Geografische Hülle der Erde. Entwicklungsmuster der geografischen Hülle

Die geografische Hülle ist ein Interaktionsbereich zwischen intraplanetaren endogenen und externen – exogenen und kosmischen Prozessen, die unter aktiver Beteiligung organischer Materie ablaufen. Daher die Grenzen geografische Hülle muss durch die Bedingungen bestimmt werden, unter denen die Existenz von Proteinkörpern möglich ist, die die Grundlage des Lebens auf der Erde bilden. Die untere Grenze wird durch die 100°C-Isotherme reguliert, d.h. liegt in einer Tiefe von etwa 10 km; Die obere befindet sich in einer Höhe von 10–15 km unter der Ozonschicht, die die für lebende Materie schädliche ultraviolette Strahlung der Sonne abschirmt.

Somit beträgt die Dicke der geografischen Hülle 20–25 km und umfasst die oberen Schichten, die Hydrosphäre, die Atmosphäre und die sie sättigende organische Substanz.

Merkmale der Entwicklung der geografischen Hülle werden hauptsächlich durch die Ansammlungsrate von freiem Wasser auf der Oberfläche des Planeten bestimmt. Hier im Grenzbereich sind Interaktionsprozesse am aktivsten und es entstehen vielfältige Formen Erdoberfläche, Umrisse kontinentaler, mariner und ozeanischer Regionen, Vielfalt der organischen Welt, terrestrisch und unter Wasser.

Die Projektion intraplanetarer Prozesse auf die Erdoberfläche und deren anschließende Wechselwirkung mit der Sonnenstrahlung spiegelt sich letztendlich in der Bildung der Hauptkomponenten der geografischen Hülle wider – Oberkruste, Relief, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre. Um die Muster seiner Entwicklung zu identifizieren, ist es daher notwendig, die Dynamik des endogenen Regimes des Planeten, die Entwicklung von Magmatismus, freiem Wasser und das Relief der Erdoberfläche zu untersuchen. Mit dem Aufkommen von Wasser werden die Voraussetzungen für die Bildung einer sauerstoffreichen und entwickelten Biosphäre geschaffen.

Der aktuelle Zustand der geografischen Hülle ist das Ergebnis ihrer langen Entwicklung, beginnend mit der Entstehung. Ein korrektes Verständnis der in der geografischen Hülle ablaufenden Prozesse und Phänomene verschiedener räumlich-zeitlicher Skalen erfordert mindestens eine mehrstufige Betrachtung, beginnend mit der globalen - planetarischen. Gleichzeitig galt die Untersuchung von Prozessen dieser Größenordnung bis vor kurzem als das Vorrecht der geologischen Wissenschaften. In der allgemeinen geografischen Synthese wurden Informationen auf dieser Ebene praktisch nicht verwendet, und wenn sie beteiligt waren, waren sie eher passiv und begrenzt. Allerdings ist die Zweigeinteilung der Naturwissenschaften eher willkürlich und weist keine klaren Grenzen auf. Sie haben ein gemeinsames Forschungsobjekt – die Erde und ihre kosmische Umgebung.

Durch thermochemische Reaktionen im Bereich des äußeren Erdkerns entstehen Metalle, deren Oxide, flüchtige Stoffe und Wasser. Leichte Reaktionsprodukte und überschüssige Wärme diffundieren unter der Basis der Steinhülle – der Peripherie. Aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit der letzteren dringen sie nicht sofort zur Planetenoberfläche durch, sondern bilden, indem sie sich unter der Basis der Peripherie ansammeln, eine Zone sekundärer Erwärmung des oberen Mantels – die Asthenosphäre. Die periodische Entladung der Asthenosphäre von überschüssigem magmatischem Material, flüchtigen Stoffen und Hitze als Folge des Vulkanismus geht mit der Bildung eines dekomprimierten Raums darin einher. Die darüber liegende Steinhülle der Peripherie sackt, dem abnehmenden Volumen folgend, passiv über diese Bereiche ab und bildet negative Reliefformen auf der Erdoberfläche. Gebiete, in denen solche Senkungen nicht auftreten, werden als Restbergland erhalten. All dies wird durch die Beschränkung der Fallenprovinzen der Kontinente auf Plattformsyneklisen, den engen Zusammenhang massiver Plateau-Basalt-Ergüsse mit der Bildung ozeanischer Becken im Känozoikum (Orlyonok, 1985) bestätigt. Eine Verringerung des Erdvolumens aufgrund der Verdichtung von Proto-Materie, der Dissipation von Wasserstoff, anderen Gasen und Wasserdissoziationsprodukten geht mit einer Verringerung des Radius des Planeten und seiner Oberfläche einher. Nach unseren Berechnungen betrug der Gesamtmasseverlust etwa 4,2 × 10 25 g, was einer Volumenverringerung um 4,0 × 10 26 cm 3 und einer Radiusverringerung um 630 km entspricht. Daher werden hauptsächlich die verschiedenen Absenkungsgrade der Kugel während der allgemeinen Kontraktion angezeigt. Dieser Prozess ist sowohl räumlich als auch zeitlich ungleichmäßig. Unebenheiten entlang des Abstiegsradius der Kugeln führen zur Bildung unterschiedlich hoher Nivellierflächen.

Mit anderen Worten: Die Verkleinerung der Oberfläche einer kontrahierenden Kugel wird nicht durch eine allgemeine plikative Kompression ihrer Steinhülle erreicht, wie Elie de Beaumont und E. Suess annahmen, die vom Modell der zunächst feurig-flüssigen Erde ausgingen , sondern indem die einzelnen Blöcke auf unterschiedliche Ebenen abgesenkt werden. Und das ist neben ihrer ursprünglichen Prämisse der Hauptunterschied zwischen der „kalten“ Kontraktion und der klassischen Suess-Kontraktion. Die Hülle dieser diskreten Oberflächen hat die gleiche Fläche wie die ursprüngliche Erdoberfläche.

Die Verringerung der Erdoberfläche aufgrund einer Verringerung ihres Volumens und einer fortschreitenden Verringerung des Radius führt zu einer Erhöhung des Kontrasts und der Zerlegungstiefe des Reliefs der festen Peripherie. Folglich ist die Differenzierungsamplitude des Reliefs des Planeten direkt proportional zu seinem Alter und seiner inneren Aktivität und umgekehrt proportional zum exogenen Faktor, der die Intensität der Reliefzerstörung charakterisiert, die letztendlich durch das Vorhandensein oder Fehlen von freiem Wasser auf dem Planeten bestimmt wird Oberfläche. Ozeanische und kontinentale Blöcke sind die höchsten Harmonischen der Kontraktion, die während der globalen Kompression der Kugel entstehen, deren felsige Hülle – die Peripherie – die über den dekomprimierten Räumen der Asthenosphäre absinkt und sich passiv an das abnehmende Volumen der Kugel anpasst. Die Vertiefungen und Erhebungen innerhalb dieser Hauptgeotexturen sind Kompressionsharmonische höherer Ordnung, die sich in den späteren Stadien der Erdentwicklung während ihrer Kontraktion überlagern.

Auf anderen Planeten und Sternen sind Spuren einer kontraktiven Entwicklung zu beobachten. Als Grundlage wird der wiederholte Gravitationskollaps massereicher Sterne bei Erschöpfung des thermonuklearen Brennstoffs angesehen moderne Theorie ihre Entwicklung. Theoretiker des Neomobilismus suchen die Energie horizontaler Bewegungen unter Erdbedingungen im Mechanismus der Mantelkonvektion. Unter Sternbedingungen wird ein solcher Mechanismus durch Beobachtungen bestätigt und theoretisch begründet. Auf einem kalten und heterogenen Planeten, auf dem gravitative Kompressionskräfte vorherrschen, wird die Existenz eines solchen Mechanismus postuliert. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass verlässliche Beweise für seine Existenz gefunden werden. Die thermodynamischen Bedingungen auf Planeten und Sternen sind unterschiedlich, daher ist auch die Dynamik ihrer Außenhüllen unterschiedlich. Die Beweglichkeit der Plasmahülle wird durch die Notwendigkeit bestimmt, überschüssige Wärme aus dem Inneren des Sterns abzuleiten. Horizontale Mobilität Für die felsige Hülle des Planeten gibt es ohne eine kontinuierliche atmosphärische Schicht keine zufriedenstellende Energieerklärung.

Wann und wie ist die Erde entstanden und wie verläuft ihre weitere Entwicklung? Dies blieb von Forschern unbemerkt. Gleichzeitig ist Wasser das wichtigste Ergebnis der Evolution der Urmaterie. Seine allmähliche (bis zur Grenze zwischen dem Mesozoikum und dem Känozoikum) Ansammlung auf der Oberfläche des Planeten wurde von Abwärtsbewegungen der Peripherie mit unterschiedlichen Amplituden begleitet. Dies wiederum bestimmte den Verlauf der Gashülle, das Relief, das Flächenverhältnis und die Konfiguration von Land und Meer und damit die Sedimentations- und Lebensbedingungen. Mit anderen Worten: Das vom Planeten produzierte und an die Oberfläche transportierte freie Wasser bestimmte im Wesentlichen den Verlauf der Entwicklung der geografischen Hülle. Ohne sie wären das Erscheinungsbild der Erde, ihre Landschaften, ihr Klima und ihre organische Welt völlig anders. Der Prototyp einer solchen Erde ist auf der trockenen und leblosen Oberfläche der Venus, teilweise des Mondes und des Mars, leicht zu erkennen.

Die Grenze zwischen Mesozoikum und Känozoikum ist durch die Beschleunigung des Abtransports von freiem Wasser an die Erdoberfläche als Folge der spontanen Dehydrierung von Proto-Materie gekennzeichnet (Orlyonok, 1985). Die äußere Manifestation dieses Prozesses war die Ozeanisierung der Erde. Dies ist ein planetarischer Prozess, der Dehydrierung, Massenvulkanismus und das Absinken großer Teile der Peripherie umfasst. Die Ozeanisierungsphase findet am Ende der Entwicklung der protoplanetaren Materie statt und die Gesamtdauer dieses Prozesses unter Erdbedingungen wird auf 140–160 Millionen Jahre geschätzt. Während der Ozeanisierung bilden sich Kontinentalmassive, deren Reliefkontrast allmählich zunimmt. Die Geschwindigkeit und das Volumen der Bewegung der Proto-Materie von der Asthenosphäre zur Erdoberfläche und deren anschließender Zerfall und Erosion waren während der Zeit der Ozeanisierung offenbar deutlich höher als im vorozeanischen Zeitalter.

Die bisherigen Entwicklungsstadien waren nur durch mehr oder weniger gleichmäßig über die Erdoberfläche verteilte flache Gewässer gekennzeichnet. Dies wird durch das überwiegend flache Wasseraufkommen des Paläozoikums und Mesozoikums innerhalb der Kontinentalblöcke, das Fehlen einer Breitendifferenzierung des Klimas und das relativ schwach zergliederte Relief bestätigt. Unter solchen Bedingungen war die Geschwindigkeit der Entwicklung der geografischen Hülle, einschließlich der Ansammlung, Bewegung und Entblößung von aus der Asthenosphäre entferntem Material, mindestens eine Größenordnung weniger intensiv als im Zeitalter der Ozeanisierung.

Die derzeitige Denudationsrate der Erdoberfläche, geschätzt anhand des Volumens und der Masse der Feststoffe, beträgt etwa 0,8 km/10 7 Jahre. Im Durchschnitt blieben sie nur in den letzten 60-70 Millionen Jahren so, d. h. nach dem Beginn der Bildung von Ozeanbecken und der Trennung moderner Kontinente. Die Beschleunigung der Entblößungsprozesse wurde durch eine Zunahme der Reliefamplitude und eine Abnahme der Basis verursacht. Folglich betrug die Dicke der verarbeiteten Kruste über einen Zeitraum von 60–70·10 6 Jahren etwa 5–6 km.

Im frühen Phanerozoikum und Präkambrium war die Denudationsrate der schwach zergliederten Erdoberfläche wahrscheinlich um eine Größenordnung geringer, d. h. über einen Zeitraum von 3,9·10 9 Jahren betrug die Mächtigkeit der verarbeiteten Kruste etwa 31 km. Die Gesamtdicke der zerfallenen und oxidierten Schichten betrug im Laufe von 4·10 9 Jahren 35–37 km. Die resultierende Schätzung ist zwar sehr ungefähr, aber mit der durchschnittlichen Dicke der Erdkruste von 33 km vergleichbar. Man kann davon ausgehen, dass die Mohorovicic-Grenze in manchen Fällen die vergrabene Oberfläche eines Protoplaneten darstellt, der aus Materie besteht, die älter als 4·10 9 Jahre ist. Die gesamte darüber liegende Schicht besteht aus vulkanischem Material, das aus der Asthenosphäre auf die Oberfläche des Planeten geschleudert wird. Der Zerfall und die Oxidation dieses Materials während der Wechselwirkung mit Sonnenwärme, Wasser und der Biosphäre sowie die Prozesse der Metamorphose während der Abwärtswellung der Peripherie führten zu der beobachteten Vielfalt an Formen und Zusammensetzung der Erdkruste – dem wichtigsten Element der Erdkruste die geografische Hülle.

Der wichtigste Indikator für die innere Aktivität des Planeten und die Entwicklung der geografischen Hülle ist die Hydrosphäre der Erde. Lange Zeit gab es Vorstellungen über die Konstanz seines Volumens oder kleine und gleichmäßige Einnahmen über geologische Zeiträume hinweg. Jedoch quantitative Schätzungen endogene Einträge und photolytische Verluste der Hydrosphäre der Erde zeigten, dass vor der Grenze zwischen Mesozoikum und Känozoikum die Geschwindigkeit des freien Wassertransports zur Erdoberfläche um eine Größenordnung niedriger war als in den letzten 70 Millionen Jahren.

Vor dem Jura betrug sie etwa 0,01 mm/1000 Jahre und im Känozoikum mehr als 0,1 mm/1000 Jahre, und in den letzten 5 Millionen Jahren erreichte sie ihren höchsten Wert – 0,6 mm/1000 Jahre (Orlyonok, 1985). Wenn man die Gesamtmasse des vulkanischen Materials kennt, ist es möglich, die Wassermenge zu bestimmen, die im Laufe von 4·10 9 Jahren geologischer Aktivität an die Erdoberfläche gelangt ist. Da die Protosubstanz, die im Durchschnitt 5 % Wasser enthält, verarbeitet wurde, beträgt die Gesamtmasse des vulkanischen Materials 3,6 · 10 · 25 g - das sind 1,8 · 10 · 24 g Verluste durch Photolyse in dieser Zeit Durchschnittsgeschwindigkeit 7,0·10 15 g/Jahr wären 2,8·10 24 g. Dies setzt jedoch voraus, dass die Oberfläche der Meere und des Protoozeans mit der heutigen vergleichbar wäre. Dies ist jedoch mehr als das 20-fache der gesamten Wassermasse, die während ihrer geologischen Aktivität an die Erdoberfläche gelangt. Von hier aus erhalten wir einen weiteren unabhängigen Beweis dafür, dass in vorkänozoischen Zeiten moderne Größen existierte nicht auf der Oberfläche des Planeten und die Gesamtfläche der Meeresbecken war mehr als eine Größenordnung kleiner als die heutige Gesamtfläche Spiegel des Wassers der Meere und Ozeane. Nur bei einem solchen Verhältnis von Land und Meer sollte der angegebene Wert der photolytischen Verluste, die in erster Linie von der Fläche abhängen, die Verdunstungsfläche um eine Größenordnung oder mehr reduzieren: 1,4 * 10 23 g. Modern enthält 1,6 * 10 24 g. Gesamtmasse Die an die Erdoberfläche gelangte Wassermenge wird auf 4,0 * 10 24 g geschätzt. Ein Teil des Wassers kam über nicht vulkanische Wege (durch tiefe Verwerfungen, Solfatare, Jungwasser). In den letzten 70 Millionen Jahren ist die Wasserentfernungsrate um mehr als eine Größenordnung gestiegen und betrug 2,2 * 10 24 g. Somit stammte fast die Hälfte des produzierten Planetenwassers aus der Zeit der Ozeanisierung.

