Сфери Землі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гідросфера - водна оболонка Землі. Склад, вплив людини

Вода - один з найпоширеніших мінералів на Землі. Вона займає 71 % земної поверхні, у вільному чи зв'язаному стані оточує нас скрізь. Гідросфера - це сукупність усіх водних джерел земної кулі: океанів, морів, річок, озер, водоймищ, боліт, підземних вод, льодовиків, снігового покриву, водяної пари атмосфери та ін. Загальний об'єм води на Землі становить 1386 млн км:2, з них на Світовий океан припадає 1338 млн км-2, або 96,5 %. Загальна площа океанів і морів перевищує площу суходолу у 2,5 раза. Середня глибина Світового океану дорівнює 3704 м, найбільша -- 11034 м. Запаси води на Землі величезні. Проте це переважно солона вода Світового океану. Запаси прісної води, потреба людей у якій є особливо великою, незначні (35029,21 тис. км3) і вичерпні. У багатьох місцях планети відчувається нестача ЇЇ для зрошення, потреб промисловості, пиття та інших побутових потреб. Більшість прісної води сконцентрована в льодовиках Антарктиди та Гренландії. Кригою вкрито 16 млн км2 суходолу.

Третє за величиною джерело води - підземні води. Вони залягають на глибині 150 - 200 м. Загальний їх об'єм приблизно в 100 разів більший за об'єм поверхневих прісних вод річок, озер, боліт.

У 145 великих озерах світу зосереджено близько 168 тис. км:3 води, або 95 % усієї води озер. Площа всіх озер земної кулі становить близько 2 млн км2. Найбільше прісноводне озеро у світі Верхнє (США, Канада, Великі озера) -- 82680 км2. Однак за об'ємом води і максимальною глибиною воно значно поступається о. Байкал. У Європі найбільшим є Ладозьке озеро (площа 17700 км2, об'єм води 908 км:3).

Болота планети займають площу до 3 млн км2, або 2 % суходолу. Найменше боліт в Австралії -- лише 0,05 % її площі.

В атмосфері вода міститься у вигляді водяної пари, крапель води та кристалів льоду. Більшість її зосереджена в нижніх шарах атмосфери.

Незважаючи на те, що об'єм річкової води становить лише 0,0002 % загальних запасів води на Землі і лише 0,006 % прісної, вона має дуже велике значення для людини, оскільки є неперервно відновлюваним джерелом водних ресурсів.

Кількість біологічної води, тобто тієї, що міститься в тваринах і рослинах, дуже незначна порівняно з іншими видами води. Проте вона є важливою ланкою у процесі кругообігу води в природі. Кругообіг води зображено на

На поверхню Землі випадають опади, що утворюються з водяної пари атмосфери. Частина цих опадів випаровується прямо із земної поверхні, повертаючись в атмосферу у вигляді водяної пари.

Частина опадів поглинається коренями рослин і, пройшовши через рослини, випаровується в процесі транспірації. Частина опадів проникає глибоко в грунт, поповнюючи запаси підземних вод. Певна кількість води стікає у водойми, звідки також випаровується в атмосферу. Людина і тварини використовують певну частину води для своїх потреб. Вся вода, що випарувалася і повернулася в атмосферу, знову конденсується і випадає на земну поверхню у вигляді опадів. Отже, кругообіг води на Землі відбувається у замкненій системі: океан -- атмосфера -- суша.

Головним водним джерелом України є Дніпро. Водні ресурси його басейну становлять 80 % усіх водних ресурсів України. Середньо-багаторічний об'єм його стоку в гирлі дорівнює 53 км2. У маловодні роки він зменшується до 43,5 км2, а в дуже маловодні -- до 30 км2. Дніпро забезпечує водою не тільки водоспоживачів у межах свого басейну, а і є головним, а інколи і єдиним джерелом водопостачання великих промислових центрів півдня і південного сходу України.

