Понятие о биосфере.

---

1.

2. Жизненные сообщества организмов

3. Почва как компонент биосферы

Понятие о биосфере. Биосфера – это оболочка жизни, которая включает в себя растения, животные и микроорганизмы. В определенном смысле к биосфере могут быть отнесены человек как биологический вид и почва как продукт деятельности живых организмов.

Термин «биосфера» впервые употребил Э.Зюсс (австрийский геолог) в 1875 г., а учение о биосфере было создано лишь в начале XX века трудами В.И. Вернадского.

В настоящее время термин «биосфера» трактуется двояко: в широком смысле – биосфера отождествляется с географической оболочкой (с той лишь разницей, что географическая оболочка старше биосферы); в узком смысле – биосфера – это пленка, «сгусток жизни», и рассматривается параллельно с другими оболочками Земли.

За верхнюю границу биосферы принимают озоновый экран, находящийся на высоте 25-27 км (это высота, на которой еще могут встречаться некоторые споры и бактерии). Нижняя граница биосферы проходит в литосфере на глубине 3-5 км (там, где залегают органогенные горные породы и могут быть бактерии). Эти границы определяются для биосферы, понимаемой в широком смысле.

Наибольшая концентрация жизни находится в сравнительно узких пределах, в зоне контакта трех сред: воды, воздуха и суши (почвы). Наиболее

заселенными являются гидросфера, нижняя часть тропосферы и почва. Этот тонкий горизонт с наибольшей концентрацией живого вещества получил название биострома (живого покрова).

Считают, что зарождение жизни произошло приблизительно 3 миллиарда лет назад (в конце архея) в мелководных водоемах, из которых жизнь распространилась на океан, а уже затем и на сушу (в отсутствии озонового экрана вода хорошо задерживала губительное ультрафиолетовое излучение). В период зарождения жизни климат на Земле был теплым и влажным.

Длительное время жизнь «размещалась» в географической оболочке пятнами, т.е. биосфера была слабо развита и очень прерывиста. На протяжении геологической истории увеличивалось разнообразие живых организмов, усложнялась их организация, возрастала их общая масса. Развитие жизни шло неравномерно. Одни виды сохранились с архея до наших дней (например, сине-зеленые водоросли), развитие других линий привело к возникновению сложных форм живого (приматы, человек), развитие третьих закончилось их вымиранием (динозавры, мамонты и т.д.).

За всю историю биосферы существовало около 500 миллионов видов, а в настоящее время насчитывается лишь около 2 миллионов видов.

Широкому распространению живых организмов на Земле помогла их способность приспосабливаться к самым разнообразным условиям среды и высокая способность к размножению. Так, микроорганизмы были обнаружены в исландских гейзерах при температуре +93^оС, и даже в многолетнемерзлых грунтах при очень низких температурах. Споры некоторых бактерий сохраняют жизнеспособность при t^о +100^оС и ниже –200^оС. Потомство одной из бактерий при соответствующих благоприятных условиях могло бы за 5 суток заполнить весь Мировой океан, а клевер за 11 лет мог бы покрыть всю поверхность Земли.

В настоящее время по составу в биосфере преобладают животные – их насчитывается около 1,7 миллионов видов. Растений на Земле около 400 тысяч видов, зато по массе вещества растения во много раз превышают массу животных. На долю растений приходится почти 97% всей биомассы Земли и лишь 3% – на массу животных и микроорганизмов. Подавляющая часть биомассы сосредоточена на суше, она превышает биомассу океана в 1000 раз. В океане гораздо беднее и видовое разнообразие.

