Географическая оболочка

Географическая оболочка 


Введение

1.Географическая оболочка как природный комплекс планетарного масштаба.

1.1. Основные этапы развития и состав геосферы.

1.2 Общие закономерности эпигеосферы.

1.3 Общая характеристика географических поясов Земли.

1.4 Взаимосвязь климата и ландшафтообразующих факторов.

1.5 Роль педосферы для географической оболочки.

2.Динамические процессы  в ландшафте.

2.1 Гидрология. Роль влагооборота.

2.2 Биогенный оборот веществ в ландшафте

2.3.Абиотическая миграция вещества в ландшафте. Энергетика ландшафта.

Заключение

Список использованных источников



















Введение

Географическая оболочка — область зарождения жизни на Земле, область активной деятельности человечества. Из чего и вытекает актуальность данной работы.

Географическая оболочка – целостный географический комплекс в глобальном масштабе, включающий в себя нижнюю часть атмосферы, приповерхностный слой литосферы, гидросферу и биосферу. Между геооболочками происходит сложное взаимодействие, непрерывный обмен энергией и веществом. Отличается разнообразием условий, что обусловлено интенсивным взаимодействием в ней образований разного происхождения.

Разными учеными граница эпигеосферы проводится по-разному. Наиболее распространенная по С.В.Калеснику, который выделял границы географической оболочки  верхнюю в стратосфере, нижнюю – по границе зоны гипергенеза. 

Таким образом, эпигеосфера территориально и по объему совпадает с биосферой. 

В эпигеосфере протекают такие процессы (свойства): 
1.Световая энергия солнца трансформируется в тепловую энергию.
2.Сталкиваются и взаимодействуют потоки вещества и энергии, идущие из недр земли.
3.Вещество в эпигеосфере одновременно находится в трех агрегатных состояниях— твердом, жидком  и газообразном.

Основным свойством географической оболочки является ее целостность, которая обусловлена  непрерывным обменом энергии и вещества между ее составными частями, обеспечивающие многократность одних и тех же процессов и явлений и их суммарную эффективность. 

В целом географическая оболочка — наиболее сложно устроенная часть нашей планеты.

Целью курсовой работы является изучение географической оболочки как природного комплекса планетарного масштаба.

В задачи данной курсовой работы входит :

1.Изучение состава, свойств и закономерностей географической оболочки.

2.Рассмотреть общую характеристику географических поясов Земли и проследить взаимосвязь климата и ландшафтообразования.

3.Проанализировать роль педосферы как одной из геосфер.

4. Рассмотреть динамические процессы в ландшафте.























1. Географическая оболочка как природный комплекс планетарного масштаба

1.1 Понятие о географической оболочке.


В 1932г. А.А. Григорьев ввел термин «географическая оболочка». Для географа  она выступает как непрерывная оболочка Земли, которая включает в себя нижние слои атмосферы, верхнюю часть литосферы, гидросферу и биосферу. Составные части географической оболочки находятся в соприкосновении, взаимодействие и взаимопроникновении.

Географическую оболочку разные ученые обозначают по-разному: ландшафтная оболочка, ландшафтная сфера, географическая сфера, географическая сфера, биогеносфера, эпигеосфера др.



История развития географической оболочки тесно связана с историей планеты. В докембрийский период была заложена материальная основа географической оболочки, а в фанерозое сформировались основные структурные отдельности и режимы функционирования.



Четко выраженной границы у геосистемы нет. Учеными она проводится по разному. Наиболее распространенная по С.В. Калеснику, который выделил верхнюю границу в стратосфере  (высота 25-30 км). Слой характеризуется высокой концентрацией озона, который является специфическим экраном Земли, ограждает биосферу от избытка  ультрафиолетовых лучей. Истощение озонового слоя ведет к исчезновению жизни на Земле. Озоновый слой создает надобные тепловые условия. Одна из главных задач общества – охрана озонового слоя.  

Нижнюю выделяет по границе зоны гипергенеза — зона преобразования литосферы под воздействием гидросферы, атмосферы и живых организмов (500-800 метров). В океане нижней границей считается его дно. 

Таким образом, протяженность географической оболочки составляет приблизительно 30 км на суше. 

