Этапы формирования географической оболочки

Введение

В географии мы изучаем мир, в котором мы живем. Одним из основных понятий, которое помогает нам понять структуру и функции нашей планеты, является географическая оболочка. Географическая оболочка – это внешняя оболочка Земли, которая состоит из различных слоев и играет важную роль в формировании климата, рельефа, гидросферы и биосферы. В этой лекции мы рассмотрим состав, слои и функции географической оболочки, а также ее влияние на жизнь на Земле.

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Архейска эра.

Архейская
эра — самый древний, самый ранний период истории земной
коры. В архейской эре возникли первые живые
организмы. Они были гетеротрофами и в качестве пищи использовали
органические соединения. Конец архейской эры
— время формирования земного ядра и сильного снижения вулканической
активности, что позволило развиваться жизни на планете. Архейская эра начавшаяся около 4 млрд. лет
назад длилась примерно 1,5 млрд. лет. Архейская эра
разделяется на 4 периода: Эоархей, Палеоархей, Мезоархей, Неоархей

Окончание периода	Периоды архейской эры
2500 млн.л.н.	Неоархей	Арейская эра
2800 млн.л.н.	Мезоархей
3200 млн.л.н.	Палеоархей
3600 млн.л.н.	Эоархей

Земная
кора

Нижний
период архейской эры — Эоархей 4 — 3,6 млрд. л.н.
Около 4 млрд. л.н. земля сформировалась как планета. Практически
вся поверхность была покрыта вулканами и повсюду текли реки
лавы. Лава, извергаемая большим количеством, образовывала материки
и океанические впадины, горы и плоскогорья. Постоянная вулканическая
активность, воздействия высоких температур и высокого давления
привели к образованию различных полезных ископаемых: различных
руд, строительного камня, меди, алюминия, золота, кобальта,
железа, радиоактивных минералов и других. Примерно 3,8 млрд.
л.н. на Земле образовались первые достоверно подтверждённые
магматические и метаморфические горные породы, такие как гранит,
диорит и анортозит. Найдены эти горные породы были в самых разнообразных
местах: на острове Гренландия, в пределах Канадского и Балтийского
щитов и др.

Следующий период архейской эры — Палеоархей 3,6 — 3,2 млрд. л.н. Является временем образования первого суперконтинента в истории Земли — Вальбару и единого Мирового океана, изменившие структуру гребней океанических хребтов, что привело к процессу увеличения количества воды на Земле, а объем СО2 в атмосфере начал снижаться.

За
палеоархеем следует Мезоархей 3,2 — 2,8 млрд. л.н.Примерно 2,8 млрд. лет назад первый в истории Земли суперконтинент
начал раскалываться.

Неоархей 2,8 — 2,5 млрд л.н.- последний период архейской эры, закончившийся 2,5 млрд. лет назад, является временем формирования основной массы континентальной земной коры, что свидетельствует об исключительной древности континентов Земли. Атмосфера и климат архейской эры. В самом начале архейской эры воды на Земле было мало, вместо единого океана существовали лишь мелководные бассейны, которые не были соеденены между собой. Атмосфера архейской эры, в основном, состояла из углекислого газа СО2 и плотность ее была гораздо выше нынешней. Благодаря углекислой атмосфере температура воды достигала 80-90°С. Содержание азота было маленьким, порядка 10-15%. Кислорода, метана и других газов почти не было. Температура атмосферы достигала 120°С.

Флора и фауна архейской эры

Архэйская
эра это время зарождения первых организмов. Первыми
жителями нашей планеты были анаэробные бактерии. Важнейший этап
эволюции жизни на Земле связан с возникновением фотосинтеза,
что обуславливает разделение органического мира на растительный
и животный. Первыми фотосинтезирующими организмами были прокариотические
(доядерные) цианобактерии и синезеленые водоросли. Появившиеся
затем эукариотические зеленые водоросли выделяли ватмосферу
из океана свободный кислород, что способствовало возникновению
бактерий, способных жить в кислородной среде.
В это же время – на границе архейской протерозойской эры произошло
еще два крупных эволюционных событий – появились половой процесс
и многоклеточность. Гаплоидные организмы (бактерии и синезеленые)
имеют один набор хромосом. Каждая новая мутация сразу же проявляется
у них в фенотипе. Если мутация полезна, она сохраняется отбором,
если вредна, устраняется отбором. Гаплоидные организмы непрерывно
приспосабливаются к среде, но принципиально новых признаков
и свойств у них не возникает. Половой процесс резко повышает
возможность приспособления к условиям среды, вследствие создания
бесчисленных комбинаций в хромосомах.