Для системи водопостачання в басейні Дніпра використовуються поверхневі і підземні води. Основним джерелом поверхневих вод є малі річки, яких у басейні Дніпра налічується 15380 загальною довжиною 67 156 км. Розподіл водних ресурсів тут дуже нерівномірний. Найкраще забезпечена водою верхня частина басейну, де в середній за водністю рік її припадає 219 тис. м:2. Для регулювання річкового стоку в часі й просторі в басейні Дніпра створено штучні водойми -- шість великих водосховищ із загальним об'ємом води 44 км2. Об'єм підземних вод в українській частині басейну становить 12,8 км:3/рік (35 млн м:3/Добу). Експлуатаційні запаси підземних вод, тобто розвіданих і затверджених до використання, становлять лише 2,6 км:3/рік. Максимальна кількість підземних вод зосереджена в Чернігівській області, проте частка розвіданих водних підземних ресурсів тут незначна - 6 %.

Атмосфера - зовнішня оболонка Землі. Склад, вплив людини

Життя на Землі існує доти, доки є земна атмосфера. Вона надійно захищає планету від космічного та ультрафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на кліматичні умови, а через них -- на режим річок, грунтово-рослинний покрив та процеси рельєфоутворення. Існують припущення, що якби метеорити повністю не згоряли в атмосфері, то кожні 3 - 4 дні на кожний 1 км2 земної поверхні падав би один метеорит. Та оскільки пробити атмосферний захист може лише дуже великий метеорит (масою в десятки її сотні тонн, а то й більше), то це явище може бути лише надзвичайним.

Важливою захисною функцією атмосфери є терморегуляція Землі. Якби не було атмосфери, Сонце розпікало б удень земну поверхню до 100 °С, а вночі температура тут знижувалася б до мінус 100 °С. Такий 200-градусний перепад температур неприйнятний для усіх існуючих форм земного життя.

Коли у відкритий Космос вперше вийшов космонавт, його захищав надійний скафандр. Ми ж на Землі навіть не замислюємося над тим, що маємо щасливу можливість одягатися відповідно до погодних умов та естетичних міркувань.

Щосекунди на верхню межу атмосфери падає космічне випромінювання широкого діапазону дії. Якби воно досягло земної поверхні, все живе загинуло б за кілька хвилин. Завдяки наявності шару атмосфери цього не трапляється і на Землі вирує життя. Для проникнення різних випромінювань крізь атмосферу в ній є лише два "вікна прозорості" іоносфера ("електричне небо") та озоновий екран.

Атмосфера є сумішшю газів, водяної пари, космічного пилу та інших пилових часточок. Верхня межа її сягає висоти 2000 км, хоч сліди земних газів виявлено на висоті 10 -- 20 тис. м. Атмосфера складається з таких основних шарів: тропосфери, стратосфери, мезосфери, іоносфери та екзосфери (рис. 24).

Загальна маса атмосферного повітря становить 5000 трлн т, з яких 99,9999 % зосереджено в шарі 70 км завтовшки.

Тропосфера - найщільніший шар повітря, розташований над Землею. Маса її повітря -- понад 4/5 маси повітря земної атмосфери. Через нерівномірне нагрівання земної поверхні тут утворюються вертикальні повітряні течії, спостерігається мінливість температури, вологості, тиску. Температура повітря в тропосфері знижується із збільшенням висоти на 0,5 °С на кожні 100 м і коливається від 40 °С до мінус 50 °С.

Над тропосферою (на висоті близько 40 км) знаходиться стратосфера. Повітря тут розріджене, вологість його дуже незначна. Температура повітря від межі тропосфери до висоти 30 км є сталою близько мінус 50 °С, потім вона підвищується на висоті 50 км і становить 10 °С. Під впливом сонячного випромінювання молекули повітря стратосфери іонізуються, в результаті чого утворюється озон. Верхня межа мезосфери сягає висоти 80 км. Головна її особливість -- різке зниження температури (мінус 70 -- 90 °С). Тут утворюються сріблясті хмари, що складаються з кристалів льоду.

Далі йде термосфера (іоносфера), для якої характерне постійне підвищення температури із зростанням висоти. На висоті 150 км температура сягає 200 -- 240 °С, а на висоті 200 км -- перевищує 1500 °С. Гази в термосфері дуже розріджені. Під впливом сонячної радіації тут відбувається значна кількість хімічних реакцій за участю кисню, азоту, озону, водяної пари та ін.