А.А. Григорьевым были сформулированы основные  особенности географической оболочки. 

Таким образом в эпигеосфере протекают такие процессы:

1. Световая энергия солнца трансформируется  в тепловую энергию.

2. В географической оболочке сталкиваются и взаимодействуют потоки вещества и энергии ,идущие из недр земли.

3. Вещество в эпигеосфере одновременно находится в трех агрегатных состояниях — жидком, твердом и газообразном.

Основным свойством географической оболочки является ее целостность, которая обусловлена  непрерывным обменом энергии и вещества между ее составными частями, обеспечивающие многократность одних и тех же процессов и явлений и их суммарную эффективность. 

Географическая оболочка состоит из природных компонентов, которые имеют определенное физическое состояние (твердое, жидкое, газообразное), химический состав, уровень организации ( неживое, живое, биокосное), а так же степень активности.

По степени активности выделяют три группы:

1). Инертные компоненты (твердый фундамент, рельеф, почва);

2). Мобильные компоненты  (воздух, вода);

3). Активные компоненты (биота);

Компонентами природы считаются :

— массы твердой земной коры;

— массы гидросферы;

— массы атмосферы;

— биота;

— почва;

— климат;

—рельеф.

Географические компоненты принимают связующее место с системе организации вещества Земли между простыми дискретными телами (минералы и горные породы, отдельные организмы и др.) и геосистемами. Компоненты геосистем — результат взаимопроникновения и взаимодействия качественно разных тел. Их можно рассматривать как первую ступень географического объединения. Второй ступенью считаем геосистемы как наиболее сложную форму организации природных тел. 

Географические компоненты являются частями вертикального строения, так как им свойственно упорядоченное ярусное расположение внутри геосистемы.
Эпигеосфера и биосфера территориально и по объему практически равны, но  одного мнения насчет их соотношения нет. Первая группа географов считает, что понятие «эпигеосфера» и «биосфера» тождественны и предлагают заменить понятие «эпигеосфера» на «биосферу» как общеупотребляемый среди населения. Следующие видят биосферу как одну из стадий развития геосферы. Для третьей группы понятия «биосфера» и «эпигеосфера» отличаются, так как в определении первого внимание уделяется роли живого вещества в развитие оболочки, имея биоцентрическую направленность. 

Для географической оболочки свойственно:

1).Целостность, которая обусловлена непрерывным обменом вещества и энергии  между ее составными частями.

2).Эмерджентность, то есть несводимость свойств системы к сумме отдельных элементов.

3).Структурность — обусловленность поведения системы её структурными особенностями.

4).Автономность — способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности.

5).Взаимосвязанность системы и среды, то есть система формирует и проявляет свои свойства только в процессе взаимодействия с внешней средой.

6). Иерархичность (соподчиненность элементов системы)

7).Устойчивость (саморегуляция и самовосстановление) — стремление системы к сохранению своей структуры.

8).Управляемость. Говорит о наличии внешней/внутренней системы управления.

9).Множественность описания (модели исследования).

10).Территориальность — размещение в пространстве.

11).Динамичность — развитие во времени.

В рамках геосферы можно выделить два важнейших свойства: непрерывность, которая взаимообусловлена работой всех ее компонентов и дискретность— проявление процессов дифференциации вещества и энергии в географической оболочке.

Эпигеосфера имеет вертикальное (ярусное) строение и  горизонтальное строение, которое представляет собой сферу наземных ландшафтов.

Вертикальная структура для Ф. Н. Милькова послужила основой выделения контактного слоя ландшафта, которая называется ландшафтной сферой.

Вертикальное строение эпигеосферы имеет вертикальный характер, который выражается в расположении основных частных геосфер на контактах атмосферы, гидросферы, литосферы, где происходит наиболее активное взаимодействие и взаимопроникновение в узкую пленку — ландшафтную сферу.

Наибольшей сложностью и мозаичностью горизонтальной структуры отличается контактный слой на поверхности раздела суши и атмосферы, которая называется сферой наземных ландшафтов.

Сложная дифференциация ландшафтной сферы выражающейся в мозаике геосистем разных рангов, постепенно сглаживается по вертикали  в атмосфере и литосфере.

