Структура и границы биосферы. Гидросфера, атмосфера, литосфера, педосфера, их роль в функционировании биосферы
Тема 1. Экология и окружающая природная среда.
Астрономы предполагают, что Земля вместе с другими планетами возникла около 4,6 млрд. лет назад из одного сжимающегося газопылевого облака, из которого образовалось и Солнце. В соответствии с современными научными взглядами Земля представлена тремя слоями (сферами).
Первый слой - это атмосфера , простирающаяся в Космос. Современная атмосфера планеты по составу относится к азотно-кислородному типу и этим качественно разнится от газовых оболочек всех известных ныне небесных тел, включая планеты Солнечной системы. Атмосфера подразделяется на несколько зон: тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу и экзосферу.
1.Тропосфера - нижняя часть атмосферы. В ней сосредоточено более 80% всей массы воздуха. Ее высота определяется интенсивностью вертикальных (восходящих и нисходящих) потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности (на экваторе до высоты 16-18 км, в умеренных широтах 10-11км, на полюсах до 8 км). Тропосфера характеризуется понижением температуры воздуха с высотой, в среднем на 0,6 К через каждые 100 м.
2.Стратосфера располагается выше тропосферы, до высоты 50-55 км, и отличается повышением температуры у ее верхней границы. Это связано с наличием здесь пояса озона, интенсивно поглощающего световое излучение ультрафиолетового спектра. Одновременно озоновый слой защищает поверхность Земли от губительного воздействия этой части излучения Солнца.
3.Мезосфера простирается до высоты 80 км. В ней наблюдается резкое понижение температуры (до -75-90°С) и образование серебристых облаков, состоящих из ледяных кристаллов.
4.Ионосфера (термосфера) достигает высоты 800 км. Для нее характерно значительное повышение температуры (до 1000°С и более). Под прямым воздействием ультрафиолетового излучения газ здесь присутствует в ионизированном состоянии, что способствует многократному отражению радиоволн, обеспечивающих дальнюю радиосвязь на Земле.
5.Экзосфера находится на высоте от 800 до 2000-3000 км и имеет температуру свыше 2000°С. Скорость движения газов в ней приближается к критической (11,2 км/с). Они представлены в основном водородом и гелием, образующими вокруг Земли корону, простирающуюся до высоты 20 тыс. км.
Вторая сфера – литосфера – верхняя твердая оболочка Земли, включает земную кору и верхнюю мантию. Мощность литосферы – 50-100 км, в том числе земной коры – до 75 км на континентах и 10 км под океаном. Исследована лишь верхняя часть земной коры (около 5% ее объема). На 47-49% она состоит из кислорода, на 27-28% из кремния, на 8% из алюминия. Они составляют основу песчано-глинистых минералов, доля которых в коре достигает 80-85%. Эти же элементы, а также железо, кальций, натрий, калий, магний и титан образуют 99,6% массы земной коры. На долю остальных 105 известных химических элементов приходится только 0,4%. Жизнь в литосфере концентрируется только в поверхностном слое земной коры, то есть в почве. Почва - это верхние наружные уровни горных пород, измененные под влиянием воды, воздуха и деятельности живых организмов, это смесь остатков живых организмов и косных (неорганических) веществ, обладающая таким свойством как плодородие. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см – в западных черноземах.
Следующий за корой слой Земли толщиной около 2880 км известен как мантия. Предполагают, что она в основном сложена плотными силикатными породами. Третий слой толщиной порядка 3500 км называют ядром. По-видимому, оно состоит из внешнего жидкого слоя толщиной около 2080 км и твердой центральной части из никеля и железа при температуре 6400 К.
Большую часть поверхности нашей планеты занимает третья сфера или гидросфера , включающая все типы водоемов. В наиболее общем виде гидросферу делят на Мировой океан, континентальные и подземные воды.
В Мировом океане сосредоточена основная масса воды. Его средняя глубина составляет более 4000 м, он занимает площадь, равную 71% поверхности земного шара, и отличается высокой соленостью. Континентальные водоемы покрывают около 5% площади Земли. Из них на долю поверхностных вод (озера, реки, болота) приходится весьма малая часть (0,2%), ледников - 1,7%.
В верхней части земной коры находятся обширные запасы подземных вод, которые составляют около 4% общего объема гидросферы. Пресные воды залегают до глубины 150-200 м, ниже они переходят в солоноватые. Подземные воды включают в себя также лед в толще многолетней мерзлоты.
Свободные воды гидросферы по вертикали делятся на две зоны. Верхняя зона - эуфотическая, определяется глубиной проникновения солнечного света (в среднем 200 м). В этой зоне протекает деятельность фотосинтезирующих организмов (растений, некоторых бактерий). В нижних слоях, куда не проникает солнечный свет, - афотической зоне - обитают живые организмы, использующие готовые органические вещества, синтезированные организмами эуфотической зоны. Весь планетный запас воды достигает 1450 млн. км 3 .
Гидросфера тесно связана с литосферой (подземные воды), атмосферой (пары воды) и живым веществом, в состав которого вода входит в качестве обязательного компонента. Она выступает в роли универсального растворителя практически всех веществ, взаимодействует со многими из них. Это взаимодействие обеспечивает обмен веществ, например, между сушей и океаном, организмами и окружающей средой.
Кроме названных, выделяют еще одну весьма своеобразную оболочку Земли, которую называют биосферой , это область распространения жизни на Земле, охватывающая несколько населенных организмами геосфер: тропосферу, гидросферу и часть литосферы (до 3 км). Биосфера представляет собой совокупность частей земных оболочек, которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности.
Биосфера состоит из нескольких типов веществ:
- живое вещество - совокупность всех живых организмов на планете (растений, животных, микроорганизмов).;
- биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами на протяжении геологической истории (каменный уголь, битумы, известняки, нефть);
- косное вещество (твердое, жидкое, газообразное) - вещество неорганического происхождения, т.е. образуемое в процессах, в которых живое вещество не участвует;
- биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно в процессах жизнедеятельности живых организмов и в процессах неорганической природы, причем организмы играют ведущую роль (сюда относится почти вся вода биосферы, почвы, илы);
- вещество, находящееся в процессе радиоактивного распада (радиоактивные элементы);
- рассеянные атомы, непрерывно образующиеся из различных видов земного вещества под влиянием космического излучения;
- вещество космического происхождения (космическая пыль, обломки метеоритов и т.д.).
К основным признакам живого относятся:
1.Единство химического состава . В живых организмах 98% химического состава приходится на 6 элементов (макробиогены): около 60% кислорода, около 20% углерода, около 10% водорода, 3% азота, 3,5% кальция и 1% фосфора.
2.Живые системы содержат совокупность сложных биополимеров (белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, витамины и др.).
3.Это открытые системы , то есть системы, которые не могут существовать без постоянного притока энергии в виде пищи, света и т.п. (используют внешние источники энергии). Все живые системы способны к обмену веществами с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя во внешнюю среду продукты жизнедеятельности.
Через живые организмы проходят потоки энергии и веществ, в результате чего в системах осуществляется обмен веществ – метаболизм (от греч. – превращение.).
Метаболизм включает процессы анаболизма (синтез веществ) и катаболизма (распад сложных веществ). В процессах анаболизма под действием ферментов происходит синтез сложных веществ из более простых с накоплением энергии (фотосинтез).
При катаболизме происходит высвобождение энергии, заключенной в химических связях крупных органических молекул, и накопление ее в форме богатых энергией фосфатных связей аденозинтрифосфорной кислоты (дыхание, брожение). Конечными продуктами катаболизма являются углекислый газ, вода, аммиак и т.д. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава внутренней среды организма (гомеостаз) и, как следствие, постоянство его функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
4.Живые системы – высокоорганизованные и упорядоченные системы , они устойчивы при жизни и быстро разлагаются после смерти.
5.Жизнь на Земле проявляется в виде дискретных форм . Дискретность живого означает, что отдельный организм или сообщество организмов состоят из отдельных изолированных, но тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.
6.Живые системы – самовоспроизводящиеся системы . В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур по генетической программе, которая заложена в ДНК клеток.
Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и способности развития из поколения в поколение.
7.Живые системы – самоуправляющиеся, саморегулирующиеся и самоорганизующиеся системы.
Саморегуляция – свойство живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне те или иные показатели системы (рН, температуру, содержание воды, углекислого газа и т.д.), т.е. обеспечивать гомеостаз.
Самоорганизация – свойство живой системы приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды за счет изменения структуры своей системы управления. Это изменение происходит в процессе переработки поступающей из внешней среды информации, т.е. живые системы самоуправляющиеся .
8.Живые системы способны к росту и развитию . Рост – увеличение в размерах и массе с сохранением общих черт и качеств системы. Рост живой системы сопровождается развитием , то есть возникновением новых качеств и черт.
9.Историческое развитие , то есть необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением формы жизни от оплодотворения до смерти. Историческое развитие живых систем связано с их изменчивостью.
Изменчивость – свойство, противоположное наследственности и связанное с приобретением организмом новых свойств и признаков под воздействием внешних факторов в результате самоуправления.
10.Живым организмам характерна ритмичность , то есть периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (суточные ритмы сна и бодрствования, сезонные ритмы активности и спячки некоторых млекопитающих).
11.Живая система – динамическая система , которая активно воспринимает и преобразует молекулярную информацию с целью самосохранения.
Взаимодействие живых организмов с компонентами биосферы (литосферой, атмосферой, гидросферой) происходит путем обмена, питания, дыхания и выделения продуктов метаболизма. Все организмы неодинаковы с точки зрения накопления ими веществ и энергии. Растения используют солнечную энергию, осуществляя процесс фотосинтеза, а животные потребляют органические вещества, созданные растениями - фотосинтетиками. Поэтому все живые организмы по способу питания можно разделить на два класса: автотрофные и гетеротрофные организмы.
Автотрофные , т.е. самопитающиеся, - поглощают энергию Солнца и вещества из окружающей среды, создают органические вещества из неорганических. К ним относятся зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии. По источнику энергии автотрофы подразделяют:
1.Фотоавтотрофы осуществляют процесс превращения воды и углекислого газа в сахара с выделением в качестве побочного продукта - кислорода (фотосинтез).
2.Хемоавтотрофы для синтеза органических веществ используют химическую энергию (серо- и железобактерии – при окислении соединений серы и железа), они играют значительную роль только в экосистемах подземных вод.
Гетеротрофные организмы, т.е. питаемые другими, - используют в качестве пищи готовые органические вещества, т.е. они питаются другими животными организмами, растениями или их плодами. К ним относятся травоядные, хищники и человек.
Выделяют иногда еще миксотрофные организмы, которые в зависимости от условий внешней среды могут сочетать автотрофный и гетеротрофный режим питания. Например, водные одноклеточные организмы при хорошей освещенности питаются автотрофно, а в темноте переходят к гетеротрофному способу.
Живое вещество также подразделяется:
1.Однородное – биомасса организмов одного вида или рода.
2.Разнородное – биомасса особей разных видов, населяющих данную экосистему.
3.Репродуктивное вещество – живые организмы, благодаря которым жизнь в биосфере постоянно воспроизводится.
4.Соматическое вещество – организмы, уже не способные воспроизводить себе подобных.
Живые системы обладают совокупностью следующих функций:
1.Питание . Пища нужна всем живым системам как источник энергии и веществ, необходимых для строительства органов (процесс анаболизма).
2.Дыхание – процесс катаболизма.
3.Выделение – выведение из организма конечных продуктов обмена.
4.Раздражимость – реагирование на изменение внешней и внутренней среды (голод, жажда, холод). Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется с участием нервной системы и называется рефлексом .
5.Размножение .
6.Рост – в отличие от кристаллов, растущих снаружи, живые системы растут как бы изнутри, включая питательные вещества в структуру своего тела.
7.Подвижность – перемещение в пространстве всей системы и движение внутри системы (кровь у животных).
К свойствам живого вещества относят:
1.Способность быстро осваивать все свободное пространство (всюдность жизни ).
2.Способность двигаться не только пассивно (под действием гравитации), но и активно (против течения воды, силы тяжести и т.д.).
3.Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти.
4.Высокая приспособительная способность (адаптация) к разным условиям и в связи с этим освоение не только всех сред жизни (водной, воздушной, почвенной), но и трудных по физико-химическим параметрам условий (температурным, радиационным и др.).
5.Очень большая скорость протекания реакций, она на несколько порядков выше, чем в неживом веществе.
6.Высокая скорость обновления живого вещества (в среднем для биосферы 8 лет, при этом для суши – 14 лет, а для океана – 33 дня).
В соответствии с учением В.И. Вернадского, биосферу можно разделить на три подсферы:
1.Аэробиосфера населена аэробионтами, основой жизни которых является влага воздуха. В аэробиосфере выделяют слой тропобиосферы – от вершин деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков. Выше тропобиосферы лежит слой альтобиосферы , где концентрация микроорганизмов очень небольшая. Над слоем альтобиосферы находится пространство, куда микроорганизмы проникают случайно, и в этом слое они не размножаются – парабиосфера .
2. В гидробиосфере выделяют три слоя в зависимости от интенсивности проникающего солнечного света:
-фотосфера – относительно ярко освещенный слой;
-дисфотосфера – проникает до 1% солнечного света;
-афтосфера – слой абсолютной темноты, где фотосинтез невозможен.
3.Геобиосфера включает:
-террабиосферу – область жизни на поверхности суши, которая подразделяется на фитосферу (от поверхности Земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и лежащие под ними подпочвы);
-литобиосферу – жизнь в глубинах Земли в порах горных пород. Жизнь в толще литосферы существует в основном в подземных водах.
К основным свойствам биосферы относят:
1.Биосфера способна аккумулировать солнечную энергию и превращать ее в энергию химических связей органических соединений.
2.Биосфера – целостная система , она обусловлена непрерывным обменом веществ и энергии между ее составными частями.
3.Биосфера – централизованная система , центром ее являются живые организмы.
4.Биосфера – открытая система . Ее существование невозможно без постоянного притока солнечной энергии.
5.Биосфера – саморегулирующая система , для которой характерна организованность, способность поддерживать исходное состояние, т.е. после различных нарушений возвращаться в первоначальное состояние (это свойство называется гомеостазом ).
6.Биосфера проявляет ритмичность – повторяемость во времени тех или иных явлений. В природе существуют ритмы разной продолжительности. Основные из них – суточные, годовые, внутривековые и сверхвековые.
7.Биосфера обладает горизонтальной зональностью и высокой поясностью .
Горизонтальная зональность – закономерное изменение природной среды по направлению от экватора к полюсам. Зональность обусловлена неодинаковым количеством поступающей на разные широты тепла в связи шарообразной формой Земли. Наиболее крупные зональные подразделения – географические пояса .
8.Биосфера – глобальная многоэлементная система , характеризующаяся большим разнообразием. Это разнообразие обусловлено совокупностью большого количества экосистем со свойственным им видовым разнообразием.
9.Важнейшее свойство биосферы – обеспечение круговорота веществ и неисчерпаемости отдельных химических элементов и их соединений. Нарушение или тем более разрушение природных круговоротов химических элементов может привести к коллапсу биосферы.
10.Биосфера – живая открытая система . Она обменивается энергией и веществом с внешним миром. Применительно к биосфере внешний мир – это космическое пространство.
К биосфере относят прежде всего те участки, где есть условия для выживания и размножения живых существ – это поле существования жизни . К ним прилегают территории, в которых живые организмы лишь выживают, они не могут размножаться. Эти территории называются полем устойчивости жизни .
Поле существования жизни определяется:
1) достаточным количеством кислорода, углекислого газа и воды;
2) благоприятной температурой;
3) прожиточным минимумом минеральных веществ.
Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на границе трех оболочек – атмосферы, гидросферы и литосферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни В.И. Вернадский назвал пленками жизни . Вверх и вниз от этих поверхностей концентрация живой материи уменьшается.
Существует пять интегральных биохимических функций биосферы, и в том числе, живого вещества:
1.Энергетическая функция выполняется в основном растениями. В основе этой функции лежит процесс фотосинтеза, т.е. аккумулирование зелеными растениями солнечной энергии и дальнейшее ее перераспределение между остальными компонентами биосферы.