Растительность на суше образует почти сплошной покров – фитосферу. Растительная масса состоит из надземной (стволы с ветками, листьями, хвоей; кустарники, травянистый и мохово-лишайный покров) и подземной (корни растений). Например, для смешанного леса растительная масса составляет почти 400 т/га, из них на наземную часть приходится около 300 т/га, а на подземную – 100 т/га. На суше биомасса в целом увеличивается от полюсов к экватору, в этом же направлении возрастает и количество видов растений и животных. В тундре биомасса составляет приблизительно 12 т/га, в тайге – около 320 т/га, в смешанных и широколиственных лесах – 400 т/га, в степях снижается до 25 т/га, а в пустынях даже до 12 т/га, в саваннах вновь увеличивается до 100 т/га и более, в тропических лесах достигает максимума – 500 т/га. Наименьшее количество видов растений и животных – в арктических пустынях и тундрах, наибольшее – в экваториальных лесах.

Растения на суше содержат более 99% всей биомассы суши, а животные и микроорганизмы – всего лишь менее 1%. В океане это соотношение обратное: растения составляют более 6%, а животные и микроорганизмы – около 94%. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,13% биомассы всей биосферы, хотя океан и занимает площадь, равную 71%. Таким образом, открытый океан представляет собой, в сущности, водную пустыню.

Рассмотрим подробнее компоненты биосферы и их роль в географической оболочке Земли.

Микроорганизмы (микробы) – это мельчайшая из форм жизни и всепроникающая. Микробы были открыты в XVII в. А.Левенгуком. Различают следующие группы микробов:

а) по строению: одноклеточные организмы (водоросли, грибки, простейшие одноклеточные) – они имеют сравнительно крупную клетку сложного типа (эукариоты); бактерии – организмы более простые в структурном отношении (прокариоты);

б) по химическому признаку (источнику энергии для биохимических процессов): фотосинтезирующие микроорганизмы – используют в качестве источника энергии лучистую энергию Солнца и преобразуют углекислый газ в органический углерод (первичные производители); гетеротрофные микроорганизмы – получают энергию путем разложения молекул органического углерода (молекулярные хищники); фотосинтезирующие и гетеротрофные микроорганизмы играют огромную роль в географической оболочке: они поддерживают в постоянном движении имеющийся на Земле углерод;

в) по использованию кислорода: аэробные – потребляют кислород; анаэробные – не потребляют кислород.

Количество видов микроорганизмов огромно, и на Земле они распространены повсюду. Они разлагают органическое вещество, ассимилируют атмосферный азот и т.д.

Растения – одно из царств органического мира. Главное их отличие от других живых организмов – способность создавать органические вещества из неорганических, поэтому их называют автотрофами. При этом зеленые растения осуществляют фотосинтез – процесс преобразования солнечной энергии в органическое вещество. Растения – главный первичный источник пищи и энергии для всех других форм жизни на Земле.

Растения являются источником кислорода на Земле (экваториальные леса называют «легкими» нашей планеты). Растения считаются первичными продуцентами – производителями. Растения кормят все человечество, в конечном итоге являются источниками энергии и сырья. Растения защищают почву от эрозии, регулируют сток и газовый состав в атмосфере.

В настоящее время известно почти 400 тысяч видов растений, которые делятся на низшие и высшие. С середины XX в. из царства растений выделяют самостоятельное царство – грибы, которые раньше относили к низшим.

Из 40 тысяч видов растений на Земле 25 тысяч видов – покрытосеменные (цветковые). Самой богатой флорой на Земле является флора тропиков.

Животные – организмы, составляющие одно из царств органического мира. Животные являются гетеротрофами, т.е. питаются готовыми органическими соединениями. Почти все животные являются активно подвижными. На Земле существует более 1,7миллионов видов животных, из которых наибольшее число видов составляют насекомые (около 1 млн.)

Животные создают вторичную продукцию, оказывают влияние на растительный покров, на почву, разрушают и минерализируют органические вещества. Животные, как и растения, играют огромную роль в жизни человека.

Компонентом биосферы в определенном смысле может выступать и почва. Почва – верхний рыхлый плодородный слой земной коры, в котором распределены корни растений. Почва – это сложное образование, состоящее из двух основных частей: минеральной (разрушенные горные породы) и органической (гумус). Почвы покрывают тонким слоем – от 0 до 2 м – большую часть поверхности Земли.