В ландшафтной сфере неравномерность распространения вещества и энергии служит основой для разнообразных процессов (потоки энергии,циркуляция воздуха,воды,миграфия химических элементов и тд), поэтому любые изменения в одной части ландшафтной сферы непременно скажутся во всех остальных.

Ландшафтная сфера состоит из ландшафтного комплекса от фаций до ландшафтных зон. Сложность строения геосистем находятся в прямом соответствие с их рангом. Роль типизации возрастает по мере понижения ранга геосистемы, то есть чем меньше природный комплекс, тем однороднее природный условия в  его пределах.

Таким образом, вся географическая оболочка имеет сложное мозаичное строение и состоит из природных комплексов разного ранга.

В своем развитие географическая оболочка прошла три этапа развития.

1.Геологический этап развития географической оболочки (абиогенный) (от 4,6 млрд до 570млн лет назад). Этап захватил весь докембрийский период и продолжался вплоть до начала фанерозоя. Это период образования гидросферы и атмосферы при дегазации мантии, образование магнитного поля вокруг Земли. Возникновение мощной континентальной земной коры. 

Первые признаки жизни 3,6—3,8 млрд лет назад появились в водной среде.

2.Биогенный этап (от 570 млн до 40 тыс. лет назад). На этом этапе произошло формирование озонового слоя, современной атмосферы и гидросферы, резкий скачок в развитии органического мира, начало образование почв.

3.Современный этап (40 тыс. лет назад — наше время) начинается с появления homо sapiens. Человек активно преобразовывает географическую оболочку.

Таким образом, развитие географической оболочки шло по линии усложнения ее структуры. 

1.2 Общие закономерности развития географической оболочки.

Общие закономерности функционирования геооболочки — следствие взаимодействия и взаимопроникновения геосфер, понимание которых предоставляет объяснение территориальных особенностей районов Земли и организацию природы,населения,хозяйства.

Общими географическими закономерностями являются ритмичности природных явлений, целостность географической оболочки,зональность и азональности, круговороты вещества.

Широтная зональность- это закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов от экватора к полюсам. 
Первопричина зональности – неравномерное распределение короткой волновой радиации солнца по широте вследствие шарообразности земли и изменение угла падения солнечных лучей. 

Существенную роль в зональности эпигеосферу играет наклон земной оси и плоскости эклиптики - большой круг небесной сферы по которому происходит видимое годичное движение солнца. 

Механизм зональности проявляется неоднозначно в различных частях эпигеосферы. 

 Следствие его: зональность воздушных масс, циркуляция атмосферы, влагооборот. 

Выделяют четыре основных типа воздушных масс: экваториальне (тёплые, влажные), тропические (тёплый, сухие), массы умеренных широт (прохладные и влажные),полярные ( холодные и относительно сухие ). 

Процессы климатической зональности: заболачивания, формирование почв, коры выветривания, миграции химических элементов, стока. 

Действия закона зональности наиболее полное сказывается в ландшафтный сфере. 

Природная или ландшафтная зона это широкая полоса через материки каждого полушария с определённым соотношениям тепла и влаги с наличием геосистем в которых общность морфологических признаков будет преобладать над различиями

Всего 13 природных зон. Каждой зоне присуще свой тип климата растительности и почв.

Физико-географическая страна это крупная гиа структурное образование, выделяемые по единству литогенной основы

Ландшафтные зоны и физико-географические страны не соподчинены друг другу поскольку факторы их определяющие различны .

Следует отметить, проявление зональности осложняется различными условиями (сложность рельефа, литология, условия увлажнения). Поэтому выделяют  высотную поясность - это закономерная смена природных условий ,компонентов и комплексов с изменением высоты над уровнем моря. Причиной высотной поясности является изменение теплового баланса с высотой. 

Азональность – это локальные взаимодействия средообразующих компонентов, а часто и антропогенных факторов, скрывающие проявление зональности. 

Ландшафт развивается в условиях зонально - азональных, что проявляется в единстве геологического фундамента, типа рельефа и климата. 

Проявление азональности это деление на сушу и океан.

 С явлением зональности очень часто связано понятие секторность( западный, центральный ,восточный сектора). 