Екзосфера - найбільше віддалений від Землі шар атмосфери. Тут ще є атмосферні гази, а також спостерігається вилучення їх з екзосфери за межі атмосфери.

Над атмосферою розташована магнітосфера -- простір, у якому формується магнітне поле Землі. Магнітосфера захищає біосферу від впливу на неї високотемпературної сонячної плазми.

Газовий склад атмосфери такий: азот - 78 %, кисень -- 21 %, аргон - 0,9 %, вуглекислий газ -- 0,03 %. Крім того, в ній є незначна кількість інертних газів (неон, гелій, криптон, ксенон), аміаку, метану, озону, оксидів сірки та ін. В атмосфері містяться також тверді часточки, які надходять з поверхні Землі (продукти згоряння, вулканічної діяльності, часточки грунту) та з Космосу. Важливу роль в атмосфері відіграє водяна пара. Найважливіше значення для різних екологічних систем мають, звичайно, гази -- кисень, вуглекислий газ та азот.

Запаси повітря атмосфери вимірюються астрономічними величинами понад . Тому в декого існує уявлення про невичерпність повітряного басейну. Однак розміри втручання людини в атмосферні процеси також вимірюються астрономічними величинами. Наприклад, щороку спалюється понад 10'° т кисню, в атмосферу викидається 5 - 10 млрд т СО2.

Газовий баланс атмосфери має істотне значення для біосфери.

Азот входить до складу молекул "носіїв життя" - білків і нуклеїнових кислот, є сировиною для виробництва азотних добрив, бере участь у життєдіяльності азотфіксуючих мікроорганізмів. Зростання темпів промислової фіксації азоту дещо скоригувало уявлення про невичерпність запасів азоту в атмосфері. Істотними є також деякі побічні наслідки збільшення виробництва азотних добрив. До них передусім належать перенасичення азотом водойм, внаслідок чого погіршуються умови життя їх мешканців, якість води. Поки що проблема збереження і збалансування кругообігу азоту в природі очікує свого розв'язання. Набагато складнішим є баланс кисню та вуглекислого газу.

Газовий баланс атмосфери змінювався ще до появи людини. Кисню в ній було 3 -- 3,5 млрд. років тому в 100 -- 200 разів менше, ніж СО2. Процес фотосинтезу докорінно реконструював атмосферу: вона значно збагатилася на кисень, у ній дуже зменшився вміст СОГ Проте 100 -- 150 років тому людина почала втручатися в природний баланс цих газів, збільшуючи своєю діяльністю кількість СО2 і зменшуючи вміст О,.

Надходження кисню в атмосферу зменшується нині внаслідок: зменшення зеленого покриву Землі; значного зменшення кількості зелених водоростей Світового океану (вони дають 30 -- 70 % річного надходження кисню); швидкого збільшення використання кисню. Нині вже можна говорити про істотні зміни в утворенні і споживанні кисню. Передбачається, що через 150 -- 170 років загальна його кількість може зменшитись на третину, тоді як людина реагує навіть на зменшення його концентрації в повітрі на 1 %.

Вуглекислого газу в повітрі дуже мало. Проте екологів нині хвилює не його нестача, а надлишок. Відомо, що при збільшенні вмісту СО2 в повітрі на 0,1 % у тварин утруднюється дихання, підвищення його вмісту до 4 % означає аварійну ситуацію. За даними ООН, в останні 100 років кількість СО, в атмосфері зросла на 10 % і найближчим часом може становити 0,04 %. На перший погляд, це начебто не становить серйозних проблем, адже СО, не токсичний газ, а із збільшенням його кількості поліпшується живлення рослин. Проте він має одну особливість - затримує відбите від Землі довгохвильове теплове випромінювання, яке безпосередньо впливає на тепловий баланс атмосфери.

Не є сталим і стан атмосферної водяної пари, її кількість у нижніх шарах атмосфери, а також розподіл за часом і територією дуже важливі для людини.

В атмосфері постійно відбуваються різні фізичні процеси: змінюються температура, вологість, утворюються хмари, тумани, сонячне випромінювання нагріває атмосферу, іонізує її.

Для багатьох живих істот атмосферне повітря є частиною середовища існування, важливим екологічним фактором. Його фізичні властивості мають значення для всіх мешканців суші.