Важным свойством почвы является ее плодородие, т.е. способность почвы производить растения. Почва является основой произрастания растений, обиталищем большого числа живых существ. Почвы регулируют водный баланс, оказывают влияние на формирование ландшафта. Известный русский почвовед В.В.Докучаев называл почвы «зеркалом ландшафта».

Почвы аккумулируют и преобразуют солнечную энергию. Почва – это основа сельскохозяйственного производства.

В биосфере непрерывно протекает биологический (малый) круговорот. Взаимодействие живых организмов с атмосферой, гидросферой, литосферой происходит посредством биологического круговорота веществ и энергии.

Биологический круговорот складывается из двух процессов:

– образование живого вещества из неживого за счет солнечной энергии;

– разложение и превращение органического вещества в простое минеральное (косное).

Первый процесс связан с фотосинтезом, осуществляемым зелеными растениями на суше и в океане (воде). В зеленом листе растения за счет солнечного света при участии хлорофилла из углекислого газа и воды образуется органическое вещество и выделяется свободный кислород. Кроме того, растения своей корневой системой поглощают из почвы растворимые минеральные вещества: соли азота, калия, кальция, серы, фосфора – и также превращают эти вещества в органические.

Разложение органического вещества происходит, главным образом под воздействием микроорганизмов. Микроорганизмы для своих жизненных процессов используют органическое вещество, и, хотя часть его идет на образование нового органического вещества (тело микроорганизма), значительная часть органического вещества при этом минерализуется, т.е. органическое вещество разлагается до простейших соединений.

Образование и разрушение органического вещества – противоположные, но неотделимые друг от друга процессы. Отсутствие одного из них неизбежно приведет к исчезновению жизни. Современная жизнь существует на Земле благодаря биологическому круговороту.

Благодаря биологическому круговороту живые организмы оказывают влияние на все оболочки Земли. Так, почти весь кислород в атмосфере Земли биогенного происхождения. Если прекратится процесс фотосинтеза, то свободный кислород быстро исчезнет.

Велика роль живых существ и в гидросфере. Организмы непрерывно потребляют и выделяют воду. Особенно интенсивен процесс транспирации (испарение воды растениями). Газовый и солевой состав вод океана также определяется деятельностью живых организмов. Воды суши становятся химически активными также в значительной степени под воздействием живых организмов.

Воздействием живых организмов на литосферу особенно глубоко и многообразно. Оно проявляется в разрушении горных пород (биологическое выветривание), в образовании органогенных пород: известняки, торф, бурый и каменный уголь, нефть, газ, горючие сланцы. Запасы накопленного в земной коре органического вещества огромны. Они во много раз превосходят живое органическое вещество. Железные, марганцевые руды, фосфориты тоже могут иметь биогенное происхождение. Их образование связано с деятельностью особых бактерий.

Только под воздействием живых организмов на Земле образовались почвы. Почвы считаются сложным биокосным образованием, которое формируется в процессе взаимодействия живого вещества с неживым. Основой для образования почв являются горные почвообразующие породы, а главным фактором почвообразования служат микроорганизмы и растения, в меньшей степени – почвенные животные.

Жизненные сообщества организмов

Организмы, живущие на Земле, образуют жизненные сообщества.

Относительно устойчивые сообщества растений, животных и других организмов на относительно однородном участке территории называются биоценозами. Другими словами, биоценоз – это совокупность растений, грибов, животных и микроорганизмов, населяющих участок с однородными условиями обитания. Все компоненты биоценоза тесно связаны между собой. Науку о биоценозах называют биоценологией.

В биоценозах доминируют растения – продуценты (производители органического вещества), обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные – консументы (потребители) и микроорганизмы – редуценты (разрушают органические остатки до минерального вещества).

Организмы в биоценозах образуют пищевые (трофические) цепи. Трофические цепи переплетаются между собой.

Биоценоз включает в себя фитоценоз, зооценоз и микоценоз.