Главным фактором служит увлажнение. 

Соответствии с явлением секторности  выделяют ландшафтные провинции ,который располагается перпендикулярно ландшафтным зонам. Для провинций характерно некоторые единство климата, почв, растительности. Различие между провинциями в пределах одной зоны не выходят за рамки общих зональных чёрт. 

Критериями выделение ланшафтного округа является естественно -историческое, геологическоея, геоморфологическое, почвенное и флористическое единство. 

Широтная зональность работает от лучистой энергии солнца. Азональность от внутренней энергии земли.

Целостности географической оболочки является важной географической закономерностью так как природные процессы ,компоненты и комплексы пребывают в тесной взаимосвязи . Это значит, что изменение одного из них ведет к изменению остальных. Эта закономерность присуща не только геообъектам на небольших территориях, но и всей геооболочке, которая состоит из комплексов различного масштаба. 

При изменении хотя бы одного компонента природного комплекса следует преобразование других, которые  находятся с ними во взаимосвязи. К примеру, создание искусственного водохранилища –это в первую очередь замена наземных геосистем водными. Это приводит  к  размыву берегов,  активизация оползней и  обвалов, поднятию уровня грунтовых вод, заболачиванию, влечет за собой изменение местного климата и др.

Способность обмениваться веществом свойственна всем природным комплексам, что является квинтэссенцией закономерности круговорота вещества (круговорот воздушных масс, воды и др). В результате  поддержания круговорота  существует жизнь, сохраняется генетическое единство живой и неживой природы и др.

Ритмичность выражается в повторяемости процессов (сезонные изменения,смена времени года, дня и ночи). Глобальными являются колебания климата, подземных и поверхностных вод. 



1.3 Общая характеристика географических поясов Земли



Выделение географических поясов происходит на основе поступления тепла на земную поверхность. 

На земле выделяют 13 географических поясов. 

1). Экваториальный пояс 0°—10° широты распределение идёт симметрично. В этом поясе господствуют экваториальные массы с высокой температурой, влажностью воздуха и большим количеством осадков в течение года. Средняя температура от +24-+28 °С, осадков 2000-3000 мм/год. Преобладает химическое выветривание в связи со значительным увлажнением выделяется только одна зона влажных экваториальных лесов.

 2). Субэкваториальные пояса 10° – 20° по широте. Характеризуется сезонной сменой воздушных масс – зимой тропических, летом экваториальных, отличается сезонная смена увлажнения. Влажным летом преобладает химическое выветривание, в сухую зиму физическое выветривание. Зоны Подразделяются на подзоны вечнозеленых, муссонных смешанных лесов и средиземноморских летнесухих лесов и кустарников. 

3). Тропические пояса 20° – 30° по широте. Под влиянием тропических воздушных масс формируется сухой жаркий климат с большими суточными колебаниями температуры. Отмечаются самые высокие среднемесячные температуры воздуха на земле +35 °C, осадки 150 мм/год. Преобладает физическое выветривание, бедный биотический компонент, слаборазвитые почвы. Выделяют зоны саванн и редколесий, а также зоны тропических пустынь и полупустынь

4). Субтропические пояса 30° –  40° по широте. Характерна сезонная смена воздушных масс и природных условий. Летом тропические воздушные массы, зимой массы умеренных широт. Формируются различные природные зоны включая зону вечнозелёных лесов и кустарников ,зону пустыни и полупустыни ,зону влажных лесов. 

5). Умеренные пояса. 40° – 60° по широте. Характеризуется формированием воздушных масс умеренных широт. Чёткое разделение года на сезонны. Соответственно сезонность проявляется во всех природных процессах. Формируются зоны тайги ,широколиственных лесов, смешанных лесов, лесостепи и степи, пустынь и полупустынь. 

6).Субполярные пояса 60° – 66° по широте. Сезонная смена воздушных масс. Летом под влиянием воздушных масс умеренных широт, зимой арктических и субарктических широт. Зимой в центральных районах средняя температура достигает до -40°С. Преобладает физическое выветривание (мерзлотное).  Развита многолетний мерзлота. Зоны тундры и лесотундры.

