Земля представляет собой более или менее правильные концентрические слои, геосферы, В направлении от периферии к центру Земли различают атмосферу, гидросферу, литосферу.
Атмосфера – газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов и простирающаяся (условно) на высоту 100 км. Атмосфера имеет слоистое строение, которое включает ряд сфер и расположенные между ними паузы: тропосфера, тропопауза, стратосфера, стратопауза, мезосфера, мезопауза, ионосфера
Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности, называется тропосферой. Ее толщина в средних широтах 10...12 км над уровнем моря, на полюсах 7...10 км, на экваторе – 16...18 км. Температура в тропосфере по высоте является стабильной и уменьшается на 0,6 ºС на каждые 100 м в диапазоне от +40 до –50 о С. В тропосфере сосредоточены примерно 80% массы всей атмосферы и до 80% всей влаги, имеющейся в послед ней. В тропосфере образуются облака и формируются все виды осадков, которые являются очистителями воздуха от примесей.
Выше тропосферы расположена стратосфера, между ними находится тропопауза. Толщина стратосферы около 40 км, воздух в ней разряжен, влажность его невысока, при этом температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км над уровнем моря постоянна (–50 ºС), затем она постепенно повышается до +10 ºС на высоте 50 км. Под воздействием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца молекулы газов в стратосфере ионизируются, в результате образуется озон. Озоновый слой, распространяющийся до высоты 40 км, играет очень большую роль, оберегая все живое на Земле от ультрафиолетового излучения.
Стратопауза отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы, в которой количество озона уменьшается, а температура на высоте примерно 80 км над уровнем моря составляет –70°С. Резкий перепад температур между стратосферой и мезосферой объясняется наличием озонового слоя. Ионосфера простирается над Землей на высоту до 2000 км. Это слой атмосферы планеты, сильно ионизированный вследствие облучения космическими лучами.
Основные газовые компоненты атмосферы : азот (78%), кислород (21%), аргон (0,9%) и углекислый газ (0,03%). Газовый состав атмосферы меняется с высотой. Атмосферный воздух – важнейший природный ресурс. Его назначение заключается в следующем: • снабжать людей, животных, растительный мир жизненно необходимыми газовыми элементами; • смягчать температурные перепады (воздух – плохой проводник тепла); • защищать поверхность Земли от космического, радиационного и ультрафиолетового солнечного излучения; • защищать Землю от метеоритов и прочих космических тел, подавляющая масса которых сгорает в атмосфере;
Гидросфера – прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой. Она включает совокупность всех вод планеты: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях ( ж., тв., газ. ), однако ее наибольший объем приходится на жидкую фазу. Гидросфера является колыбелью жизни на нашей планете и играет огромную роль в формировании ее природной среды. Вода существенно влияет на формирование климата и погоды, смягчая сильные температурные колебания, так как обладает высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью.
Гидросфера Земли на 94 % представлена солеными водами океанов и морей. Доля пресных вод в общем объеме гидросферы − менее 6 %. При этом более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды.
Общая площадь Мирового океана в 2,5 раза превышает площадь суши и занимает около 71 % земной поверхности. Температура поверхности океанических вод колеблется от –2 до +30 о С, соленость вод от –3,5 до 35 г/л. Растительность в океане распространена на глубине до 100 м, где прозрачности воды достаточно для нормального фотосинтеза, а животные обитают по всей глубине океана. Большую часть всех водных ресурсов (около 1,4 млрд км 3 ) составляет соленая вода, которая не может быть использована для питья и промышленных целей.
К водам суши относятся материковые воды, переносимые реками, сосредоточенные в озерах, болотах, ледниках, снежном покрове и заключенные в земной коре. Планетарный резерв пресной воды высокого качества сосредоточен в озере Байкал, который содержит пресной воды больше, чем все пресные озера мира. Территория Земли на 2 % покрыта болотами. В России и Белоруссии расположено свыше 60 % всех болот. Подземные воды (составляют наибольшую часть вод суши. Объем подземных пресных вод примерно в 100 раз больше объема поверхностных пресных вод озер, рек, болот и пр. Ледники покрывают 16 млн км 2 суши, их основная часть расположена в Антарктиде. Если бы ледники растаяли, то уровень Мирового океана поднялся бы по сравнению с нынешним на 64 м.