Для живих істот важливою є така особливість атмосфери, як прозорість. Від неї залежить ступінь проникнення крізь атмосферу сонячного випромінювання, а від кількості світла, що падає на Землю, - інтенсивність фотосинтезу, єдиного природного процесу фіксації сонячної енергії на земній поверхні.

Підвищення рівня ультрафіолетового випромінювання шкідливе для всього живого, може викликати опіки та інші небезпечні явища. Зниження його створює умови для існування і розмноження хвороботворних мікроорганізмів. Від прозорості атмосфери залежить певною мірою тепловий баланс Землі.

Життя на планеті без атмосфери неможливе. Якщо без їжі людина може проіснувати кілька тижнів, без води -- кілька днів, то без повітря -- лічені хвилини, без атмосферного тиску -- секунди. Багато наземних організмів можуть запасати поживні речовини і метаболічну воду у вигляді жиру, проте не спроможні (за деякими винятками) запасати кисень, якого для процесів життєдіяльності потрібно набагато більше, ніж води та їжі. Так, за добу людина в середньому використовує понад 500 л кисню, через ЇЇ легені проходить до 10 тис. л (до 12 кг) повітря, а води та їжі їй потрібно всього 1,5 -- 2 кг.

У процесі еволюції у тварин і людини утворилися досить надійні системи захисту від отруйних речовин, які можуть потрапити у травний канал з їжею та водою. Організм виявляє неякісну їжу за допомогою органів смаку і не вживає її. Проте навіть коли вони потраплять у шлунок, то частково нейтралізуються печінкою. Така складна система контролю склалася в процесі еволюції як надійний захист від смертельних наслідків.

Є свої захисні системи і в органах дихання, хоч і менш складні за описані вище: бар'єри на шляху мікроскопічних часточок і мікроорганізмів, механізми підігрівання і зволоження повітря, яким людина дихає. У процесі еволюції виникли й інші засоби захисту від пилу, переохолодження, перегрівання. Однак людина і тварини зовсім не захищені від будь-яких порушень в атмосфері, наприклад, від отруйних газів техногенного походження, які не мають ні кольору, ні смаку. Через дихальні шляхи з повітрям проходять і еліксир життя, і смертоносна отрута, тому що людина не в змозі розпізнати їх.

Склад і будова грунту

Літосфера - верхня тверда оболонка земної кулі. Найважливішими її частинами є поверхневий родючий шар, або грунт, і земні надра (корисні копалини).

Грунт є особливим природним тілом, що утворилось на материнській породі під впливом природних факторів (клімат, рослинність, тваринний світ, рельєф місцевості, геологічний вік території) та діяльності людини.

Утворення грунту - складний і довготривалий процес. Спочатку гірська порода руйнується під впливом води, повітря, температури та живих організмів. Між часточками материнської породи поселяються мікроорганізми і лишайники, результатом їх життєдіяльності є утворення органічної речовини. З часом гірська порода руйнується ще більше, а органічна речовина поступово накопичується. Дуже велику роль у ґрунтотворному процесі відіграють зелені рослини, а також мікроорганізми і тварини, які живуть у грунті. Вони збагачують грунт на поживні речовини, поліпшують його структуру і водопроникність

Грунт складається з кількох шарів, або горизонтів. Сукупність усіх ґрунтових горизонтів становить профіль грунту. Це товщина грунту від його поверхні до материнської породи. Кожний шар грунту має свою будову, структуру, колір і потужність. У різних грунтів (чорноземів, каштанових, дерново-підзолистих та ін.) профілі неоднакові.

Під час вивчення грунтів виникла потреба в умовному позначенні їх горизонтів. Російський учений-грунтознавець В. В. Докучаєв, наприклад, використовував для цього літери латинського алфавіту: А -- верхній гумусний, або акумулятивний,-горизонт; В -- перехідний, залягає безпосередньо під горизонтом А; С - порода, на якій утворився грунт. В окремих горизонтах виділяють ще й підгоризонти. Глибини горизонтів неоднакові, наприклад гумусного -- від 25 до 125 см і більше. Глибина ґрунтового профілю -- від 20 см (у пустелях) до 200 -- 250 см (у чорноземах) (рис. 41).