Фитоценоз – это растительное сообщество, в котором растения находятся в тесной взаимосвязи между собой и с окружающей средой. Фитоценоз – главный компонент биоценоза. Совокупность фитоценозов называется растительностью. Распространение растительности на Земле зависит от климата (от соотношения тепла и влаги). Фитоценозы сменяются в направлении от полюсов к экватору и от побережий океанов вглубь континентов.

Благодаря своей неподвижности растения образуют относительно постоянную основу биоценоза.

Зооценоз – это сообщество, образованное животными. Зооценоз принципиально отличается от фитоценоза. Животные зависят от растений. Но так как животные способны активно двигаться, то они могут и не иметь постоянной связи с одним и тем же фитоценозом. Так, крылатые насекомые, птицы в течение дня могут посещать разные фитоценозы. Позвоночные животные также способны совершать различные перемещения. Границы зооценозов поэтому могут быть проведены только условно, чаще всего их совмещают с границами фитоценозов.

Микоценоз – сообщество микроорганизмов. Микоценозы вместе с фито- и зооценозами составляют единый биоценоз.

Биоценоз – система, стремящаяся к устойчивости. Однако полной устойчивости не бывает: биоценозы способны изменяться, эволюционировать. Изменение биоценозов может быть вызвано как естественными причинами, так и антропогенными.

Растения, животные, микроорганизмы в биоценозе подвержены суточным и сезонным изменениям. Сезонный ритм выражен во всех биоценозах, но в разной степени. В одних он связан со сменой теплого и холодного периода (например, в тундре, лесах и степях умеренного пояса), в других – сухого и влажного периодов (в саваннах, пустынях). Особенно ярко сезонная ритмика выражена в умеренных широтах и менее всего – в экваториальных и полярных.

Кроме сезонного ритма, в биоценозе проявляется ритм суточный, отражающий смену дня и ночи и зависящий от широты места.

Богатство растений в биоценозе определяется климатом и почвой, богатство животных – растительной пищей. Наиболее сложны и богаты видами биоценозы экваториальных лесов.

Биоценозы принято характеризовать биомассой и биологической продуктивностью.

Биомасса – общее количество живого органического вещества в надземной и подземной частях биоценоза.

Наибольшей является биомасса в лесах (экваториальные, широколиственные, хвойные), в саванне она меньше, еще меньше – в степях, тундрах, пустынях. В степях и пустынях большая часть живого вещества находится под землей.

Биологическая продуктивность – это скорость образования биомассы, ее ежегодный прирост. Прирост биомассы свидетельствует о накоплении энергии в биоценозе. Продуктивность, как и биомасса, тоже различна в различных биоценозах. В тундре она составляет почти 15 ц/га, в тайге – 70 ц/га, широколиственных лесах 120 ц/га, степях 100 ц/га, саваннах 100 ц/га, экваториальных лесах – 300 ц/га, в пустынях – от 1 до 100 ц/га (в зависимости от типа пустыни).

Резких границ биоценозы обычно не имеют. Совокупность биоценозов образует биоценотический покров, или биостром.

Биоценоз в совокупности с биотопом составляют биогеоценоз. Биотоп – это участок поверхности с более или менее однородными условиями среды. Биогеоценоз – это однородный в топографическом, климатическом, гидрологическом, почвенном, ботаническом, зоологическом, геохимическом отношениях участок территории или акватории. Это понятие отражает единство жизни и среды.

Границы биогеоценоза определяются границами фитоценозов. Верхняя граница несколько выше растений – 80-100 м, а нижняя несколько ниже почвы – до 2 м.

Биогеоценоз – это элементарная единица биосферы.

Близки по смыслу к биогеоценозу термины: экосистема, экотоп, фация.

Экосистема – совокупность живых организмов и окружающей среды в их взаимодействиии. Экосистема – понятие более общее, чем биогеоценоз, т.к. экосистема имеет любую размерность: пень дерева с его обитателями, озеро, океан, биосфера.

