обусловлено радиационным балансом стратосферы. Следствием этого является преобладание летом восточного, а зимой западного воздушного течения.

Термин «атмосферная циркуляция» применим также к атмосферным движениям, возникающим над небольшими площадями земной поверхности (местная циркуляция), — береговым ветрам (бризам), горно-долинным ветрам и т. п.

Литосферные круговороты

Благодаря вертикальным и горизонтальным движениям блоков земной коры и магматической деятельности, а также процессам сноса происходит обмен веществ земной поверхности с мантией.

Продукты выветривания коренных пород и биогенные накопления погружаются и превращаются в комплексы осадочных пород.

Еще глубже под влиянием очень высокой температуры и давления, а также воздействия глубинных растворов, осадочные породы подвергаются метаморфизации. На больших глубинах метаморфические породы находятся в состоянии термодинамического равновесия.

Глава 8. Основные этапы развития географической оболочки

Нарушение этого равновесия происходит под влиянием падения давления, или поступает дополнительное тепло при радиоактивном распаде. Все это влечет за собой образование жидкой магмы. Находящаяся под давлением магма, насыщена газообразными продуктами. С изменением давления, она прорывается в верхние слои земной коры и, охлаждаясь, переходит в изверженные кристаллические породы.

Эти породы представлены глубинными интрузиями и излившимися на поверхность лавами.

Со временем происходит разрушение кристаллических пород, на продуктах их выветривания образуются ландшафты – начальное звено нового географического цикла.

Литосферные круговороты проявляются двояко. Во-первых, это действительно перемещение вещества самыми разнообразными механическими путями, что соответствует понятию «круговорот горных пород».

Во-вторых, это изменение вещественного состава перемещаемых или пребывающих в состоянии покоя горных пород (перенос минеральных веществ в земной коре), и такие процессы чаще называют геохимическими круговоротами.

Периодические движения в географической оболочке

Проявляются во многих процессах: тектонических, магматических, осадконакоплений, климатических, гидрологических, и многих других.

Многочисленные факторы говорят о колебаниях климата, которые вызваны изменениями параметров земной орбиты, солнечной активности, приливами и отливами, и др.

Например, хорошо прослеживаются климатические колебания в 35 лет и 1 800 лет. Последний зафиксирован в развитии природы Сахары, где неоднократно чередовались эпохи влажного и аридного климатов.

Периодичность характерна для тектонико-магматических процессов: поднятий и опусканий, землетрясений, складчатых движений, интрузивного и эффузивного вулканизма.

Между ними находятся периоды относительного тектонического покоя – в 50 — 150 млн. лет.

Периодичность прослеживается и в разрезах геологических отложений. В приледниковых озерах накапливается ленточная слоистость. Летом, когда ледник тает, в озеро приносится более крупнозернистый материал, зимой отлагается тонкий глинистый осадок.

Ритмичность и цикличность

Выявление ритмики природных явлений имеет важное значение для их прогнозирования.

ритмичность развития, т.е. повторяемость во времени тех или иных явлений. В природе Земли выявлены ритмы разной продолжительности — суточный и годовой, внутривековые и сверхвековые ритмы. Суточная ритмика, обусловлена вращением Земли вокруг своей оси. Суточный ритм проявляется в изменениях температуры, давления и влажности воздуха, облачности, силы ветра; в явлениях приливов и отливов в морях и океанах, циркуляции бризов, процессах фотосинтеза у растений, суточных биоритмах животных и человека.

Годовая ритмика — результат движения Земли по орбите вокруг Солнца.

Это смена времен года, изменения в интенсивности почвообразования и разрушения горных пород, сезонные особенности в развитии растительности и хозяйственной деятельности человека.

Разные ландшафты планеты обладают различной суточной и годовой ритмикой. Так, годовая ритмика лучше всего выражена в умеренных широтах и очень слабо — в экваториальном поясе.

Большой практический интерес представляет изучение и более продолжительных ритмов: 11-12 лет, 22-23 года, 80-90 лет, 1850 лет и более длительных но, к сожалению, они пока еще менее изучены, чем суточные и годовые ритмы.

Саморегулирование в географической оболочке

Характерная черта динамики географической оболочки и ее компонентов — саморегулирование, которое базируется на принципе всеобщей связи явлений.

Благодаря саморегулированию географическая оболочка сохраняет свою устойчивость, и многие параметры геосистем находятся в состоянии динамического равновесия, несмотря на резкие колебания внешних факторов. Примером саморегулирования может служить солевой состав Мирового океана: несмотря на различия в количестве атмосферных осадков, испарении и речном стоке, соотношение ионов солей в океанической воде остается почти постоянным (В.И.Вернадский даже предлагал принять это соотношение за константу нашей планеты).