Кожен грунт умовно поділяють на три частини, або фази: тверду, рідку й газоподібну. Тверда фаза складається з мінеральних (80 -- 90 % і більше) та органічних речовин (нерозкладені та напівроз-кладені рештки рослин і ґрунтових тварин та гумус). Рідка фаза грунту -- це вода і розчинені в ній солі, органічні речовини, а газоподібна -- повітря, яке заповнює вільні від води проміжки в грунті -- пори. З усіх фаз найбільш стійкою є тверда, а інші безперервно змінюються.

Вміст у грунті різних за розміром твердих часточок, або фракцій (каміння, пісок, пил, мул) визначає його механічний,а також фізичний і хімічний склад. Чим дрібніші ці часточки, тим більше значення мають для ґрунтової родючості. Від механічного складу грунту значною мірою залежать його агрономічні властивості. Так, піщані й супіщані грунти легко обробляти, тому їх називають легкими, а суглинкові та глинисті -- важкими.

Родючим може бути тільки структурний грунт, тобто здатний утворювати грудочки, або структурні агрегати. Сукупність усіх різних за формою, розмірами, міцністю, водопроникністю і пористістю структурних агрегатів, властивих даному грунту і його генетичним горизонтам, називають структурою грунту.

Ґрунтовий перегній - гумус утворюється з органічної частини грунту внаслідок дії на неї ферментів, що виділяються ґрунтовими грибами, бактеріями. Склад перегною залежить від складу вищих рослин, з решток яких він утворюється, а також від зволоження, способів обробітку та удобрення грунту, сівозмін тощо.

Гумус склеює грудочки грунту, сприяє створенню його цінної агрономічної структури. Він також є джерелом зольних елементів та азоту для рослин.

Земельні ресурси України. Уся площа земної суші становить 148 мли км2. З них 10 % займають оброблювані землі, 28 % -- ліси, 17 % -- луки й пасовища, а решту 45 % -- міста, населені пункти, пустелі, напівпустелі, гори, болота, льодовики, тундра (рис. 43).

Загальна земельна площа України -- 60355 тис. га, у тому числі сільськогосподарські угіддя -- 41973 тис. га. Найбільші площі сільськогосподарських угідь в Одеській, Дніпропетровській та Харківській областях; найменші - в Чернівецькій, Закарпатській та Івано-Франківській. Найбільше орних земель у Дніпропетровській, найменше -- в Закарпатській областях. гідросфера атмосфера ґрунт

Під складування промислових та побутових відходів, будівництво та для інших потреб щороку відводиться 5--6 тис. га земель, значну частину яких становлять орні землі. Внаслідок цього площа орних земель з розрахунку на душу населення в середньому по Україні зменшилася і становить близько 0,75 га. В густонаселених західних регіонах (Рівненська, Чернівецька, Львівська, Закарпатська області) цей показник становить 0,57 -- 0,16 га. Тому тут особливо гостро стоїть проблема раціонального використання грунту та його охорони.

Займаючи третину території усіх центральноєвропейських країн, Україна володіє 40 % світової площі чорноземів - найродючіших грунтів. Розораність земель тут найбільша у світі -- 80 %, а в Тернопільській, Вінницькій, Кіровоградській -- перевищує 90 %. Для порівняння: в Англії цей показник становить 29,6; у Франції -- 32, Німеччині - 32,3 %.

Високий рівень розораності угідь певною мірою зумовлює розвиток несприятливих процесів: ерозії, утворення кислих грунтів (збільшились на 1,8 млн га), солонців та засолених земель (збільшились на 2,9 млн га).

Площа сільськогосподарських угідь в Україні за останні ЗО років зменшилась на 2 млн га, а орних - майже на 1 млн. Після Чорнобильської катастрофи з використання вилучено 3,7 млн га.

У степовій частині 2 га з кожних 3 га землі є малородючими. Щорічні втрати грунту становлять близько 600 млн т, у тому числі гумусу -- понад 20 млн т. З урожаєм з грунту виноситься 500 -- 700 кг/га поживних речовин, що в 2--3 рази більше, ніж вноситься з добривами. За висновками спеціалістів, це один з найвищих показників у світі.

Размещено на Allbest.ru