2.Средообразующая функция состоит в трансформации химических параметров среды в условия, благоприятные для существования организмов. Она обеспечивает газовый состав атмосферы, состав осадочных пород литосферы и химический состав гидросферы, баланс веществ и энергии в биосфере, восстановление нарушенных человеком условий обитания. Средообразующая функция включает:
-Газовая функция обеспечивает газовый состав биосферы в процессах миграции и превращения газов, большая часть которых имеет биогенное происхождение. Выделяется несколько газовых функций: кислородно-углекислотная (процесс фотосинтеза), углекислотная (процесс дыхания), азотная (выделение азота азотденитрофицирующими бактериями).
-Деструктивная функция обуславливает процессы, связанные с разложением мертвой органики, с химическим разрушением горных пород и вовлечением образовавшихся веществ в биотический круговорот. В результате этого образуются биокосные и биогенные вещества, происходит минерализация органики, т.е. превращение ее в косное вещество.
-Концентрационная функция заключается в избирательном извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов окружающей среды, обуславливая большую разницу в составе живого и косного вещества планеты. Благодаря этой функции живые организмы могут служить для человека источником, как полезных веществ (витаминов, аминокислот), так и опасных для здоровья (тяжелых металлов, радиоактивных элементов и ядохимикатов).
-Окислительно-восстановительная функция живых организмов проявляется в окислении с участием бактерий, грибов всех бедных кислородом соединений в почве, коре выветривания и гидросфере. В результате восстановительной деятельности анаэробных микроорганизмов в заболоченных почвах, практически лишенных кислорода, образуются окисленные формы железа.
3.Транспортная функция – перенос вещества и энергии в результате движения живых организмов. Часто такой перенос осуществляется на громадное расстояние, например при перелете птиц.
4.Информационная функция . Живые организмы способны воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию и передавать ее последующим поколениям.
5.Рассеивающая функция – рассеивание веществ в окружающей среде. Она проявляется через трофическую и транспортную деятельность организмов, например рассеивание токсичных веществ, рассеивание веществ при выделении организмами экскрементов.
Условием существования и развития биосферы является круговорот биологически важных веществ. Солнечная энергия обеспечивает на Земле два круговорота веществ: геологический, или большой, и малый, биологический.
Геологический круговорот четко проявляется на примере круговорота воды и циркуляции атмосферы. По оценкам, до половины поступающей от Солнца энергии расходуется на испарение воды. Ее испарение с поверхности Земли компенсируется выпадением осадков. При этом из Океана воды испаряется больше, чем возвращается с осадками, а на суше происходит обратное - осадков выпадает больше, чем испаряется воды. Излишки ее стекают в реки и озера, а оттуда - снова в Океан. Наряду с водой в геологическом круговороте с одного места в другое переносятся и минеральные вещества.
С появлением живого начала на базе геологического, или абиотического, круговорота возникает биологический круговорот. Под биологическим круговоротом понимается поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, превращение в них поступающих элементов в новые сложные соединения с последующим их возвращением в почву и атмосферу, а также воду.
С момента появления на Земле человека начинается формирование новой геологической оболочки – ноосферы (от греч. - разум), то есть сферы разума. Это понятие было введено французским математиком и философом Э. Леруа в 1927 г. Ноосфера рассматривается как высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением в ней цивилизованного общества.
2. Понятие о научной дисциплине "Экология".
Термин «экология» (от гр. oikos - дом, родина и logos - наука) предложил немецкий биолог Э.Геккель (1866 г.), это наука об отношениях растительного мира, животных организмов, человека и образуемых ими сообществ между собой и окружающей средой.
Исходя из определения, что экология - совокупность научных и практических проблем взаимоотношений человека и природы, ее можно разделить на экологию общую и прикладную.
К общей экологии следует отнести разделы, изучающие антропосное воздействие на живое вещество (биоэкология) и биокосное вещество (геоэкология) и их ответные реакции на это воздействие.
В биоэкологии при делении по уровню организации живого можно выделить молекулярную экологию, морфологическую экологию (клеток и тканей) и аутоэкологию, изучающую живое вещество на уровне особи. При делении по типу структурирования живого в биологической системе биоэкологию можно разделить на экологию многоклеточных организмов (грибов, растений и животных) и одноклеточных (микроорганизмов).
К предмету геоэкологии относятся проблемы взаимодействия в системе антропос - биокосное вещество. Принимая за признак деления агрегатное состояние этого вещества, получим, например, деление геоэкологии на экологию суши, гидросферы и атмосферы.
К области прикладной экологии необходимо отнести следующие вопросы: выработка общих решений, прогнозов и рекомендаций, касающихся путей выхода из глобальных кризисных ситуаций экологического характера; разработка конкретных управленческих, юридических, технологических и экономических решений, улучшающих экологические параметры развития общества. Исходя из сказанного, прикладную экологию можно разделить на экологию глобальных кризисных проблем и экологию природопользования.
К глобальным кризисным относятся, например, проблемы парникового эффекта и озонового слоя Земли. Экологию природопользования составляют экология промышленная, сельскохозяйственная, промысловая, быта и т.д.
Геоид — истинная форма Земли. Годовое движение Земли вокруг Солнца происходит по орбите. Земная ось постоянно наклонена к плоскости земной орбиты под углом 66,5°. Вследствие этого наклона каждая точка Земли встречает солнечные лучи под углами, которые изменяются в течение года, поэтому происходит смена времен года, а также продолжительность дня и ночи в различных уголках планеты неодинакова.
День зимнего солнцестояния (22 декабря) , в этот день Солнце в зените над Южным тропиком. В это время к северу от Северного полярного круга наблюдается полярная ночь, а к югу от Южного полярного круга — полярный день.
День летнего солнцестояния (22 июня) , в этот день Солнце в зените над Северным тропиком. В южном полушарии в это время самый короткий день, к северу от Северного полярного круга наблюдается полярный день, а к югу от Южного полярного круга — полярная ночь.
Дни равноденствия (21 марта — весеннее, 23 сентября — осеннее) , в эти дни Солнце находится в зените над экватором, продолжительность дня и ночи одинакова.
Земля — это планета Солнечной системы, имеет естественный спутник — Луну.
Полярные круги (Северный полярный круг и Южный полярный круг) — параллели соответственно северной и южной широты — 66,5°.
Суточное вращение Земли происходит вокруг воображаемой оси, против часовой стрелки. Его следствием является сжатие Земли у полюсов, а также отклонение направления движения ветров, морских течений и т. д.
Тропики — (Северный и Южный) — параллели соответственно северной и южной широты 23,5°. На всех широтах между тропиками Солнце бывает в зените два раза в год. На самих тропиках по одному разу — в день летнего (22 июня) и зимнего (22 декабря) солнцестояния соответственно. Северный тропик — тропик Рака. Южный тропик — тропик Козерога.
Общие сведения о Земле
Литосфера
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Вулканы — геологические образования, имеющие конусообразную или куполовидную форму. Вулканы, об извержении которых имеются исторические данные, называются действующими , те, о которых нет сведений, — потухшими.
Геохронология — обозначение времени и последовательности образования горных пород. Если залегание горных пород не нарушено, то каждый слой моложе того, на котором он залегает. Верхний слой образовался позднее всех лежащих ниже. Древнейший интервал геологического времени, включающий архей и протерозой, называется докембрием . Он охватывает почти 90 % всей геологической истории Земли.
В геологической истории Земли выделяется несколько эпох интенсивного горообразования (складчатости) — байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская.
Горы — участки земной поверхности с большими резкими колебаниями высот. По абсолютной высоте различают высокие горы (выше 2000 м), средние (от 1000 до 2000 м), низкие (до 1000 м).
Земная кора (ЗК) — верхняя твёрдая слоистая оболочка Земли, неоднородная и сложноустроенная, её мощность составляет от 30 км (под равнинами) до 90 км (под высокими горами). Выделяют два вида земной коры — океаническую и континентальную (материковую) . Континентальная земная кора имеет три слоя: верхний — осадочный (самый молодой), средний — «гранитный» и нижний — «базальтовый» (самый древний). Её мощность достигает 70 км под горными системами. Океаническая кора имеет мощность 5-10 км, состоит из «базальтового» и осадочного слоев, она более тяжёлая, чем континентальная.
Литосфера — каменная оболочка Земли, которая включает земную кору и верхнюю часть мантии и состоит из крупных блоков — литосферных плит . Литосферные плиты могут нести на себе материки и океаны, но их границы не совпадают. Литосферные плиты медленно перемещаются, вдоль разломов образуются срединно-океанические хребты, в осевой части которых находятся рифты.
Минералы — сочетания различных химических элементов, которые образуют однородные по физическим свойствам природные тела. Из минералов состоят горные породы, которые различаются по происхождению.
Нагорья — обширные горные территории, характеризующиеся сочетанием горных хребтов и выровненных участков, высоко расположенных над уровнем моря.
Остров — небольшой (по сравнению с материком) участок суши, окруженный со всех сторон водой. Архипелаг — группа островов. По происхождению острова бывают континентальные (находящиеся на шельфе), вулканические и коралловые (атоллы). Самые крупные острова — материковые . Коралловые острова расположены в тропической зоне, т. к. для жизнедеятельности кораллов необходима тёплая солёная вода.
Платформа — обширный, малоподвижный и наиболее устойчивый участок земной коры, в рельефе они обычно выражены равнинами. Материковые платформы имеют двухъярусное строение: фундамент и осадочный чехол. Участки выхода кристаллического фундамента на поверхность называют щитами . Различают древние (докембрийский фундамент) и молодые (палеозойский или мезозойский фундамент) платформы.
Полуостров — участок суши, вдающийся в море.
Равнина — обширный участок земной поверхности с малыми колебаниями высот и незначительными уклонами, приуроченные к устойчивым тектоническим структурам. По абсолютной высоте среди равнин различают низменности (до 200 м над уровнем океана), возвышенности (от 200 до 500 м), плоскогорья и плато (свыше 500 м). По характеру рельефа различают плоские и холмистые равнины.
Рельеф дна Мирового океана — формы рельефа поверхности дна океана, развитые в пределах различных типов земной коры. Первая зона — подводная окраина материков (представлена материковым типом ЗК) — состоит из шельфа (до 200 м), относительно крутого материкового склона (до 2500 м), переходящего в континентальное подножие. Вторая зона — переходная (на стыке материковой и океанической ЗК) — состоит из окраинных морей, вулканических островов и глубоководных желобов. Третья — ложе океана с ЗК океанического типа. Четвёртая зона выделяется в центральных частях океана — это срединно-океанические хребты.
Рельеф — это совокупность форм земной поверхности, различных по очертаниям, происхождению, возрасту и истории развития. Он формируется под влиянием внутренних и внешних факторов.
Сейсмические пояса — места столкновения литосферных плит. В процессе их столкновения более тяжёлые (с океанической земной корой) опускаются под менее тяжёлые (с материковой земной корой). В местах изгиба уходящей вниз плиты образуются глубоководные желоба , а на краю происходит горообразование (на материках появляются горы, а в океанах — острова). Горообразование происходит и в местах столкновения плит с одинаковой материковой земной корой.
Экзогенные процессы (внешние) — геологические процессы, происходящие на поверхности и в верхних частях земной коры под воздействием солнечной энергии и силы тяжести.
Эндогенные процессы (внутренние) — геологические процессы, происходящие в недрах земли и обусловленные её внутренней энергией. Проявляются в виде тектонических движений, сейсмических процессов (землетрясений), вулканизма.
Геохронологическая шкала
| Эры и их индексы, млн лет | Периоды и их индексы, млн лет | Складчатость | Основные этапы развития жизни |
| Кайнозойская KZ, ок. 70 | Четвертичный (антропогеновый) Q, ок. 2 Неогеновый N, 25 Палеогеновый Р, 41 |
Кайнозойская (альпийская) | Господство покрытосеменных. Появление человека. Расцвет фауны млекопитающих. Существование природных зон, близких к современным. |
| Мезозойская MZ, 165 | Меловой К, 70 Юрский J, 50 Триасовый Т, 45 |
Мезозойская (киммерийская) | Расцвет голосеменных и гигантских рептилий. Появление лиственных древесных пород, птиц и млекопитающих. |
| Палеозойская PZ, 340 | Пермский Р, 45 Каменноугольный С, 65 Девонский D, 55 Силурийский S, 35 Ордовикский О, 60 Кембрийский С, 70 |
Позднепалеозойская (герцинская) Раннепалеозойская (каледонская) Байкальская |
Расцвет споровых растений. Время рыб и земноводных. Появление на Земле животных и растений. |
| Протерозой PR, 2000 | Общепринятых подразделений нет | Докембрийские эпохи складчатости | Зарождение жизни в воде. Время бактерий и водорослей. |
Формы рельефа, созданные под влиянием экзогенных процессов
Гидросфера
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Бассейн реки — территория, с которой река со своими притоками собирает воду.
Болото — избыточно увлажнённый участок суши с влаголюбивой растительностью и слоем торфа не менее 0,3 м. Вода в болотах находится в связанном состоянии. Существует два основных типа болот — верховые (в которые влага поступает только из атмосферных осадков, пересыхают при их отсутствии) и низинные (питаются грунтовыми или речными водами, относительно богаты солями). Главная причина образования болот — избыточное увлажнение в сочетании с высоким уровнем грунтовых вод из-за близкого залегания к поверхности водоупорных пород и равнинного рельефа.
Водораздел — линия раздела бассейнов двух рек или океанов, проходящая обычно по возвышенным территориям.
Воды суши — часть гидросферы, к ним относятся подземные воды, реки, озёра, болота, ледники.
Волнения — это преимущественно колебательные движения воды, имеющие разную природу (ветровую, приливную, сейсмическую). Общим для всех видов волн является колебательное движение частиц воды, при котором масса воды перемещается вокруг одной точки.
Гейзеры — источники, периодически выбрасывающие фонтаны воды и пара, которые являются проявлением поздних стадий вулканизма. Известны в Исландии, США, Новой Зеландии, на Камчатке.
Гидросфера — водная оболочка Земли. Общий объем вод гидросферы составляет 1,4 млрд км 3 , их них 96,5 % приходится на Мировой океан, 1,7 % — на подземные воды, около 1,8 % — на ледники, менее 0,01 % — на поверхностные воды суши (реки, озёра, болота).
Дельта — низменная равнина в низовьях реки, сложенная наноса- ми, принесенными рекой, и прорезанная сетью протоков.
Залив — часть океана, моря или озера, врезающаяся в сушу и имеющая свободный водообмен с основной частью водоёма. Небольшой залив, хорошо защищенный от ветра, называют бухтой . Залив, отделенный от моря песчаной косой, в которой есть узкий пролив (часто образуется в устье реки) — лиманом . На севере России залив, глубоко вдающийся в сушу, в который впадает река, называют губой. Глубокие, длинные заливы с извилистыми берегами — это фьорды .
Из сточных озер вытекает одна или несколько рек (Байкал, Онтарио, Виктория). Озера, не имеющие стока, — бессточные (Каспийское, Мёртвое, Чад). Бессточные озера часто бывают солёными (содержание солей выше 1 ‰). В зависимости от степени солёности озера бывают пресные и солёные.
Исток — место, где берет начало река (например: родник, озеро, болото, ледник в горах).
Ледники — естественные подвижные скопления льда, образовавшиеся из атмосферных осадков выше снеговой линии (уровень, выше которого снег не тает). Высота снеговой линии определяется температурой, которая связана с широтой местности и степенью континентальности её климата, количеством твёрдых атмосферных осадков. Ледник имеет область питания (т. е. накопления льда) и область таяния льда. Лёд в леднике под действием силы тяжести движется от области питания к области таяния со скоростью несколько десятков метров в год.Общая площадь ледников — 11 % от поверхности суши с объемом 30 млн км 3 . Если бы все ледники растаяли, уровень Мирового океана поднялся бы на 66 м.
Межень — период низкого уровня воды в реке.
Мировой океан — главная часть гидросферы, на которую приходится 71 % площади земного шара (в Северном полушарии — 61 %, в Южном — 81 %). Мировой океан условно делится на четыре океана: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. Некоторые исследователи выделяют пятый — Южный океан. В него включают воды Южного полушария между Антарктидой и южными оконечностями материков Южной Америки, Африки и Австралии.