Экотоп – совокупность условий местообитания, не измененных живыми организмами.

Фация – это природно-территориальный комплекс, на всем протяжении которого сохраняется одинаковая литология поверхностных пород, одинаковый характер рельефа и увлажнения, один микроклимат, одна почвенная разность и один биоценоз.

Понятия фация и биогеоценоз почти тождественны, но основным признаком фации является однородность литогенной основы (т.е. одинаковые горные породы), а основным признаком биогеоценоза служит наличие какого-либо одного фитоценоза (поскольку биогеоценоз определяется по фитоценозу).

Почва как компонент биосферы

Почвой называют верхний рыхлый плодородный слой земной коры, возникший в результате физического, химического и биологического выветривания и являющийся продуктом деятельности грунта, климата, грунтовых вод, геологического возраста, рельефа местности, живых организмов и хозяйственной деятельности человека.

Изучением почв занимается почвоведение. Основателем научного почвоведения является русский географ-почвовед В.В.Докучаев. Большой вклад в развитие отечественного почвоведения внесли также П.А.Костычев, Н.М.Сибирцев, К.Л.Глинка, В.Р.Вильямс, Б.Б.Полынов, М.А.Глазовская и другие.

Мощность почвенного слоя определяется, по мнению большинства ученых, глубиной наибольшей массы проникновения растительных корней. Главным отличительный признаком почв – в сравнении с горными породами – является свойство плодородия, которое зависит от жизнедеятельности живых организмов. Почвы формируются на различных горных породах (отложения): делювиальных (смытые потоками талых и дождевых вод отложения), аллювиальных (речные), эоловых (ветровые), моренных (отложения, созданные ледником), флювио-гляциальных (водно-ледяные), пролювиальных (отложения горных потоков), озерных, морских и лессах.

По механическому составу (в зависимости от соотношения песка и глины) почвы подразделяются на:

глинистые – содержание глины более 50%,

суглинистые – // – // – // – от 50% до 20%,

супесчаные – // – // – // – от 20% до 10%,

песчаные – // – // – // – от 10% до 3%,

пески – содержание глины менее 3%.

Почва – это сложное естественное образование, состоящее из двух основных составных частей: минеральной и органической. Академик В.И.Вернадский назвал почвы биокосными системами поверхности земной коры. Только в почве соединяется живое и неживое (косное) вещество.

Минеральная часть почвы – это песок, глина и другие почвообразующие горные породы (грунт). Органическая – это неразложившиеся органические остатки и гумус (перегной). Гумус является важной составной частью почв, от которой зависит их плодородие. Основным источником накопления гумуса в почве являются зеленые растения и мертвое органическое вещество. В различных типах почв содержание гумуса различно. Оно максимально в черноземах и минимально в арктических и тропических пустынных почвах. Гумус содержит гуминовидные кислоты, фульвокислоты, почвенные гумины. Их соотношение также зависит от типа почв. Так, в черноземе преобладают соли гуминых кислот, а в подзолистых почвах фульвокислоты.

Почвы содержат различные химические элементы, состав которых во многом определяется химическим составом пород, являющихся основой для их формирования. Кроме того, почвы содержат в достаточно большом количестве такие жизненно необходимые для растений элементы, как азот, калий, кальций, фосфор.

В почве всегда присутствует почвенная влага. Вода в почве представляет собой раствор, в котором содержится то или иное количество растворенных веществ (минеральных, органических, минерально-органических). Концентрация почвенного раствора не бывает постоянной, она зависит от времени года; наибольшая концентрация наблюдается в конце весны.

Важной характеристикой почвенного раствора является его реакция: нейтральная, кислая и щелочная. Она зависит от типа почв: подзолистые почвы имеют кислую реакцию, черноземы и каштановые почвы – нейтральную, сероземы – щелочную. В кислых почвах преобладает деятельность грибов, а в нейтральных и щелочных – бактерий.