7).Полярные пояса более 66° по широте. Характеризуется преобладанием арктических или антарктических воздушных масс. Преобладает морозное выветривание. Зоны ледниковых пустынь.

1.4.Взаимосвязь климатообразования и природной зоны.

По современным представлениям  климат Земли сформировался под влиянием следующих факторов:

1) Солнечной радиации. На каждой широте высота солнца изменяется в течение года , увеличиваясь летом и уменьшаясь зимой (в соответствие с полушариями). То есть нагревание Земли солнечными лучами  убывает от экватора к полюсам. Этим объясняется зональное распределение тепла и всех явлений, зависящих от теплового режима.

2) Циркуляции атмосферы. Это система воздушных течений  на земном шаре, которая способствует переносу тепла и влаги из одних районов в другие. При неравномерном нагревании земной поверхности возникают области высокого и низкого давления; так возникает система ветров планетарного масштаба.

3)Характера поверхности Земли. На климат значительное влияние  оказывает характер земной поверхности из-за неравномерного распределения материков и океанов на одних и тех же широтах создается сложное распределение тепла и влаги.

Летом над нагретыми материками образуется низкое давление ,над океанами высокое. Зимой наоборот.

Таким образом, создается муссонная циркуляция воздуха.

Рельеф, растительность или снежный покров в свою очередь создают местную циркуляцию . 

Взаимодействие рельефа и климата проявляется по-разному на равнинах и в горах.

В горах природные условия изменяются значительно быстрее, чем на равнинах. С нарастанием высоты понижается температура, давление, увеличивается влажность и облачность, до определенной высоты количество возрастает осадков.

Высотная поясность это закономерная смена природных процессов, компонентов и комплексов по мере изменения высоты над уровнем моря.

Причиной высотной поясности является изменение теплового баланса с высотой.

Каждой природной зоне характерен особый тип высотной поясности.

Таким образом, образование природных зон и климата тесно взаимосвязаны друг с другом.

1.5.Роль педосферы для географической оболочки. 

Почвенный покров образует одну из географических оболочек –педосферу.

Почва–биокосное вещество (В.И.Вернадский).

Педосфера является продуктом взаимодействия литосферы, атмосферы, биосферы и гидросферы. 

Почва – это обладающая плодородием сложная полифункциональная, поликомпонентная открытая многофазная система  в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени.

Полифункциональность–почва выполняет разные функции.

Поликомпонентность–состоит из органического и неорганического вещества.

Многофазность – твердая часть почвы, газообразная часть, жидкая часть (почвенный  раствор), живая фаза.

Основные функции почвы для географической оболочки предопределены ее промежуточным положением в природе. Она находится на границе между живой и неживой природой.

1.Важнейшей функцией является обеспечение жизни на планете. Служит основным источником питания, энергии и воды для растений. 

2.Запас энергии. В почве аккумулируется больная часть солнечной энергии, которая обеспечивается деятельностью растений при фотосинтезе. 

3.Почва обеспечивает взаимодействия круговоротов веществ в природе. 

4.Регулировка состава атмосферы и гидросферы одна из важнейших функций почвы.

5.Обеспечение цикличности биосферных процессов.

6. Оберегает поверхность земли от пересушивания, переувлажнения и перегревания.

7.Способствует очищению воды, воздуха, разрушению вредных веществ, то есть выполняет санитарные функции.

8.Содействует образованию полезных ископаемых, минералов и пород  в литосфере.

9.Плодородие почвы является важнейшим условием образования сельского хозяйства и существования человека на Земле.

10.Протекторная функция–почва поглощает и удерживает в себе различные загрязняющие вещества , в том числе и радионуклиды. 

Таким образом, почва является одной из географических оболочек, всеобщим достоянием человечества, охрана и рациональное использование которой одна из главных задач общества.  

2.Динамические процессы в ландшафте.

2.1. Влагооборот в ландшафте.

Гидросфера – это прерывистая водная оболочка Земли, включающая всю химически не связанную воду в твердом, жидком и газообразном состоянии. Является одной из геосфер и находится между литосферой и атмосферой.
Оболочка включает в себя : воды мирового океана (проливы, заливы, моря и океаны) приходится 96,4 процентов всей земной воды; воды суши (болота, озера, реки и ледники) –3,6 процентов воды на Земле; воды атмосферы ( водяной пар, облака) 0,001 процент воды сконцентрированной в нижней части тропосферы; воды в составе живых организмов приходится 0,0001 процент воды на планете .