Характеристики оболочек Земли, входящих в ГО

Атмосфера

Атмосфера важна для сохранения тепла, а значит и жизни на планете. Также она защищает всё живое от ультрафиолета, влияет на почвообразование и климат.

Размер этой оболочки от 8 км до 1 тыс. км (и более) в высоту. В её состав входят:

• газы (азот, кислород, аргон, углекислый газ, озон, гелий, водород, инертные газы);
• пыль;
• водяной пар.

Атмосфера в свою очередь делится на несколько взаимосвязанных слоёв. Их характеристики представлены в таблице.

Название слоя	Высота	Характеристика
Тропосфера	8–12 км	Ответственна за выпадение осадков, климат, движение воздушных масс, В составе очень много водяного пара
Стратосфера	12–55 км	Ответственна за защиту земли от УФ – излучения, в составе много озона (озоновый слой)
Мезосфера	55–88 км	Пониженная плотность воздуха
Ионосфера	80–1000 км	Наполнена заряженными молекулами газа
Верхняя атмосфера	Более 1000 км	Большая скорость движения молекул, часть которых проникает в космос.

Все оболочки земли схожи. Например, в них встречаются все типы агрегатных состояний веществ: твёрдые, жидкие, газообразные.

Рис 2. Строение атмосферы

Литосфера

Твердая оболочка земли, земная кора. Имеет несколько слоёв, которые характеризуются разной мощностью, толщиной, плотностью, составом:

• верхний литосферный слой;
• сигматическая оболочка;
• полуметаллическая или рудная оболочка.

Предельная глубина литосферы – 2900 км.

Из чего состоит литосфера? Из твёрдых тел: базальт, магний, кобальт, железо и других металлов..

Гидросфера

Гидросферу составляют все воды Земли (океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и даже подземные воды). Располагается она на поверхности Земли и занимает более 70% пространства. Интересно, что существует теория, согласно которой в толще земной коры содержатся большие запасы воды.

Существует два типа воды: солёная и пресная. В результате взаимодействия с атмосферой, при конденсате, вода испаряется, тем самым обеспечивая сушу пресной водой.

Рис 3. Гидросфера Земли (вид океанов из космоса)

Биосфера

Биосфера – это самая «живая» оболочка земли. Она включает в себя всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы, поверхность суши и верхний литосферный слой. Интересно, что живые организмы, заселяющие биосферу, ответственны за накапливание и распределение энергии солнца, за миграционные процессы химических веществ в почве, за газообмен, за окислительно – восстановительные реакции. Можно сказать, что атмосфера существует только благодаря живым организмам.

Рис 4. Составляющие биосферы Земли

Протерозойская эра

Первые достоверные следы жизни в виде крайне редких находок и не качественной сохранности встречаются в протерозое, иначе — эре «первичной жизни». Продолжительность протерозойской эры принимают около 2 млн. лет В породах протерозоя обнаружены следы ползания кольчатых червей, иглы губок, раковинки простейших форм плеченогих, остатки членистоногих. Плеченогие, отличавшиеся исключительным разнообразием форм, были широко распространены в древнейших морях. Они встречаются в отложениях многих периодов, особенно следующей, палеозойской эры. Раковина плеченогого «Хориститес Москвензис» (брюшная створка).

До наших дней сохранились только отдельные виды плеченогих. Большая часть плеченогих имела раковину с неравными створками: брюшная, на которой они лежат или прикрепляются к морскому дну при помощи «ножки», обыкновенно была больше спинной. По этому признаку в общем нетрудно узнать плеченогих. Незначительное количество ископаемых остатков в протерозойских отложениях объясняется уничтожением большей части их в результате изменения (метаморфизации) содержащей породы. Судить же о том, насколько в протерозое была представлена жизнь, помогают отложения известняков, превратившихся затем в мрамор. Своим происхождением известняки, очевидно, обязаны особого вида бактериям, выделявшим углекислую известь. Наличие в протерозойских отложениях Карелии прослоек шунгита, похожего на уголь антрацит, позволяет предполагать, что исходным материалом для образования его послужило накопление водорослей и других органических остатков. В это далекое время древнейшая суша все же не была безжизненна. На огромных просторах пока еще пустынных первичных материков расселялись бактерии. При участии этих простейших организмов происходило выветривание и разрыхление горных пород, слагавших древнейшую земную кору. По предположению российского академика Л. С. Берга(1876—1950), изучавшего как зарождалась жизнь в древние эры Земли, в это время уже начали формироваться почвы — основа дальнейшего развития растительного покрова.