В почве содержится также воздух, причем состав его отличается от состава атмосферного: так, например, кислорода в нем от 20 до 11% (в атмосферном – 20,8%), азота – от 78 до 86% (в атмосферном – 78%), углекислого газа – до 8% (в атмосферном 0,03%).

Почва обладает рядом свойств: структурность, .удельный вес, пористость, пластичность, липкость, твердость, теплоемкость, влагоемкость и др.

Типы водного режима почв. Впервые типы водного режима были определены Г.Н.Высоцким, а коэффициент увлажнения для различных зон вычислил Н.Н.Иванов

r

k = —— ,

E

где r – годовое количество осадков, Е – испаряемость за год. В лесной зоне k – от 1,5 до 1, в лесостепной – от 1 до 0,6, в степи – от 0,6 до 0,3, в сухих степях и полупустынях – от 0,3 до 0,1, в пустынях – менее 0,1.

Выделяют следующие типы водного режима почв:

1. Промывной – он создается в условиях, при которых осадки преобладают над испарением и почва промывается каждый год до грунтовых вод k > 1. При этом создаются условия для выщелачивания. Промывной режим характерен для многих почв лесных зон: подзолистых, дерново-подзолистых, бурых лесных, красноземов, красно-желтых ферралитных.

2. Периодически промывной – при этом типе промывание до грунтовых вод происходит периодически – весной или в другое время года. Коэффициент увлажнения близок к 1. В этих условиях создаются серые лесные почвы лесостепей, красно-бурые – саванн.

3. Непромывной – промывания до грунтовых вод не наблюдается; k<1. Формируются почвы степей, сухих степей и полупустынь: черноземные, каштановые, бурые пустынные.

4. Выпотной – этот тип создается при условиях, когда испарение значительно превышает количество осадков, т.е. k<1. Здесь происходит подъем соленых грунтовых вод и засоление территории. Формируются почвы пустынь и сухих субтропиков: сероземы, тропические пустынные

5. Ирригационный – свойствен почвам с поливным земледелием. Во время полива здесь наблюдается промывной режим, а после – выпотной.

6. Мерзлотный – характерен для почв районов многолетней мерзлоты. Промываемость ограничена. Здесь создаются условия избыточного увлажнения и формируются болотистые почвы. Они характерны для зон тундры, лесной зоны Сибири.

Формирование почвенного профиля и его морфологические признаки. Формирование почв происходит на всех горных породах Земного шара. Оно осуществляется под воздействием и при взаимодействии процессов выветривания и живых организмов. При этом почва развивается, приобретает характерное для нее строение, которое выражается в чередовании генетических горизонтов. Совокупность этих горизонтов образует генетический профиль почвы. Каждый горизонт обладает специфическим набором внешних, или морфологических, признаков: цвет, мощность, механический состав, структурность, содержание гумуса, состояние влажности, сложение, новообразования, включения, вскипание, переход в следующий горизонт, строение профиля.

Почвенные горизонты в профиле имеют свои названия, и для каждого типа почв существует свой спектр генетических горизонтов, например, дерново-подзолистая почва:

А_о – лесная подстилка. А₁ – аккумулятивный (гумусовый), А₂ – элювиальный (вымывания), В – иллювиальный (вмывания), С – материнская (почвообразующая) порода.

В арктическом поясе почвы арктические пустынные, в субарктическом – преимущественно тундрово-глеевые, в умеренном поясе представлен целый набор почв: подзолистые, дерново-подзолистые, бурые и серые лесные, черноземные, каштановые, бурые и серо-бурые пустынные. В субтропическом поясе, в основном, почвы коричневые, сероземы, красноземы и желтоземы, в субэкваториальном преобладают красно-бурые, в экваториальном – красно-желтые ферралитные.

Тема. ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА

План

1. Понятие о географической оболочке.

2. Общие географические закономерности географической оболочки.

Географическая оболочка – это материальная, объективно существующая система, которая включает в себя биосферу, гидросферу, нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы. Данные оболочки (сферы) находятся в тесном взаимодействии и проникают друг в друга.