Несмотря на многообразие видов вод, гидросфера едина ибо все ее части связаны потоками океанических течений, русловых, поверхностным и подземным стоком , атмосферным переносом .

Влагооборот является одним из важнейших процессов геосферы, осуществляя перенос вещества и энергии посредством воды.

Сложная система водных потоков пронизывает геосистему подобно кровеносной системе человека. 

1). Посредством потоков влаги происходит основной минеральный обмен между системами ландшафта. 

2). Перемещение влаги в геосистеме сопровождается формированием растворов, коллоидов, аккумуляция, транспортировкой химических элементов. 

3). Большинство геохимических реакций происходит в водной среде.

4).Внешние связи осуществляется через входные и выходные водные потоки.

Атмосферные осадки (жидкие, твердые) и конденсация водяного пара  формируют резерв влаги. Растительность транспирирует большое количество осадков; доля, стекая по стволам, проникает в почву, где фильтруется и создает самую активную часть внутреннего оборота. Часть влаги, поступающей  на поверхность почвы, идет на поверхностный сток и затем испаряется. Небольшое количество принимает участие в гидратации и дегидратации.  Доля влаги, выпадающей из внутреннего влагооборота уходит в глубинный сток.  В следствие пересушивания почвы ,происходит поднятие влаги по капиллярам и затем испаряется. Схему влагооборота можно увидеть на рис 2.1. Тем не менее, в основном почвенные запасы влаги  всасываются корнями растений и расходуются на  продукционный процесс.



Интенсивность влагооборота и его структура специфичны и зависят прежде всего от энергообеспеченности и количества осадков, подчиняясь зонально-азональным закономерностям.

Показателем выходного потока влаги служит величина суммарного стока (подземного и поверхностного).

Суммарное испарение является обобщенным показателем внутреннего влагооборота. При достаточном количестве влаги суммарное испарение в ландшафте определяется энергоресурсами.

Коэффициент стока, или дополняющий его до единицы коэффициент испарения, выражается соотношением между внутренним и внешним влагооборотом.

В высоких широтах (близкие к полюсам) внешние потоки превосходят внутренний оборот, а в низких широтах они примерно равны.

Во внутреннем обороте среди всех компонентов ландшафта основная роль принадлежит биоте (особенно лесной). Растительность прямо или косвенно способствует уменьшению выходного потока влаги путем сокращения поверхностного стока. Поверхностный ток может и вовсе отсутствовать при наличие мощной подстилки.

Таким образом, круговорот воды осуществляет перенос влаги и тепла, связывая земные оболочки и играя исключительно важную роль в образовании комплексной природной оболочки Земли.

2.2.Биогенный оборот веществ в ландшафте.

Биогеохимический цикл или малый биологический круговорот–это одно из главных звеньев функционирования геосистем. В его основе лежит продукционный процесс (образование органического вещества первичными продуцентами, т.е. зелеными растениями).

Основная часть фитомассы после отмирания разрушается микроорганизмами, а продукты минерализации возвращаются обратно в атмосферу и почву.

Процессы созидания и разрушения биомассы не всегда сбалансированы и примерно один процент может выпадать из цикла и аккумулироваться в почве и осадочной породе. 

Биологический круговорот имеет значение при изучении:

1).Взаимоотношений биоценоза как целого с другими блоками геосистемы.

2).Зависимости биогенных потоков и биологической продуктивности от географических факторов.

3).Закономерности их проявления на региональном и локальном уровнях.

4).Степени замкнутости или открытости биологического круговорота и его роли во внутреннем механизме функционирования ландшафта и его внешних связей.

Для оценки интенсивности круговорота используются производные показатели: отношение чистой первичной продукции к запасам фитомассы, или отношение живой фитомассы к мертвому органическому веществу и тд.

Для характеристики вклада биоты в функционирование геосистем важны такие показатели:

1).Количество элементов питания, их химический состав, который потребляется для создания первичной биологической продукции........................