Многолетняя (вечная) мерзлота — горные породы в верхней части земной коры, остающиеся постоянно промерзшими или оттаивающие только летом. Возникновение многолетней мерзлоты происходит в условиях очень низких температур и малой высоты снежного покрова. Мощность мерзлотного слоя может достигать 600 м. Площадь многолетней мерзлоты в мире составляет 35 млн км 2 , в том числе в России — 10 млн км 2 .
Море — часть океана, более или менее отделённая островами, полуостровами или подводными возвышенностями, отличающаяся особым гидрологическим режимом. Моря бывают внутренние — глубоко вдающиеся вглубь материка (Средиземное, Балтийское) и окраинные — примыкающие к материку и слабо обособленные от океана (Охотское, Берингово).
Озеро — водоём замедленного водообмена, размещенный в замкнутом природном углублении (котловине) поверхности суши. По происхождению озёрные котловины делятся на тектонические, вулканические, плотинные, ледниковые, карстовые, пойменные (старицы), лиманные. По водному режиму различают сточные и бессточные .
Паводок — кратковременный, нерегулярный подъем уровня воды.
Подземные воды — воды, содержащиеся в верхней (12-16 км) толще земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Возможность нахождения вод в земной коре обуславливается пористостью горных пород. Водопроницаемые породы (гравий, галечник, пески) хорошо пропускают воду. Водоупорные породы — тонкозернистые, слабо или совсем не пропускают воду (глины, граниты, базальты). По условиям залегания подземные воды подразделяются на почвенные (вода в связанном состоянии в почве), грунтовые воды (первый от поверхности постоянный водоносный горизонт, залегающий на первом водонепроницаемом горизонте), межпластовые воды (заключенные между водонепроницаемыми горизонтами), в том числе артезианские (напорные межпластовые).
Пойма — часть речной долины, затопляемая в период половодья и паводков. Над поймой обычно поднимаются склоны долины, часто ступенчатой формы — террасы.
Половодье — ежегодно повторяющийся период высокого уровня воды в реке, вызванный основным источником питания. Виды питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое, подземное.
Пролив — относительно узкое водное пространство, которое разделяет два участка суши и соединяет смежные водные бассейны или их части. Самый глубокий и широкий пролив — Дрейка, самый длинный — Мозамбикский.
Режим реки — регулярные изменения состояния реки, обусловленные физико-географическими свойствами её бассейна и климатическими особенностями.
Река — постоянный водный поток, текущий в разработанном им же углублении — русле.
Речная долина — понижение в рельефе, на дне которого течёт река.
Речная система — река со своими притоками. Название речной системы дается по главной реке. Самые крупные речные системы мира — Амазонка, Конго, Миссисипи и Миссури, Обь с Иртышем.
Солёность морской воды — количество солей в граммах, растворённых в 1 кг (л) морской воды. Средняя солёность воды в океане — 35 ‰, максимальная — до 42 ‰ — в Красном море.
Температура воды в океане зависит от количества солнечного тепла, поступающего на его поверхность. Среднегодовая температура поверхностных вод составляет 17,5°, на глубине 3000-4000 м она обычно держится в пределах от +2° до 0 °C.
Течения — поступательные движения водных масс в океане, возникающие под действием различных сил. Течения также можно классифицировать по температуре (тёплые, холодные и нейтральные), по времени существования (кратковременные, периодические и постоянные), в зависимости от глубины (поверхностные, глубинные и придонные).
Устье — место впадения реки в море, озеро или другую реку.
Эстуарий — воронкообразное затопляемое устье реки, расширяющееся в сторону моря. Образуется у рек, впадающих в моря, где сильно воздействие движений океанских вод (приливов, волн, течений) на устье реки.
Типы озёр
Атмосфера
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Абсолютная влажност ь — количество водяного пара, содержащегося в 1 м 3 воздуха.
Антициклон — нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой ветры дуют от центра к периферии по часовой стрелке в Северном полушарии.
Атмосфера — воздушная (газовая) оболочка Земли, окружающая земной шар и связанная с ним силой тяжести, принимающая участие в суточном и годовом движении Земли).
Атмосферные осадки — вода в жидком и твёрдом состоянии, выпадающая из облаков (дождь, снег, морось, град и т. д.), а также выделяющаяся из воздуха (роса, иней, изморозь и т. д.) на земную поверхность и предметы. Количество осадков на территории зависит от:
- температуры воздуха (влияет на испарение и влагоёмкость воздуха);
- морских течений (над поверхностью тёплых течений воздух нагревается, насыщается влагой, поднимается вверх — из него легко выделяются осадки. Над холодными течениями происходит противоположный процесс — осадки не образуются);
- циркуляции атмосферы (там, где воздух перемещается с моря на сушу, — осадков больше);
- высоты места и направления горных хребтов (горы препятствуют прохождению влажных воздушных масс, поэтому на наветренных склонах гор выпадает большое количество осадков);
- широты местности (для экваториальных широт характерно большое количество осадков, для тропических и полярных — небольшое);
- степени континентальности территории (уменьшается при движении от побережья вглубь материка).
Атмосферный фрон т — зона раздела различных по свойствам воздушных масс в тропосфере.
Ветер — движение масс воздуха в горизонтальном направлении из областей повышенного давления в области пониженного давления. Ветер характеризуется скоростью (км/час) и направлением (его направление определяется стороной горизонта, откуда он дует, т. е. северный ветер дует с севера на юг).
Воздух — смесь газов, составляющих земную атмосферу. По химическому составу воздух атмосферы состоит из азота (78 %), кислорода (21 %), инертных газов (около 1 %), углекислого газа (0,03 %). В верхних слоях атмосферы преобладают водород и гелий. Процентное соотношение количества газов практически постоянно, однако сжигание нефти, газа, угля, уничтожение лесов приводит к увеличению углекислого газа в атмосфере.
Воздушные массы — большие объемы воздуха тропосферы, обладающие однородными свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью и т. д.) и движущиеся как одно целое. Свойства воздушных масс определяются территорией или акваторией, над которой они формируются. В связи с различиями по влажности выделяют два подтипа — континентальный (материковый) и океанический (морской). По температуре выделяют четыре главных (зональных) типа воздушных масс: экваториальный, тропический, умеренный, арктический (антарктический).
Давление атмосферы — это давление, оказываемое воздухом на земную поверхность и все находящиеся на ней предметы. Нормальное атмосферное давление на уровне океана — 760 мм рт. ст., с высотой значение нормального давления уменьшается. Давление тёплого воздуха меньше, чем холодного, так как при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении — сжимается. Общее распределение давления на Земле имеет зональный характер, нагревание и охлаждение воздуха от поверхности Земли сопровождается его перераспределением и изменением давления.
Изобары — линии на карте, соединяющие точки с одинаковыми показателями атмосферного давления.
Изотермы — линии на карте, соединяющие точки с одинаковыми температурами.
Испарение (мм) — поступление в атмосферу водяного пара с поверхности воды, снега, льда, растительности, почвы и т. д.
Испаряемость (мм) — максимальное количество влаги, которое может испариться в данном месте при определённых условиях погоды (количества солнечного тепла, температуры).
Климат — многолетний режим погоды, характерный для данной местности. Распределение климата на Земле зонально, выделяют несколько климатических поясов — наиболее крупных подразделений земной поверхности по климатическим условиям, имеющих характер широтных поясов. Их выделяют по особенностям режима температуры и осадков. Выделяют основные и переходные климатические пояса. Важнейшими климатическими факторами являются:
- географическая широта местности;
- циркуляция атмосферы;
- океанические течения;
- абсолютная высота местности;
- удалённость от океана;
- характер подстилающей поверхности.
Коэффициент увлажнения — это отношение количества осадков к испаряемости. Если коэффициент увлажнения больше 1, то увлажнение избыточное, около 1 — нормальное, меньше 1 — недостаточное. Увлажнение, как и осадки, на земной поверхности распределяется зонально. Зоны тундр, лесов умеренных и экваториальных широт имеют избыточное увлажнение, в полупустынях и пустынях — недостаточное.
Относительная влажность — отношение (в процентах) фактического содержания водяного пара в 1 м 3 воздуха к возможному при данной температуре.
Парниковый эффект — свойство атмосферы пропускать к земной поверхности солнечную радиацию, но задерживать тепловое излучение Земли.
Прямая радиация — радиация, доходящая до поверхности Земли в виде пучка параллельных лучей, исходящих от Солнца. Её интенсивность зависит от высоты Солнца и прозрачности атмосферы.
Рассеянная радиация — радиация, рассеявшаяся в атмосфере и идущая к поверхности Земли от всего небесного свода. Она играет существенную роль в энергетическом балансе Земли, являясь в пасмурные периоды, особенно в полярных широтах, единственным источником энергии в приземлённых слоях атмосферы.
Солнечная радиация — вся совокупность солнечного излучения; измеряется в тепловых единицах (число калорий за определенное время на единицу площади). Количество радиации зависит от продолжительности дня в разные времена года и угла падения солнечных лучей: чем меньше угол, тем меньше солнечной радиации получает поверхность, а значит, меньше нагревается воздух над ней. Суммарная солнечная радиация — сумма прямой и рассеянной радиации. Количество суммарной солнечной радиации увеличивается от полюсов (60 ккал/см 3 в год) к экватору (200 ккал/см 3 в год), причем её наибольшие показатели наблюдаются в тропических пустынях, т. к. на количество солнечной радиации влияют облачность и прозрачность атмосферы, цвет подстилающей поверхности (например, белый снег отражает до 90 % солнечных лучей).
Циклон — восходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью пониженного давления, в которой ветры дуют от периферии к центру против часовой стрелки в Северном полушарии.
Циркуляция атмосферы — система воздушных течений на земном шаре, которая способствует переносу тепла и влаги из одних районов в другие.
Краткая характеристика слоёв атмосферы
| Слой атмосферы | Краткая характеристика |
| Тропосфера |
|
| Стратосфера |
|
| Мезосфера |
|
| Термосфера |
|
| Ионосфера |
|
Пояса атмосферного давления
Виды ветров
| Ветры | Районы распространения | Направление |
| Пассаты | Тропики (дуют от 30 широт к экватору) | С-В (Северное полушарие), Ю-В (Южное полушарие) |
| Ветры западного переноса | Умеренные широты (от 30 широт к 60) | З, С-З |
| Муссоны | Восточные побережья Евразии и Северной Америки | Летом — с океана на материк, зимой — с материка на океан |
| Стоковые ветры | Антарктида | От центра материка к периферии |
| Бриз | Морские побережья | Днём — с моря на сушу, ночью — с суши на море |
| Фён | Горные системы, особенно Альпы, Памир, Кавказ | С гор в долины |
Сравнительная характеристика циклона и антициклона
| Признаки | Циклон | Антициклон |
| Условия возникновения | При вторжении тёплого воздуха в холодный | При вторжении холодного воздуха в тёплый |
| Давление в центральной части | Низкое (пониженное) | Высокое (повышенное) |
| Движение воздуха | Восходящее, от периферии к центру, против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке — в Южном | Нисходящее, от центра к периферии, по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки — в Южном |
| Характер погоды | Неустойчивая, ветреная, с осадками | Ясная, без осадков |
| Влияние на погоду | Уменьшает жару летом и холод зимой, ненастная и ветреная погода | Усиливает жару летом и холод зимой, ясная погода и штиль |
Сравнительная характеристика атмосферных фронтов
Биосфера и природные комплексы Земли
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Биосфера — это совокупность всех живых организмов на Земле. Целостное учение о биосфере разработал русский ученый В. И. Вернадский. К основным элементам биосферы относятся: растительность (флора), животный мир (фауна) и почвы. Эндемики — растения или животные, которые встречаются на одном материке. В настоящее время в биосфере по видовому составу преобладают почти втрое животные над растениями, однако биомасса растений в 1000 раз превышает биомассу животных. В океане же биомасса фауны превышает объем биомассы флоры. Биомасса суши в целом в 200 раз превышает биомассу океанов.
Биоценоз — сообщество взаимосвязанных живых организмов, населяющих участок земной поверхности с однородными условиями.
Высотная поясность — закономерная смена ландшафтов в горах, обусловленная высотой над уровнем моря. Высотные пояса соответствуют природным зонам на равнине, за исключением пояса альпийских и субальпийских лугов, находящегося между поясами хвойных лесов и тундры. Смена природных зон в горах происходит так, как если бы мы двигались по равнине от экватора к полюсам. Природная зона у основания горы соответствует широтной природной зоне, в которой находится горная система. Количество высотных поясов в горах зависит от высоты горной системы и её географического положения. Чем ближе к экватору расположена горная система и выше высота, тем больше высотных зон и типов ландшафтов будет представлено.
Географическая оболочка — особая оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются, взаимно друг в друга проникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы и биосфера, или живое вещество. Развитие географической оболочки имеет свои закономерности:
- целостность — единство оболочки за счет тесной взаимосвязи слагающих ее компонентов; проявляется в том, что изменение одного компонента природы неизбежно вызывает изменение всех остальных;
- цикличность (ритмичность) — повторяемость во времени сходных явлений, существуют ритмы разной продолжительности (9-суточный, годовой, периоды горообразования и т. д.);
- круговороты вещества и энергии — заключается в непрерывном движении и превращении всех компонентов оболочки из одного состояния в другое, что обуславливает непрерывное развитие географической оболочки;
- зональность и высотная поясность — закономерное изменение природных компонентов и природных комплексов от экватора к полюсам, от подножия к вершинам гор.
Заповедник — особо охраняемый законом природный участок, целиком исключенный из хозяйственной деятельности для охраны и изучения типичных или уникальных природных комплексов.
Ландшафт — территория с закономерным сочетанием рельефа, климата, вод суши, почв, биоценозов, находящихся во взаимодействии и образующих неразрывную систему.
Национальный парк — обширная территория, на которой сочетается охрана живописных ландшафтов с интенсивным использованием их в туристических целях.
Почва — верхний тонкий слой земной коры, населённый организмами, содержащий органическое вещество и обладающий плодородием — способностью обеспечивать растения необходимыми им питательными веществами и влагой. Образование того или иного типа почв зависит от многих факторов. Поступление в почву органического вещества и влаги определяет содержание гумуса, обеспечивающего плодородие почвы. Наибольшее количество гумуса содержится в чернозёмах. В зависимости от механического состава (соотношения различных по величине минеральных частиц песка и глины) почвы подразделяются на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные.
Природная зона — территория с близкими значениями температур и увлажнения, закономерно простирающиеся в широтном направлении (на равнинах) по поверхности Земли. На материках некоторые природные зоны имеют специальные названия, так, зона степей в Южной Америке называется пампой, а в Северной Америке — прерии. Зона влажных экваториальных лесов в Южной Америке — сельва, зона саванн, занимающая Оринокскую низменность — льянос, Бразильское и Гвианское плоскогорье — кампос.
Природный комплекс — участок земной поверхности с однородными природными условиями, которые обусловлены особенностями происхождения и исторического развития, географическим положением, действующими в его пределах современными процессами. В природном комплексе все компоненты взаимосвязаны между собой. Природные комплексы различаются по размерам: географическая оболочка, материк, океан, природная зона, овраг, озеро ; их формирование происходит в течение длительного времени.