Географическая оболочка – это природный комплекс наивысшего ранга, компоненты которого взаимосвязаны. Изменение одного или нескольких компонентов неизбежно оказывает влияние на весь комплекс в целом.

Понятие географической оболочки сформировалось в географии постепенно. Впервые мысль о наличии «наружной оболочки» Земли высказал в 1910 г. русский географ П.И. Броунов. Позже, в 1932 г., академик А.А. Григорьев применил термин «физико-географическая оболочка». А академик С.В. Калесник предложил назвать физико-географическую оболочку просто географической оболочкой. Кроме того, Ю.К. Ефремов в 1950 г. предложил термин «ландшафтная оболочка», А.Г. Исаченко в 1965 г. – «эпигеосфера» (т.е. наружная сфера).

Границы географической оболочки разные ученые проводят по-разному. Большинство принимает за верхнюю границу озоновый экран – слой максимальной концентрации озона в атмосфере, высота которого около 25-30 км. Это так называемый лимит возможного распространения жизни. За нижнюю границу А.Г. Исаченко и С.В. Калесник предлагают считать нижний предел распространения осадочных пород (стратисфера) – 2-15 км. А.А. Григорьев предлагал считать нижней границей географической оболочки границу Мохо (граница между земной корой и мантией) – 50-70 км.

Профессор Ф.Н. Мильков выделяет в пределах географической оболочки ландшафтную сферу. Ландшафтная сфера – это часть географической оболочки, средний ее слой, ее биологический фокус. Это тонкий слой прямого соприкосновения, контакта и энергичного взаимодействия земной коры, воздушной тропосферы и водяной оболочки. Ландшафтная сфера – это место трансформации солнечной энергии в различные виды земной энергии. Ландшафтную сферу можно представить как совокупность аквально-территориальных ландшафтных комплексов Земли. Мощность ландшафтной сферы – от нескольких десятков метров до 250 м.

Основным источником энергии в географической оболочке является энергия Солнца. В географической оболочке постоянно происходят круговороты вещества и энергии. Малый географический круговорот воды, тепла, биологический, минеральный; круговорот геологический (большой), осуществляющий взаимную связь и взаимодействие всех компонентов географической оболочки.

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. Возраст Земли составляет около 4,5-4,6 миллиардов лет. В истории развития географической оболочки выделяют три этапа:

1) добиогенный (4 млрд. – 570 млн. лет) охватывает эры: катархей, архей, протерозой; на этом этапе шло формирование земной коры, а также сформировался Тихий океан; атмосфера была, но состав ее был иным, чем сейчас; живые организмы существовали уже с архея, но их воздействие на географическую оболочку было ничтожно; почвы отсутствовали;

2) биогенный (570 млн. лет – 40 тыс. лет) включает эры: палеозой, мезозой и почти весь кайнозой; на этом этапе увеличивается содержание кислорода в атмосфере, пышно расцветает жизнь на суше и в воде, возникает озоновый экран в географической оболочке, формируются почвы;

3) антропогенный (40 тыс. лет – наше время). Этот этап связан с появлением человека разумного (Homo sapiens), к которому принадлежит и современный человек.

Общие географические закономерности географической оболочки

1. Целостность – проявляется в том, что изменение одного компонента природного комплекса неизбежно вызывает изменение всех остальных и всей системы как целого. Изменения, происшедшие в одном месте оболочки, отражаются на всей оболочке.

2. Ритмичность – это повторяемость сходных явлений во времени. Ритмы бывают периодическими (имеют одинаковую длительность) и циклическими (имеют неодинаковую длительность). Кроме того, различают ритмы суточные, годовые, вековые, сверхвековые. Смена дня и ночи, смена сезонов, циклы солнечной активности (11 лет, 22 года, 98 лет) – это тоже примеры ритмов. Большинство ритмов связано с изменением положения Земли по отношению к Солнцу и Луне. Определенная ритмичность прослеживается и в горообразовательных циклах (период 190-200 млн. лет), оледенениях и других явлениях.