Этапы развития географической оболочки

Географическая оболочка Земли в прошлом не была такой как сейчас.

Она длительно формировалась и стала результатом взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы, биосферы и человека.

Ученые выделяют три исторических этапа в развитии географической оболочки.

Первый этап — геологический (или добиогенный). Это самый ранний этап истории Земли.

На этом этапе сначала жизни еще не было, а потом, хотя она и появилась, но все еще не оказывала существенного влияния на географическую оболочку.

Жизнь была представлена исключительно простейшими организмами, и они не оказывали существенного влияния на формирование географической оболочки. В атмосфере было очень мало молекулярного кислорода, зато было много углекислого газа.

Этот этап длился с момента образования Земли (где-то 4,5 млрд лет назад) до примерно 600 млн лет назад.

То есть этот этап самый длительный, он продолжался около 3 млрд лет.

Во время геологического этапа произошло формирование земной коры, появились материки, жизнь зародилась в океане и достигла своего расцвета там.

Второй этап — биологический. Он начался примерно чуть мене 600 млн лет назад. В это время атмосфера и гидросфера стали такими как сейчас, появился озоновый слой, жизнь распространилась по суше, образовалась почва.

На развитие географической оболочки существенное влияние оказывали живые организмы. Происходило формирование горных пород, имеющих органическое происхождение.

Третий этап — антропогенный (современный).

Точный момент появления человека неизвестен, однако ученые считают, что антропогенный этап развития географической оболочки начался примерно 40 тысяч лет назад, когда человек начал оказывать заметное влияние на природу.

С того времени влияние человека на природу становится все больше. При этом люди не учитывали закономерностей развития и существования географической оболочки и уже нанесли ей серьезный вред. Многие природные комплексы стали непригодны для существования.

Во Вселенной, чтобы что-то изменялось, необходима энергия.

Это касается и развития Земли, в частности ее географической оболочки. В основном на Землю энергия поступает от Солнца, однако немало энергии дает внутреннее тепло Земли.

Географическая оболочка, которая существует на Земле, — это уникальное явление, которого нет на других планетах.

Понятие и состав географической оболочки

Наиболее общим объектом изучения географической науки является географическая оболочка. Термин «географическая оболочка» был предложен известным географом А.А. Григорьевым в 1932 г.

Географическая оболочка — самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга, обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. В пределах оболочки как бы лежащей на границе планеты и космоса действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки — наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твердом и газообразном состоянии. Они могут иметь свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.

Процессы, протекающие в географической оболочке, многообразны, тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены

Они еще недостаточно изучены и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человека. Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии: часть — земного, часть — космического

Обилие энергии порождает различные процессы — геологические, биологические, физические и химические. Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причем одни из них стремятся установить равновесие. Например: сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды с его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержение вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е. выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля как общий магнит образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических зарядов в атмосфере. Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечная. Ее поступает очень много. Значительная часть солнечной энергии отражается обратно в космос. В солнечной энергии связаны два важнейших процесса, которые и создают на Земле уникальную оболочку. Это — круговорот воды и развитие жизни. Границы географической оболочки не выражены четко и проводятся различными учеными по-разному, так как основы для ее деления отличаются. Но чаще все проводят следующие границы.

Рис. 1.

К географической оболочке относится слой атмосферы, в котором отмечается наличие пыли, преимущественно вулканического происхождения, паров воды и могут существовать организмы. Высота этого слоя достигает 25-30 км, т.е. в состав географической оболочки входит тропосфера и нижние слои стратосферы. В литосфере к географической оболочке относится только часть земной коры, которая простирается от поверхности Земли до глубины несколько сотен метров, иногда до 4-5 км. Именно до этой глубины прослеживается воздействие атмосферы и гидросферы на литосферу. В состав географической оболочки входит почти вся гидросфера, за исключением незначительной ее части, которая находится на большой глубине. Самая большая часть географической оболочки — биосфера — одна из оболочек Земли, состав, свойства и процессы которой обусловлены деятельностью живых организмов. То есть, в основе выделения границ биосферы находится деятельность живых организмов, а в основе географической оболочки — наличие взаимодействия основных частей (сфер). Поэтому основные параметры биосферы и геосферы могут не совпадать. Относительно соотношения биосферы и географической оболочки Земли нет единого мнения. Если брать за основу наличие или отсутствие бактерий, то сфера обитания последних выходит за границы географической оболочки, так как споры бактерий обнаружены значительно выше тропосферы, а в нефтеносных слоях литосферы бактерии обнаружены на глубинах до нескольких километров. В пределах суши географической оболочки отдельные ученые выделяют ландшафтную сферу. Это небольшой по мощности слой (от 5-10 м в тундре, до 100-150 м в тропиках), включающий верхнюю часть коры выветривания, почву, растительность, животный мир, приземный слой воздуха, поверхностные и грунтовые воды.