Природные зоны мира
| Природная зона | Тип климата | Растительность | Животный мир | Почвы |
| Арктические (антарктические) пустыни | Арктический (антарктический) морской и континентальный | Мхи, лишайники, водоросли. Большая часть занята ледниками | Белый медведь, пингвин (в Антарктике), чайки, кайры и др. | Арктических пустынь |
| Тундра | Субарктический | Кустарнички, мхи, лишайники | Северный олень, лемминг, песец, волк и др. | |
| Лесотундра | Субарктический | Берёза, ель, лиственница, кустарнички, осоки | Лось, бурый медведь, белка, заяц-беляк, животные тундры и др. | Тундрово-глеевые, оподзоленные |
| Тайга | Сосна, пихта, ель, лиственница, берёза, осина | Лось, бурый медведь, рысь, соболь, бурундук, белка, заяц-беляк и др. | Подзолистые, мерзлотно-таёжные | |
| Смешанные леса | Умеренно континентальный, континентальный | Ель, сосна, дуб, клён, липа, осина | Лось, белка, бобр, норка, куница и др. | Дерново-подзолистые |
| Широколиственные леса | Умеренно континентальный, муссонный | Дуб, бук, граб, вяз, клён, липа; на Дальнем Востоке - пробковый дуб, бархатное дерево | Косуля, куница, олень и др. | Серые и бурые лесные |
| Лесостепь | Умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный | Сосна, лиственница, берёза, осина, дуб, липа, клён с участками разнотравных степей | Волк, лиса, заяц, грызуны | Серые лесные, оподзоленные чернозёмы |
| Степь | Умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный, субтропический континентальный | Ковыль, типчак, тонконог, разнотравье | Суслики, сурки, полёвки, корсак, степной волк и др. | Типичные чернозёмы, каштановые, черноземовидные |
| Полупустыни и пустыни умеренного пояса | Континентальный, резко континентальный | Полыни, злаки, полукустарники, ковыли и др. | Грызуны, сайгак, джейран, корсак | Светло-каштановые, солонцы, серо-бурые |
| Средиземноморские вечнозелёные леса и кустарники | Средиземноморский субтропический | Пробковый дуб, маслина, лавр, кипарис и т.д. | Кролик, горные козлы, бараны | Коричневые |
| Влажные субтропические леса | Субтропический муссонный | Лавр, камелии, бамбук, дуб, бук, граб, кипарис | Гималайский медведь, панда, леопард, макаки, гиббоны | Краснозёмы, желтозёмы |
| Тропические пустыни | Тропический континентальный | Солянки, полыни, акации, суккуленты | Антилопа, верблюд, пресмыкающиеся | Песчаные, серозёмы, серобурые |
| Саванны | Баобаб, зонтичные акации, мимозы, пальмы, молочай, алоэ | Антилопа, зебра, буйвол, носорог, жираф, слон, крокодил, бегемот, лев | Красно-бурые | |
| Муссонные леса | Субэкваториальный, тропический | Тик, эвкалипт, вечнозелёные виды | Слон, буйвол, обезьяны и др. | Краснозёмы, желтозёмы |
| Влажные экваториальные леса | Экваториальный | Пальмы, гевеи, бобовые, лианы, банан | Окапи, тапир, обезьяны, лесная свинья, леопард, карликовый бегемот | Красно-жёлтые ферралитные |
Эндемики материков
| Материк | Растения | Животные |
| Африка | Баобаб, эбеновое дерево, вельвичия | Птица-секретарь, полосатая зебра, жираф, муха цеце, окапи, птица марабу |
| Австралия | Эвкалипт (500 видов), бутылочное дерево, казуарины | Ехидна, утконос, кенгуру, вомбат, коала, сумчатый крот, сумчатый дьявол, лирохвост, динго |
| Антарктида | — | Пингвин Адели |
| Северная Америка | Секвойя | Скунс, бизон, койот, медведь гризли |
| Южная Америка | Гевея, дерево какао, хинное дерево, сейба | Броненосец, муравьед, ленивец, анаконда, кондор, колибри, шиншилла, лама, тапир |
| Евразия | Мирт, женьшень, лимонник, гинкго | Зубр, орангутанг, уссурийский тигр, панда |
Самые большие пустыни мира
Особенности природы материков и океанов
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Материк — крупный массив суши, окружённый водами Мирового океана. По геологическому происхождению различают шесть материков (Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Антарктида, Австралия). Их общая площадь составляет 149 млн км 2 , или 29 % земной поверхности.
Океаны — крупные части Мирового океана, обособленные друг от друга материками и обладающие определённым единством.
Часть света — исторически сложившееся деление суши. В настоящее время сохранились исторические названия шести частей света: Европа, Азия, Африка, Америка (первоначально Вест-Индия), Австралия с Океанией, Антарктида. К Старому Свету относят Европу, Азию, Африку. Новый Свет — результат Великих географических открытий — Америка, Австралия, Антарктида.
Общие сведения о материках
| Материк | Площадь, млн км. 2 | Высота, м | Крайние точки | Уникальные географические объекты и явления | ||
| без островов | с островами | максимальная | минимальная | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Австралия и Океания | 7,63 | 8,89 | 2230, гора Косцюшко | -12, озеро Эйр | Сев. мыс Йорк, 10° 41"ю.ш. Южн. мыс Юго-Восточный, 39°11"ю.ш. Зап. мыс Стип-Пойнт, 113°05"в.д. Вост. мыс Байрон, 153°39"в.д. | Самый сухой материк Земли. Самое большое количество эндемиков. Самый большой в мире коралловый риф - Большой Барьерный риф. |
| Антарктида | 12,40 | 13,98 | 5140, г. Винсона | Уровень моря | Сев. Антарктический полуостров, 63°13"ю.ш. | Самый холодный материк. Самый крупный покровный ледник. Самое холодное место Земли - станция «Восток», -89,2°(1983 г.). Зарегистрирован самый сильный ветер - Земля Адели, 87 м/с. Находится действующий вулкан Эребус (3794 м). |
| Африка | 29,22 | 30,32 | 5895, Вулкан Килиманджаро | - 153, озеро Ассаль | Сев. мыс Бен-Секка, 37° 20"с.ш. Южн. мыс Игольный, 34° 52"ю.ш. Зап. мыс Альмади, 17° 32"з.д. Вост. мыс Рас-Хафун, 51° 23"в.д. | Самый жаркий материк. Самая большая пустыня Земли - Сахара (19 065 млн км 2). Самое жаркое место Земли - город Триполи, +58°С (1922 г.). Самая длинная река Земли - Нил с Кагерой (6671 км). Самый высокий действующий вулкан Земли - Килиманджаро (5895 м). Река Конго (Заир) дважды пересекает экватор. |
| Евразия | 53,54 | 56,19 | 8848, г. Джомолунгма (Эверест) | - 395, уровень Мёртвого моря. | Сев. мыс Челюскин, 77°43" с.ш. Южн. мыс Пиай, 1°16"с.ш. Зап. Мыс Рока, 9° 34"з.д. Вост. мыс Дежнёва, 169° 40"з.д. | Самый большой по площади материк. Самая высокая вершина Земли - г. Джомолунгма (Эверест), 8848 м. Самое низкое место поверхности Земли - уровень Мертвого моря, - 395 м. Самое крупное по площади озеро Земли - Каспийское море (371 тыс. км 2). Самое глубокое озеро Земли - Байкал, 1620 м. Самый крупный полуостров Земли - Аравийский (3 млн км 2). |
| Северная Америка | 20,36 | 24,25 | 6193, г. МакКинли | - 85, Долина Смерти | Сев. мыс Мерчисон, 71° 50"с.ш. Южн. мыс Марьято, 7° 12"с.ш. Зап. мыс Принца Уэльского, 168° 05"з.д. Вост. мыс Сент-Чарльз, 55° 40"з.д. | Самые высокие морские приливы - залив Фанди (высота приливов - 18 метров). |
| Южная Америка | 18,13 | 18,28 | 6960, г. Аконкагуа | - 40, полуостров Вальдес | Сев. мыс Гальинас, 12°25"с.ш. Южн. мыс Фроуэрд, 53° 54" ю.ш. Зап. мыс Париньяс, 81° 20"з.д. Вост. мыс Кабу-Бранку, 34° 46"з.д. | Самый влажный материк. Самый крупный речной бассейн Земли - бассейн реки Амазонки, 6915 тыс. км 2 . Самый высокий водопад Земли - водопад Анхель, 1054 м. Самые длинные по протяженности горы на суше - Анды, протяженность 9000 км. Самое сухое место на Земле - пустыня Атакама. |
Основные сведения об океанах
Самые большие острова
| № | Остров | Местонахождение | Площадь, тыс. км 2 |
| 1. | Гренландия | север Атлантического океана | 2176 |
| 2. | Новая Гвинея | юго-запад Тихого океана | 793 |
| 3. | Калимантан | запад Тихого океана | 734 |
| 4. | Мадагаскар | Индийский океан | 587 |
| 5. | Баффинова Земля | север Атлантического океана | 507 |
| 6. | Суматра | северо-восток Индийского океана | 427 |
| 7. | Великобритания | Северо-Западная Европа | 230 |
| 8. | Хонсю | Японское море | 227 |
| 9. | Виктория | 217 | |
| 10. | Элсмир | Канадский Арктический архипелаг | 196 |
Самые большие полуострова
География России
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Агропромышленный комплекс (АПК) — совокупность взаимосвязанных отраслей хозяйства, участвующих в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции и доведении её до потребителя.
Единая энергетическая система (ЕЭС ) — система источников энергии, объединенная средствами передачи энергии. Она обеспечивает возможность быстрого маневрирования энергетическими мощностями, передачи энергии или энергоносителей (газа) туда, где возрастает потребление энергии.
Интенсивное хозяйство (от лат. intensio — «напряжение, усиление») — хозяйство, которое развивается на основе научно-технического прогресса и лучшей организации труда при высокой производительности труда. При интенсивном хозяйстве повышается выпуск продукции без увеличения числа рабочих мест, без распашки новых площадей, без существенного увеличения потребления природных ресурсов.
Комбинат (от лат. combinatus — «соединённый») — объединение промышленных предприятий разных отраслей, в котором продукция одного служит сырьём или полуфабрикатом для другого. Несколько специализированных предприятий связаны технологической цепочкой, последовательно обрабатывающей сырьё. Комбинирование создаёт благоприятные возможности для наиболее полного использования сырья, использования отходов производства и уменьшения загрязнения окружающей среды.
Машиностроительный комплекс — важнейшая комплексная отрасль обрабатывающей промышленности , включающая станкостроение, приборостроение, энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение; сельскохозяйственное машиностроение вместе с тракторостроением; транспортное машиностроение всех видов; электротехническую промышленность; радиоэлектронику и вычислительную технику.
Межотраслевой комплекс — это система предприятий различных отраслей, объединённых выпуском определённой продукции (или производством определённых услуг).
Научно-производственный территориальный комплекс (НПТК) — сочетание на одной территории научных, опытно-конструкторских учреждений и промышленных предприятий.
Рыночная экономика — хозяйство, базирующееся на законах рынка, т. е. предложении товаров и спросе на них в масштабах страны и мирового хозяйства, и балансе цен, основанном на законе стоимости (регулирует обмен товаров в соответствии с количеством труда, затраченного на их производство). В условиях рыночной экономики развивается товарное хозяйство, ориентированное на куплю-продажу товаров, в отличие от натурального хозяйства, при котором продукты труда производятся для удовлетворения потребностей производителей.
Территориально-производственный комплекс (ТПК) — взаимосвязанное и взаимообусловленное сочетание отраслей материального производства на определенной территории, представляющей собой часть хозяйственного комплекса всей страны или какого-либо экономического района.
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) — совокупность горно-добывающей (топливной) промышленности и электроэнергетики. ТЭК обеспечивает деятельность всех отраслей промышленности, транспорта, сельского хозяйства, бытовые потребности населения. В ТЭК входят добыча угля, нефти (как сырья для получения топлива), газа, горючих сланцев, торфа, урановых руд (как сырья для получения атомной энергии), а также выработка электроэнергии.
Транспортный узел — пункт, где сходятся не менее 2-3 линий какого-либо вида транспорта; комплексный транспортный узел — пункт схождения путей сообщения разных видов транспорта, например, речной порт с подходящими к нему железными и шоссейными дорогами. Такие узлы служат обычно местами пересадок пассажиров и перевалки грузов с одного вида транспорта на другой.
Трудовые ресурсы — часть населения страны, способная работать в хозяйстве страны. В состав трудовых ресурсов включают: всё трудоспособное население, часть нетрудоспособного населения (работающие инвалиды и льготные пенсионеры, вышедшие на пенсию в относительно молодом возрасте), работающих подростков в возрасте 14-16 лет, значительную часть работающего населения в возрасте старше трудоспособного.
Экономически активное население — часть трудовых ресурсов страны. Включает количество лиц, занятых в экономике (работающих по найму или имеющих собственный бизнес), и безработных.
Экономический район — территориально и экономически целостная часть народного хозяйства страны (региона ), характеризующаяся своеобразием природных и экономических условий, исторически сложившейся или целенаправленно создаваемой специализацией хозяйства на основе географического разделения труда , наличием внутрирайонных устойчивых и интенсивных хозяйственных связей.
Экстенсивное хозяйство (от лат. extensivus — «расширяющий, удлиняющий») — хозяйство, развивающееся путём нового строительства, освоения новых земель, использования нетронутых природных ресурсов, увеличения числа работающих. Экстенсивное хозяйство приносит сначала неплохие результаты при сравнительно низком научно-техническом уровне производства, но быстро приводит к исчерпанию природных и трудовых ресурсов. С повышением научно-технического уровня производства экстенсивное хозяйство уступает место интенсивному хозяйству.
Краткие сведения (данные)
Площадь территории — 17,125 млн км 2 (первое место мире).
Население — 143,3 млн чел. (2013 г.).
Форма правления — республика, форма административно-территориального устройства — федерация.
