Функции литосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Литосфера образовалась в процессе остывания и кристаллизации частично расплавленного вещества мантии Земли. Образование литосферы явилось необходимым условием для зарождения и поддержания жизни на нашей планете. Ее можно считать абиотической основой жизни, поскольку она выполнила и продолжает выполнять ряд важнейших функций:

1. Первая и абсолютно необходимая абиотическая функция литосферы - субстратная. В данном случае субстрат (литосфера) - это граница раздела между максимально противоположными средами, между насыщенными веществом высокотемпературными внутренними слоями планеты и холодной пустотой Космоса. Обе эти крайности не предполагают существование углеводородных органических форм вещества, из которого образовалась жизнь. Пограничный слой (субстрат), где крайности усреднялись до приемлемых условий, и стал колыбелью эволюции органической жизни.

2. Вторым обязательным условием образования жизни является термический режим литосферы (термическая функция). В истории эволюции Земли наступил длительный период, когда температура литосферной оболочки достигла приемлемых величин для развития органической жизни (примерно от 0 до 40єС). Жизнь за этими пределами обеспечена более поздними приспособлениями (шерсть, спячка, образование спящих форм и т.д.). литосфера абиотический эволюция химический

3. Известно, что оптимальные условия для осуществления химических реакций создает водная среда. Литосфера молодой Земли была лишена воды. В определенный период происходила дегазация Земли, инициируемая изливавшимися на ее поверхность мантийными расплавами. Эти расплавы, попав в условия с минимальным давлением, вскипали и выделяли летучие вещества, в том числе пары воды. Чем сильнее нарастали конвективные явления в мантии, тем чаще и в большей массе извергались на поверхность Земли потоки магмы, тем больше становился объем первоначально неглубокого океана. Из-за поглощения части воды океанической, а также континентальной корой глубина океана увеличивалась медленно. И лишь после полного насыщения водой серпентинитового слоя океанической коры, а произошло это около 2,2 млрд. лет назад, дно океана стало быстро опускаться (до средней глубины современного океана). Наибольший приток воды происходил в период охвата конвективными движениями всей мантии Земли, т.е. около 2,6 млрд. лет назад. Приток воды в Мировой океан имеет место и в наши дни, он будет продолжаться и в дальнейшем. Таким образом, литосфера в своей эволюции сыграла совершенно необходимую - водно-концентрационную функцию, что в дальнейшем обеспечило комбинаторику химических реакций в водной среде и к образованию, в конце концов, углеводородных химических соединений.

4. Наличие универсального растворителя (вода), еще недостаточно для образования жизни. Элементный синтез внутри планеты находит свое завершение именно в ее верхних слоях, где наличие растворителя и оптимальной температуры приводит к массовым химическим реакциям и образованию гигантского числа разнообразных химических веществ. К настоящему времени в литосфере Земли имеются в наличии практически все известные элементы и их природные вариантные соединения. В этом заключается химико-концентрационная функция литосферы.

5. Рассматривая химическую, а затем и органическую эволюцию на Земле можно было бы предположить, что когда-нибудь в этом процессе наступит равновесное состояние (гомеостаз) и этот процесс будет эволюционировать в соответствие с миллиардно-временными сроками развития планеты. Однако на деле наблюдаются более интенсивные изменения - за миллионы, тысячи, а в последнее время сотни и даже десятки лет. Значит, существует некий ускоряющий фактор эволюции жизни. В упрощенном виде его можно обозначить как мутагенная функция литосферы. Эта функция во многом обеспечивается внутренними процессами планеты, где происходят реакции радиоактивного распада. Жесткие излучения от этих реакций вызывают химические изменения в различных веществах. В частности, в селекции это обстоятельство используется для создания новых сортов растений и пород животных. Точно также в природе радиоактивность и другие мутагенные факторы создают многообразие живых организмов, из которого в эволюционном процессе отбираются наиболее приспособленные к современным условиям среды.