Особенности географической оболочки

Формирование географической оболочки совершалось в результате длительного и сложного процесса. Каждая оболочка появлялась постепенно в процессе эволюции и формировании планеты. Соответственно, в развитии географической оболочки можно выделить несколько этапов.

Самым первым и длительным этапом развития географической оболочки считается геологический. На данном этапе происходило образование первичных оболочек, еще не измененных организмами.

Второй этап знаменуется появлением жизни и формированием сфер, составляющих географическую оболочку.Сферы планеты взаимодействуют между собой, формируя единую географическую оболочку.

Появление человека на планете ознаменовало новый этап – антропогенный. В процессе научно-технического прогресса происходит увеличение степени воздействия на географическую оболочку.

Представим краткую характеристику каждого этапа в таблице.

Уникальность географической оболочки заключается в том, что именно в ее границах формируются условия для жизни всех организмов и человека, в том числе. Подобной оболочки нет на других планетах Солнечной системы.

В географической оболочке прослеживается несколько закономерностей. Остановимся подробнее на каждой из них.

1. Целостность географической оболочки выражается во взаимосвязи и взаимозависимости абсолютно всех компонентов.

Приведем пример целостности географической оболочки. Форма и движение планеты оказывают действие на распределение тепла по территории Земли. От этого, в свою очередь, зависит давление воздуха, направление и сила ветра. Ветры вызывают морские течения. Климатические условия оказывают действие на водоемы, организмы, почву.

Преобразование одной составляющей отражается на прочих компонентах географической оболочки.

1. Особенностью географической оболочки будет непрерывный круговорот веществ, например, воды, кислорода.

Каждый круговорот веществ в географической оболочке взаимосвязан и протекает непрерывно.

К примеру, влага с океанической поверхности, испаряясь, перемещается с воздушными массами к суше, выпадая там,в виде осадков, при этом появляются реки, озера, подземные воды, ледники, а заканчивает свой путь она в океане.

Для географической оболочки свойственен и биологический круговорот. Растения берут из почвы различные питательные вещества, а затем, отмирая, возвращают их почве. Животные получают органические вещества, питаясь другими организмами, затем они их возвращают в почву.

Вот так осуществляется круговорот веществ в каждой части географической оболочки.

1. Отличительным свойством географической оболочки считается ритмичность. Проявляется она в повторяемости каких-либо явлений. Ритмы не одинаковы по длительности, поэтому выделяют суточные, годовые, вековые.

Ежедневный или суточный ритм прослеживается при изменении температуры, давления и влажности воздуха, облачности, силы ветра, в явлениях приливов и отливов, процессах фотосинтеза у растений, перемене дня и ночи.

Ежегодно осуществляется череда времен года, созревание плодов и семян у растений, зимняя спячка некоторых организмов,сезонность хозяйственной деятельности. К примеру, с наступлением тепла начинается посев сельскохозяйственных культур, с наступлением холодов их уборка.

В жизни планеты наблюдались ритмы, включающие столетия и многие тысячелетия, например, похолодание и потепление климата, периоды горообразования и относительного спокойствия литосферы.

1. Еще одной особенностью географической оболочки считается зональность. Заключается она в последовательном изменении всех природных компонентов, начиная от экватора и заканчивая полюсами. Главным фактором зональности географической оболочки будет неодинаковое количество тепла, получаемого какой-либо частью планеты. В следующем пункте подробно остановимся на этой особенности географической оболочки.

Периоды развития жизни на Земле

Палеозойская, мезозойская и кайнозойская эры включают в себя периоды развития. Это более мелкие отрезки времени, по сравнению с эрами.

