Геосферы Земли и их экологические функции

Земной шар, по общепринятым теперь представлениям, состоит из концентрических слоев - геосфер. В центре находится ядро, состоящее из твёрдой внутренней части — собственно ядра радиусом 1250 км и окружающей её внешней части — жидкой фазы. Температура земного ядра — более 5000 °С, а в центральной части ядра доходит до величины 8000-9000 °С. Это происходит отчасти из-за радиоактивного распада некоторых элементов (при котором выделяется тепло), отчасти — из-за термоизолирующих свойств мантии. Из-за постепенного истощения радиоактивных элементов во внутренней части Земли ядро продолжает медленно остывать.

За жидкой частью ядра следует мантия — самый толстый (около 3000 км) слой кристаллической породы с температурой 2000—2500°С, составляющий 83% всего объема Земли, далее идет промежуточный слой - астеносфера, а над ней - земная кора, состоящая из среднего (30-40 км, из гранита и кремнезема) и нижнего (до 30 км из базальта) слоев. Всю твердую оболочку Земли называют литосферой (т.е. каменной сферой). С поверхности планета окружена гидросферой, т.е. морями и океанами, и атмосферой, т.е. воздушной оболочкой. Атмосфера в направлении снизу вверх подразделяется на тропосферу, стратосферу и ионосферу, граничащую с космосом.

Геосферы не являются геометрически правильными сферами, они имеют искажения, отклонения от сферической формы. Границы между ними в значительной мере условны.

С течением времени, границы атмо-, гидро- и литосферы становятся вообще неопределёнными. С учётом этого в геологической науке условились для простоты называть атмосферой газовую оболочку Земли в её современных пределах, гидросферой - всю совокупность поверхностных вод: океаны и моря, реки и озера, льды и снега, а литосферой — земную кору.

Первые представления о геосферах дали в своих трудах Э.Зюсс и Дж. Меррей. Последовательно развивал учение о земных сферах В.И. Вернадский. Им была исследована химическая структура геосфер.

Геосферы находятся в постоянном активном взаимодействии. Атмосфера и гидросфера непрерывно перерабатывают поверхность земной коры. Подземные газы и воды активно влияют на ход геологических процессов. Главным источником энергии для всех поверхностных процессов на нашей планете является лучистая энергия Солнца. Неравномерный разогрев земной поверхности солнечной энергией приводит в движение атмосферу и гидросферу. Эти подвижные геосферы совместно с тектоническими процессами в литосфере с течением времени меняют облик Земли, перемещая огромные массы горных пород, меняя береговую линию океанов и морей.

Экологические функции геосфер

Под экологическими функциями следует понимать значение каждой геосферы в сохранении и эволюции экосистем в целом, особо при этом вычленяя их роль в эволюции человеческого общества и в жизнедеятельности человека.

Атмосфера — важный источник веществ для формирования почв, горных пород и полезных ископаемых. Среди химических элементов главнейшими являются кислород и углерод, который в атмосфере находится в форме диоксида, а также молекулярный азот и взвешенные аэрозольные частицы. Атмосфера не только является преобразователем солнечной энергии, но и одновременно служит источником строительного материала оксидов углерода и частично аэрозолей для живых организмов.

Вместе с тем интенсивная хозяйственная деятельность во многом видоизменила экологические функции воздушной оболочки и вызвала деградационные изменения.

Экологические функции Мирового океана, по Б.С.Залогину и К. С. Кузьминской (1997), вытекают из его взаимодействия с атмосферой и верхней частью литосферы, которое приводит к широкому газообмену, способствует возникновению климата и погодных условий, обусловливает распределение температуры, солености и плотности Мирового океана, вызывает поверхностную и глубинную гидродинамику. Все это играет ведущую роль в распределении биоты и обусловливает жизнедеятельность организмов, транспортировку и аккумуляцию вещества.

Экологические функции мантии и земной коры выражаются в тех изменениях, которые они вносили в геологическом прошлом и продолжают вносить в настоящее время в форме отраженных процессов, происходивших в глубоких недрах. Это так называемое газовое дыхание Земли, т.е. выделение газовых эманаций, влияющих на здоровье людей, это различные вулканические извержения и глубоко- и мелкофокусные землетрясения. Но кроме того, они являются источниками конвективных потоков вещества, так называемых плюмов, благодаря которым осуществляется перемещение как отдельных блоков, так и огромных литосферных плит.

Экологические функции приповерхностной части литосферы вместе с геологической ролью атмосферы и гидросферы в планетарном виде определяются их ролью в жизнедеятельности и эволюции органического мира, главным образом человеческой популяции. Приоритет человеческой популяции в глобальной экосистеме обусловлен ее активным воздействием на среду обитания.

Экологическая функция литосферы, согласно В.Т.Трофимову и др. (1997, 2000), слагается из трех частей:

1. ресурсной, которая определяет возможность жизнедеятельности и благополучного развития человеческого общества;

2. геодинамической, связанной с проявлениями и динамикой природных и антропогенных геологических процессов, которые в гой или иной мере влияют на условия жизнеобитания и жизнедеятельности человеческого общества;

3. геохимической и геофизической (медико-санитарной), определяющей воздействие на состояние здоровья человека разнообразных природных и техногенных геохимических аномалий и геофизических полей.

Изложенные в краткой форме экологические функции атмосферы, гидросферы и литосферы однозначно свидетельствуют о функциональной сложности и необычайно высокой динамичности отдельных геосфер, разнообразии тесной сопряженности и взаимообусловленности их экологических функций. Отсюда неизбежен вывод о том, что нарушение какого-либо одного компонента любой геосферы с неизбежностью приводит к тому или иному глубокому кризисному нарушению других ее компонентов. Следовательно, нельзя планировать автономное освоение какого-то одного, на первый взгляд отдельного и самостоятельного, ресурса биосферы, не считаясь с тем, как оно отразится на других ее составляющих.

Ввиду того что биосфера является сложноорганизованной глобальной целостной системой, при разработке проблем, связанных с ее экологическими функциями, необходимо в первую очередь учитывать ее значение для устойчивого развития нашей планеты и тот громадный вклад в естественную эволюцию биокосного вещева на, который она внесла за прошедшие 4 млрд лет развития Земли, и, следовательно, проследить эволюцию биосферы как уникального космического феномена.

Взаимодействие биосферы с внешними оболочками Земли, т.е. гидросферой, атмосферой и верхней частью литосферы обеспечивает живое и косное вещество энергией и веществом, необходимыми для их развития и взаимодействия. Среди функций при взаимодействии биосферы с внешними косными оболочками, по Е.Д.Никитину и др. (1992), выделяют блокировку жесткого космического излучения, диспергацию и фансформацию метеоритного вещества, резкое снижение метеоритной бомбардировки поверхности планеты, а также функции, связанные с ограничением отдачи земного вещества в космическое пространство. При взаимодействии с внешними геосферами и Космосом биосфера участвует в процессе создания сложноорганизованного вещества, в подзарядке внутренних геосфер энергией и трансформации эндогенного вещества Земли.