Der Weltozean ist also eine junge geologische Formation überwiegend aus dem Känozoikum. Noch nie zuvor gab es auf der Erde ein so tiefes und riesiges Reservoir an freiem Wasser. Es ist vergeblich, auf dem modernen Land nach Spuren alter Ozeane zu suchen – sie waren nie da. Dies wird durch das überwiegend flache Wasseraufkommen paläozoischer und mesozoischer Sedimente auf kontinentalen Plattformen und ozeanischen Becken belegt.

Berechnungen zeigen, dass die Erde immer noch in der Lage ist, etwa eineinhalb Wassermengen im Weltmeer zu produzieren. Wenn die aktuellen Dehydrierungsraten beibehalten werden, wird dies noch etwa 80 Millionen Jahre dauern, bis die Vorräte an Proto-Materie erschöpft sind und der Wasserfluss zur Oberfläche vollständig aufhört. Bei einer negativen Bilanz des Wassereintrags und der aktuellen Photolyseraten könnte der Planet in 20 bis 30 Millionen Jahren seine Wasserhülle vollständig verlieren.

Wie lauten die Prognosen für die Entwicklung der geografischen Hülle in naher Zukunft? Bei der beobachteten Rate der endogenen Wasserversorgung – 0,6 mm pro 1000 Jahre – wird der Meeresspiegel in 10.000 Jahren um 6 m ansteigen. Ihr Verschwinden wird den Meeresspiegel in den kommenden Jahrtausenden um weitere 63 m erhöhen, was zur Überschwemmung des gesamten Tieflandes führen wird, von dem ein Drittel unter 100 m liegt. Nach 100.000 Jahren wird der Meeresspiegel um einen weiteren ansteigen 60 m und Reichweite +120–130 m. Unter der ganzen Erde wird Wasser sein. Anschließend verlangsamt sich der Anstieg des Wasserspiegels, bis die Rate der photolytischen Verluste die Rate des endogenen Eintrags übersteigt. Nach unseren Berechnungen wird die Ozeanisierung in den nächsten Hunderttausenden von Jahren ihr Maximum erreichen und dann beginnt der Meeresspiegel zu sinken. Somit ist die Ozeanisierung das Endergebnis neueste Entwicklung Planetenmaterie und ihre Lebensdauer unter Erdbedingungen beträgt 140-160 Millionen Jahre.

Eine Analyse der Entwicklung der geografischen Hülle wird unvollständig sein, ohne eine weitere Komponente davon zu berücksichtigen – die Atmosphäre. Wie die Hydrosphäre entstand auch die Gashülle der Erde durch Entgasung und Vulkanismus aus der Asthenosphärenzone. In dieser Hinsicht würde man erwarten, dass seine Zusammensetzung der Zusammensetzung tiefer Gase nahe kommt, d. h. es sollte H 2, CH 2, NH 3, H 2 S, CO 2 usw. enthalten. Dies ist wahrscheinlich die Zusammensetzung der Atmosphäre im tiefen Präkambrium. Mit Beginn der Photolyse der Dämpfe des entfernten Wassers entstanden in der Atmosphäre Wasserstoffatome und freier molekularer Sauerstoff. Freie Wasserstoffatome stiegen in die oberen Schichten der Atmosphäre auf und lösten sich im Weltraum auf. Das Sauerstoffmolekül ist groß genug, um sich zu zerstreuen. Wenn es also in die unteren Schichten der Atmosphäre absinkt, wird es zu seinem wichtigsten Bestandteil. Mit der allmählichen Anreicherung von Sauerstoff begannen chemische Prozesse in der Erdatmosphäre. Dank der chemischen Aktivität von Sauerstoff in der Primäratmosphäre begannen die Prozesse der Oxidation tiefer Gase. Die entstehenden Oxide fielen aus. Ein Teil der Gase, darunter Methan, verblieb in den Reservoirs der Erdkruste und führte zu tiefen Öl- und Ölablagerungen.

Die photolytische Bildung von Luftsauerstoff war ein wichtiger Prozess zu Beginn der Erdentwicklung. Als die Tiefengase gereinigt wurden, bildete sich ein Sekundärgas auf der Basis von Kohlendioxid und Stickstoffdioxid, das die Bedingungen für das Auftreten photosynthetischer Blaualgen und Bakterien schuf. Mit ihrem Erscheinen beschleunigte sich der Prozess der Sättigung der Atmosphäre mit Sauerstoff deutlich. Bei der Aufnahme von Kohlendioxid durch grüne Pflanzen entstand Sauerstoff und durch Bodenbakterien Stickstoff. Durch die Ansammlung von freiem Wasser auf der Erdoberfläche und die Entstehung zahlreicher Meeresbecken wird atmosphärisches CO 2 gebunden und Dolomit chemisch ausgefällt. Weit verbreitete intensive chemische Dolomitbildung, laut N.M. Strakhov (1962) endet im Paläozoikum und wird durch biogen ersetzt. Infolgedessen kommt es im Paläozoikum zu einem allmählichen Rückgang des CO 2 -Gehalts in der Atmosphäre und der alkalischen Reserve im Meerwasser.

Die instabile Sekundäratmosphäre am Ende des Paläozoikums wandelt sich in eine Tertiäratmosphäre um, die aus einer Mischung aus freiem Stickstoff und Sauerstoff besteht, und die Menge an Sauerstoff nimmt in den folgenden Zeiten weiter zu. Der Grad der Stabilität dieser modernen Atmosphäre wird durch die Masse des Planeten und die Art seiner Wechselwirkung mit der harten Sonnenstrahlung bestimmt.

Die Erde verliert kontinuierlich Gase mit einem Molekulargewicht von weniger als 4, d. h. Wasserstoff und Helium. Die Zeit für die vollständige Auflösung des atmosphärischen Wasserstoffs bei einer Gashüllentemperatur von 1600 K beträgt nur 4 Jahre, für Helium 1,8 Millionen Jahre und für Sauerstoff 10 29 Jahre. Folglich weist die ständige Anwesenheit von Wasserstoff und Helium in der Atmosphäre darauf hin, dass diese kontinuierlich aus tiefen Gasen nachgefüllt werden. Die Dissipation beginnt auf dem Höhepunkt der größten Verdünnung der Atmosphäre, d.h. ca. 500 km. Diese Tatsache bestätigt die Wirksamkeit des Photolysemechanismus und den effektiven Massenverlust der Erde (Ermolaev, 1975).

Somit erfolgte die Entwicklung der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre in engem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit der Ansammlung von freiem Wasser auf der Erdoberfläche und der Bildung mariner Sedimentationsbecken. Bis zur Mitte des Paläozoikums (Karbon), als sich die Landvegetation überall ausbreitete, sammelte sich Luftsauerstoff hauptsächlich durch Photolyse an. Seit dem Karbon hat sich dieser Prozess durch die Photosynthese verstärkt. Die Veränderung der organischen Welt des Mesozoikums und Känozoikums war offenbar zu einem großen Teil auf die „Sauerstoffanreicherung“ der Atmosphäre zurückzuführen.

Im Laufe der Evolution wurde es mit organischer Substanz beherrscht und gesättigt. Durch die Anpassung an veränderte Bedingungen hat es einen langen Weg von den einfachsten einzelligen Systemen zu komplexen multifunktionalen organischen Systemen zurückgelegt, deren Krone vor etwa 50.000 Jahren der Homo sapiens war. „Der Mensch ist wie jede lebende Substanz eine Funktion der Biosphäre“, schrieb V.I. „Und die Explosion des wissenschaftlichen Denkens im 20. Jahrhundert wurde durch die gesamte Vergangenheit der Biosphäre der Erde vorbereitet.“ Die schrittweise Zivilisation der Menschheit war nichts anderes als eine Organisationsform dieser neuen geologischen Kraft auf der Erdoberfläche. Homo sapiens zeichnet sich als aktiver Faktor in der geografischen Hülle im Gegensatz zum Rest der mit ihm koexistierenden Biosphäre durch das Vorhandensein von Intelligenz aus, und aus ökologischer Sicht ist Intelligenz die höchste Fähigkeit, sinnvoll auf Veränderungen zu reagieren unter äußeren Bedingungen.

Aus der Analyse geht auch hervor, dass sich das moderne Gleichgewicht von Land und Meer als instabiler Wert herausstellt. Es wird auch deutlich, dass die Entstehung und Entwicklung der irdischen Zivilisation zum besten Zeitpunkt in der Entwicklung der geografischen Hülle im Sinne des Gleichgewichts von Land und Meer, der organischen Welt usw. erfolgte. Allerdings wird die Zivilisation in naher Zukunft einen schwierigen Kampf gegen das Vordringen des Ozeans führen und sich an neue Existenzbedingungen anpassen müssen. Viele Länder führen diesen Kampf bereits seit dem 12. Jahrhundert und bauen Dämme und Staudämme Meeresküsten und in den Flussmündungen. Die Zukunft der Erde hängt immer noch weitgehend von ihren inneren Ressourcen ab. Und diese Ressourcen sind, wie wir sehen, immer noch recht groß.

Einführung

Geografischer Umschlag

1 Konzept und Zusammensetzung der geografischen Hülle

2 Stadien der Bildung der geografischen Hülle

Biosphärenschicht der geografischen Hülle und ihre Entwicklung

1 Das Konzept der Biosphäre

2 Kreislauf von Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff

3 Entwicklung der Biosphäre zur Noosphäre

Entwicklung des Konzepts der Noosphäre als Weiterentwicklung der Biosphäre

1 Stufen der Umwandlung der Biosphäre in die Technosphäre

2 Das Konzept der Entstehung von Noogenese und Technogenese

Abschluss

Referenzliste

Einführung

Das Forschung auf dem Gebiet der Geowissenschaften war schon immer sehr relevant. Dieses Thema hat bis heute nicht an Bedeutung verloren. Die Biosphärenschicht ist die äußere Hülle des festen Teils der Erde und ihre Untersuchung ist notwendig, um alle auf der Erde ablaufenden geographischen Prozesse zu verstehen.

Die Lösung dieses Problems hat sowohl theoretische als auch praktische Bedeutung. Durch die Untersuchung der Biosphärenschicht der geografischen Hülle können wir herausfinden, wie die Entwicklung der Biosphärenschicht ablief und wie sich in ihrem Verlauf ein stabiles dynamisches Gleichgewicht bildete, das durch die verbraucher-restaurierende Funktion, d. h. den natürlichen Verbrauch, bestimmt wurde Ressourcen wurden ständig und zeitnah neu erstellt. Mit jeder Phase signifikanten Bevölkerungswachstums machte sich das Ungleichgewicht in der Biosphäre bemerkbar. Dies wird durch das Wachstum der natürlichen Ressourcen erklärt, auf das T. Malthus erstmals 1798 hinwies. Die starke technogene Aktivität der Menschheit verändert die Biosphäre der Erde erheblich, was laut V.I. Wernadski wandte sich in die Noosphäre, d.h. die Sphäre des intelligenten Lebens. IN UND. Wernadskij leistete einen besonders bedeutenden Beitrag zur Lehre von der Noosphäre. Nach modernen Vorstellungen ist die Noosphäre der Bereich bewussten menschlichen Handelns im globalen Maßstab, das Zusammenspiel von Gesellschaft und Natur, in dem die geistige Aktivität des Menschen zum wichtigsten und entscheidenden Faktor der Entwicklung wird. Praktische Bedeutung Das Problem besteht darin, dass dieses Wissen genutzt werden kann Wirtschaftstätigkeit Menschen sowie beim Schutz ihrer Arbeit und Gesundheit.

Das Untersuchungsobjekt ist die geografische Hülle. Gegenstand unserer Forschung ist die Biosphärenschicht. Der Zweck der Untersuchung dieses Themas besteht darin, die Biosphärenschicht der geografischen Hülle und ihre Entwicklung zu untersuchen. Die Methode zum Studium dieser Arbeit ist theoretisch, nämlich das Studium verschiedener literarischer Quellen geografischer Informationen. Dieses Thema wurde von V.I. untersucht. Vernadsky, E. Suess, F.N. Milkov und andere Wissenschaftler. In meiner Arbeit habe ich mehrere Fragen gestellt: Was ist die geografische Hülle? Welche Rolle spielt dabei die Biosphärenschicht? Wie war seine Entwicklung? Und welche Störungen können menschliche Aktivitäten in der Biosphäre der Erde verursachen? Mit der Zeit wird die Biosphäre immer instabiler. Es gibt mehrere vorzeitige Veränderungen im Zustand der Biosphäre, die für die Menschheit tragisch sind, einige davon stehen im Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten.

1. Geografischer Umschlag

Das häufigste Studienobjekt Geographische Wissenschaft ist die geografische Hülle. Der Begriff „geografische Hülle“ wurde vom berühmten Geographen A.A. vorgeschlagen. Grigoriev im Jahr 1932

Geografische Hülle – die größte auf der Erde natürlicher Komplex, in dem Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre, eng miteinander verflochten, miteinander interagieren, sich gegenseitig durchdringen, Materie und Energie austauschen. Jede Komponente des Komplexes hat ihre eigene chemische Zusammensetzung zeichnet sich durch seine einzigartigen Eigenschaften aus. Innerhalb der Hülle wirken sowohl kosmische als auch innere Kräfte, als ob sie an der Grenze zwischen Planet und Weltraum liegen würden. Eine der wichtigsten Eigenschaften der geografischen Hülle ist das gleichzeitige Vorhandensein von Stoffen (hauptsächlich Wasser) in flüssigem, festem und gasförmigem Zustand. Sie können eine eigene Organisation der Materie und Entwicklungsmuster haben und organisch oder anorganisch sein.