Крайние точки России
Крупнейшие географические объекты
Сухопутные границы России
Политико-административное устройство Российской Федерации
| № п/п | Название субъекта РФ | Площадь, тыс. км 2 | Административный центр |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Республики | |||
| 1 | Республика Адыгея (Адыгея) | 7,6 | Майкоп |
| 2 | Республика Алтай | 92,6 | Горно-Алтайск |
| 3 | Республика Башкортостан | 143,6 | Уфа |
| 4 | Республика Бурятия | 351,3 | Улан-Удэ |
| 5 | Республика Дагестан | 50,3 | Махачкала |
| 6 | Республика Ингушетия | 19,3 | Магас |
| 7 | Кабардино-Балкарская Республика | 12,5 | Нальчик |
| 8 | Республика Калмыкия | 76,1 | Элиста |
| 9 | Карачаево-Черкесская Республика | 14,1 | Черкесск |
| 10 | Республика Карелия | 172,4 | Петрозаводск |
| 11 | Республика Коми | 415,9 | Сыктывкар |
| 12 | Республика Марий Эл | 23,2 | Йошкар-Ола |
| 13 | Республика Мордовия | 26,2 | Саранск |
| 14 | Республика Саха (Якутия) | 3103,2 | Якутск |
| 15 | Республика Северная Осетия-Алания | 8,0 | Владикавказ |
| 16 | Республика Татарстан (Татарстан) | 68,0 | Казань |
| 17 | Республика Тыва | 170,5 | Кызыл |
| 18 | Удмуртская Республика | 42,1 | Ижевск |
| 19 | Республика Хакасия | 61,9 | Абакан |
| 20 | Чеченская Республика | 19,3 | Грозный |
| 21 | Чувашская Республика (Чувашия) | 18,3 | Чебоксары |
| 22 | Автономная Республика Крым | 26,11 | Симферополь |
| Края | |||
| 23 | Алтайский край | 169,1 | Барнаул |
| 24 | Камчатский край | 773,8 | Петропавловск-Камчатский |
| 25 | Краснодарский край | 76,0 | Краснодар |
| 26 | Красноярский край | 2339,7 | Красноярск |
| 27 | Пермский край | 160,6 | Пермь |
| 28 | Приморский край | 165,9 | Владивосток |
| 29 | Ставропольский край | 66,5 | Ставрополь |
| 30 | Хабаровский край | 788,6 | Хабаровск |
| 31 | Забайкальский край | 450,5 | Чита |
| Области | |||
| 32 | Амурская | 361,9 | Благовещенск |
| 33 | Архангельская | 589,8 | Архангельск |
| 34 | Астраханская | 44,1 | Астрахань |
| 35 | Белгородская | 27,1 | Белгород |
| 36 | Брянская | 34,9 | Брянск |
| 37 | Владимирская | 29,0 | Владимир |
| 38 | Волгоградская | 113,9 | Волгоград |
| 39 | Вологодская | 145,7 | Вологда |
| 40 | Воронежская | 52,4 | Воронеж |
| 41 | Ивановская | 21,8 | Иваново |
| 42 | Иркутская | 767,9 | Иркутск |
| 43 | Калининградская | 15,1 | Калининград |
| 44 | Калужская | 29,9 | Калуга |
| 45 | Кемеровская | 95,5 | Кемерово |
| 46 | Кировская | 120,8 | Киров |
| 47 | Костромская | 60,1 | Кострома |
| 48 | Курганская | 71,0 | Курган |
| 49 | Курская | 29,8 | Курск |
| 50 | Ленинградская | 83,9 | Санкт-Петербург |
| 51 | Липецкая | 24,1 | Липецк |
| 52 | Магаданская | 461,4 | Магадан |
| 53 | Московская | 46,0 | Москва |
| 54 | Мурманская | 144,9 | Мурманск |
| 55 | Нижегородская | 76,9 | Нижний Новгород |
| 56 | Новгородская | 55,3 | Великий Новгород |
| 57 | Новосибирская | 178,2 | Новосибирск |
| 58 | Омская | 139,7 | Омск |
| 59 | Оренбургская | 124,0 | Оренбург |
| 60 | Орловская | 24,7 | Орёл |
| 61 | Пензенская | 43,2 | Пенза |
| 62 | Псковская | 55,3 | Псков |
| 63 | Ростовская | 100,8 | Ростов-на-Дону |
| 64 | Рязанская | 39,6 | Рязань |
| 65 | Самарская | 53,6 | Самара |
| 66 | Саратовская | 100,2 | Саратов |
| 67 | Сахалинская | 87,1 | Южно-Сахалинск |
| 68 | Свердловская | 194,8 | Екатеринбург |
| 69 | Смоленская | 49,8 | Смоленск |
| 70 | Тамбовская | 34,3 | Тамбов |
| 71 | Тверская | 84,1 | Тверь |
| 72 | Томская | 316,9 | Томск |
| 73 | Тульская | 25,7 | Тула |
| 74 | Тюменская | 1435,2 | Тюмень |
| 75 | Ульяновская | 37,3 | Ульяновск |
| 76 | Челябинская | 87,9 | Челябинск |
| 77 | Ярославская | 36,4 | Ярославль |
| Города | |||
| 78 | Москва | 1,081 | |
| 79 | Санкт-Петербург | 2,0 | |
| 80 | Севастополь | 0,86 | |
| Автономная область и автономные округа | |||
| 81 | Еврейская автономная область | 36,0 | Биробиджан |
| 82 | Ненецкий автономный округ | 176,7 | Нарьян-Мар |
| 83 | Ханты-Мансийский автономный округ — Югра | 523,1 | Ханты-Мансийск |
| 84 | Чукотский автономный округ | 737,7 | Анадырь |
| 85 | 767,6 | Салехард | |
Типы климата России
| Тип климата | Характеристика |
| Арктический | Острова Северного Ледовитого океана. Низкие температуры в течение всего года. Зимние температуры от -24 до -30 °C. Летние температуры близки к 0 °C, а у южных границ поднимаются до +5 °C. Осадков мало (200-300 мм), выпадают преимущественно в виде снега, который сохраняется большую часть года. |
| Субарктический | Северное побережье страны. Зимы продолжительны, суровость нарастает с запада на восток. Лето холодное (от +4 до +14 °C на юге). Осадки часты, но в небольших количествах, максимум — летом. Годовая сумма осадков — 200-400 мм, но при низких температурах и малом испарении создается избыточное увлажнение поверхности и происходит заболачивание. |
| Климат умеренного пояса
Умеренно континентальный |
Европейская часть страны. Влияние влажного воздуха с Атлантики. Зима менее сурова. Температуры января — от -4 до -20 °C, лета — от +12 до +24 °C. Максимальное количество осадков — в западных районах (800 мм), но в связи с частыми оттепелями мощность снежного покрова невелика. |
| Континентальный | Западная Сибирь. Годовая сумма осадков на севере не более 600 мм, на юге — 100 мм. Зимы более суровые, чем на западе. Лето знойное на юге и достаточно теплое на севере. |
| Резко континентальный | Восточная Сибирь и Якутия . Зимние температуры от -24 до -40 °C, значительное прогревание летом (до +16 … +20 °C, на юге до +35 °C). Годовое количество осадков — менее 400 мм. Коэффициент увлажнения близок к 1. |
| Муссонный | Тихоокеанское побережье России, Приморский и Хабаровский края. Зима холодная, солнечная и малоснежная. Лето облачное и прохладное, с большим количеством осадков (до 600-1000 мм), выпадающих в виде ливней, что связано с притоком морского воздуха с Тихого океана. |
| Субтропический | Юг России, в районе Сочи. Жаркое и сухое лето, зима тёплая и влажная. Годовая сумма осадков 600-800 мм. |
Плотность населения в субъектах РФ
Национальный состав населения России
| Максимальные показатели | Минимальные показатели | ||
| Национальность | Национальность | Доля от общей численности населения России, % | |
| Русские | 79,83 | Арабы средне-азиатские, крымчаки, | 0,0001 |
| Татары | 3,83 | Ижорцы, тазы, энцы | 0,0002 |
| Украинцы | 2,03 | Цыгане средне-азиатские, караимы | 0,0003 |
| Башкиры | 1,15 | Словаки, алеуты, англичане | 0,0004 |
| Чуваши | 1,13 | Кубинцы, орочи | 0,0005 |
Религиозная принадлежность народов России
Крупнейшие гидроэлектростанции (ГЭС) России
| Электростанция | Субъект РФ | Река | Мощность, МВт |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Саяно-Шушенская | Красноярский край, Республика Хакасия | Енисей | 6400 |
| Красноярская | Красноярский край | Енисей | 6000 |
| Братская | Иркутская область | Ангара | 4500 |
| Усть-Илимская | Иркутская область | Ангара | 4320 |
| Богучанская | Красноярский край | Ангара | 4000 (строится) |
| Волгоградская | Волгоградская область | Волга | 2563 |
| Волжская | Самарская область | Волга | 2300 |
| Бурейская | Амурская область | Бурея | 2000 (строится) |
| Чебоксарская | Республика Чувашия | Волга | 1404 |
| Саратовская | Саратовская область | Волга | 1360 |
| Зейская | Амурская область | Зея | 1290 |
| Нижнекамская | Республика Татарстан | Кама | 1248 |
| Чиркейская | Республика Дагестан | Сулак | 1000 |
Крупнейшие атомные электростанции (АЭС) России
| Электростанция | Субъект РФ | Количество энергоблоков | Мощность, МВт | Интересные факты |
| Курская | Курская область | 4 | 4000 | Курская АЭС расположена в г. Курчатов на левом берегу реки Сейм, в 40 км юго-западнее Курска. |
| Балаковская | Саратовская область | 4 | 4000 | Относится к числу крупнейших и современных предприятий энергетики России, обеспечивая четверть производства электроэнергии в Приволжском федеральном округе. Электроэнергия Балаковской АЭС — самая дешёвая среди всех АЭС и тепловых электростанций России. |
| Ленинградская | Ленинградская область | 4 + 2 в стадии строительства | 4000 | Построена в 80 км западнее Санкт-Петербурга в г. Сосновый Бор на берегу Финского залива. Ленинградская АЭС - первая в стране станция с реакторами типа РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный). |
| Калининская | Тверская область | 4 | 4000 | Вырабатывает 70% от всего объёма электроэнергии, производимой в Тверской области. Благодаря своему географическому расположению станция осуществляет высоковольтный транзит электроэнергии. |
| Смоленская | Смоленская область | 3 | 3000 | Смоленская АЭС - градообразующее, ведущее предприятие области, крупнейшее в топливно-энергетическом балансе региона. Ежегодно станция выдаёт в среднем 20 млрд кВт.ч электроэнергии, что составляет более 80% от общего количества вырабатываемой в регионе. |
| Нововоронежская | Воронежская область | 3 | 2455 | Одно из старейших предприятий атомной энергетики Российской Федерации. Нововоронежская АЭС полностью обеспечивает потребности Воронежской области в электрической энергии. Это первая АЭС России с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР). |
| Кольская | Мурманская область | 4 | 1760 | Расположена в 200 км к югу от г. Мурманска на берегу озера Имандра. Является основным поставщиком электроэнергии для Мурманской области и Карелии. |
| Ростовская | Ростовская область | 2 + 2 в стадии строительства | 2000 | Ростовская АЭС расположена на берегу Цимлянского водохранилища, в 13,5 км от г. Волгодонска. Она является крупнейшим предприятием энергетики Юга России, обеспечивающим около 15% годовой выработки электроэнергии в регионе. |
| Белоярская | Свердловская область | 2 + 1 в стадии строительства | 600 | Это первая АЭС большой мощности в истории атомной энергетики страны и единственная с реакторами разных типов на площадке. Именно на Белоярской АЭС эксплуатируется единственный в мире мощный энергоблок с реактором на быстрых нейтронах. |
| Билибинская | Чукотский АО | 4 | 48 | При снижении температуры воздуха до -50°С АЭС работает в теплофикационном режиме и развивает теплофикационную мощность 100 Гкал/ч при снижении генерируемой электрической мощности до 38 МВт. |
| Обнинская | Калужская область | Первая в мире АЭС. Была запущена в 1954 году и остановлена в 2002 году. В настоящее время на базе станции создаётся музей. | ||
| Строящиеся | ||||
| Балтийская | Калининградская область | 2 | ||
| Академик Ломоносов | Камчатский край | 2 | ||
Главные металлургические базы России
| Название базы | Доля в добыче руд чёрных металлов (%) | Доля в производстве стали (%) | Доля в производстве проката (%) | Виды металлургического производства | Крупнейшие центры |
| Уральская | 16 | 43 | 42 | полного цикла | Магнитогорск, Серов. Челябинск, Нижний Тагил, Новотроицк, Алапаевск, Аша |
| доменная | Сатка | ||||
| передельная | Екатеринбург, Златоуст, Ижевск | ||||
| производство ферросплавов | Челябинск, Серов | ||||
| производство труб | Челябинск, Первоуральск, Каменск-Уральский | ||||
| Центральная | 71 | 41 | 44 | полного цикла | Череповец, Липецк, Старый Оскол |
| доменная | Тула | ||||
| передельная | Москва, Электросталь, Санкт-Петербург, Колпино, Орёл, Нижний Новгород, Выкса, Волгоград | ||||
| производство труб | Волгоград, Волжский | ||||
| Сибирская | 12 | 16 | 12 | полного цикла | Новокузнецк |
| передельная | Новосибирск, Красноярск, Петровск-Забайкальский производство | ||||
| ферросплавов | Новокузнецк | ||||
| Дальневосточная | 1 | передельная | Комсомольск-на-Амуре | ||
| Южная | 1 | передельная производство труб | Таганрог |
Главные базы и центры цветной металлургии России
| Название базы | Сырьевая и энергетическая база | Специализация | Крупнейшие центры |
| Уральская | Al,Cu,Ni, ресурсно- и энергодефицитный район | металлургия алюминия | Каменск-Уральский, Краснотурьинск |
| металлургия титана | Березняки | ||
| металлургия меди | Медногорск, Ревда, Карабаш, Красноуральск | ||
| металлургия никеля | Орск, Верхний Уфалей | ||
| металлургия цинка | Челябинск | ||
| Сибирская | Ni, Pb, Zn, Sn, W, Mo, Au, Pt, главный гидроэнергетический район | металлургия глинозёма | Ачинск |
| металлургия никеля и меди | Норильск | ||
| металлургия алюминия | Братск, Красноярск, Саяногорск, Шелихов, Новокузнецк | ||
| металлургия цинка | Белово | ||
| металлургия олова | Новосибирск | ||
| Северо-Западная | Al, Ni, энергообеспеченный район | металлургия глинозёма | Бокситогорск |
| металлургия алюминия | Кандалакша, Надвоицы, Волхов | ||
| металлургия никеля и меди | Заполярный, Мончегорск | ||
| Дальневосточная | Аu, Ag, Pb, Zn, Sn, гидроэнергоресурсы | металлургия свинца | Дальнегорск |
Характеристика крупных экономических регионов России
| Субъект Федерации | Площадь, тыс. км 2 | Численность населения, тыс. чел. 2010 г. | Доля городского населения, % 2010 г. | Государства, с которыми имеет сухопутную границу | Выход к океану | Специализация | |
| промышленность | сельское хозяйство | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | |
| Северо-Западный экономический район | |||||||
| Ленинградская область | 85,3 | 1629,6 | 66 | Финляндия, Эстония | Есть | Тяжёлое, энергетическое, точное машиностроение, судостроение, станкостроение, химическая, лёгкая | |
| Новгородская область | 55,3 | 640,6 | 70 | Нет | Нет | ||
| Псковская область | 55,3 | 688,6 | 68 | Белоруссия, Латвия, Эстония | Нет | ||
| Санкт-Петербург | 0,6 | 4600,3 | 100 | Нет | Есть | ||
| Калининградская область | |||||||
| Калининградская область | 15,1 | 937,9 | 76 | Литва, Польша | Есть | Машиностроение, целлюлозно-бумажная | Молочно-мясное скотоводство, картофелеводство, льноводство |
| Центрально-Чернозёмный экономический район | |||||||
| Белгородская область | 27,1 | 1530,1 | 66 | Украина | Нет | Добыча железной руды, чёрная металлургия, тяжёлое, точное машиностроение, тракторостроение, оборудование для химической и пищевой промышленности, химическая, цементная, сахарная, маслобойная, мукомольная, добыча и обработка янтаря | Зерновое хозяйство, свекловодство, выращивание подсолнечника |
| Воронежская область | 52,4 | 2268,6 | 63 | Украина | Нет | ||
| Курская область | 29,8 | 1148,6 | 65 | Украина | Нет | ||
| Липецкая область | 24,1 | 1157,9 | 64 | Нет | Нет | ||
| Тамбовская область | 34,3 | 1088,4 | 58 | Нет | Нет | ||
| Центральный экономический район | |||||||
| Брянская область | 34,9 | 1292,2 | 69 | Белоруссия, Украина | Нет | Автостроение, станкостроение, тракторостроение, железнодорожное, сельскохозяйственное, точное машиностроение, химическая, текстильная, цементная. Художественный промысел (Палех, Хохлома и др.) Авиационная промышленность, туризм | Овощеводство, картофелеводство |
| Владимирская область | 29 | 1430,1 | 78 | Нет | Нет | ||
| Ивановская область | 23,9 | 1066,6 | 81 | Нет | Нет | ||
| Калужская область | 29,9 | 1001,6 | 76 | Нет | Нет | ||
| Костромская область | 60.1 | 688,3 | 69 | Нет | Нет | ||
| Москва | 1 | 10 563 | 100 | Нет | Нет | ||
| Московская область | 46 | 6752,7 | 81 | Нет | Нет | ||
| Орловская область | 24,7 | 812,5 | 64 | Нет | Нет | ||
| Рязанская область | 39,6 | 1151,4 | 70 | Нет | Нет | ||
| Смоленская область | 49,8 | 966 | 72 | Белоруссия | Нет | ||
| Тверская область | 84,1 | 1360,3 | 74 | Нет | Нет | ||
| Тульская область | 25,7 | 1540,4 | 80 | Нет | Нет | ||
| Ярославская область | 36,4 | 1306,3 | 82 | Нет | |||
| Волго-Вятский экономический район | |||||||
| Кировская область | 120,8 | 1391,1 | 72 | Нет | Нет | Автостроение, судостроение, тракторостроение, станкостроение, точное машиностроение, химическая, лесная | |
| Нижегородская область | 74,8 | 3323,6 | 79 | Нет | Нет | ||
| Республика Марий Эл | 23,2 | 698,2 | 63 | Нет | Нет | ||
| Республика Мордовия | 26,2 | 826,5 | 61 | Нет | Нет | ||
| Чувашская республика | 18,3 | 1278,4 | 58 | Нет | Нет | ||
| Северный экономический район | |||||||
| Архангельская область, в том числе Ненецкий автономный округ | 410,7 176,7 |
1254,4 | 74 | Нет | Есть | Нефтяная, газовая, угольная, судостроение, чёрная и цветная металлургия, горнохимическая, рыбная, маслосыродельная, лесная, целлюлозно-бумажная, портовое хозяйство | Льноводство, молочно-мясное скотоводство |