Вóды в атмосфере – это, главным образом, водяной пар или конденсат. Почти весь водяной пар (90 %) сосредоточен в тропосфере. Если бы вся сосредоточенная в атмосфере влага сконденсировалась и выпала на Землю в виде осадков, то образовался бы слой воды толщиной 25 м. Вода в природе постоянно циркулирует под влиянием теплового излучения Солнца. Таким образом, запасы воды сохраняются на земном шаре благодаря процессу кругооборота.
Биологическая вода – важнейшая составляющая живого вещества, на долю которой приходится в среднем 80 % общей массы живых существ. Общий объем биологической воды оценивается около 1000 км 3. Необходимость воды для организмов очень велика. Например, человек за год потребляет около 10 т воды, а на образование 1 кг биомассы расходуется около 500 кг воды. Ученые пришли к выводу, что баланс воды на Земле постоянен. Особое место в кругообороте воды принадлежит ледникам, так как они сберегают влагу в твердом состоянии очень длительное время. Попавший на ледник снег снова вступит в активный кругооборот воды спустя десять тысяч лет.
Уникальной оболочкой Земли является биосфера (греч. bios − жизнь, spharia − шар). Биосфера охвачена влиянием живого вещества. В настоящее время биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ. Суммарная масса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4×1012 т. Верхняя граница жизни в атмосфере определяется уровнем ультрафиолетовой радиации, т.е. высотой расположения озонового экрана (25…30 км). Если живые организмы поднимаются выше, они погибают. Гидросфера полностью заселена живым веществом, однако наибольшая его концентрация наблюдается у поверхности и у дна.
Литосфера − твердая оболочка Земли, толщина которой колеблется в пределах 50…200 км. Суша занимает около 2 9 % поверхности земного шара и включает ландшафты различной категории. Верхняя часть литосферы образует земную кору, толщина которой составляет от 3 до 40 км
Граница между этими частями литосферы определяется по скачку в изменении скорости распространения продольных и поперечных упругих сейсмических волн (так называется граница Мохоровичича, или поверхность М). Мантия Земли состоит преимущественно из тяжелых минералов, богатых магнием и железом. С процессами, происходящими в верхней части мантии, тесно связаны тектонические движения, вулканизмы, горообразование и др. Под мантией находится ядро, т.е. центральная часть Земли.
Цивилизация, оказывая мощное влияние на биосферу, создала техносферу. Техносфера − часть биосферы, преобразованная людьми с помощью прямого и косвенного воздействия технических средств для наилучшего соответствия ее своим социально- экономическим потребностям. При этом выделяются два типа объектов: природно-антропогенные и антропогенные. • Природно-антропогенный − природный объект, измененный в результате хозяйственной и иной деятельности, и (или) объект, созданный человеком, обладающий свойствами природного объекта и имеющий рекреационное и защитное значение, • Антропогенный − объект, созданный человеком для обеспечения его социальных потребностей и не обладающий свойствами природных объектов. Ведущим элементом преобразования биосферы в техносферу и в дальнейшем в ноосферу является инженерная экология.
Абиотические (или абиогенные) экологические факторы – факторы неживой или косной природы (климатические, космические, почвенные, к абиотическим компонентам относятся вещество и энергия); Биотические (или биогенные) экологические факторы – факторы живой природы (гены, клетки, органы, организмы, популяции, сообщества). Биосистемы – это биологические системы, в которых биотические компоненты разных уровней организации (от генов до сообществ) упорядоченно взаимодействуют с абиотическими компонентами (энергией и веществом), составляя единое целое с окружающей физической средой. Биосистемы разных уровней изучаются различными дисциплинами: гены – генетикой, клетки – цитологией, органы – физиологией, организмы – ихтиологией, микробиологией, орнитологией, антропологией и др.
Популяция – совокупность разновозрастных особей одного вида, обменивающихся генетической информацией, объединенных общими условиями существования, необходимыми для поддерживания численности (например, популяция грызунов). Любой вид в природе представлен совокупностью популяций. Биоценоз – совокупность популяций, которая функционирует в определенном пространстве абиотической среды – биотопе. Биотоп – однородное по абиотическим факторам местообитание, занятое одним и тем же сообществом (лесопарк, прибрежная отмель, склон оврага). Экосистема – это система, в которой биотический компонент представлен биоценозом, абиотический – биотопом (биоценоз + биотоп = экосистема). Биосфера – наружная оболочка (сфера) Земли, область распространения жизни ( bios – жизнь), или, по другому определению, сумма экосистем, включающая все живые организмы, взаимосвязанные с физической средой Земли. Биота – любая пространственная совокупность всех живых организмов.