Die im geografischen Umfeld ablaufenden Prozesse sind vielfältig, eng miteinander verbunden und können leicht gestört werden. Sie sind noch nicht ausreichend erforscht und ihre Bedeutung ist für den Erhalt der Erde und das Überleben der Menschheit äußerst wichtig. Die geografische Hülle ist vor allem dadurch einzigartig, dass sie darin agieren, sich miteinander verflechten, sich gegenseitig ergänzen oder als Gegensätze kollidieren, verschiedene Formen Energie: teils irdisch, teils kosmisch. Der Energiereichtum führt zu verschiedenen Prozessen – geologischen, biologischen, physikalischen und chemischen. Wir sprechen von der Tatsache, dass auf der Erdoberfläche eine Konfrontation zwischen äußeren und inneren Kräften stattfindet. Darüber hinaus streben einige von ihnen danach, ein Gleichgewicht herzustellen. Zum Beispiel: die Schwerkraft, die sowohl mit der Nivellierung des Reliefs als auch mit dem Wasserfluss aus seiner Vertiefung verbunden ist. Die Gezeiten sind mit den Gravitationskräften von Mond und Sonne verbunden. Unter den inneren Energiequellen steht an erster Stelle der Zerfall radioaktiver Stoffe, der mit Gebirgsbildung und Bewegung verbunden ist. Lithosphärenplatten, Erdbeben und Vulkanausbrüche, die Aktivität von Geysiren, heiße Quellen. Alle diese Prozesse gehen mit einer Austrocknung und Entgasung des Untergrundes einher, d.h. Entfernung von Wasser und Gasen an die Erdoberfläche. Eine wesentliche Rolle spielt auch die Tatsache, dass die Erde als gewöhnlicher Magnet ein Magnetfeld ausbildet, das nicht nur die Anziehungsprozesse, sondern auch das Verhalten beeinflusst elektrische Aufladungen in der Atmosphäre. Kosmische Energie gelangt in Form verschiedener Strahlungen auf die Erdoberfläche, wobei die Sonnenstrahlung überwiegt. Es kommt eine Menge davon rein. Ein Großteil der Sonnenenergie wird zurück in den Weltraum reflektiert. In der Sonnenenergie sind zwei wichtige Prozesse miteinander verbunden, die eine einzigartige Hülle auf der Erde schaffen. Dies ist der Wasserkreislauf und die Entwicklung des Lebens. Die Grenzen der geografischen Hülle sind nicht klar definiert und werden von verschiedenen Wissenschaftlern unterschiedlich gezogen, da die Grundlage für ihre Aufteilung unterschiedlich ist. Aber häufiger zieht jeder die folgenden Grenzen.

Reis. 1. Geografischer Umschlag

Die geografische Hülle umfasst eine Schicht der Atmosphäre, in der Staub, hauptsächlich vulkanischen Ursprungs, Wasserdampf vorhanden ist und in dem Organismen existieren können. Die Höhe dieser Schicht erreicht 25-30 km, d.h. Die geografische Hülle umfasst die Troposphäre und die unteren Schichten der Stratosphäre. In der Lithosphäre umfasst die geografische Hülle nur einen Teil der Erdkruste, die sich von der Erdoberfläche bis in eine Tiefe von mehreren hundert Metern, teilweise bis zu 4-5 km, erstreckt. Bis in diese Tiefe lässt sich der Einfluss der Atmosphäre und Hydrosphäre auf die Lithosphäre verfolgen. Die geografische Hülle umfasst fast die gesamte Hydrosphäre, mit Ausnahme eines kleinen Teils davon, der in großer Tiefe liegt. Am meisten Großer Teil geografische Hülle - die Biosphäre - eine der Hüllen der Erde, deren Zusammensetzung, Eigenschaften und Prozesse durch die Aktivitäten lebender Organismen bestimmt werden. Das heißt, die Grundlage für die Bestimmung der Grenzen der Biosphäre ist die Aktivität lebender Organismen, und die Grundlage für die geografische Hülle ist das Vorhandensein einer Wechselwirkung zwischen den Hauptteilen (Sphären). Daher stimmen die Grundparameter der Biosphäre und der Geosphäre möglicherweise nicht überein. Es besteht kein Konsens über die Beziehung zwischen der Biosphäre und der geografischen Hülle der Erde. Legt man das Vorhandensein oder Fehlen von Bakterien zugrunde, so geht deren Lebensraum über die Grenzen der geografischen Hülle hinaus, da Bakteriensporen viel höher als die Troposphäre und in den ölhaltigen Schichten der Lithosphäre vorkommen. Bakterien kommen in Tiefen von bis zu mehreren Kilometern vor. Innerhalb der geografischen Hülle des Landes unterscheiden einige Wissenschaftler den Landschaftsbereich. Dabei handelt es sich um eine geringe Schichtdicke (von 5–10 m in der Tundra bis 100–150 m in den Tropen), einschließlich des oberen Teils der Verwitterungskruste, des Bodens, der Vegetation, Tierwelt, Bodenschicht aus Luft, Oberflächen- und Grundwasser.

.2 Stadien der Bildung der geografischen Hülle

Im Leben der Erde kam es ständig zu Veränderungen, und zwar in der Entwicklung der Erdkruste, des Klimas, der organischen Welt sowie der gesamten geografischen Hülle. Im Laufe der Entwicklung wurde es immer komplexer. In seiner Entwicklung durchlief die geografische Hülle drei Phasen.

Der Beginn des ersten – anorganischen – kann als das Erscheinen der Atmosphäre angesehen werden. Zu dieser Zeit existierten nur die einfachsten Organismen, die kaum an der Bildung der geografischen Hülle beteiligt waren. Die Atmosphäre war durch eine schlechte Zusammensetzung an freiem Sauerstoff und einen hohen Gehalt an Kohlendioxid gekennzeichnet.

Auf der zweiten Stufe der geografischen Hülle wurde eine Biosphäre gebildet, die alle zuvor darin stattgefundenen Prozesse umwandelte. Im Kern der geografischen Hülle, in der Zone der aktiven Wechselwirkung zwischen Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre, entstand organisches Leben, dessen Anwesenheit das zweite Alleinstellungsmerkmal nicht nur einer der Hüllen, sondern auch der Erde als Planet darstellt als Ganzes. Organisches Leben in seinen verschiedenen Erscheinungsformen, die für die gesamte Hydrosphäre charakteristisch sind, erstreckt sich mehrere Kilometer tief in die Lithosphäre und wird von Luftströmungen durch die Troposphäre getragen. Die Zone des organischen Lebens bildet eine der spezifischen Hüllen der Erde – die Biosphäre. Sein dünner Horizont mit der höchsten Konzentration an lebender Materie auf der Land-, Meeres- und Meeresbodenoberfläche wird Biostrom (lebende Hülle) genannt.

Auf der dritten Stufe erschien die menschliche Gesellschaft in der geografischen Hülle. Der Mensch begann, die geografische Hülle aktiv zu verändern. Sein Unterscheidungsmerkmal ist, dass eine Person beginnt, die Entwicklung der geografischen Hülle aktiv zu beeinflussen. Es hängt von der Person ab, ob die geografische Hülle bestehen bleibt und so schön bleibt.

geografische Hülle Biosphäre Noosphäre

2. Biosphärenschicht der geografischen Hülle und ihre Entwicklung

.1 Konzept der Biosphäre

Das Konzept der Biosphäre als „Region des Lebens“ wurde erstmals von Zh.B. in die Wissenschaft eingeführt. Lamarck zu Beginn des 19. Jahrhunderts und in die Geologie von E. Suess im Jahr 1875. Er verstand unter diesem Begriff die Gesamtheit aller lebenden Organismen samt ihrem Lebensraum, zu dem gehören: Wasser, der untere Teil der Atmosphäre und der obere Teil der von Mikroorganismen bewohnten Erdkruste. Wernadski ging noch viel weiter. Seine „Biosphäre ist nicht nur der sogenannte Lebensbereich.“ Dies ist die Einheit der lebenden und trägen Materie des Planeten. Aber nicht nur. Dies ist auch eine Verbindung zum Weltraum, zur kosmischen Strahlung, die unser Planet empfängt und seine Biosphäre aufbaut. Wenn der Begriff „Biosphäre“ nach Suess nur mit der Anwesenheit lebender Organismen in drei Sphären der Erdhülle (fest, flüssig, gasförmig) verbunden war, dann nach V.I. Wernadskij wird ihnen die Rolle der wichtigsten geochemischen Kraft zugeschrieben. In diesem Fall bezieht sich der Begriff der Biosphäre auf den gesamten Raum, in dem Leben existiert oder jemals existiert hat, also in dem sich lebende Organismen oder die Produkte ihrer lebenswichtigen Aktivität befinden. Die Biosphäre umfasst einen Teil der Atmosphäre, den oberen Teil der Lithosphäre und die Hydrosphäre. Die Grenzen der Biosphäre der Erde werden entlang der Grenzen der Verbreitung lebender Organismen gezogen, was bedeutet, dass ihre obere Grenze auf der Höhe der Ozonschicht in einer Höhe von 20 bis 25 km verläuft und die untere Grenze in der Tiefe verläuft, in der sie liegt Organismen werden nicht mehr gefunden.

Die Biosphäre unterscheidet sich grundlegend von anderen Erdhüllen, weil sie „komplex“ ist. Es ist nicht nur eine „Hülle“ lebender Materie, sondern auch ein Lebensraum für Millionen von Lebewesenarten, darunter auch den Menschen. Wernadskij konkretisierte und skizzierte nicht nur die Grenzen des Lebens in der Biosphäre, die Rolle lebender Organismen in Prozessen auf planetarischer Ebene. Er zeigte, dass es in der Natur keine stärkere geologische Umweltbildungskraft gibt als lebende Organismen und die Produkte ihrer lebenswichtigen Aktivität.

Reis. 2. Grenzen der Biosphäre der Erde

Die Vielfalt lebender Systeme ist erstaunlich. Im Laufe der Entwicklung des Lebens auf der Erde gab es eine enorme Menge an verschiedene Arten lebende Organismen (insgesamt etwa 500 Millionen). Derzeit gibt es etwa 1,2 Millionen Tierarten und 0,5 Millionen Pflanzenarten. Es gibt nur etwa 10.000 Arten mineralischer Arten unbelebter Materie (die sogenannte „träge Materie“). Einzelne lebende Organismen existieren nicht isoliert.

Im Verlauf ihrer Lebenstätigkeit sind sie in verschiedene Systeme (Gemeinschaften) eingebunden, beispielsweise in eine Population. Im Laufe der Evolution bildet sich eine weitere, qualitativ neue Ebene lebender Systeme, die sogenannten Biozönosen – eine Ansammlung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen in einem lokalen Lebensraum. Die Evolution des Lebens führt nach und nach zu Wachstum und einer vertieften Differenzierung innerhalb der Biosphäre. Zusammen mit dem umgebenden Lebensraum bilden Biozönosen im Austausch von Stoffen und Energie neue Systeme – Biogeozänosen oder, wie sie auch Ökosysteme genannt werden. Sie können verschiedene Maßstäbe haben: Meer, See, Wald, Hain usw. Die Biogeozänose ist ein natürliches Modell der Biosphäre im Miniaturformat, das alle Glieder des biotischen Kreislaufs umfasst: von grünen Pflanzen, die organische Stoffe erzeugen, bis hin zu ihren Verbrauchern, die diese schließlich wieder in mineralische Elemente umwandeln. Mit anderen Worten, die Biogeozänose ist eine Elementarzelle der Biosphäre. Somit bilden alle lebenden Organismen und Ökosysteme zusammen ein Supersystem – die Biosphäre.

V.I. sprach über die Prinzipien der Existenz der Biosphäre. Wernadskij klärt zunächst das Konzept und die Funktionsweise der lebenden Materie. Ein lebender Organismus ist ein integraler Bestandteil der Erdkruste und ein Faktor, der sie verändert, und lebende Materie ist eine Ansammlung von Organismen, die an geochemischen Prozessen beteiligt sind. Organismen nehmen aus ihrer Umgebung die chemischen Elemente auf, die ihren Körper aufbauen, und geben sie nach dem Tod und während des Lebens an dieselbe Umgebung zurück. Somit stehen sowohl Leben als auch träge Materie in einem Kreislauf in ständiger enger Wechselwirkung chemische Elemente. In diesem Fall dient lebende Materie als wichtigster systembildender Faktor und verbindet die Biosphäre zu einem Ganzen. Lebewesen besitzen eine deutlich höhere Aktivität als die anorganische Natur und streben nach einer ständigen Verbesserung und Reproduktion der entsprechenden Systeme, einschließlich Biozönosen. Letztere wiederum interagieren zwangsläufig miteinander, was letztlich lebende Systeme auf verschiedenen Ebenen ins Gleichgewicht bringt. Dadurch wird eine dynamische Harmonie im gesamten Supersystem des Lebens – der Biosphäre – erreicht.

.2 Kreislauf von Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff

Kohlendioxid ist Bestandteil aller organischen Stoffe und daher in der Natur am weitesten verbreitet. Sie erfolgt mit Hilfe von drei Gruppen von Organismen: Produzenten, Konsumenten, Zersetzer. Organisches Material wird von grünen Pflanzen bei der Photosynthese aus atmosphärischem Kohlendioxid synthetisiert, dessen Gehalt nur 0,03–0,04 % beträgt. In der Hydrosphäre CO 2in Wasser gelöst, und sein Gesamtgehalt ist viel höher als der atmosphärische. Der Ozean dient als starker Puffer für die CO-Regulierung 2in der Atmosphäre: Mit zunehmender Konzentration in der Luft nimmt die Aufnahme von Kohlendioxid durch Wasser zu. Kohlendioxid in der Atmosphäre und Hydrosphäre ist ein Austauschmittel im Kohlenstoffkreislauf, aus dem es von Landpflanzen und Algen aufgenommen wird. Die Photosynthese liegt allen biologischen Kreisläufen auf der Erde zugrunde. Die Freisetzung von fixiertem Kohlenstoff erfolgt während der Atmungsaktivität der photosynthetischen Organismen selbst und aller Heterotrophen – Bakterien, Pilze, Tiere, die aufgrund lebender oder toter organischer Stoffe in die Nahrungskette einbezogen werden.

Besonders aktiv ist die Rückführung von CO in die Atmosphäre. 2aus dem Boden, wo die Aktivität zahlreicher Gruppen von Zerstörern und Zersetzern konzentriert ist und die Atmung der Pflanzenwurzelsysteme stattfindet.

Reis. 3. Kohlenstoffkreislauf in der Biosphäre (nach B. Bolin, 1972)

Dieser integrale Prozess wird als „Bodenatmung“ bezeichnet und trägt wesentlich zur Wiederauffüllung des CO-Austauschfonds bei 2in der Luft. Parallel zu den Mineralisierungsprozessen organischer Stoffe entsteht im Boden Humus – ein komplexer und stabiler kohlenstoffreicher Molekülkomplex. Humus ist ein Träger der Bodenfruchtbarkeit, da er von bestimmten Gruppen von Mikroorganismen langsam und allmählich zerstört wird und so eine gleichmäßige Ernährung der Pflanzen gewährleistet. Bodenhumus ist einer der wichtigen Kohlenstoffspeicher an Land.