| Мурманская область | 144,9 | 836,7 | 91 | Финляндия, Норвегия | Есть | ||
| Республика Карелия | 172,4 | 684,2 | 76 | Финляндия | Есть | ||
| Республика Коми | 415,9 | 951,2 | 76 | Нет | Нет | ||
| Поволжский экономический район | |||||||
| Астраханская область | 44,1 | 1007,1 | 66 | Казахстан | Нет | Электроэнергетика, нефтегазовая, автостроение, судостроение, станкостроение, оборудование для пищевой и химической промышленности, тракторостроение, точное машиностроение, химическая, цементная, лёгкая, мукомольная, маслобойная, рыбная | Зерновое хозяйство, выращивание подсолнечника, овощеводство, мясо-молочное скотоводство, овцеводство |
| Волгоградская область | 113,9 | 2589,9 | 75 | Казахстан | Нет | ||
| Пензенская область | 43,2 | 1373,2 | 67 | Нет | Нет | ||
| Республика Калмыкия | 76,1 | 283,2 | 45 | Нет | Нет | ||
| Республика Татарстан | 68 | 3778,5 | 75 | Нет | Нет | ||
| Самарская область | 53,6 | 3170,1 | 81 | Нет | Нет | ||
| Саратовская область | 100,2 | 2564,8 | 74 | Казахстан | Нет | ||
| Ульяновская область | 37,3 | 1298,6 | 73 | Нет | Нет | ||
| Уральский экономический район | |||||||
| Курганская область | 71 | 947,6 | 57 | Казахстан | Нет | Нефтегазовая, чёрная и цветная металлургия, тяжёлое и точное машиностроение, автостроение, вагоностроение, тракторостроение, станкостроение, химическая, лесная, цементная. Добыча и обработка драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней | Зерновое хозяйство, мясо-молочное и молочно-мясное скотоводство |
| Оренбургская область | 124 | 2112,9 | 57 | Казахстан | Нет | ||
| Пермский край | 127,7 | 2701,2 | 74 | Нет | Нет | ||
| Республика Башкортостан | 143,6 | 4066 | 60 | Нет | Нет | ||
| Республика Удмуртия | 42,1 | 1526,3 | 68 | Нет | Нет | ||
| Свердловская область | 194,8 | 4393,8 | 83 | Нет | Нет | ||
| Челябинская область | 87,9 | 3508,4 | 81 | Казахстан | Нет | ||
| Северо-Кавказский экономический район | |||||||
| Краснодарский край | 76 | 5160,7 | 52 | Грузия | Есть | Газовая, угольная, цветная металлургия, локомотивостроение, сельскохозяйственное, энергетическое, точное машиностроение, химическая, консервная, сахарная, маслобойная, виноделие, мукомольная, традиционное ремесло (ковроткачество, изготовление ювелирных украшений, посуды, оружия и т. д.). Туризм и рекреационное хозяйство | Зерновое хозяйство, свекловодство, выращивание подсолнечника, овощеводство, виноградарство, овцеводство, свиноводство, молочно-мясное, мясо-молочное скотоводство |
| Республика Адыгея | 7,6 | 443,1 | 53 | Нет | Нет | ||
| Республика Дагестан | 50,3 | 2737,3 | 42 | Азербайджан, Грузия | Нет | ||
| Республика Ингушетия | 4,3 | 516,7 | 43 | Грузия | Нет | ||
| Республика Кабардино-Балкария | 12,5 | 893,8 | 56 | Грузия | Нет | ||
| Республика Карачаево-Черкессия | 14,1 | 427 | 43 | Грузия | Нет | ||
| Республика Северная Осетия — Алания | 8 | 700,8 | 64 | Грузия | Нет | ||
| Республика Чечня | 15 | 1268,1 | 36 | Грузия | Нет | ||
| Ростовская область | 100,8 | 4229,5 | 67 | Украина | Есть | ||
| Ставропольский край | 66,5 | 2711,2 | 57 | Нет | Нет | ||
| Западно-Сибирский экономический район | |||||||
| Алтайский край | 169,1 | 2490,7 | 53 | Казахстан | Нет | Нефтяная, газовая, угольная, чёрная, цветная металлургия, тяжёлое, энергетическое, точное машиностроение, вагоностроение, тракторостроение, станкостроение, химическая, лесная | Зерновое хозяйство, молочно-мясное и мясо-молочное скотоводство |
| Кемеровская область | 95,5 | 2820,6 | 85 | Нет | Нет | ||
| Новосибирская область | 178,2 | 2649,9 | 76 | Казахстан | Нет | ||
| Омская область | 139,7 | 2012,1 | 69 | Казахстан | Нет | ||
| Республика Алтай | 92,6 | 210,7 | 27 | Казахстан, Китай, Монголия | Нет | ||
| Томская область | 316,9 | 1043,8 | 70 | Нет | Нет | ||
| Тюменская область | 161,8 | 3430,3 | 78 | Казахстан | Есть | ||
| Ханты-Мансийский автономный округ | 523,1 | 1538,6 | 92 | Нет | Нет | ||
| Ямало-Ненецкий автономный округ | 750,3 | 546,5 | 85 | Нет | Есть | ||
| Восточно-Сибирский экономический район | |||||||
| Иркутская область | 745,5 | 2502,7 | 79 | Нет | Нет | Электроэнергетика, цветная металлургия, химическая, лесная | Заготовка пушнины |
| Красноярский край | 2340 | 2893,9 | 76 | Нет | Есть | ||
| Республика Бурятия | 351,3 | 963,5 | 56 | Монголия | Нет | ||
| Республика Тыва (Тува) | 170,5 | 317 | 51 | Монголия | Нет | ||
| Республика Хакасия | 61,9 | 539,2 | 68 | Нет | Нет | ||
| Забайкальский край | 412,5 | 1117 | 64 | Китай, Монголия | Нет | ||
| Дальневосточный экономический район | |||||||
| Амурская область | 363,7 | 860,7 | 65 | Китай | Нет | Цветная металлургия, лесная, рыбная, судостроение, добыча алмазов, портовое хозяйство | Зерновое хозяйство (производство сои), оленеводство, выращивание женьшеня |
| Еврейская автономная область | 36 | 185 | 66 | Китай | Нет | ||
| Камчатский край | 170,8 | 342,3 | 79 | Нет | Есть | ||
| Магаданская область | 461,4 | 161,2 | 96 | Нет | Есть | ||
| Приморский край | 465,9 | 1982 | 75 | Китай, КНДР | Есть | ||
| Республика Саха (Якутия) | 3103,2 | 949,3 | 65 | Нет | Есть | ||
| Сахалинская область | 87,1 | 510,8 | 78 | Нет | Есть | ||
| Хабаровскай край | 788,6 | 1400,5 | 80 | Китай | Есть | ||
| Чукотский автономный округ | 737,7 | 48,6 | 68,4 | Нет | Есть | ||
Табл. 1. Оболочки Земли
|
Название |
АТМОСФЕРА |
ГИДРОСФЕРА |
БИОСФЕРА |
|
Описание |
Воздушная оболочка, нижние границы которой проходят по поверхности гидросферы и литосферы, а верхняя находится на расстоянии около 1 тыс. км. В состав входит ионосфера, стратосфера и тропосфера. |
Занимает 71 % поверхности Земли. Средняя соленость - 35 г/л, температура колеблется от 3-32 °С. Солнечные лучи проникают на глубину до 200 м, а ультрафиолетовые - до 800 м. |
Включает в себя все живые организмы, которые заселяют атмосферу, гидросферу и литосферу. |
|
Название |
ЛИТОСФЕРА |
ПИРОСФЕРА |
ЦЕНТРОСФЕРА |
|
Описание |
Твердая, каменная оболочка, высотой 5-80 км. |
Огненная оболочка, которая находится непосредственно под литосферой. |
Называют еще ядром Земли. Находится на глубине 1800 км. Состоит из металлов: железа (Fe), никеля (Ni). |
Определение. Литосфера - это твердая оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхнего слоя - мантии. Толщина ее различна, например, на материках - от 40-80 км, а под морями и океанами - 5-10 км. В состав земной коры входит восемь элементов (табл. 2, рис. 2-9).
Табл. 2. Состав земной коры
|
Наименование |
Изображение |
Наименование |
Изображение |
|
Кислород (О 2) |
Рис. 2. Кислород () |
Железо (Fe) |
|
|
Кремний (Si) |
|
Магний (Mg) |
|
|
Водород (Н 2) |
|
Кальций (Ca) |
|
|
Алюминий (Al) |
|
Натрий (Na) |
|
Литосфера Земли неоднородна. Многие ученые считают, что она разделена глубоководными разломами на отдельные кусочки - плиты. Эти плиты находятся в постоянном движении. Благодаря смягченному слою мантии это движение не заметно человеку, поскольку происходит оно очень медленно. Но, когда плиты сталкиваются, появляются землетрясения, могут образовываться вулканы, горные хребты. В целом, общая площадь суши Земли составляет 148 млн км 2 , из которых 133 млн км 2 пригодны для жизни.
Определение. Почва - это верхний плодородный слой земли, который является средой обитания для многих живых организмов. Почва - это связующее звено между гидро-, лито- и атмосферой. Литосфера необходима растениям, грибам, животным и человеку, поэтому так важно ее оберегать и охранять. Рассмотрим основные источники загрязнения литосферы (Табл. 3, рис. 10-14).
Табл. 3. Источники загрязнения литосферы
|
Описание |
Изображение |
|
|
Жилые дома и коммунальные предприятия , от которых остается большое количество строительного мусора, пищевых отходов. |
Рис. 10. Мусор, отходы () |
|
|
Негативное воздействие оказывают и промышленные предприятия , потому что их жидкие, твердые и газообразные отходы попадают в литосферу. |
Рис. 11. Отходы промышленных предприятий () |
|
|
Воздействие сельского хозяйства , выражается в загрязнении биологическими отходами и ядохимикатами. |
Рис. 12. Отходы сельского хозяйства () |
|
|
Радиоактивные отходы, в результате Чернобыльской катастрофы и продукты выброса и полураспада радиоактивных веществ пагубно сказываются на любом живом организме. |
Рис. 13. Радиоактивные отходы () |
|
|
Выхлопные газы , исходящие от транспорта, которые оседают в почве и попадают в круговорот веществ. |
Рис. 14. Выхлопные газы () |
Выхлопные газы содержат много тяжелых металлов. Так, ученые подсчитали, что наибольшее количество тяжелых металлов приходится на те почвы, которые находятся в непосредственной близости от автомобильных дорог, в них концентрация тяжелых металлов может быть больше нормы в 30 раз. Примеры тяжелых металлов: свинец (Pb), медь (Cu), кадмий (Cd).
Каждый человек должен понимать то, как важно сохранить среду обитания живых организмов максимально чистой. С этой целью многими учеными разрабатываются методы борьбы с загрязнителями (Табл. 4).
Табл. 4. Методы борьбы с загрязнителями
|
Характеристика метода |
|
|
Организация санкционированных свалок , которые занимают огромные площади, а те отходы, что на них находятся, требуют длительной переработки с участием микроорганизмов и кислорода. Соответственно, в атмосферу Земли выделяются вредные токсичные вещества. Также это приводит к размножению грызунов и насекомых, которые являются переносчиками заболеваний. |
|
|
Более эффективным способом является организация мусоросжигательных заводов , хотя при сжигании отходов в атмосферу Земли также выделяются токсины. Их пробовали очищать с помощью воды, но тогда эти вещества попадают в гидросферу. |
|
|
Самым лучшим методом является организация мусороперерабатывающих заводов , при этом часть отходов перерабатывается в компост, который может быть использован в сельском хозяйстве. Часть некомпостируемых веществ может вторично использоваться. Примеры: пластмассы, стекла. |
Таким образом, утилизация отходов - проблема всего человечества: как отдельных государств, так и каждого человека.
Определение. Гидросфера - водная оболочка Земли (Схема 1).
Схема 1. Состав гидросферы
95,98 % - моря и океаны;
2 % - ледники;
2 % - подземные воды;
0,02 % - воды суши: реки, озера, болота.
Гидросфера играет важнейшую роль в жизни планеты. Она накапливает тепло и распределяет его по всем материкам. Также с поверхности Мирового океана образуются газообразные пары воды, которые впоследствии выпадают вместе с осадками на сушу. Таким образом, гидросфера взаимодействует и с атмосферой, образуя облака, и с литосферой, выпадая вместе с осадками на землю.
Вода - уникальное вещество, без которого не может обойтись ни один организм, поскольку она участвует во всех обменных процессах. Вода на земле может быть в разных агрегатных состояниях.
Когда-то давно именно в воде зародились самые первые живые организмы. И даже в наши дни все живые организмы находятся в тесной взаимосвязи с водой.
Производства и промышленные предприятия стараются сосредоточить в непосредственной близости от водоемов: рек или крупных озер. В современном мире вода - основной фактор, определяющий производство, а зачастую и участвующий в нем.
Важность гидросферы трудно переоценить, особенно сейчас, когда темпы роста водоснабжения и водопотребления увеличиваются с каждым днем. Многие государства не имеют питьевой воды в требуемом количестве, поэтому наша задача - сохранить воду чистой.
Рассмотрим основные источники загрязнения гидросферы (табл. 5).
Табл. 5. Источники загрязнения гидросферы
Табл. 6. Меры сохранности чистой воды
На сегодня человеческий фактор является основным воздействующим звеном на природу, на все без исключения живые организмы. Но мы не должны забывать, что биосфера сможет обойтись и без нас, а вот мы без нее жить не сможем. Нам нужно научиться жить в гармонии с природой, а для этого необходимо воспитать экологическое мышление.
Следующий урок будет посвящен мерам, которые предпринимают для сохранения жизни на Земле.
Список литературы
- Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н., Природоведение: учеб. для 3, 5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - 240 с.: ил.
- Пакулова В.М., Иванова Н.В. Природа: неживая и живая 5. - М.: Дрофа.
- Еськов К.Ю. и др./ под ред. Вахрушева А.А. Природоведение 5. - М.: Баласс.
- Referat.znate.ru ().
- Miteigi-nemoto.livejournal.com ().
- Dinos.ru ().
Домашнее задание
- Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н., Природоведение: Учеб. для 3, 5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - с. 233, вопросы задания. 1 - 3.
- Расскажите о том, что вам известно о методах борьбы с загрязнителями литосферы.
- Расскажите о методах сохранности чистой гидросферы.
- * Подготовьте реферат
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Стремительный рост численности человечества и его научно-технической вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле. Если в недавнем прошлом вся человеческая деятельность проявлялась отрицательно лишь на ограниченных, хоть и многочисленных территориях, а сила воздействия была несравненно меньше мощного круговорота веществ в природе, то теперь масштабы естественных и антропогенных процессов стали сопоставимыми, а соотношение между ними продолжает изменяться с ускорением в сторону возрастания мощности антропогенного влияния на биосферу.
Опасность непредсказуемых изменений в стабильном состоянии биосферы, к которому исторически приспособлены природные сообщества и виды, включая самого человека, столь велика при сохранении привычных способов хозяйствования, что перед нынешними поколениями людей, населяющими Землю, возникла задача экстренного усовершенствования всех сторон своей жизни в соответствии с необходимостью сохранения сложившегося круговорота веществ и энергии в биосфере. Кроме того, повсеместное загрязнение окружающей нас среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального существования организма людей, представляет серьезную опасность для нашего здоровья и благополучия будущих поколений.
атмосфера гидросфера литосфера загрязнение
1. Загрязнение атмосферы
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы.
В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.
Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.
Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная положительная связь.
Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу - атмосферные осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы.
Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха выявленадавно. Совместное действие обоих факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных осадков, учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США началифинансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные кислотные агенты - разбавленные серная и азотная кислоты, образующиеся при реакциях окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.
Источники загрязнения атмосферы
К природным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем.
Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы - вулканическая и флюидная активность Земли Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.
Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести:
1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. тонн углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 - 1960 гг.) содержание СО2 увеличилось на 18 % (с 0,027 до 0,032%).За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к 2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.
2. Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.
3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).
4. Производственная деятельность.
5. Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).
6. Выбросы предприятиями различных газов.
7. Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель - монооксид углерода.
8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.
9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).
10. Вентиляционные выбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0,1 мг/м3. В больших количествах озон является высокотоксичным газом.