Другой пример - регулирование содержания диоксида углерода в географической оболочке на основе карбонатной системы Мирового океана.

Основная причина постоянства - всеобщая взаимосвязанность концентраций веществ. В соответствие с принципом Ле-Шателье-Брауна, нельзя изменить концентрацию одного компонента замкнутой термодинамической системы без изменения содержания остальных компонентов: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, оказывать внешнее воздействие, то в системе усиливается то направление процесса, течение которого ослабляет данное воздействие, и положение равновесия смещается в том же направлении.

Это обстоятельство защищает систему от внешних возмущений.

Единство и целостность географической оболочки

Потоки воздуха, воды, льда, минеральных частиц и других веществ, а также потоки энергии служат своего рода каналами, связывающими части географической оболочки в единое целое.

Направление движений в географической оболочке определяется градиентами силовых полей, расположением блоков земной коры.

Горизонтальные перемещения воздуха, воды, минеральных частиц и других типов вещества в сотни и тысячи раз превышают вертикальные, таким образом, последние происходят в поле силы тяжести.

Источником переноса воздушных масс, а вместе с ними и других типов вещества служат в большинстве случаев горизонтальные градиенты.

Следовательно, среда географической оболочки анизотропна.

Изотропность – отсутствие выделенных направлений. Все направления одинаковы по своим свойствам. Анизотропна – не изотропна.

Универсальность взаимосвязей в географической оболочке ограничивается и неодинаковой скоростью распространения возмущений, переноса различных типов вещества.

Наибольшая скорость переноса характерна для фотонов излучения (около 300 000 км/ сек). Медленнее всего происходят перемещения блоков земной коры, а также льда. Поэтому, взаимодействия, например, в атмосфере, происходят во много раз быстрее, чем в других сферах.

Единство и целостность географической оболочки усложняет решение проблемы управления природными ресурсами. Это можно объяснить так: воздействие человека на ограниченные районы, на самом деле распространяются на значительные территории, а в конечном счете – по всей географической оболочке.

Изучение связей дает возможность определить относительно обособленные системы и вследствие этого – более удобные для управления.

Таким образом, в географической оболочке наблюдается диалектическое сочетание единства и целостности с одной стороны, и структурности, расчлененности ее на отдельные части (подсистемы) – с другой.

В географическую оболочку энергия поступает из Космоса, недр Земли и выделяется при гравитационном взаимодействии планеты с ближайшими космическими телами — Луной и Солнцем. В зависимости от этого энергетические источники подразделяют на эндогенные и экзогенные.

Эндогенная энергия — это энергия земных недр, которая поступает в географическую оболочку в двух формах: теплового потока (теллурические токи) и путем механических перемещений вещества.

Величина теплового потока в среднем в 10-5 раз меньше потока электромагнитной солнечной энергии (0,06 Дж/м2·с).

Источниками эндогенной энергии являются : гравитационная дифференциация земного вещества по плотности, распад радиоактивных элементов, внутреннее трение масс вещества, неизбежно сопровождающее гравитационную дифференциацию, приливное трение, обусловленное взаимодействием Земли с Луной и Солнцем. Поступление тепла на земную поверхность через гейзеры, вулканические извержения и от других локальных и спорадических источников намного меньше и в общих расчетах обычно не учитывается.

Определенную часть эндогенной энергии составляет солнечная энергия, поступившая на земную поверхность ранее и сохранившаяся в «геохимических аккумуляторах» — горючих полезных ископаемых, горных породах абиогенного происхождения и рассолах, законсервированных в земной коре.

Экзогенная энергия .

Энергия, поступающая на Землю из Космоса, называется экзогенной. В количественном отношении она на 97% состоит из электромагнитного излучения Солнца — солнечной радиации. Вследствие малой изменчивости интенсивности солнечной радиации, поступающей на верхнюю границу атмосферы, ее поток, рассчитываемый на 1 см2 в минуту, называют солнечной постоянной, которая равна 1,98 кал/(см2·мин), или 8,3 Дж/(см2·мин).

Электромагнитное излучение Солнца содержит широкий спектр волн разной длины.

Наряду с электромагнитными потоками в атмосферу проникает корпускулярный поток заряженных частиц — «солнечный» и «космический» ветер.

Их суммарная энергия в несколько тысяч раз меньше электромагнитной энергии и уступает (в количественном выражении) даже эндогенной энергии. Корпускулярный поток почти полностью поглощается магнитосферой и верхними слоями атмосферы. Его изменчивость, обусловленная пульсациями солнечной активности, вызывает возмущения геомагнитного поля, что отражается на биологических процессах.

Суммарное воздействие эндогенной и экзогенной энергий изменяет вещество земной коры, создает форму и рельеф Земли.

Напечатать