Unter Bedingungen, unter denen die Aktivität von Destruktoren durch Umweltfaktoren gehemmt wird (z. B. wenn in Böden und am Boden von Stauseen ein anaerobes Regime herrscht), zersetzt sich die von der Vegetation angesammelte organische Substanz nicht und verwandelt sich im Laufe der Zeit in Gesteine ​​wie Kohle oder Braunkohle, Torf, Sapropel, Ölschiefer und andere, reich an angesammelter Sonnenenergie. Sie füllen den Kohlenstoffreservefonds wieder auf. Nur ein Bruchteil eines Prozents der gesamten Kohlenstoffmenge auf der Erde nimmt am biologischen Kreislauf teil. Kohlenstoff aus der Atmosphäre und der Hydrosphäre durchdringt viele Male lebende Organismen. Landpflanzen können ihre Reserven in der Luft in 4–5 Jahren erschöpfen, Reserven im Bodenhumus – in 300–400 Jahren. Die Hauptrückführung von Kohlenstoff in den Austauschfonds erfolgt durch die Aktivität lebender Organismen, und nur ein kleiner Teil davon (Tausendstel Prozent) wird durch seine Freisetzung aus dem Erdinneren als Teil vulkanischer Gase ausgeglichen.

Derzeit wird die Gewinnung und Verbrennung riesiger Reserven fossiler Brennstoffe zu einem wichtigen Faktor bei der Übertragung von Kohlenstoff aus der Reserve in den Austauschfonds der Biosphäre. Durch die zunehmende Verbrennung brennbarer Stoffe wird sich der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre verdoppeln. Solche schnellen Änderungen des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre führen dazu, dass der sogenannte Treibhauseffekt auftritt (Erwärmung der Atmosphäre durch Infrarotstrahlen aufgrund des darin enthaltenen CO-Gehalts). 2), kann zu einer Überhitzung der geografischen Hülle führen. Deren Folgen für das Schicksal der menschlichen Gesellschaft werden intensiv diskutiert und bedürfen einer wissenschaftlich fundierten Prognose.

Stickstoff, der die Verkörperung des Proteinlebens in der Biosphäre darstellt, ist hauptsächlich in der Atmosphäre konzentriert, wo sein Anteil etwa 78 % beträgt. Das heißt, pro 1 Hektar Erdoberfläche gibt es eine Luftschicht, die etwa 80.000 Tonnen Stickstoff enthält. In dieser Form steht es den Pflanzen jedoch nicht zur Verfügung. Im Kreislauf der Stickstoffverbindungen spielen Mikroorganismen und Stickstofffixierer eine sehr wichtige Rolle. Nur dank ihnen gelangt elementarer Stickstoff aus der Luft in den Boden. Die größte Rolle bei diesen Prozessen spielen vesikuläre Bakterien, die eng mit Hülsenfrüchten zusammenarbeiten. Bei einem hohen Ertrag dieser Pflanzen können Sie den Boden mit etwa 400 kg Stickstoff pro 1 ha anreichern. Selbst wenn die Ernte dieser Pflanzen vom Feld entfernt wird, verbleibt ein erheblicher Teil des Stickstoffs bei den Wurzeln im Boden. Die Menge des im biologischen Kreislauf gebundenen Stickstoffs variiert in verschiedenen Ökosystemen. Zum Beispiel auf gepflügtem Land – 7–28 kg/ha pro Jahr, auf Heuwiesen mit Getreidegräsern und Hülsenfrüchten – 73–865 und in Wäldern – 58–594 kg/ha pro Jahr. In ähnlicher Weise binden einige Flechten Stickstoff mit Hilfe symbiotischer Blaualgen.

Es ist bekannt, dass J. Liebig (1843) eine Aussage formulierte, nach der Pflanzen ihren Bedarf vollständig mit Stickstoff decken können, der mit dem Niederschlag in den Boden gelangt (27 kg/ha).

Reis. 4. Stickstoffkreislauf in der Biosphäre (nach K. Delvich, 1972)

Doch nach einigen Jahren V.I. Laves und I.G. Gilbert, der das Stickstoffgleichgewicht bei der Fruchtbildung untersucht hatte, bewies, dass eine zusätzliche Stickstoffeinbringung in den Boden notwendig ist, was J. Liebig selbst erkannte. Das Auftreten von Stickoxiden in der Atmosphäre ist mit gasförmigen elektrischen Entladungen verbunden. Diese Säuren gelangen zusammen mit Niederschlägen in den Boden.

Die Menge an Stickstoff, die es erhält, ist sehr unterschiedlich und hängt in erster Linie von den klimatischen Bedingungen ab, insbesondere von der Menge und Häufigkeit der Niederschläge, den Jahreszeiten, der Temperatur usw. In einem gemäßigten Klima beträgt diese Menge mehrere Kilogramm pro Jahr und in In einem tropischen Klima, in dem es häufig Stürme gibt, gibt es viel mehr davon, aber im Durchschnitt nicht mehr als 10 kg. Stickstoff gelangt in bestimmten Mengen aus Böden in die Atmosphäre. Dies geschieht unter Beteiligung von Mikroorganismen bei der Mineralisierung organischer Stoffe, wenn bei der Ammonifizierung Ammoniak freigesetzt wird. Die biologische Fixierung von molekularem Stickstoff durch Mikroorganismen, sowohl frei bewegliche als auch Symbionten (vesikulär), erfolgt in den autotrophen und heterotrophen Blöcken von Biogeozänosen. Für den Stickstoffkreislauf ist Molybdän notwendig, das in manchen Fällen als limitierender Faktor wirkt. Trotz der enormen Reserven dieses Elements in der Atmosphäre und in der Sedimenthülle der Lithosphäre nimmt am Kreislauf nur durch Mikroorganismen gebundener Stickstoff teil. Ein Teil des Stickstoffs gelangt ständig in Form verschiedener Verbindungen in den großen Kreislauf, der über Flüsse in die Meere transportiert wird. Stickstoffhaltige Verbindungen werden von Algen zur Synthese organischer Substanzen verwendet und gelangen in den Ozeankreislauf; einige davon setzen sich nach und nach am Boden ab. Das heißt, die Entfernung von Stickstoff an Land erhöht seine Konzentration im Meerwasser nicht. Die Biomasse des Weltmeeres enthält 1000-mal weniger dieser Elemente. Betrachtet man den Stickstoffkreislauf auf der Skala der Biosphäre, so gilt er aufgrund der Selbstregulierungsmechanismen und Rückkopplungen als durchaus ideal. Ein Teil des Stickstoffs, der in dicht besiedelten Gebieten produziert wird, ist frisches Wasser und Flachmeere, gelangt in die Sedimente der Tiefsee und bleibt dort für Millionen von Jahren vom Kreislauf ausgeschlossen. Diese Verluste werden durch den Eintrag von Stickstoff in die Luft mit vulkanischen Gasen ausgeglichen.

Die moderne Düngemittelindustrie bindet Luftstickstoff in Mengen, die über der natürlichen Stickstofffixierung liegen, um die Pflanzenproduktion zu steigern. Hohe Dosierungen von Stickstoffdüngern führen jedoch zur Auswaschung von Nitraten in das Grundwasser, in Stauseen und letztendlich in das Trinkwasser sowie zu einem für den Menschen gefährlichen Überschuss in der Nahrung. Die gleiche Verschmutzungsquelle ist Abwasser mit hohem Ammoniumgehalt. Im Wasser gelöster Sauerstoff wird für seine Oxidation zu Nitraten aufgewendet, was für Wasserorganismen oft schädlich ist. Somit beeinflusst die menschliche Aktivität zunehmend den Stickstoffkreislauf, hauptsächlich in Richtung des Überschusses seiner Übertragung in gebundene Formen gegenüber den Prozessen der Rückkehr in den molekularen Zustand.

Sauerstoff und Wasserstoff sind in allen organischen Verbindungen vorhanden. Sie werden von Produzenten in der Zusammensetzung von Wasser und Kohlendioxid während der Photosynthese, von allen anderen Organismen, mit organischem Material, das von Produzenten erzeugt wird, während der Atmung (aus der Atmosphäre oder wässrigen Lösung) und beim Verzehr von Trinkwasser aufgenommen. als Endprodukte biologischer Kreislauf Wasserstoff und ein Teil des Sauerstoffs kehren in Form von Wasser in die unbelebte Umgebung zurück, und Sauerstoff wird darüber hinaus von Produktionspflanzen als eines der Endprodukte der Photosynthese in molekularer Form in die Atmosphäre abgegeben. Die Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre und Hydrosphäre erfolgt in geologische Geschichte als Folge einer unvollständigen Schließung des Kohlenstoffkreislaufs. Für den vollständigen Abbau der von Pflanzen erzeugten organischen Substanz ist genau die gleiche Menge Sauerstoff erforderlich, die bei der Photosynthese freigesetzt wurde. Die Einbettung organischer Stoffe in Sedimentgestein, Kohlen und Torf diente als Grundlage für die Aufrechterhaltung des Sauerstoffaustauschfonds in der Atmosphäre. Der gesamte darin enthaltene Sauerstoff durchläuft in etwa 2000 Jahren einen vollständigen Zyklus durch lebende Organismen.

Derzeit wird ein erheblicher Teil des Luftsauerstoffs durch Verkehr, Industrie und andere Formen anthropogener Aktivitäten gebunden. Berechnungen zufolge verbraucht die Menschheit bereits mehr als 10 Milliarden Tonnen freien Sauerstoff von insgesamt 430 bis 470 Milliarden Tonnen, die durch Photosyntheseprozesse bereitgestellt werden. Wenn wir berücksichtigen, dass nur ein kleiner Teil des photosynthetischen Sauerstoffs in den Austauschfonds gelangt, beginnt die menschliche Aktivität in dieser Hinsicht alarmierende Ausmaße anzunehmen.

.3 Entwicklung der Biosphäre zur Noosphäre

Das Potenzial pflanzlicher und lebender Organismen ist enorm. Es kann jedoch nur dann vollständig genutzt werden, wenn alle Regulierungsprozesse in einer lebenden Zelle und einem lebenden Organismus genau bekannt sind und die Auswirkungen auf Organismen detailliert untersucht werden externe Faktoren. Im 20. Jahrhundert erschloss und erfasste der Mensch zum ersten Mal in der Erdgeschichte die gesamte Biosphäre, vollendet geografische Karte Planet Erde, auf seiner gesamten Oberfläche besiedelt. Der historische Prozess verändert sich radikal vor unseren Augen. Die Menschheit als Ganzes wird zu einer mächtigen geologischen Kraft. Er stand vor der Frage der effektiven Nutzung der Biosphäre im Interesse der Menschheit. Dies ist ein neuer Zustand der Biosphäre V.I. Wernadskij nannte die Noosphäre ein solches Entwicklungsstadium der Biosphäre, in dem Die Rolle des menschlichen Geistes (Bewusstseins) und der von ihm geleiteten menschlichen Arbeit manifestiert sich als mächtige, ständig wachsende geologische Kraft . Genau wie in einem reifen und gesunden menschlicher Körper alle Funktionen im Zusammenhang mit der Beziehung des Körpers zu Außenumgebung, werden vom Gehirn koordiniert, und die Funktionsweise des modernen globalen Superorganismus – der Noosphäre – muss von seiner kollektiven Intelligenz kontrolliert werden.

In der Zukunft werden wir als mögliche Märchenträume dargestellt: Der Mensch strebt danach, über die Grenzen seines Planeten hinaus in den Weltraum vorzudringen. Und das wird es wahrscheinlich auch. Die Noosphäre ist der letzte von vielen Entwicklungsstadien der Biosphäre in der Erdgeschichte – dem Zustand unserer Tage . Anzumerken ist auch, dass die Lehre von der Noosphäre noch keinen vollständig kanonischen Charakter hat, der als eine Art unbedingter Handlungsleitfaden akzeptiert werden könnte.

3. Entwicklung des Konzepts der Noosphäre als Weiterentwicklung der Biosphäre

.1 Phasen der Umwandlung der Biosphäre in die Technosphäre

Grundlage der Theorie der Noosphäre in den Lehren von V. Wernadski ist ein besonderer Teil der organisierten Biosphäre, der im Evolutionsprozess der Erde und in der Geschichte der Menschheit auftauchte, d.h. Menschliche Aktivität, die als neue geologische Kraft erschien. Die Noosphäre ist ein natürliches Stadium in der Entwicklung des Systems Biosphäre und Menschheit , ein solcher Grad seiner Organisation, bei dem menschliches Handeln, basierend auf den natürlichen Produktivkräften der Biosphäre, die Möglichkeiten für deren Entwicklung erweitert. Die Lehre von der Noosphäre in konzentrierter Form offenbart die Bildung einer neuen Organisationsform planetarischer Prozesse, die durch intelligente menschliche Aktivitäten geschaffen wurden. Wissenschaft, Kultur, Moral, kostenlos Kreative Aktivitäten- Das Anwendungen Noosphäre, Faktoren ihrer Entstehung. Im 20. Jahrhundert entstand neben der Biosphäre die Technosphäre.

Reis. 5. Noosphäre. Lehren von V.I. Wernadski über die Noosphäre

Die Technosphäre ist der Bereich menschlicher technischer Tätigkeit auf der Erde und im Weltraum, die künstliche Hülle der Erde, die die durch wissenschaftliche und technische Intelligenz organisierte menschliche Arbeit verkörpert. Seine Entstehung wurde durch die Evolution der Biosphäre bestimmt, d.h. lebende Organismen, die Entstehung des Homo sapiens, seine Ausübung körperlicher und geistiger Arbeit sowie soziale Organisationen. Es findet eine aktive, gezielte Umstrukturierung der natürlichen Bedingungen der Erde statt, die zu unbeabsichtigten Folgen führt.

Die Technosphäre unterscheidet sich in ihrem Ursprung und ihrer Entwicklung grundlegend von anderen Planetenhüllen. Sein Name weist auf die von Menschenhand geschaffene, künstlerische Natur der Sphäre hin und ist logisch mit dem Konzept verbunden Technogenese . Dadurch stellt die Technosphäre ein qualitativ neues Element der Biosphäre dar. In technogenen Prozessen wird Technologie zu einer echten geologischen Kraft, die große Mengen an Energie und Materie der Biosphäre erfordert und lebende Organismen, insbesondere den Menschen, zusammendrückt und zurückhält. Mensch (Technik) und Technosphäre bilden ein einziges System. Sein Einfluss auf das Leben auf dem Planeten nimmt zu. Dies erfordert nicht nur Rationalität aus der Sicht des gesunden Menschenverstandes, Besonnenheit im Handeln, sondern auch wissenschaftliche Weitsicht, ernsthafte wissenschaftliche Analyse und auf ihrer Grundlage eine strenge Regulierung der praktischen Aktivitäten der Menschheit und ihrer Beziehungen zur Natur, integriert und global Ansatz zur Bewertung der Auswirkungen der Folgen unserer Aktivitäten auf die Natur. In diesem Bereich gibt es bereits gewisse Veränderungen. Das ist zum Beispiel neue energiesparende Technologien und Liberalisierung der Wirtschaft und die schiere Entwicklung der kollektiven Intelligenz, basierend auf neuen Kommunikations- und Computerisierungsmitteln, und eine allmähliche Veränderung im Bewusstsein von Wissenschaftlern, Politikern und Normalsterblichen .