При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.
Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среди населения и животных.
В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушном бассейне России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод. Твердые взвешенные частицы представлены главным образом сажей, кальцитом, кварцем, гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом, реже сульфатами, хлоридами. В снеговой пыли специально разработанными методами обнаружены окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и металлы в самородном виде.
В Западной Европе приоритет отдается 28 особо опасным химическим элементам, соединениям и их группам. В группу органических веществ входят акрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, анеорганических - тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газы (угарный газ, сероводород, оксиды азота и серы, радон, озон), асбест. Преимущественно токсическое действие оказывают свинец, кадмий. Интенсивный неприятный запах имеют сероуглерод, сероводород, стирол, тетрахлорэтан, толуол. Ореол воздействия оксидов серы и азота распространяется на большие расстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха входят в международный реестр потенциально токсичных химических веществ.
Основные загрязнители воздуха жилых помещений - пыль и табачный дым, угарный и углекислый газы, двуокись азота, радон и тяжелые металлы, инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли лекарств, микробы и бактерии. Японские исследователи показали, что бронхиальная астма может быть связана с наличием в воздухе жилищ домашних клещей.
Для атмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность, обусловленная как быстрым перемещением воздушных масс в латеральном и вертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием протекающих в ней физико-химических реакций. Атмосфера рассматривается сейчас как огромный «химический котел», который находится под воздействием многочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм человека через органы дыхания.
Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах приземной атмосферы Европейской России свинца и олова; хрома, кобальта и никеля; стронция, фосфора, скандия, редких земель и кальция; бериллия, олова, ниобия, вольфрама и молибдена; лития, бериллия и галлия; бария, цинка, марганца и меди. Высокие концентрации в снеговой пыли тяжелых металлов обусловлены как присутствием их минеральных фаз, образовавшихся при сжигании угля, мазута и других видов топлива, так и сорбцией сажей, глинистыми частицами газообразных соединений типа галогенидов олова.
Время «жизни» газов и аэрозолей в атмосфере колеблется в очень широком диапазоне (от 1 - 3 минут до нескольких месяцев) и зависит в основном от их химической устойчивости размера (для аэрозолей) и присутствия реакционно-способных компонентов (озон, пероксид водорода и др.).
Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Недостатки нормативного подхода - ненадежность принятых значений ПДК и других показателей из-за слабой разработанности их эмпирической наблюдательной базы, отсутствие учета совместного воздействия загрязнителей и резких изменений состояния приземного слоя атмосферы во времени и пространстве. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало, и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно - урбанизированных центрах. В качестве индикаторов химического состава приземной атмосферы можно использовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очагов радиоактивного загрязнения, связанных с чернобыльской аварией, изучалась хвоя сосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся в воздухе. Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды смогов в городах.
Наиболее чутким и надежным индикатором состояния приземной атмосферы является снеговой покров, депонирующий загрязняющие вещества за сравнительно длительный период времени и позволяющий установить местоположение источников пылегазовыбросов по комплексу показателей. В снеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которые не улавливаются прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам.
К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы крупных промышленно - урбанизированных территорий относится многоканальное дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способности быстро, неоднократно и в «одном ключе» охарактеризовать большие площади. К настоящему времени разработаны способы оценки содержания в атмосфере аэрозолей. Развитие научно-технического прогресса позволяет надеяться на выработку таких способов и в отношении других загрязняющих веществ.
Прогноз состояния приземной атмосферы осуществляется по комплексным данным. К ним прежде всего относятся результаты мониторинговых наблюдений, закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере, особенности антропогенных и природных процессов загрязнения воздушного бассейна изучаемой территории, влияние метеопараметров, рельефа и других факторов на распределение загрязнителей в окружающей среде. Для этого в отношении конкретного региона разрабатываются эвристичные модели изменения приземной атмосферы во времени и пространстве. Наибольшие успехи в решении этой сложной проблемы достигнуты для районов расположения АЭС. Конечный результат применения таких моделей - количественная оценка риска загрязнения воздуха и оценка его приемлемости с социально-экономической точки зрения.
Химическое загрязнение атмосферы
Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения. Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К последним относятся диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу и находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии.
К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, а также малые газовые составляющие, способные оказывать влияние на температурный режим тропосферы: диоксид азота, галогенуглероды (фреоны), метан и тропосферный озон.
Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и котельные.
Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.
Большую долю в загрязнении атмосферы составляют выбросы вредных веществ от автомобилей. Сейчас на Земле эксплуатируется около 500 млн. автомобилей, а к 2000 г. ожидается увеличение их числа до 900 млн. В 1997 г. в Москве эксплуатировались 2400 тыс. автомобилей при нормативе 800 тыс. автомобилей на действующие дороги.
В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы, особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 - 30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу (кг/год): угарного газа - 700, диоксида азота - 40, несгоревших углеводородов - 230 и твердых веществ - 2 - 5. Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина.
Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3 - 4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Транспорт отравляет также водоемы, почву и растения.
Токсичными выбросами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает приблизительно 45 % углеводородов от их общего выброса.
Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и, особенно, от двигателя - источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы оксида углерода увеличиваются в 4...5 раза. Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70 %свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосферу с отработавшими газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезом выпускной трубы автомобиля, 40 % остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5...3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине.
Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина неэтилированным.
Выхлопные газы ГТДУ содержат такие токсичные компоненты, как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, сажу, альдегиды и др. Содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя. Высокие концентрации оксида углерода и углеводородов характерны для газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) на пониженных режимах (при холостом ходе, рулении, приближении к аэропорту, заходе на посадку), тогда как содержание оксидов азота существенно возрастает при работе на режимах, близких к номинальному (взлете, наборе высоты, полетном режиме).
Суммарный выброс токсичных веществ в атмосферу самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20...30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов. Отмечается влияние ГТДУ на озоновый слой и накопление углекислого газа в атмосфере.
Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГГДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные о выбросах вредных веществ в аэропортах подзывают, что поступления от ГТДУ в приземной слой атмосферы составляют, %: оксид углерода - 55, оксиды азота - 77, углеводороды - 93 и аэрозоль - 97. Остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете, при наземных испытаниях в процессе их производства или после ремонта, при хранении и транспортировании топлива. Состав продуктов сгорания при работе таких двигателей определяется составом компонентов топлива, температурой сгорания, процессами диссоциации и рекомбинации молекул. Количество продуктов сгорания зависит от мощности (тяги) двигательных установок. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются пары воды, диоксид углерода, хлор, пары соляной кислоты, оксид углерода, оксид азота, а также твердые частицы Аl2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
При старте ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземной слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов.
В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5 % токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.
Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды.
Закон «О6 охране атмосферного воздуха» всесторонне охватывает проблему. Он обобщил требования, выработанные в предшествующие годы и оправдавшие себя на практике. Например, введение правил о запрещении ввода в действие любых производственных объектов (вновь созданных или реконструированных), если они в процессе эксплуатации станут источниками загрязнений или иных отрицательных воздействий на атмосферный воздух. Получили дальнейшее развитие правила о нормировании предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Государственным санитарным законодательством только для атмосферного воздуха были установлены ПДК для большинства химических веществ при изолированном действии и для их комбинаций.
Гигиенические нормативы - это государственное требование к руководителям предприятий. За их выполнением должны следить органы государственного санитарного надзора Министерства здравоохранения и Государственный комитет по экологии.
Большое значение для санитарной охраны атмосферного воздуха имеет выявление новых источников загрязнения воздушной среды, учет проектируемых, строящихся и реконструируемых объектов, загрязняющих атмосферу, контроль за разработкой и реализацией генеральных планов городов, поселков и промышленных узлов в части размещения промышленных предприятий и санитарно-защитных зон.
В Законе «Об охране атмосферного воздуха» предусматриваются требования об установлении нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие нормативы устанавливаются для каждого стационарного источника загрязнения, для каждой модели транспортных и других передвижных средств и установок. Они определяются с таким расчетом, чтобы совокупные вредные выбросы от всех источников загрязнения в данной местности не превышали нормативов ПДК загрязняющих веществ в воздухе. Предельно допустимые выбросы устанавливаются только с учетом предельно допустимых концентраций.
Очень важны требования Закона, относящиеся к применению средств защиты растений, минеральных удобрений и других препаратов. Все законодательные меры составляют систему профилактического характера, направленную на предупреждение загрязнения воздушного бассейна.
Закон предусматривает не только контроль за выполнением его требований, но и ответственность за их нарушение. Специальная статья определяет роль общественных организаций и граждан в осуществлении мероприятий по охране воздушной среды, обязывает их активно содействовать государственным органам в этих вопросах, так как только широкое участие общественности позволит реализовать положения этого закона. Так, в нем сказано, что государство придает большое значение сохранению благоприятного состояния атмосферного воздуха, его восстановлению и улучшению для обеспечения наилучших условий жизни людей - их труда, быта, отдыха и охраны здоровья.
Предприятия или их отдельные здания и сооружения, технологические процессы которых являются источником выделения в атмосферный воздух вредных и неприятно пахнущих веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть увеличена при необходимости и надлежащем обосновании не более чем в 3 раза в зависимости от следующих причин: а) эффективности предусмотренных или возможных для осуществления методов очистки выбросов в атмосферу; б) отсутствия способов очистки выбросов; в) размещения жилой застройки при необходимости с подветренной стороны по отношению к предприятию в зоне возможного загрязнения атмосферы; г) розы ветров и других неблагоприятных местных условий (например, частые штили и туманы); д) строительства новых, еще недостаточно изученных вредных в санитарном отношении производств.
Размеры санитарно-защитных зон для отдельных групп или комплексов крупных предприятий химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности, а также тепловых электрических станций с выбросами, создающими большие концентрации различных вредных веществ в атмосферном воздухе и оказывающими особо неблагоприятное влияние на здоровье и санитарно-гигиенические условия жизни населения, устанавливают в каждом конкретном случае по совместному решению Минздрава и Госстроя России.
Для повышения эффективности санитарно-защитных зон на их территории высаживают древесно-кустарниковую и травянистую растительность, снижающую концентрацию промышленной пыли и газов. В санитарно-защитных зонах предприятий, интенсивно загрязняющих атмосферный воздух вредными для растительности газами, следует выращивать наиболее газоустойчивые деревья, кустарники и травы с учетом степени агрессивности и концентрации промышленных выбросов. Особо вредны для растительности выбросы предприятий химической промышленности (сернистый и серный ангидрид, сероводород, серная, азотная, фтористая и бромистая кислоты, хлор, фтор, аммиак и др.), черной и цветной металлургии, угольной и теплоэнергетической промышленности.
2. Гидросфера
Вода всегда занимала и будет занимать особое положение среди природных богатств Земли. Это важнейший природный ресурс, так как она необходима, прежде всего, для жизнедеятельности человека и каждого живого существа. Вода используется человеком не только в быту, но и в промышленности, в сельском хозяйстве.
Водная среда, которая включает поверхностные и подземные воды называется гидросферой. Поверхностные воды в основном сосредоточены в Мировом океане, содержащем около 91% всей воды на Земле. Вода в океане (94%) и под землей - соленая. Количество пресной воды составляет 6% от общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах, пресноводных айсбергах и ледниках (1,7%), находящихся в основном в районах южного полярного круга, а также глубоко под землей (4%).
В настоящее время человечество использует 3,8 тыс. куб. км. воды ежегодно, причем можно увеличить потребление максимум до 12 тыс. куб. км. При нынешних темпах роста потребления воды этого хватит на ближайшие 25-30 лет. Выкачивание грунтовых вод приводит к оседанию почвы и зданий и понижению уровней подземных вод на десятки метров.
Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.
Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.
Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 куб. м воды в год (1780 л в сутки). Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 л в день, т.е. около 1 куб. м в год. Большое количество воды требуется сельскому хозяйству (69%) главным образом для орошения; 23% воды потребляет промышленность; 6% расходуется в быту.
С учетом потребностей воды для промышленности и сельского хозяйства расход воды в нашей стране - от 125 до 350 л в сутки на человека (в Санкт-Петербурге 450 л, в Москве - 400 л).
В развитых странах на каждого жителя приходится 200-300 л воды в сутки. В то же время 60% суши не имеет достаточного количества пресной воды. Четверть человечества (примерно 1,5 млн. человек) ощущает ее недостаток, а еще 500 млн. страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды, что приводит к кишечным заболеваниям.
Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.
Цель работы: рассмотреть основные источники и виды загрязнений Гидросферы, а также методы очистки сточных вод.
Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.
На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.
Строение гидросферы Земли
Гидросфера -- это водная оболочка Земли. К ней относят: поверхностные и подземные воды, прямо или косвенно обеспечивающие жизнедеятельность живых организмов, а также вода, выпадающая в виде осадков. Вода зани¬мает преобладающую часть биосферы. Из510 млн. км2 общей площади земной поверхности на Мировой океан приходится 361 млн. км2 (71%). Океан -- главный приемник и аккумулятор со¬лнечной энергии, поскольку вода обладает высокой теплопроводностью. Оосновными физическими свойствами водной сре¬ды являются ее плотность (в 800 раз выше плотности воздуха) и вязкость (выше воздушной в 55 раз). Кроме того, вода характеризуется подвижностью в простран-стве, что способствует поддержанию относительной гомогенности физических и химических характерис¬тик. Водные объекты характеризуются температурной стратификацией, т.е. изменением температуры воды по глубине. Температурный режим имеет существен¬ные суточные, сезонные, годовые колебания, но в целом динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха. Световой режим воды под поверхностью опреде¬ляется ее прозрачностью (мутностью). От этих свойств зависит фотосинтез бактерий, фитопланктона, высших растений, а следовательно, и накопление органическо¬го вещества, которое возможно лишь в пределах эвфонической зоны, т.е. в том слое, где процессы синтеза преобладают над процессами дыхания. Мутность и прозрачность зависят от содержания в воде взвешен¬ных веществ органического и минерального происхож¬дения. Из наиболее значимых для живых организмов абиотических факторов в водных объектах следует отметить соленость воды -- содержание в ней растворен¬ных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных во¬дах их мало, причем преобладают карбонаты (до 80%). В океанической воде преобладают хлориды и отчасти сульфаты. В морской воде растворены практически все элементы периодической системы, включая металлы. Другая характеристика химических свойств воды связана с присутствием в ней растворенного кислорода и диоксида углерода. Особенно важен кислород, иду¬щий на дыхание водных организмов. Жизнедеятельность и распространение организ¬мов в воде зависят от концентрации ионов водорода (рН). Все обитатели воды -- гидробионты приспособи¬лись к определенному уровню рН: одни предпочитают кислую, другие -- щелочную, третьи -- нейтральную среду. Изменение этих характеристик, прежде всего в результате промышленного воздействия, ведет к гибе¬ли гидробионтов или к замещению одних видов другими.
Основные виды загрязнения гидросферы.
Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.
Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.
На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.
Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. Это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.
Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.
Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.
Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.
Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.
В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.
Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.
В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.
Серьёзной экологической проблемой является то, что обычным способом использования воды для поглощения тепла на тепловых электростанциях является прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель и затем возвращение её в естественные водоёмы без предварительного охлаждения. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется озеро площадью 810 га, глубиной около 8,7 м.
Электростанции могут повышать температуру воды по сравнению с окружающей на 5-15 С. В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озёра горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.
Тепловой шок - это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоёмы нагретых стоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ.
В результате повышения температуры воды содержание в ней кислорода падает, тогда как потребность в нём живых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде, его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс и даже смерть. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб - вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию
Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды”. Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоёмов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущербы, образовавшиеся в результате теплового загрязнения, можно разделить на: - экономические (потери вследствие снижения продуктивности водоёмов, затраты на ликвидацию последствий от загрязнения); социальные (эстетический ущерб от деградации ландшафтов); экологические (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб).
Сейчас уже ясен путь, который позволит людям избежать экологического тупика. Это безотходные и малоотходные технологии, превращение отходов в полезные ресурсы. Но потребуются десятилетия для воплощения идеи в жизнь.
Методы очистки сточных вод
Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические.
Сущность механического метода
очистки состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются имеющиеся примеси. Механическая очистка позволяет выделить из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых (как ценные материалы) используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.