3. Зональность – закономерное изменение всех компонентов географической оболочки и самой оболочки от экватора к полюсам. Зональность обусловлена вращением шарообразной Земли вокруг наклонной оси и потоком солнечных лучей, идущих на земную поверхность. Вследствие зонального распределения солнечной радиации по земной поверхности происходит закономерная смена климатов, почв, растительности и других компонентов географической оболочки. На Земле большинство экзогенных явлений зонально.

Так процессы морозного физического выветривания наиболее активно протекают в приполярных и полярных широтах. Температурное выветривание и эоловые процессы характерны для аридных районов мира (пустынь и полупустынь). Гляциальные процессы протекают в полярных и высокогорных районах Земли. Криогенные – приурочены к полярным, субполярным, умеренным широтам северного полушария. Формирование кор выветривания так же подчинено зональности: латеритный тип коры выветривания характерен для зон влажного и жаркого климата; монтмориллонитовый – для сухого континентального; гидрослюдистый – для влажного прохладного и т.д.

Зональность проявляется прежде всего в существовании на Земле географических зон, границы которых редко совпадают с параллелями, а иногда их направление вообще близко к меридианному (как, например, в Северной Америке). Многие зоны разорваны и выражены не на всем материке. Зональность характерна лишь для равнинных территорий. В горах наблюдается высотная поясность. В смене горизонтальных зон и в смене высотных поясов можно обнаружить сходство (но не тождество). Для гор каждой природной зоны характерен свой спектр высотной поясности (набор поясов). Чем выше горы и ближе к экватору, тем полнее бывает спектр высотных поясов. Некоторые ученые (например, С.В.Калесник) считают, что высотная поясность – это проявление азональности. Азональности на Земле подчинены явления, обусловленные эндогенными силами. К азональным явлениям относят явление секторности (западные, центральные и восточные части материков). Разновидностью азональности считается интразональность (внутризональность).

Дифференциация географической оболочки – это разделение единого планетарного природного комплекса на объективно существующие природные комплексы разного порядка (ранга).

Географическая оболочка никогда не была везде одинаковой. В результате неодинакового развития она оказалась состоящей из множества природных комплексов. А.Г.Исаченко определяет природный комплекс как закономерное, исторически обусловленное и территориально ограниченное сочетание ряда компонентов: горных пород с присущим им рельефом, приземного слоя воздуха с его климатическими особенностями, поверхностных и подземных вод, почв, группировок растений и животных.

По определению Н.А.Солнцева, природный комплекс – это участок земной поверхности (территории), представляющей собой исторически обусловленное сочетание природных компонентов.

Для выявления существующих в природе природных комплексов применяется физико-географическое районирование.

При огромном разнообразии природных комплексов, составляющих географическую оболочку, необходима система таксономических (порядковых) единиц. Такой единой системы пока нет. При выделении таксономических единиц учитывают и зональные, и незональные (азональные) факторы дифференциации географической оболочки.

Дифференциация географической оболочки по азональным признакам выражается в делении географической оболочки на материки, океаны, физико-географические страны, физико-географические области, провинции, ландшафты. Однако такой подход ни в коем случае не отрицает зональности как всеобщей географической закономерности. Другими словами, все эти природные комплексы обязательно зональны.

географическая оболочка

географический пояс материк

зона страна

подзона область

провинция

ландшафт

урочище

фация

Дифференциация географической оболочки по зональным признакам выражается в делении ее на географические пояса, зоны, подзоны, ландшафты.

Основной единицей физико-географического районирования является ландшафт. По определению С.В. Калесника, ландшафт – это конкретная территория, однородная по происхождению и истории развития, обладающая единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, общим климатом, едиными гидротермическими условиями и почвами, одинаковым биоценозом.

Наименьшей единицей физико-географического районирования, самым простым, элементарным природным комплексом является фация.