In den Werken von V. Wernadskij wird die Technosphäre in ihrer Entstehung und Entwicklung betrachtet. Als V. Vernadsky von wissenschaftlichen und technischen Aktivitäten sprach, meinte er nicht nur Produktion und Praxis, sondern auch soziale Sphäre Leben der Menschheit. Große Rolle Wissenschaftliches Denken spielt eine Rolle bei der Bildung der Technosphäre, die die Biosphäre verarbeitet, die technische Arbeit der Menschheit aufbaut und leitet. Wissenschaftliches Denken als globaler geologischer Faktor, glaubte V. Wernadski, ist ein aktiver Faktor im Noosphärensystem. Der Mensch dachte wissenschaftlich und veränderte dank seiner Arbeit die Biosphäre, passte sie sich an und schuf selbst die ihr innewohnenden Bedingungen der Manifestation biochemische Energie Reproduktion. Das Wichtigste in diesem Prozess des wirksamen Einflusses des wissenschaftlichen Denkens auf die Veränderung der Biosphäre war die genaue Feststellung einer Tatsache und deren Überprüfung, die wahrscheinlich aus technischer Arbeit hervorgegangen ist, die durch die Bedürfnisse des täglichen Lebens verursacht wurde.

Auch Teilhard de Chardin glaubte Wissenschaftliche Forschung und deren technische Umsetzung Wichtiger Faktor Bildung der Noosphäre. Er wies darauf hin, dass Wissenschaft für den Menschen da sei keine Nebenbeschäftigung, sondern eine wesentliche Form der Tätigkeit, tatsächlich ein natürlicher Auslass, eine Öffnung für den Überschuss an Kräften, die ständig von der Maschine freigesetzt werden . In den Werken von V. Vernadsky findet sich das Konzept wissenschaftliche Technologie , also unserer Meinung nach die Wege und Methoden, mit denen sich die Wissenschaft Wissen aneignet. Wir sprechen über die methodischen Aspekte der Wissenschaft. Der Wissenschaftler stellt den Zusammenhang zwischen wissenschaftlicher Technologie und Politik, Ideologie, Alltagsleben. Die Besiedlung des gesamten Planeten durch Menschen, so der Wissenschaftler, sei nur dank einer drastischen Veränderung der Lebensbedingungen möglich geworden, die mit der neuen Ideologie verbunden war, mit einer drastischen Veränderung der Aufgaben des Staatslebens, mit dem Wachstum der wissenschaftlichen Technologie, die dies getan hatte zu diesem Zeitpunkt bereits realisiert worden .

.2 Das Konzept der Entstehung von Noogenese und Technogenese

Der russische Wissenschaftler entwickelt Ideen über die Entwicklung der Biosphäre und das Erscheinen der Menschheit auf der Erde und macht einen Schritt in Richtung einer neuen Verallgemeinerung – in Richtung der Idee des Übergangs der Biosphäre in die Noosphäre. Gleichzeitig stützt sich Wernadskij auf Daten aus vielen Naturwissenschaften wie Mineralogie, Geologie, Kosmochemie, Biogeochemie usw. Er betonte die Unvermeidlichkeit dieses Prozesses als besonderes Naturphänomen, das die Struktur der Biosphäre unseres Planeten radikal verändert. Wernadskij bemerkt: „Das wissenschaftliche Denken der Menschheit wirkt nur in der Biosphäre und verwandelt sie im Laufe seiner Entstehung letztlich in die Noosphäre, umarmt sie geologisch mit Vernunft.“ Im Laufe der letzten tausend Jahre ist der geochemische Einfluss der Menschheit, der durch die Landwirtschaft lebende Materie erobert hat, ungewöhnlich intensiv und vielfältig geworden. Wir sehen die erstaunliche Geschwindigkeit des Wachstums in der geochemischen Arbeit der Menschheit. Wir sehen einen immer deutlicheren Einfluss des menschlichen Bewusstseins und der kollektiven Intelligenz auf geochemische Prozesse. Bisher beeinflussten Organismen nur die Geschichte der Atome, die für ihr Wachstum, ihre Fortpflanzung, ihre Ernährung und ihre Atmung benötigt wurden. Der Mensch erweiterte diesen Kreis und beeinflusste die Elemente, die für die Technologie und die Schaffung zivilisierter Lebensformen erforderlich sind. Der Mensch agiert hier nicht als Homo Sapiens (vernünftiger Mensch), sondern als Homo Faber (schöpferischer Mensch). Und es weitet seinen Einfluss auf alle chemischen Elemente aus. Es verändert die geochemische Geschichte aller Metalle, es bildet neue Verbindungen und reproduziert sie in Mengen in der gleichen Größenordnung, wie es für Mineralien, Produkte natürlicher Reaktionen, geschaffen wurde.

Diese Tatsache ist in der Geschichte aller chemischen Elemente von außerordentlicher Bedeutung. Zum ersten Mal in der Geschichte unseres Planeten erleben wir die Bildung neuer Verbindungen, eine unglaubliche Veränderung im Antlitz der Erde. Aus geochemischer Sicht sind alle diese Produkte Massen freier Metalle wie Eisen, Kupfer, Zinn oder Zink, Massen von Kohlensäure, die durch Kalzinierung von Kalk oder Verbrennung entstehen Steinkohlen, große Mengen Schwefelsäureanhydrid oder Schwefelwasserstoff, die bei chemischen und metallurgischen Prozessen entstehen, und eine immer größere Zahl anderer Industrieprodukte unterscheiden sich nicht von Mineralien. Sie verändern den ewigen Lauf geochemischer Kreisläufe. Wo wird dieser neue geologische Prozess enden? Und wird er aufhören? Das Studium der Geochemie beweist die Bedeutung dieses Prozesses und seinen tiefen Zusammenhang mit dem gesamten chemischen Mechanismus der Erdkruste. Es befindet sich immer noch in einem Entwicklungsstadium, dessen Endergebnis uns noch verborgen bleibt.

Überall erhöht der Mensch die Zahl der Atome, die aus alten Zyklen – geochemischen „ewigen Zyklen“ – hervorgehen. Es verstärkt die Störung dieser Prozesse, führt neue ein und bringt alte durcheinander. Zweifellos ist mit dem Menschen eine neue enorme geologische Kraft auf der Oberfläche unseres Planeten entstanden.“ Teilhard de Chardin schrieb über die Noosphäre: „Eine harmonische Bewusstseinsgemeinschaft ist gleichbedeutend mit einer Art Überbewusstsein.“ Die Erde ist nicht nur mit Myriaden von Gedankenkörnern bedeckt, sondern auch von einer einzigen Denkhülle umgeben, die ... einen riesigen Gedankenkörnchen auf kosmischer Ebene bildet. Eine Vielzahl einzelner Gedanken werden im Akt eines einheitlichen Gedankens zusammengefasst und verstärkt.“

„Die Noosphäre strebt danach, ein geschlossenes System zu werden, in dem jedes Element individuell auf die gleiche Weise sieht, fühlt, wünscht und leidet wie alle anderen und gleichzeitig mit ihnen.“ Für Wernadski waren Denken und Werk der Menschheit in der Noosphäre miteinander verbunden und interagierten miteinander.

„Aus biogeochemischer Sicht ist das Wichtige natürlich nicht das wissenschaftliche Denken, nicht der wissenschaftliche Apparat, nicht die Werkzeuge der Wissenschaft, sondern das tatsächliche Ergebnis, das sich in den geochemischen Phänomenen widerspiegelt, die durch das Denken und Arbeiten des Menschen verursacht werden.“ , im neuen Zustand der Biosphäre, den er schafft ... in der Noosphäre. Wernadskij betrachtet ein so wichtiges Phänomen der Gesellschaft wie die Kultur auf planetarischer Ebene und bewertet es zusammen mit dem wissenschaftlichen Denken als planetarisches Phänomen. In seinem Werk „Reflections of a Naturalist“, in dem er eine neue Energieform – die Lebensaktivität der menschlichen Gesellschaft – bewertet, schreibt er: „Diese neue Form biogeochemischer Energie, die als Energie der menschlichen Kultur oder kulturelle biogeochemische Energie bezeichnet werden kann, ist.“ die Form der biogeochemischen Energie, die derzeit die Noosphäre erschafft“ V.P. Kaznacheev schreibt: „In Übereinstimmung mit der Analyse der kosmoplanetaren Umgebung der Biosphäre und der lebenden Materie ist die Definition der Noosphäre als ein neues, soziohistorisches und sozionatürliches Phänomen in seinem Wesen, das in dieser Umgebung entsteht, die Transformation der.“ Die Umwandlung der Biosphäre in die Noosphäre sollte als naturgeschichtlicher Prozess charakterisiert werden. Die Bildung der Noosphäre verläuft als Entfaltung einer neuen geokosmischen Kraft, die die gesamte weitere Entwicklung des Planeten steuert – des kosmischen Körpers des Sonnensystems. Dieser Einfluss sozialer Aktivität und Wissen wird sich allmählich, aber unweigerlich in die Kontrolle aller kosmoplanetaren Kräfte, einschließlich des gesamten Planetensystems und seiner kosmischen Umgebung, verwandeln. Diese werden, wie oben angegeben, von V.I. formuliert. Wernadskij, die Hauptmerkmale der Umwandlung der Biosphäre in die Noosphäre – die Sphäre, die von menschlicher Arbeit und sozialen Aktivitäten abgedeckt wird. Hier wird das wissenschaftliche Denken zu einem mächtigen Werkzeug für die Bewirtschaftung des Planeten und garantiert die fortschreitende Entwicklung der Menschheit in absehbarer Zeit, nicht nur in der sozialen, sondern auch in der kosmogeologischen Zeit.“

Etwa zur gleichen Zeit schrieb auch Wernadskijs Schüler Fersman über die geologische Rolle des Menschen. Anders als Teilhard de Chardin, der sich vor allem auf die Vernunft konzentrierte, und Wernadskij, der der Verbindung von Denken und Handeln in der Noosphäre den Vorrang gab, schrieb Fersman fast ausschließlich über die technischen Aktivitäten der Menschheit. In einem Sonderteil seiner vierbändigen „Geochemie“ charakterisiert der sowjetische Wissenschaftler die Geochemie der Technogenese, also der technischen Tätigkeit. Hier erwähnt Fersman nicht einmal die Noosphäre. Als Geologe interessierte er sich nicht für die Ursachen von Phänomenen, nicht für menschliche Motivationen, nicht für den Geist selbst, sondern nur für die Ergebnisse technischer Einfluss zur Biosphäre. Aufgrund zahlreicher Fakten kam er zu dem Schluss: „Die menschliche Wirtschafts- und Industrietätigkeit ist in ihrem Ausmaß und ihrer Bedeutung mit den Prozessen der Natur selbst vergleichbar geworden.“ Materie und Energie sind im Vergleich zu den wachsenden Bedürfnissen des Menschen nicht unbegrenzt; ihre Reserven liegen in der gleichen Größenordnung wie die Bedürfnisse der Menschheit; natürliche geochemische Gesetze der Verteilung und Konzentration von Elementen sind vergleichbar mit den Gesetzen der Technochemie, d.h. chemische Umwandlungen, die von der Industrie und der Volkswirtschaft eingeführt werden. Der Mensch erschafft die Welt neu.

Fersman spricht von der neu geschaffenen Biosphäre eher als einer Technosphäre – dem Bereich der technischen Tätigkeit der Menschheit.

Abschluss

Die Biosphäre ist die Hülle der Erde, in der das Leben weit verbreitet ist. Es gibt „lebende Materie“, die die chemische Zusammensetzung und die Energieprozesse in der Atmosphäre, der Hydrosphäre, der oberen Schicht der Lithosphäre und in der Bodenbedeckung bestimmt.

Darüber hinaus unterscheiden sie auch die Soziosphäre, worunter der von menschlicher Arbeit abgedeckte Bereich gesellschaftlicher und produktiver Tätigkeit verstanden wird. Wenn die Existenzgrundlage der Biosphäre die Ernährung ist, dann sind diese Indikatoren für die Soziosphäre jeweils Arbeit, sozialer Stoffwechsel und soziale Einstellung.

Die Bedeutung der Lehren von V.I. Wernadskij über die Noosphäre sagt, dass er zum ersten Mal eine Synthese von Natur- und Sozialwissenschaften erkannte und zu verwirklichen versuchte, als er die globalen Aktivitäten des Menschen untersuchte, der sich aktiv umgestaltet Umfeld. Die Noosphäre, so der Wissenschaftler, sei bereits eine qualitativ andere, höhere Stufe der Biosphäre, verbunden mit einer radikalen Transformation nicht nur der Natur, sondern auch des Menschen selbst. Unter der Noosphäre wird derzeit der Bereich der Interaktion zwischen Mensch und Natur verstanden, in dem intelligentes menschliches Handeln zum entscheidenden Entwicklungsfaktor wird. In der Struktur der Noosphäre können wir die Menschheit als Komponenten unterscheiden, soziale Systeme, Gesamtheit wissenschaftliches Wissen, die Summe von Technologie und Technologie in Einheit mit der Biosphäre.

Das Ausmaß der von der Menschheit geschaffenen materiellen Kultur ist wirklich enorm. Und das Tempo seiner Entwicklung nimmt ständig zu. Heutzutage ist die sogenannte Technomasse (alles, was der Mensch in einem Jahr schafft) bereits um eine Größenordnung größer als die Biomasse (das Gewicht wild lebender Organismen). Dies ist ein alarmierendes Signal; es erfordert eine durchdachte Einstellung zum Gleichgewicht der Komponenten des Systems Natur – Biosphäre – Mensch. Der Mensch, der die Biosphäre umwandelt, erschafft die Technosphäre. Wenn aber bei der Bildung der Biosphäre alle Biozönosen die Systemintegrität nur durch den Austausch von Materie und Energie aufrechterhalten, dann verdinglicht der Mensch zusätzlich zu diesen Funktionen zunächst die Natur und schafft neue künstliche Objekte.

Allerdings stehen nicht alle menschlichen Schöpfungen im Einklang mit der umgebenden Realität. Und wenn vom Menschen geschaffene lebende Organismen größtenteils in das Gesamtsystem der Natur passen, kann dies nicht über andere von ihm geschaffene Objekte gesagt werden: Gebäude, Strukturen... Darüber hinaus ist das, was vom Menschen geschaffen wurde, als trägt in der Regel nicht zur Schaffung neuer Energiereserven bei. Der Mensch beeinflusst die Biosphäre lokal – an Hunderten Millionen Orten werden Schadstoffe in Flüsse und Luft freigesetzt, fruchtbarer Boden entfernt, Wälder abgeholzt und die Lebensräume von Pflanzen und Tieren zerstört. Allerdings ist die Biosphäre ein System, durch Stoffkreisläufe abgedeckt, und Millionen lokaler Einflüsse, die sich gegenseitig vermischen und verstärken, führen zu globalen Veränderungen in allen Bestandteilen der Biosphäre. Die endlose Zerstörung von Mineralien und lebender Materie bringt nicht nur die Existenz intelligenten Lebens, sondern auch des Lebens als solches an den Rand einer Katastrophe.

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Stadien der Bildung der geografischen Hülle der Erde. Forscher identifizieren drei Stadien bei der Bildung der geografischen Hülle der Erde: präbiogen, biogen und anthropogen.