При физико-химическом методе
обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества. Из физико-химических методов чаще всего применяются коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д., а также электролиз. Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при протекании электрического тока. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной промышленности.
Сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионно-обменных смол и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.
Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на использовании закономерностей биохимического самоочищения рек и других водоемов. Используются различные типы биологических устройств: биофильтры, биологические пруды и др. В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем. Перед биологической очисткой сточные воды подвергают механической очистке, а после биологической (для удаления болезнетворных бактерий) и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.). Биологический метод дает лучшие результаты при очистке коммунально-бытовых отходов, а также отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства искусственного волокна.
С целью уменьшения загрязнения гидросферы желательно вторичное использование в замкнутых ресурсосберегающих, безотходных процессах в промышленности, капельное орошение в сельском хозяйстве, экономное использование воды в производстве и в быту.
3. Литосфера
Период, начиная с 1950 г. до настоящего времени, называют периодом научно-технической революции. К концу ХХ века произошли огромные изменения и в технологии, появились новые средства связи и информационные технологии, что резко изменило возможности обмена информацией и сблизило самые отдаленные точки планеты. Мир буквально на наших глазах стремительно изменяется, и человечество в своих действиях не всегда поспевает за этими изменениями.
Экологические проблемы возникли не сами по себе. Это результат естественного развития цивилизации, в которой сформулированные ранее правила поведения людей в их взаимоотношениях с окружающей природой и внутри человеческого общества, поддерживавшие устойчивое существование, пришли в противоречие с новыми условиями, созданными научно-техническим прогрессом. В новых условиях необходимо формирование и новых правил поведения, и новой морали с учетом всех естественнонаучных знаний. Наибольшая трудность, которая определяет многое в решении экологических проблем - все же недостаточная озабоченность человеческого общества в целом и многих его лидеров проблемами сохранения окружающей среды.
Литосфера, ее строение
Человек существует в определенном пространстве, и основной составляющей этого пространства служит земная поверхность - поверхность литосферы.
Литосферой называют твердую оболочку Земли, состоящую из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Расстояние нижней границы земной коры от поверхности Земли изменяется в пределах 5-70 км, а мантия Земли достигает глубины 2900 км. После нее на расстоянии 6371 км от поверхности находится ядро.
Суша занимает 29,2%поверхности земного шара. Верхние слои литосферы называется почвой. Почвенный покров является важнейшим природным образованием и компонентом биосфера Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. кв. км, или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 10% суши, луга и пастбища - 25% суши. Плодородием почвы и климатическими условиями определяются возможность существования и развития экологических систем на Земле. К сожалению, из-за неправильной эксплуатации ежегодно теряется некоторая часть плодородных земель. Так, за последнее столетие в результате ускорения эрозии потеряно 2 млрд. гектаров плодородных земель, что составляет 27% от общей площади земель, используемых для сельского хозяйства.
Источники загрязнение почвы.
Литосфера загрязняется жидкими и твердыми загрязняющими веществами и отходами. Установлено, что ежегодно на одного жителя Земли образуется одна тонна отходов, в том числе более 50 кг полимерных, трудно разлагаемых.
Источники загрязнение почвы могут быть классифицированы следующим образом.
Жилые дома и коммунально-бытовые предприятия. В составе загрязняющих веществ этой категории источников преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода и т.п. Все это собирается и вывозится на свалки. Для крупных городов сбор и уничтожение бытового мусора на свалках превратили в трудноразрешимую проблему. Простое сжигание мусора на городских свалках сопровождается выделением ядовитых веществ. При сжигании таких предметов, например, хлорсодержащих полимеров, образуются сильно токсичные вещества - диоксиды. Несмотря на это, в последние годы разрабатываются способы уничтожения бытового мусора сжигания. Перспективным способом считается сжигание такого мусора над горячими расплавами металлов.
Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и растения. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность выбрасывает в окружающую природную среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы, содержащие фенол, бензол, стирол; при производстве синтетических каучуков в почву попадают отходы катализаторов, некондиционные полимерные сгустки; при производстве резиновых изделий в окружающую среду поступают пылевидные ингредиенты, сажа, которые оседают на почву и растения, отходы резинотекстильных и резиновых деталей, а при эксплуатации шин - изношенные и вышедшие из строя покрышки, автокамеры и ободные ленты. Хранение и утилизация изношенных шин в настоящее время являются еще нерешенными проблемами, так как при этом часто происходит сильные пожары, которые очень трудно тушить. Степень утилизации изношенных шин не превышает 30% от общего их объема.
Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды, оксид углерода, сажа и другие вещества, оседающие на поверхность земли или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также попадают в почву и вовлекаются в круговорот, связанный с пищевыми цепями.
Сельское хозяйство. Загрязнение почвы в сельском хозяйстве происходит вследствие внесения огромных количеств минеральных удобрений и ядохимикатов. Известно, что в составе некоторых ядохимикатов содержится ртуть.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Тяжелыми металлами называют цветные металлы, плотность которых больше плотности железа. К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, хром, ртуть.
Особенностью тяжелых металлов является то, что в небольших количествах почти все они необходимы для растений и живых организмов. В организме человека тяжелые металлы участвуют в жизненно важных биохимических процессах. Однако превышение допустимого их количества приводит к серьезным заболеваниям.
...Подобные документы
Состояние гидросферы, литосферы, атмосферы Земли и причины их загрязнения. Методы утилизации отходов предприятий. Способы получения альтернативных источников энергии, не наносящих вреда природе. Влияние загрязнений окружающей среды на здоровье человека.
реферат , добавлен 02.11.2010
Понятие и структура биосферы как живой оболочки планеты Земля. Основные характеристики атмосферы, гидросферы, литосферы, мантии и ядра Земли. Химический состав, масса и энергия живого вещества. Процессы и явления, происходящие в живой и неживой природе.
реферат , добавлен 07.11.2013
Источники загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы. Методы их защиты от химических примесей. Системы и аппараты пылеулавливания, механические методы очистки запыленного воздуха. Эрозионные процессы. Нормирование загрязнений в почвенном покрове.
курс лекций , добавлен 03.04.2015
Естественные источники загрязнения атмосферы. Понятие сухой седиментации, способы ее расчета. Соединения азота и хлора как основные вещества, разрушающие озоновый слой. Проблема утилизации и захоронения отходов. Химический показатель загрязнения воды.
контрольная работа , добавлен 23.02.2009
Загрязнение атмосферы. Виды загрязнения гидросферы. Загрязнение океанов и морей. Загрязнение рек и озер. Питьевая вода. Актуальность проблемы загрязнения водоемов. Спуск сточных вод в водоемы. Методы очистки сточных вод.
реферат , добавлен 06.10.2006
Человек и окружающая среда: история взаимодействия. Физические, химические, информационные и биологические загрязнения, нарушающие процессы круговорота и обмена веществ, их последствия. Источники загрязнения гидросферы и литосферы в Нижнем Новгороде.
реферат , добавлен 03.06.2014
Основные виды загрязнений биосферы. Антропогенное загрязнение атмосферы, литосферы и почвы. Результат загрязнения гидросферы. Влияние атмосферных загрязнений на организм человека. Меры предотвращения антропогенных воздействий на окружающую среду.
презентация , добавлен 08.12.2014
Производства, влияющие на окружающую среду. Пути загрязнения атмосферы при строительстве. Меры защиты атмосферы. Источники загрязнения гидросферы. Санирование и очистка территорий. Источники сверхнормативного шума, связанные со строительной техникой.
презентация , добавлен 22.10.2013
Общие сведения о влиянии антропогенных факторов на здоровье населения. Влияние загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы на здоровье человека. Список заболеваний, связанных с загрязнением атмосферного воздуха. Основные источники опасности.
реферат , добавлен 11.07.2013
Промышленные источники загрязнения биосферы. Классификация вредных веществ по степени воздействия на человека. Санитарно-эпидемическая ситуация в городах. Недостатки в организации обезвреживания и утилизации твердых, жидких бытовых и промышленных отходов.
Основные среды биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера (почва)
Биосфера - система с прямыми и обратными (отрицательными и положительными) связями, которые, в конечном счете, обеспечивают механизмы ее функционирования и устойчивости. Биосфера - централизованная система. Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество). Это свойство всесторонне раскрыто В.И. Вернадским, но, к сожалению, часто недооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или ее звеньев ставится только один вид - человек (антропоцентризм).
Атмосфер а - газовая оболочка Земли, Это естественная смесь газов, сложившаяся в ходе эволюции планеты. В настоящее время атмосфера содержит 78,08% азота (N 2), 20,9% кислорода (0 2), около 1% аргона (Аг) и 0,03% углекислого газа (СО 2).
Атмосфера Земли уникальна. Кислород, содержащийся в воздухе, жизненно необходим для дыхания растений и животных. В настоящее время пока наблюдается примерное сохранение равновесия между производством кислорода и его потреблением. Однако интенсивное потребление 0 2 промышленностью и транспортом в последнее время вызывает опасение нарушить баланс кислорода в окружающей среде.
Углекислый газ оказывает существенное влияние на температуру планеты. Обладая большей плотностью, чем кислород или азот, этот газ плотно покрывает водный и почвенный покров Земли. Сам по себе С0 2 является опасным компонентом атмосферы для всего живого, Повышение содержания СО 2 в приземном слое атмосферы может привести к массовому уничтожению живого в почвенном покрове и ухудшению его плодородия.
В отличие от кислорода, который поставляется в атмосферу зелеными растениями, углекислый газ улавливается этими же растениями и связывается в органические соединения, В процессе дыхания углерод органических соединений превращается в диоксид углерода.
Азот, входящий в состав атмосферного воздуха в наибольших количествах, является химически инертным газом (в переводе с греческого - "безжизненный"). В воздухе он находится в молекулярном состоянии в бездействии. Азот практически не участвует в геохимических процессах и лишь накапливается в атмосфере. В тоже время N 2 является важнейшим строительным материалом для белков, нуклеиновых кислот и других соединений. Элементом жизни он становится только в химических соединениях - легкорастворимых азотнокислых и аммиачных солях. Однако связанного азота в воздухе нет 7 и в обычных условиях большинство организмов не в состоянии извлечь его из атмосферы.
Атмосфера не только поддерживает жизнь, но и служит защитным экраном. На высоте 20-25 км от поверхности Земли под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца часть молекул кислорода расщепляется на свободные атомы. Последние могут вновь вступать в соединения с молекулами О 2 и образовывать трехатомную его форму 0 3 - озон.
Озон играет исключительную роль в жизни планеты. Он образует в высших слоях атмосферы тонкий слой - так называемый озоновый экран, который отфильтровывает вредный компонент солнечного излучения - ультрафиолетовые лучи. Прямое влияние этих лучей губительно для всего живого, Не будь озонового слоя, это излучение уничтожило бы жизнь на Земле.
Газовая оболочка предохраняет Землю от метеоритной бомбардировки. Большинство метеоритов никогда не достигают земной поверхности, так как сгорают при вхождении в атмосферу с огромной скоростью.
Кроме того, атмосфера способствует сохранению тепла на планете, которое в противном случае рассеивалось бы в холоде космического пространства. Солнечная энергия, проникающая в форме коротких электромагнитных волн через атмосферу к земной поверхности, в значительной мере отражается от нее в виде более длинных волн, которые частично задерживаются и экранируются нижними слоями атмосферы обратно на поверхность Земли. Так наша планета использует солнечное тепло дважды. Без этого эффекта жизнь на Земле была бы невозможна, так как первичные лучи Солнца разогревают ее поверхность лишь до -18 °С. Отраженные же тропосферой потоки тепловой энергии повышают эту среднюю температуру до +15 °С. При данной температуре поверхность планеты и атмосфера находятся в тепловом равновесии. Нагреваясь энергией Солнца и инфракрасным излучением атмосферы, поверхность Земли возвращает в атмосферу в среднем эквивалентное количество энергии.
Нагревание атмосферы происходит благодаря наличию в ней так называемых парниковых газов; углекислого газа, метана, оксидов азота и паров воды, которые способны, с одной стороны, поглощать (улавливать) инфракрасное излучение Земли, а с другой, - отражать часть его обратно на Землю. Без "газового одеяла", окутывающего планету, температура на ее поверхности была бы ниже на 30-40°С, а существование живых организмов в таких условиях весьма проблематично,
Гидросфера - одна из важнейших составляющих нашей планеты, объединяющая все свободные воды. Она занимает около 70% поверхности земного шара. Общие запасы воды в свободном состоянии составляют 1386 млн. км 3 . Если бы этой водой равномерно покрыть земной шар, то ее слой составил бы 3700 м. В то же время 97-98% воды - это соленые воды морей и океанов. И лишь 2-3% - пресная вода, необходимая для жизни. 75% пресной воды на Земле находится в виде льда, значительную часть ее составляют подземные воды, и лишь 1% доступен для живых организмов.
Вода входит в состав всех элементов биосферы. Это составная часть не только водоемов, но и воздуха, почвы, живых существ.
Вода - это источник жизни, без нее невозможно существование ни животных, ни растений, ни человека. Она входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. Сложнейшие реакции в животных и растительных организмах могут протекать только при наличии воды. Тело человека на 65% состоит из воды. Тела животных содержат, как правило, не менее 50% воды. Растения также содержат много воды: картофель - 80%, помидор - 95% и т.д.
Под влиянием солнечной энергии и сил гравитации воды Земли могут переходить из одного состояния в другое и находятся в непрерывном движении. Круговорот воды увязывает воедино все части биосферы, образуя в целом замкнутую систему; океан - атмосфера - суша.
Гидросфера играет решающую роль в формировании особых черт планеты. Она имеет большое значение в процессах обмена кислородом и углекислым газом с атмосферой, способствует поддержанию относительно неизменного климата, что позволило жизни воспроизводиться в течение более 3 млрд. лет. Климат на Земле во многом зависит от водных пространств и содержания водяного пара в атмосфере. Океаны и моря оказывают смягчающее, регулирующее воздействие на температуру воздуха, накапливая тепло летом и отдавая его атмосфере зимой. В океане происходит циркуляция и перемешивание теплых и холодных вод.
В гидросфере протекает основное количество химических реакций, обусловливающих производство биомассы и химическую очистку биосферы. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.
Среди физических факторов первостепенное значение имеют разбавление, растворение и перемешивание веществ. Этому способствует интенсивное течение рек. Кроме того, на процесс очистки влияют оседание в воде нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. Важным физическим фактором самоочищения является ультрафиолетовое излучение Солнца. Под его влиянием гибнут бактерии, вирусы, микробы.
Из химических факторов самоочищения следует отметить окисление органических и неорганических веществ кислородом, растворенным в воде.
Активную роль в самоочищении гидросферы играет совокупная деятельность всех населяющих водоемы организмов. В процессах жизнедеятельности они окисляют (разлагают) органические загрязнители.
Кроме всего указанного выше, гидросфера является важным источником продовольствия для людей и других обитателей суши, источником получения ценного сырья и топлива. Океаны, моря, реки и другие водоемы представляют собой природные пути сообщения и имеют рекреационное значение.
Литосфера (почва). Почва - поверхностный слой земной коры, созданный под совокупным влиянием внешних условий: тепла, воды, воздуха, растительных и животных организмов, особенно микроорганизмов. Это - результат терпеливого многовекового труда природы. Земля накапливала его многие тысячелетия с очень медленной скоростью: 1см чернозема за 100-300 лет.
Почва обладает специфическими физическими свойствами: рыхлостью, водопроницаемостью, аэрируемостью и пр. В верхних слоях почвы концентрируются вещества, необходимые для питания растений - азот, фосфор, калий, кальций и другие. Она является средой обитания многих микроорганизмов и роющих животных. Здесь происходит жизненно необходимый обмен минеральными веществами между биосферой и неорганическим миром: растения получают воду и питательные вещества, а листья и ветки, отмирая, возвращаются в почву, где разлагаются, высвобождая содержащиеся в них минеральные вещества. Таким образом, роль почвы многообразна: с одной стороны, это важный участок всех природных круговоротов, с другой - основа для производства биомассы.
Почва - главный фундамент жизни, уникальное и в тоже время легкоуязвимое природное образование.