6. Согласно неклассической концепции глобальной эволюции Земли, история атмосферы связана с дегазацией планеты отнюдь не меньше, чем история гидросферы. Полагают, однако, что уже на ранних этапах своей эволюции Земля, еще не приобретя гидросферы, уже обладала атмосферой, но крайне разряженной. Она, видимо, состояла главным образом из летучих соединений, которые распространены в космосе, т.е. Н₂, Не, N₂, CH₄, NH₃, H₂O, СО₂, СО. Рождение плотной атмосферы оказалось связанным с выделением тех летучих соединений, которые попали на Землю в связанном состоянии: вода - с гидросиликатами, азот - с нитридами и нитратами, углекислый газ - с карбонатами и т.д. Подлинным динамическим источником атмосферы Земли оказалась ее активная дегазация (4 млрд. лет назад). Около 3 млрд. лет назад Земля была окутана плотной, состоящей в основном из азота (N₂) и углекислого газа (СО₂) атмосферой с давлением до 4 атм. Последующая история Земли связана в основном со своеобразной "заменой" углекислого газа на кислород. Насыщение серпентинитового слоя океанической коры водой сопровождалось связыванием СО₂ в карбонаты, что привело к "извлечению" углекислого газа из атмосферы, его парциальное давление снизилось почти до современного. Обеднение атмосферы СО₂ - газом, который задерживает инфракрасное (тепловое) излучение Земли, привело к резкому снижению приземной температуры (с 90 до 6°С) и грандиозному оледенению. Активную роль в извлечении углекислого газа из атмосферы сыграли также зеленые растения и фотосинтезирующие микроорганизмы. Насыщение атмосферы кислородом происходило также благодаря фотодиссоциации паров воды коротковолновым излучением Солнца и галогенизации окислов щелочных и щелочноземельных металлов:

Na₂O + 2Сl > 2NaCl + О; CaO + 2F > CaF₂ + О.

В насыщении атмосферы кислородом доминирует биогенез, а аутсайдером является галогенез. Далеко не весь кислород переходил непосредственно в атмосферу. Его мощным поглотителем являлось свободное железо:

2Fe + О₂> 2FeO.

Свободное железо исчезло из мантии Земли около 600 млн. лет назад. Это способствовало росту выхода кислорода в атмосферу, что благоприятствовало быстрому развитию многоклеточных организмов. Отсюда очевидна важнейшая и обязательная функция литосферы - атмосферообразующая.

7. Литосфера имеет сложное строение, она состоит из большой совокупности природных комплексов. Наиболее крупные поверхностные подразделения это географические пояса, опоясывающие земной шар в широтном направлении. Каждый географический пояс имеет особый набор широтных, долготных и высотных зон. В целом эта оболочка подразделяется на следующие географические пояса: один экваториальный и по два (всякий раз северный и южный) субэкваториальных, тропических, субтропических, умеренных, а также субарктический и субантарктический, арктический и антарктический. Внутри поясов по соотношению тепла и влаги и преобладающей растительности выделяются природные зоны - тундры, тундролесия, тайга, лесостепи, степи, полупустыни, пустыни и др. Зональность характерна также и для Мирового океана - от экватора к полюсам меняются свойства вод (температура, соленость, плотность), характер планктона, состав растительности и животного мира. Высотная поясность характерна для гор. С высотой изменяется климат - как правило, температура понижается, а осадки увеличиваются. Таким образом перемещение литосферных плит, их изменения обеспечивают такую специфическую функцию литосферы, как ландшафтно-климатическую.

8. Земная кора сложена горными породами различного типа и различного происхождения. Более 70% из них магматические, 20% - метаморфические породы, 9% составляют осадочные породы. На поверхности литосферы в результате совокупной деятельности ряда факторов возникает почва. Основоположник почвоведения В. В. Докучаев назвал почвой наружные горизонты горных пород, естественно измененных совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, включая их остатки. Почва - это сложнейшая система, стремящаяся к равновесному взаимодействию с окружающей средой. Таким образом, субстратная функция атмосферы дополняется почвообразующей, которая смогла осуществиться только при условии образования жизни, а поэтому ее можно обозначить как совместную. В целом взаимодействие литосферы и живых организмов укладывается в единую биостратиграфическую шкалу геологического времени.

9. Литосфера сыграла важнейшую функцию ресурсосбережения для создания техногенного общества человека. Возможно, что именно с помощью полезных ископаемых человек стал человеком, так как смог создать для себя локальные абиотические условия, что и позволило ему выжить в суровых природных условиях.

Таким образом, литосфера создает необходимые абиотические условия для существования жизни на Земле, появление которой в свою очередь начало сказываться на развитии самой литосферы.

Размещено на Allbest.ru