Vor-Biogen-Stadium(4,6 Milliarden Jahre - 570 Millionen Jahre). In der betrachteten Phase wurden Komponenten der geografischen Hülle der Erde wie Litho-, Hydro- und Atmosphäre gebildet.

Die einfachsten Mikroorganismen (Bakterien) erschienen vor etwa 3,8 bis 3,5 Milliarden Jahren auf der Erde und konnten den Prozess der Bildung der geografischen Hülle der Erde nicht ausreichend beeinflussen.

Biogen-Stadium begann vor 570 Millionen Jahren und ist durch die Entwicklung der organischen Welt gekennzeichnet. Infolgedessen wurden in diesem Stadium die Biosphäre und die Hauptmerkmale der modernen geografischen Hülle gebildet.

Anthropozän-Stadium deckt einen Zeitraum von 3 Millionen Jahren ab.

Derzeit hat die menschliche Wirtschaftstätigkeit einen gravierenden Einfluss auf die Entwicklung der geografischen Hülle der Erde.

Dadurch entstanden Umwelt- und demografische Probleme, insbesondere das Problem des Aralsees. Dies zwang die Menschheit zur Konvertierung Besondere Aufmerksamkeit zu Umweltthemen.

Allgemeine Gesetze Entwicklung der geografischen Hülle der Erde. Die Entwicklung der geografischen Hülle der Erde und der Naturkomplexe unterliegt strengen Gesetzen. Gesetze zur Entwicklung der geografischen Hülle werden oft als allgemeine geografische Gesetze bezeichnet.

Die Kenntnis allgemeiner geografischer Gesetze hilft einer Person, natürliche Ressourcen rational zu nutzen, die Umwelt wirksam zu schützen, das natürliche ökologische Gleichgewicht aufrechtzuerhalten usw.

Das System der allgemeinen geographischen Gesetze umfasst: das Energieerhaltungsgesetz; Periodizität oder rhythmische Wiederholung von Ereignissen; Gesetz geografische Zonierung und Azonalität usw.

Einheit der geografischen Hülle der Erde. Das Gesetz des Stoffwechsels gewährleistet die Einheit aller territorialen Naturkomplexe und der gesamten geografischen Hülle.

Territoriale Komplexe, unabhängig von ihrer Größe, sind einer von drei Physische Verfassung(fest, flüssig oder gasförmig) und bilden durch komplexe dynamische Zusammenhänge ein Ganzes.

Die Bestandteile der geografischen Hülle der Erde, sei es Relief, Klima, Wasser, Vegetation, Tierwelt usw., unterliegen denselben geografischen Gesetzen.

Stoffwechsel. Der Energieaustausch ist für alle Komponenten der geografischen Hülle charakteristisch.

Der Prozess des Energieaustausches ist nichts anderes als Bewegung. Beispielsweise bewegt sich die in der Atmosphäre enthaltene Feuchtigkeit zusammen mit Luftmassen von einem Punkt zum anderen, d.h. in vertikaler und horizontaler Richtung. Die Gewässer des Weltozeans bewegen sich ebenso wie Luftmassen nicht nur horizontal, sondern auch vertikal.

Mobilität ist auch charakteristisch für die feste Hülle der Erde, die Lithosphäre. Darauf deutet insbesondere die vulkanische Aktivität hin. Bei einem Vulkanausbruch wird nicht nur die innere Substanz (Magma) in Form von Lava an die Oberfläche gegossen, sondern es kommt auch zu einer horizontalen und vertikalen Bewegung der Gesteine.

Rhythmus. Jeder von uns musste sich mit einem so natürlichen Phänomen wie dem Rhythmus auseinandersetzen. Das einfachste Beispiel hierfür ist der zirkadiane Rhythmus, also der sequentielle Wechsel von Tag und Nacht. Gleiches gilt für den Wechsel der Jahreszeiten.

Der tägliche und saisonale Rhythmus spiegelt sich in wechselnden Wetter- und Klimabedingungen wider Oberflächengewässer(Wechsel von Hochwasser zu Niedrigwasser) sowie im Verhalten von Pflanzen und Tieren.

Geografische Zoneneinteilung. Die natürliche Veränderung der natürlichen (physikalisch-geografischen) Bedingungen oder territorial-natürlichen Komplexe vom Äquator bis zu den Polen (horizontale oder Breitenzonalität) und beim Aufstieg in die Berge (vertikale oder Höhenzonalität) wird als Zonalität bezeichnet.

Das Gesetz der geografischen Zonierung verleiht jedem Punkt der Erde seine natürlichen Merkmale.

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Die geografische Hülle der Erde war in der Vergangenheit nicht dieselbe wie heute. Seine Entstehung dauerte lange und wurde das Ergebnis des Zusammenspiels von Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, Biosphäre und Mensch.

Wissenschaftler identifizieren drei historische Etappen in der Entwicklung der geografischen Hülle.

Die erste Stufe ist geologisch (oder präbiogen). Dies ist die früheste Phase der Erdgeschichte.

Zu diesem Zeitpunkt gab es zunächst noch kein Leben, und obwohl es auftauchte, hatte es noch keinen wesentlichen Einfluss auf die geografische Hülle.

Das Leben wurde ausschließlich durch die einfachsten Organismen repräsentiert und sie hatten keinen wesentlichen Einfluss auf die Bildung der geografischen Hülle. In der Atmosphäre gab es sehr wenig molekularen Sauerstoff, dafür aber viel Kohlendioxid.

Dieses Stadium dauerte von der Entstehung der Erde (vor etwa 4,5 Milliarden Jahren) bis vor etwa 600 Millionen Jahren.

Das heißt, diese Phase ist die längste, sie dauerte etwa 3 Milliarden Jahre.
Während der geologischen Phase fand die Bildung der Erdkruste statt, Kontinente entstanden, das Leben entstand im Ozean und erreichte dort seinen Höhepunkt.

Die zweite Stufe ist biologisch. Es begann vor etwa knapp 600 Millionen Jahren. Zu dieser Zeit waren die Atmosphäre und die Hydrosphäre so, wie sie jetzt sind, die Ozonschicht entstand, das Leben breitete sich über das Land aus und es bildete sich Boden.

Lebende Organismen hatten einen wesentlichen Einfluss auf die Entwicklung der geografischen Hülle. Es entstanden Gesteine ​​organischen Ursprungs.

Die dritte Stufe ist anthropogen (modern).

Der genaue Zeitpunkt des Erscheinens des Menschen ist unbekannt, aber Wissenschaftler gehen davon aus, dass das anthropogene Entwicklungsstadium der geografischen Hülle vor etwa 40.000 Jahren begann, als der Mensch begann, spürbare Auswirkungen auf die Natur zu haben.

Seitdem ist der Einfluss des Menschen auf die Natur immer größer geworden. Gleichzeitig haben die Menschen die Entwicklungs- und Existenzgesetze der geografischen Hülle nicht berücksichtigt und dieser bereits ernsthaften Schaden zugefügt. Viele Naturkomplexe sind für die Existenz ungeeignet geworden.

Damit sich im Universum etwas verändert, wird Energie benötigt.

Dies gilt auch für die Entwicklung der Erde, insbesondere ihrer geografischen Hülle. Die meiste Energie kommt von der Sonne auf die Erde, aber ein Großteil der Energie stammt aus der inneren Wärme der Erde.

Die auf der Erde existierende geografische Hülle ist ein einzigartiges Phänomen, das es auf anderen Planeten nicht gibt.

Entwicklungsstadien der geografischen Hülle der Erde

Geografischer Umschlag- ein materielles System, das durch die gegenseitige Durchdringung und Interaktion von Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, lebender Materie und derzeit der menschlichen Gesellschaft entsteht.

Die Gesamtdicke der geografischen Hülle beträgt etwa 40 km.

In dieser Hülle der Erde befinden sich alle notwendigen Lebensquellen.

Geografische Shell-Stufen:

1) Anorganisch – vor der Entstehung des Lebens auf der Erde bildeten sich in diesem Stadium die Lithosphäre, der Primärozean und die Primäratmosphäre.

2) Organisch – die Bildung und Entwicklung der Biosphäre, die alle existierenden Sphären der Erde verändert hat.

3) Anthropogen - das moderne Entwicklungsstadium der geografischen Hülle, als mit dem Aufkommen der menschlichen Gesellschaft die aktive Transformation der geografischen Hülle und die Entstehung einer neuen Sphäre begann - Sphären des Geistes.

Der durch die Wirtschaftstätigkeit veränderte geografische Bereich wird aufgerufen geografische Umgebung.

Geografischer Umschlag- der größte Naturkomplex, der sich durch Integrität durch Stoffzirkulation und Energieaustausch, Stabilität, Rhythmus (Tages-, Jahres-, Langzeitrhythmen), Hierarchie und Zonalität (Natur- und Klimazonen, Naturzonen und Höhenzonen) auszeichnet .

Dynamik der geografischen Hülle.

Energiequellen im geografischen Bereich

Die Bewegung im geografischen Umfeld zeichnet sich durch große Vielfalt aus.

Bisher installiert Bewegungsmuster von Energie und Materie in der geografischen Hülle sind Prognosebasis physisch-geographische Prozesse und sie verwalten. Die außergewöhnliche Dynamik der geografischen Hülle wird durch zwei starke Energieflüsse angetrieben: exogen, hauptsächlich solar, und endogen, verbunden mit den Eingeweiden der Erde. Der exogene Energiefluss ist um ein Vielfaches größer als der endogene.

An der Erdoberfläche gelangen nach ungefähren Berechnungen 2,3 x 1024 J/Jahr exogene Energie und 1,1 x 1021 J/Jahr endogene Energie in die geografische Hülle.

Umwandlung und Übertragung von Energie und Materie im geografischen Raum. Wärmeübertragung und -verteilung

Das wichtigste Merkmal der geografischen Hülle ist die Zirkulation von Materie und Energie.

Ihre Rolle in der Natur ist enorm, da sie für die Wiederholung derselben Prozesse und Phänomene sowie für die gerichtete Natur ihrer Entwicklung sorgen.

Stoffkreislauf - wiederholte Beteiligung von Materie an Prozessen in den Geosphären des Planeten. Energiekreislauf- Nutzung von Energie in Geosystemen zur Gewährleistung von Stoffkreisläufen.

Da die Kreisläufe von Materie und Energie in der geografischen Hülle offener Natur sind, weist das Vorherrschen ein- oder ausgehender Teile in ihnen auf die Entwicklungstrends eines bestimmten Systems, seine Stabilität oder Instabilität hin.

Bei der Entwicklung natürlicher Systeme überwiegt immer die eingehende Komponente, die die erweiterte Umsetzung von Prozessen und Phänomenen gewährleistet.

Das Zusammenspiel der Strukturteile der geografischen Hülle erfolgt nicht chaotisch. Dies sind separate Links allgemeiner Stoff- und Energiekreislauf, die die Lufttroposphäre, die Wassersphäre, die Erdkruste und die Biosphäre zu einem Ganzen verbinden – der geographischen Hülle der Erde und können aufgerufen werden allgemeine geographische Zirkulation von Materie und Energie.

Ausgangspunkt für die allgemeine geographische Zirkulation von Materie und Energie ist die Erdoberfläche.

Unter dem Einfluss der Sonnenenergie entstehen hier dynamische Phänomene – in der Lufttroposphäre und der Wasserhülle. Sie gehen mit der Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit einher und bilden die Biosphäre und Verwitterungskruste – Strukturbestandteile geografischer Landschaften.

Allgemeine geografische Wirbel verlaufen selbst auf geologischen Zeitskalen langsam.

Sie sind nicht vollständig geschlossen. In verschiedenen geologischen Epochen ab ungleiche Stärke tektonisch-magmatische Prozesse manifestieren sich, es kommt zu erheblichen Schwankungen Vulkanismus, was die Zusammensetzung der Atmosphäre und dadurch die Biosphäre beeinflusst; Das Leben entwickelt sich ständig weiter und die Landschaften jedes Zyklus sind qualitativ unterschiedlich.

Allgemeine geographische Stoff- und Energiekreisläufe stellen eine Synthese dar Privat Wirbel . Die wichtigsten davon sind geologischer Kreislauf, Wasserkreislauf, biologischer Kreislauf.

Die Wärmeübertragung von der Oberfläche in die Atmosphäre erfolgt auf drei Arten: Wärmestrahlung, Erwärmung oder Abkühlung der Luft bei Kontakt mit Land und Verdunstung von Wasser.

In die Atmosphäre aufsteigender Wasserdampf kondensiert und bildet Wolken oder fällt in Form von Niederschlag, die dabei freigesetzte Wärme gelangt in die Atmosphäre. Die von der Atmosphäre absorbierte Strahlung und die Kondensationswärme des Wasserdampfes verzögern den Wärmeverlust von der Erdoberfläche.

Über trockenen Regionen nimmt dieser Einfluss ab und wir beobachten die größten täglichen und jährlichen Temperaturamplituden. Die kleinsten Temperaturamplituden sind charakteristisch für ozeanische Regionen. Als riesiges Reservoir speichert der Ozean mehr Wärme, was die jährlichen Temperaturschwankungen aufgrund hoher Temperaturen verringert spezifische Wärmekapazität Wasser. Somit spielt Wasser auf der Erde eine wichtige Rolle als Wärmespeicher.

Struktur Wärmehaushalt hängt von der geografischen Breite und der Art der Landschaft ab, die wiederum davon abhängt.

Es ändert sich nicht nur beim Übergang vom Äquator zu den Polen erheblich, sondern auch beim Übergang vom Land zum Meer. Land und Ozean unterscheiden sich sowohl in der Menge der absorbierten Strahlung als auch in der Art der Wärmeverteilung.

Bis zu 80 % der vom Ozean aufgenommenen Energie werden für die Wasserverdunstung aufgewendet. 20 % der Energie werden für den turbulenten Wärmeaustausch mit der Atmosphäre aufgewendet (und damit auch mehr als an Land).

Der vertikale Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre regt auch die horizontale Wärmeübertragung an, wodurch diese teilweise an Land gelangt. Eine 50 Meter dicke Wasserschicht ist am Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre beteiligt.

Atmosphärische Zirkulation

Dabei handelt es sich um ein System großräumiger Luftströmungen der Globus oder Halbkugel. Die atmosphärische Zirkulation entsteht durch die ungleichmäßige Verteilung von Temperatur und Atmosphärendruck, der Entstehung des sogenannten Druckgradienten; Die dabei entstehende atmosphärische Zirkulationsenergie wird für die Reibung aufgewendet, aber aufgrund dieser ständig wieder aufgefüllt Sonnenstrahlung.

Die Richtung der Luftströmungen wird durch den Druckgradienten, die Erdrotation und den Einfluss der darunter liegenden Oberfläche bestimmt. In der Troposphäre umfasst die atmosphärische Zirkulation Passatwinde, Monsune und mit Zyklonen und Antizyklonen verbundene Luftströmungen, in der Stratosphäre überwiegend zonale Luftströmungen (westlich im Winter und östlich im Sommer).

Bei der Übertragung von Luft und damit Wärme und Feuchtigkeit von einem Breitengrad und einer anderen Region auf einen anderen ist die atmosphärische Zirkulation der wichtigste klimabildende Faktor.

In der unteren Troposphäre tropische Zone Die vorherrschende Zirkulation wird durch Passatwinde verursacht – stabile Winde: Nordost – auf der Nordhalbkugel und Südost – auf der Südhalbkugel (im Durchschnitt das ganze Jahr über bis zu einer Höhe von 4 km zu beobachten).

Über der Passatwindregion in der mittleren und oberen Troposphäre herrschen westliche Luftströmungen vor. Über einigen tropischen Gebieten, insbesondere im Becken Indischer Ozean, herrscht das Zirkulationsregime des Monsuns (der Wintermonsun fällt mit dem Passatwind zusammen, der Sommermonsun hat meist die entgegengesetzte Richtung).

In der Troposphäre der gemäßigten Breiten an den Peripherien subtropischer Hochdruckgebiete beider Hemisphären überwiegt der westliche Transport.

Im unteren Teil der Troposphäre der Polarregionen überwiegen Ostwinde. In den mittleren Breiten entstehen in der Zone großer horizontaler Temperatur- und Druckgradienten troposphärische Frontalzonen, Jetstreams, Zyklone und Antizyklone, die einen interlatitudinalen Luftaustausch durchführen.

Auch die atmosphärische Zirkulation in den Tropen ist nicht von der außertropischen Zirkulation isoliert.

Häufig und intensive Entwicklung Zyklone und Antizyklone außertropischer Breiten führen zur Bildung Klimaregionen niedriger und hoher Druck, die auf Langzeitkarten des atmosphärischen Drucks deutlich zum Ausdruck kommen. Hohe Zyklone und Antizyklone erstrecken sich bis in die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre, aber im Durchschnitt überwiegt in diesem Teil der Atmosphäre aufgrund der allgemeinen konzertierten Abnahme von Druck und Temperatur von niedrigen zu hohen Breiten der westliche Transport.

Oberhalb von 20 km ist die atmosphärische Zirkulation saisonaler Monsun-Natur, was auf die Strahlungsbilanz der Stratosphäre zurückzuführen ist. Die Folge davon ist, dass im Sommer die östliche Luftströmung und im Winter die westliche Luftströmung vorherrscht.

Der Begriff „atmosphärische Zirkulation“ gilt auch für atmosphärische Bewegungen, die über kleine Bereiche der Erdoberfläche auftreten (lokale Zirkulation) – Küstenwinde (Brisen), Berg-Tal-Winde usw.

Lithosphärenwirbel

Dank der vertikalen und horizontale Bewegungen Blöcke der Erdkruste und magmatische Aktivität sowie Abbruchprozesse tauschen Stoffe zwischen Erdoberfläche und Erdmantel aus.

Verwitterungsprodukte des Grundgesteins und biogene Ansammlungen werden überschwemmt und in Sedimentgesteinskomplexe umgewandelt.

Noch tiefer unter dem Einfluss von sehr hohe Temperatur und Druck sowie der Einfluss tiefer Lösungen unterliegen Sedimentgesteinen einer Metamorphose. An große Tiefen Metamorphe Gesteine ​​befinden sich in einem Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts.

Kapitel 8. Hauptstadien der Entwicklung der geografischen Hülle

Unter Einwirkung eines Druckabfalls oder zusätzlicher Wärmezufuhr kommt es zu einer Störung dieses Gleichgewichts radioaktiver Zerfall. All dies führt zur Bildung von flüssigem Magma. Unter Druck stehendes Magma ist mit gasförmigen Produkten gesättigt. Bei einer Druckänderung dringt es in die oberen Schichten der Erdkruste ein und verwandelt sich beim Abkühlen in magmatisches kristallines Gestein.

Diese Gesteine ​​werden durch tiefe Einbrüche und Lavaströme repräsentiert, die an die Oberfläche flossen.

Im Laufe der Zeit werden kristalline Gesteine ​​zerstört und aus den Produkten ihrer Verwitterung entstehen Landschaften – das erste Glied eines neuen geografischen Zyklus.

Lithosphärenwirbel manifestieren sich auf zwei Arten. Erstens handelt es sich tatsächlich um die Bewegung von Materie auf unterschiedlichste mechanische Weise, was dem Konzept des „Gesteinskreislaufs“ entspricht.

Zweitens diese Änderung Material Zusammensetzung sich bewegende oder ruhende Gesteine ​​(Übergang von Mineralien in Erdkruste), und solche Prozesse werden häufiger als geochemische Kreisläufe bezeichnet.

Periodische Bewegungen in der geografischen Hülle

Sie manifestieren sich in vielen Prozessen: tektonisch, magmatisch, Sedimentation, klimatisch, hydrologisch und vielen anderen.

Zahlreiche Faktoren weisen auf Klimaschwankungen hin, die durch Veränderungen der Parameter der Erdumlaufbahn, Sonnenaktivität, Ebbe und Flut usw. verursacht werden.

Deutlich erkennbar sind beispielsweise Klimaschwankungen von 35 Jahren und 1.800 Jahren. Letzteres spiegelt sich in der Entwicklung der Natur der Sahara wider, wo sich immer wieder Epochen feuchten und trockenen Klimas abwechselten.

Periodizität ist charakteristisch für tektonisch-magmatische Prozesse: Hebungen und Senkungen, Erdbeben, Faltungsbewegungen, intrusiver und effusiver Vulkanismus.

Dazwischen liegen Perioden relativen tektonischen Friedens – 50 – 150 Millionen Jahre.

Periodizität lässt sich auch in Abschnitten geologischer Ablagerungen nachweisen. In periglazialen Seen reichert sich Bandbettung an. Im Sommer wird beim Abschmelzen des Gletschers gröberes Material in den See eingetragen, im Winter lagert sich ein feines Tonsediment ab.

Rhythmus und Zyklizität

Für ihre Vorhersage ist es wichtig, den Rhythmus natürlicher Phänomene zu erkennen.

Rhythmizität der Entwicklung, d.h. Wiederkehr bestimmter Phänomene im Laufe der Zeit. In der Natur der Erde wurden Rhythmen unterschiedlicher Dauer identifiziert – tägliche und jährliche, intra-jahrhundertealte und supersäkulare Rhythmen. Der Tagesrhythmus wird durch die Rotation der Erde um ihre Achse bestimmt. Der Tagesrhythmus äußert sich in Veränderungen von Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit, Bewölkung und Windstärke; in den Phänomenen von Ebbe und Flut in den Meeren und Ozeanen, der Zirkulation von Brisen, den Prozessen der Photosynthese in Pflanzen, dem täglichen Biorhythmus von Tieren und Menschen.

Der Jahresrhythmus ist das Ergebnis der Bewegung der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne.

Dies sind der Wechsel der Jahreszeiten, Veränderungen in der Intensität der Bodenbildung und Gesteinszerstörung, saisonale Besonderheiten in der Vegetationsentwicklung und der menschlichen Wirtschaftstätigkeit.

Verschiedene Landschaften des Planeten haben unterschiedliche Tages- und Jahresrhythmen. Somit lässt sich der Jahresrhythmus am besten in ausdrücken gemäßigte Breiten und sehr schwach im Äquatorgürtel.

Von großem praktischem Interesse ist das Studium längerer Rhythmen: 11-12 Jahre, 22-23 Jahre, 80-90 Jahre, 1850 Jahre und länger, aber leider sind sie noch weniger erforscht als die Tages- und Jahresrhythmen.

Selbstregulierung im geografischen Umfeld

Ein charakteristisches Merkmal der Dynamik der geografischen Hülle und ihrer Komponenten ist Selbstregulierung, die auf dem Prinzip des universellen Zusammenhangs von Phänomenen basiert.

Dank der Selbstregulierung behält die geografische Hülle ihre Stabilität und viele Parameter von Geosystemen befinden sich trotz starker Schwankungen externer Faktoren in einem Zustand des dynamischen Gleichgewichts. Ein Beispiel für Selbstregulierung ist die Salzzusammensetzung des Weltozeans: Trotz Unterschieden in der Niederschlagsmenge, Verdunstung und Flussströmung bleibt das Verhältnis der Salzionen im Meerwasser nahezu konstant (W. I. Wernadskij schlug sogar vor, dieses Verhältnis als Konstante anzunehmen für unseren Planeten).

Ein weiteres Beispiel ist die Regulierung des Kohlendioxidgehalts in der geografischen Hülle auf der Grundlage des Karbonatsystems des Weltozeans.

Der Hauptgrund für die Konstanz ist die universelle Vernetzung der Stoffkonzentrationen. Gemäß dem Le Chatelier-Brown-Prinzip ist es unmöglich, die Konzentration einer Komponente eines geschlossenen thermodynamischen Systems zu ändern, ohne den Inhalt der übrigen Komponenten zu ändern: Wenn ein äußerer Einfluss auf ein System ausgeübt wird, das sich im stabilen Gleichgewicht befindet, dann die Richtung des Prozesses im System, dessen Verlauf diesen Einfluss abschwächt, wird verstärkt und die Gleichgewichtslage verschiebt sich in die gleiche Richtung.

Dieser Umstand schützt das System vor äußeren Störungen.

Einheit und Integrität der geografischen Hülle

Luft-, Wasser-, Eis-, Mineralpartikel- und andere Stoffströme sowie Energieströme dienen als eine Art Kanäle, die Teile der geografischen Hülle zu einem Ganzen verbinden.

Die Bewegungsrichtung in der geografischen Hülle wird durch die Gradienten der Kraftfelder und die Lage der Blöcke der Erdkruste bestimmt.

Horizontale Bewegungen von Luft, Wasser, Mineralpartikeln und anderen Arten von Materie sind hunderte und tausende Male größer als vertikale, letztere finden also im Bereich der Schwerkraft statt.

Die Quelle des Transports von Luftmassen und mit ihnen anderer Materiearten sind in den meisten Fällen horizontale Gradienten.

Folglich ist die Umgebung der geografischen Hülle anisotrop.

Isotropie – das Fehlen ausgewählter Richtungen. Alle Richtungen sind in ihren Eigenschaften identisch. Anisotrop – nicht isotrop.

Die Universalität der Beziehungen im geografischen Raum wird auch durch die ungleiche Geschwindigkeit der Ausbreitung von Störungen und der Übertragung verschiedener Arten von Materie begrenzt.

Die höchste Übertragungsgeschwindigkeit ist für Strahlungsphotonen charakteristisch (ca. 300.000 km/s). Die langsamsten Bewegungen finden in Blöcken der Erdkruste sowie im Eis statt. Daher laufen Wechselwirkungen beispielsweise in der Atmosphäre um ein Vielfaches schneller ab als in anderen Bereichen.

Die Einheit und Integrität der geografischen Hülle erschwert die Lösung des Problems der Bewirtschaftung natürlicher Ressourcen. Dies lässt sich folgendermaßen erklären: Der Einfluss des Menschen auf begrenzte Gebiete erstreckt sich tatsächlich über große Gebiete und letztendlich über das gesamte geografische Gebiet.

Die Untersuchung von Verbindungen ermöglicht die Identifizierung relativ isolierter Systeme und ist dadurch bequemer für die Verwaltung.

Somit gibt es in der geografischen Hülle eine dialektische Kombination von Einheit und Integrität einerseits und Strukturalität, ihrer Aufteilung in einzelne Teile (Subsysteme) andererseits.

Energie gelangt aus dem Weltraum, den Eingeweiden der Erde, in die geografische Hülle und wird während der Gravitationswechselwirkung des Planeten mit den nächstgelegenen kosmischen Körpern – dem Mond und der Sonne – freigesetzt. Abhängig davon Energiequellen werden in endogene und exogene unterteilt.

Endogene Energie- das ist die Energie des Erdinneren, die in zwei Formen in die geografische Hülle gelangt: durch Wärmefluss (tellurische Ströme) und durch mechanische Bewegungen der Materie.

Die Größe des Wärmeflusses ist im Durchschnitt 10-5-mal geringer als der Fluss elektromagnetischer Sonnenenergie (0,06 J/m2·s).

Quellen endogener Energie sind: Gravitationsdifferenzierung terrestrischer Materie nach Dichte, Zerfall radioaktive Elemente, innere Reibung von Materiemassen, die unweigerlich mit der Differenzierung durch Gravitation einhergeht, Gezeitenreibung, die durch die Wechselwirkung der Erde mit Mond und Sonne verursacht wird. Der Wärmefluss zur Erdoberfläche durch Geysire, Vulkanausbrüche und aus anderen lokalen und sporadischen Quellen ist viel geringer und wird in allgemeinen Berechnungen normalerweise nicht berücksichtigt.

Ein gewisser Teil der endogenen Energie ist Sonnenenergie, die früher auf die Erdoberfläche gelangte und in „geochemischen Akkumulatoren“ – brennbaren Mineralien, gespeichert wurde. Felsen abiogenen Ursprungs und in der Erdkruste konservierte Solen.

Exogene Energie.

Energie, die aus dem Weltraum auf die Erde gelangt, wird als exogen bezeichnet. Mengenmäßig besteht es zu 97 % aus elektromagnetische Strahlung Sonne - Sonnenstrahlung. Aufgrund der geringen Variabilität der Intensität der Sonnenstrahlung, die an der oberen Grenze der Atmosphäre ankommt, wird ihr Fluss, berechnet pro 1 cm2 pro Minute, als Sonnenkonstante bezeichnet, die 1,98 cal/(cm2 min) oder 8,3 beträgt J/(cm2 min).

Elektromagnetische Strahlung der Sonne enthält ein breites Spektrum an Wellen unterschiedlicher Länge.

Zusammen mit elektromagnetische Flüsse Ein korpuskularer Strom geladener Teilchen – der „Sonnenwind“ und der „kosmische“ Wind – durchdringt die Atmosphäre.

Ihre Gesamtenergie ist mehrere tausend Mal geringer als die elektromagnetische Energie und ist (quantitativ) sogar der körpereigenen Energie unterlegen. Die Korpuskularströmung wird fast vollständig von der Magnetosphäre und den oberen Schichten der Atmosphäre absorbiert. Seine durch Pulsationen der Sonnenaktivität verursachte Variabilität verursacht Störungen im Erdmagnetfeld, die sich auf biologische Prozesse auswirken.

Die Gesamtwirkung endogener und exogener Energien verändert die Substanz der Erdkruste und schafft so die Form und Topographie der Erde.

Die moderne Struktur der geografischen Hülle ist das Ergebnis einer sehr langen Entwicklung. In seiner Entwicklung ist es üblich, drei Hauptstadien zu unterscheiden – präbiogen, biogen und anthropogen (Tabelle 10.1).

Tabelle 10.1. Entwicklungsstadien der geografischen Hülle

	Geologischer Rahmen	Dauer, Jahre	Hauptveranstaltungen
Präbiogen	Archäisches und Proterozoikum vor 3700–570 Millionen Jahren		An der Bildung der geografischen Hülle waren lebende Organismen kaum beteiligt
Biogen	Phanerozoische Zone (Paläozoikum, Mesozoikum und der größte Teil des Känozoikums) vor 570 Millionen - 40.000 Jahren	Ungefähr 570 Millionen	Organisches Leben ist ein führender Faktor bei der Entwicklung der geografischen Hülle. Am Ende der Periode erscheint ein Mann
Anthropogen	Vom Ende des Känozoikums bis heute vor 40.000 Jahren – heute		Der Beginn dieser Phase fällt mit der Entstehung des modernen Menschen (Homo sapiens) zusammen. Der Mensch beginnt, eine führende Rolle bei der Entwicklung der geografischen Hülle zu spielen

Präbiogenes Stadium zeichnete sich durch die schwache Beteiligung lebender Materie an der Entwicklung der geografischen Hülle aus. Dieses längste Stadium dauerte die ersten 3 Milliarden Jahre der Erdgeschichte – das gesamte Archaikum und Proterozoikum. Paläontologische Studien der letzten Jahre haben die von V.I. geäußerten Ideen bestätigt. Wernadski und L.S. Berg, dass Epochen ohne Leben (wie sie als azoische Epochen bezeichnet werden) offenbar während der gesamten geologischen Zeit nicht existierten oder dass dieser Zeitraum äußerst kurz war. Dieses Stadium kann jedoch als präbiogen bezeichnet werden, da organisches Leben zu dieser Zeit keine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der geografischen Hülle spielte.

Im Archaikum existierten die primitivsten einzelligen Organismen auf der Erde in einer sauerstofffreien Umgebung. In den vor etwa 3 Milliarden Jahren entstandenen Erdschichten wurden Überreste von Algenfäden und bakterienähnlichen Organismen entdeckt. Im Proterozoikum dominierten ein- und mehrzellige Algen und Bakterien und es traten die ersten mehrzelligen Tiere auf. Im präbiogenen Entwicklungsstadium der geografischen Hülle häuften sich in den Meeren dicke Schichten eisenhaltiger Quarzite (Jaspilite), was darauf hindeutet, dass damals die oberen Teile der Erdkruste reich an Eisenverbindungen waren und die Atmosphäre durch ein sehr niedriges Niveau gekennzeichnet war Gehalt an freiem Sauerstoff und ein hoher Gehalt an Kohlendioxid.

Biogenes Stadium Die Entwicklung der geografischen Hülle entspricht zeitlich der Phanerozoikum-Zone, die das Paläozoikum, das Mesozoikum und fast das gesamte Känozoikum umfasst. Seine Dauer wird auf 570 Millionen Jahre geschätzt. Ab dem Unterpaläozoikum wurde organisches Leben zu einem führenden Faktor bei der Entwicklung der geografischen Hülle. Die Schicht lebender Materie (das sogenannte Biostrom) wird global und mit der Zeit werden ihre Struktur und die Struktur der Pflanzen und Tiere selbst immer komplexer. Das Leben, das im Meer entstand, bedeckte dann Land und Luft und drang in die Tiefen der Ozeane vor.

Im Zuge der Entwicklung der geografischen Hülle veränderten sich die Existenzbedingungen lebender Organismen immer wieder, was zum Aussterben einiger Arten und zur Anpassung anderer an neue Bedingungen führte.

Viele Wissenschaftler verbinden grundlegende Veränderungen in der Entwicklung des organischen Lebens, insbesondere die Entstehung von Pflanzen an Land, mit großen geologischen Ereignissen – mit Perioden verstärkter Gebirgsbildung, Vulkanismus, Rückgängen und Überschreitungen des Meeres, mit der Bewegung von Kontinenten. Es ist allgemein anerkannt, dass groß angelegte Veränderungen der organischen Welt, insbesondere das Aussterben einiger Pflanzen- und Tiergruppen sowie die Entstehung und fortschreitende Entwicklung anderer, mit den in der Biosphäre selbst ablaufenden Prozessen und diesen günstigen Umständen verbunden sind die durch die Aktivität abiogener Faktoren entstanden sind. So aktiviert ein Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre während intensiver vulkanischer Aktivität sofort den Prozess der Photosynthese. Die Meeresrückbildung schafft günstige Bedingungen für die Bildung organischen Lebens in flachen Gebieten. Bedeutsame Änderungen Umweltbedingungen führen oft zum Absterben einiger Formen, was die nicht wettbewerbsfähige Entwicklung anderer sicherstellt. Es gibt allen Grund zu der Annahme, dass Epochen bedeutender Umstrukturierungen lebender Organismen in direktem Zusammenhang mit den Hauptepochen der Faltung stehen. In diesen Epochen entstanden hohe Faltenberge, die Schroffheit des Reliefs nahm stark zu, die vulkanische Aktivität nahm zu, der Kontrast der Umgebungen verstärkte sich und der Prozess des Austauschs von Materie und Energie fand intensiv statt. Veränderungen in der äußeren Umgebung dienten als Impuls für die Artbildung in der organischen Welt.

Im biogenen Stadium beginnt die Biosphäre einen starken Einfluss auf die Struktur der gesamten geografischen Hülle zu haben. Das Aufkommen photosynthetischer Pflanzen veränderte die Zusammensetzung der Atmosphäre radikal: Der Kohlendioxidgehalt nahm ab und es entstand freier Sauerstoff. Die Anreicherung von Sauerstoff in der Atmosphäre führte wiederum zu einer Veränderung der Natur lebender Organismen. Da sich freier Sauerstoff als starkes Gift für nicht daran angepasste Organismen erwies, starben viele Arten lebender Organismen aus. Das Vorhandensein von Sauerstoff trug zur Bildung eines Ozonschirms in einer Höhe von 25 bis 30 km bei, der den kurzwelligen Teil der ultravioletten Sonnenstrahlung absorbiert, der für organisches Leben schädlich ist.

Unter dem Einfluss lebender Organismen, die alle Bestandteile der geografischen Hülle erfahren, verändern sich die Zusammensetzung und Eigenschaften von Flüssen, Seen, Meeren und Grundwasser; Es kommt zur Bildung und Ansammlung von Sedimentgesteinen, die die obere Schicht der Erdkruste bilden, Ansammlung von organogenen Gesteinen (Kohle, Korallenkalk, Kieselgur, Torf); Es entstehen physikalisch-chemische Bedingungen für die Migration von Elementen in Landschaften (an Orten, an denen lebende organische Verbindungen verrotten, entsteht eine reduzierende Umgebung mit Sauerstoffmangel und in der Synthesezone von Wasserpflanzen entsteht eine oxidierende Umgebung mit überschüssigem Sauerstoff), Bedingungen für die Wanderung von Elementen in der Erdkruste, die letztendlich deren geochemische Zusammensetzung bestimmen. Laut V.I. Wernadskij, das Leben ist ein großer, ständiger und kontinuierlicher Störfaktor für die chemische Trägheit der Oberfläche unseres Planeten.

Die geografische Hülle ist durch eine ausgeprägte Zonierung gekennzeichnet (siehe § 10.1). Über die Zonalität der präbiogenen Geosphäre ist wenig bekannt; es ist offensichtlich, dass ihre damaligen Zonenveränderungen mit Veränderungen der klimatischen Bedingungen und der Verwitterungskruste verbunden waren. Im biogenen Stadium spielen Veränderungen in lebenden Organismen eine führende Rolle bei der Zonierung der geografischen Hülle. Der Beginn der Entstehung der geografischen Zonierung moderner Typ Ende Kreidezeit(vor 67 Millionen Jahren), wenn blühende Pflanzen, Vögel erscheinen und Säugetiere an Stärke gewinnen. Dank des warmen und feuchten Klimas haben sich üppige tropische Wälder vom Äquator bis in die hohen Breiten ausgebreitet. Veränderungen in den Umrissen der Kontinente führten im Laufe der weiteren Entwicklungsgeschichte der Erde zu Veränderungen der klimatischen Bedingungen und damit auch der Böden, der Vegetation und der Tierwelt. Die Struktur der geografischen Zonen, die Artenzusammensetzung und die Organisation der Biosphäre wurden nach und nach komplexer.

Im Paläogen, Neogen und Pleistozän kam es zu einer allmählichen Abkühlung der Erdoberfläche; Darüber hinaus dehnte sich das Land aus und seine Nordküsten in Eurasien und Nordamerika verlagerten sich in höhere Breiten. Zu Beginn des Paläogens entstanden nördlich der äquatorialen Wälder in Eurasien saisonal feuchte subäquatoriale Wälder, die die Breiten des heutigen Paris und Kiew erreichten. Heutzutage findet man Wälder dieser Art nur noch auf den Halbinseln Hindustan und Indochina.

Die anschließende Abkühlung führte zur Entwicklung subtropischer und am Ende des Paläogens (vor 26 Millionen Jahren) Laubwäldern der gemäßigten Zone. Derzeit liegen solche Wälder viel weiter südlich – im Zentrum Westeuropa und im Fernen Osten. Subtropische Wälder zogen sich nach Süden zurück. Die natürlichen Zonen der Kontinentalregionen wurden klarer definiert: Steppen, eingerahmt im Norden von Waldsteppen und im Süden von Savannen, die über die gesamte Sahara, auf der Somali-Halbinsel und im Osten Hindustans verteilt waren.

In der Neogenzeit (vor 25-1 Million Jahren) setzte sich die Abkühlung fort. Es wird angenommen, dass sich die Erdoberfläche in diesem Zeitraum um 8 °C abgekühlt hat. Es gab eine weitere Komplikation der Zonenstruktur: Auf den Ebenen des nördlichen Teils Eurasiens entstand eine gemischte Zone, und dann Nadelwälder, und wärmeliebendere Waldzonen verengten sich und verlagerten sich nach Süden. IN zentrale Teile In kontinentalen Regionen entstanden Wüsten und Halbwüsten; im Norden waren sie von Steppen, im Süden von Savannen und im Osten von Wäldern und Sträuchern eingerahmt. In den Bergen wurde die Höhenzonierung deutlicher sichtbar. Bis zum Ende des Neogens kam es zu erheblichen Veränderungen in der Natur der Erde: Die Eisbedeckung des arktischen Beckens nahm zu, Zyklonniederschläge wurden in den mittleren Breiten Eurasiens intensiver und die Trockenheit des Klimas nahm ab Nordafrika und Westasien. Die anhaltende Abkühlung führte zu einer Vereisung in den Bergen: Alpen und Berge Nordamerika mit Gletschern bedeckt. Die Abkühlung, insbesondere in hohen Breiten, hat einen kritischen Punkt erreicht.

Der größte Teil des Quartärs (vor etwa 1 Million bis 10.000 Jahren) war von den letzten Vereisungen in der Erdgeschichte geprägt: Die Temperatur war 4–6 °C niedriger als heute. Wo ausreichend Niederschlag in Form von Schnee fiel, entstanden in den Ebenen Gletscher, beispielsweise in subpolaren Breiten. In dieser Umgebung schien sich die Kälte anzusammeln, da das Reflexionsvermögen von Schnee und Gletscheroberflächen 80 % erreicht. Dadurch dehnte sich der Gletscher aus und bildete einen durchgehenden Schild. Das Zentrum der Vereisung lag in Europa auf der skandinavischen Halbinsel und in Nordamerika auf der Baffininsel und Labrador.

Es wurde nun festgestellt, dass die Vereisungen zu pulsieren schienen, unterbrochen von Interglazialen. Die Ursachen der Pulsationen sind unter Wissenschaftlern immer noch umstritten. Einige von ihnen verbinden die Abkühlung mit erhöhter vulkanischer Aktivität. Vulkanstaub und Asche verstärken die Streuung und Reflexion der Sonnenstrahlung erheblich. Bei einem Rückgang der gesamten Sonnenstrahlung um nur 1 % aufgrund von Staub in der Atmosphäre sollte die durchschnittliche Lufttemperatur auf dem Planeten um 5 °C sinken. Dieser Effekt verstärkt die Erhöhung des Reflexionsvermögens des vergletscherten Gebiets selbst.

Während der Eiszeit entstanden mehrere natürliche Zonen: der Gletscher selbst, der die Polargürtel (Arktis und Antarktis) bildete; die Tundrazone, die am Rande des Arktischen Gürtels auf Permafrost entstand; Tundrasteppen in kontinental trockeneren Gebieten; Wiesen in den ozeanischen Teilen. Diese Zonen wurden von der nach Süden zurückweichenden Taiga durch eine Wald-Tundra-Zone getrennt.

Anthropogenes Stadium Die Bildung der geografischen Hülle wird so genannt, weil die Entwicklung der Natur in den letzten Jahrhunderten unter der Anwesenheit des Menschen stattgefunden hat. In der zweiten Hälfte des Quartärs tauchten die ältesten archanthropischen Menschen auf, insbesondere Pithecanthropus (in Südostasien). Archanthropen existierten schon lange auf der Erde (vor 600-350.000 Jahren). Die anthropogene Periode in der Entwicklung der geografischen Hülle begann jedoch nicht unmittelbar nach dem Erscheinen des Menschen. Der menschliche Einfluss auf die geografische Hülle war zunächst vernachlässigbar. Das Sammeln und Jagen mit Hilfe von Keulen oder fast unbearbeitetem Stein machte in ihrer Wirkung auf die Natur kaum einen Unterschied zwischen alten Menschen und Tieren. Alter Mann kannte kein Feuer, hatte keine dauerhafte Behausung und trug keine Kleidung. Daher war er fast vollständig der Natur ausgeliefert und seine evolutionäre Entwicklung wurde hauptsächlich von biologischen Gesetzen bestimmt.

Die Erzanthropen wurden durch Paläoanthropen ersetzt – alte Menschen, die insgesamt über 300.000 Jahre (vor 350-38.000 Jahren) existierten. Zu dieser Zeit Primitive beherrschte das Feuer, das ihn endgültig vom Tierreich trennte. Feuer wurde zu einem Mittel zur Jagd und zum Schutz vor Raubtieren, veränderte die Zusammensetzung der Nahrung und half dem Menschen, die Kälte zu bekämpfen, was zu einer starken Erweiterung seines Lebensraums beitrug. Paläoanthropen begannen, Höhlen in großem Umfang als Behausungen zu nutzen, und sie waren mit Kleidung vertraut.

Etwa 38-40 Vor tausend Jahren wurden die Paläoanthropen durch Neoanthropen ersetzt, zu denen auch der moderne Mensch Homo sapiens gehört. Dieser Zeit wird der Beginn der anthropogenen Periode zugeschrieben. Durch die Schaffung mächtiger Produktivkräfte, die auf globaler Ebene an der Interaktion aller Sphären der Erde beteiligt sind, verleiht der Mensch dem Entwicklungsprozess der geografischen Hülle eine Zielstrebigkeit. Nachdem der Mensch seine Kraft gespürt hatte, kam er aus eigener Erfahrung zu der Überzeugung, dass sein Wohlbefinden untrennbar mit der vollwertigen Entwicklung der Natur verbunden ist. Das Bewusstsein für diese Wahrheit markiert den Beginn einer neuen Stufe in der Entwicklung der geografischen Hülle – der Stufe der bewussten Regulierung natürlicher Prozesse mit dem Ziel, eine harmonische Entwicklung des Systems „Natur – Gesellschaft – Mensch“ zu erreichen.