Палеозойская эра:

• Кембрийский (кембрий).
• Ордовикский.
• Силурийский (силур).
• Девонский (девон).
• Каменноугольный (карбон).
• Пермский (пермь).

Мезозойская эра:

• Триасовый (триас).
• Юрский (юра).
• Меловой (мел).

Кайнозойская эра:

• Нижнетретичный (палеоген).
• Верхнетретичный (неоген).
• Четвертичный, или антропоген (развитие человека).

Первые 2 периода входят в третичный период продолжительностью 59 млн. лет.

Таблица развития жизни на Земле
Эра, период

Продолжительность

Живая природа

Неживая природа, климат

Архейская эра (древняя жизнь)

3,5 млрд лет

Появление сине-зеленых водорослей, фотосинтез. Гетеротрофы

Преобладание суши над океаном, минимальное количество кислорода в атмосфере.

Протерозойская эра (ранняя жизнь)

2,7 млрд лет

Появление червей, моллюсков, первых хордовых, почвообразование.

Суша — каменная пустыня. Накапливание кислорода в атмосфере.

Палеозойская эра включает в себя 6 периодов:

1. Кембрийский (кембрий)

535-490 млн лет

Развитие живых организмов.

Жаркий климат. Суша пустынна.

2. Ордовикский

490-443 млн лет

Появление позвоночных.

Затопление водой почти всех платформ.

3. Силурийский (силур)

443-418 млн лет

Выход растений на сушу. Развитие кораллов, трилобитов.

с образование гор. Моря преобладают над сушей. Климат разнообразен.

4. Девонский (девон)

418-360 млн лет

Появление грибов, кистеперых рыб.

Образование межгорных впадин. Преобладание сухого климата.

5. Каменноугольный (карбон)

360-295 млн лет

Появление первых земноводных.

Опускание материков с затоплением территорий и возникновением болот. В атмосфере много кислорода и углекислого газа.

6. Пермский (пермь)

295-251 млн лет

Вымирание трилобитов и большинства земноводных. Начало развития пресмыкающихся и насекомых.

Вулканическая активность. Жаркий климат.

Мезозойская эра включает в себя 3 периода:

1. Триасовый (триас)

251-200 млн лет

Развитие голосеменных. Первые млекопитающие и костные рыбы.

Вулканическая активность. Теплый и резко континентальный климат.

2. Юрский (юра)

200-145 млн лет

Появление покрытосеменных. Распространение пресмыкающихся, появление первоптицы.

Мягкий и теплый климат.

3. Меловой (мел)

145-60 млн лет

Появление птиц, высших млекопитающих.

Теплый климат с последующим похолоданием.

Кайнозойская эра включает в себя 3 периода:

1. Нижнетретичный (палеоген)

65-23 млн лет

Расцвет покрытосеменных. Развитие насекомых, появление лемуров и приматов.

Мягкий климат с выделением климатических зон.

2. Верхнетретичный (неоген)

23-1,8 млн лет

Появление древних людей.

Сухой климат.

3. Четвертичный или антропоген (развитие человека)

1,8-0 млн лет

Появление человека.

Похолодание.

Что такое географическая среда

Осуществляя все виды жизнедеятельности, человек постоянно находится в контакте с природными оболочками. Сфера их взаимодействия является географической средой. Близкий по понятию термин — окружающая среда.

Наглядный пример деятельности человека в географической среде — жизнь небольшого агрогородка в средней полосе России.

Виды деятельности	Природный контактный компонент	Вид воздействия	Последствия	Задействованная оболочка
Активное земледелие (возделываются: рожь, пшеница, кукуруза, овощеводство), мелиорация, разработка новых угодий (вырубка кустарника и деревьев).	Пашни, заболоченные территории, зоны кустарника и редколесье.	Техногенный	Постепенное снижение плодородности почвы, нарушение баланса плодородных земель и естественного комплекса.	Литосфера, биосфера
Ведение строительства и общей административно-хозяйственной деятельности.	Вырубка леса для строительства и отопления, вредные выбросы в атмосферу от работы котельной, накапливание бытовых отходов на полигоне.	Техногенный	Снижение естественной численности лесного фонда, засорение воздуха вредными веществами.	Литосфера, биосфера, атмосфера
Индивидуальный: сбор жителями ягод и грибов в лесу, ловля рыбы в реке.	Лес и река	Антропогенный	Использование быстро возобновимых природных ресурсов (ягоды, грибы, рыба).	Биосфера, гидросфера

Проблемы

Как видно из наглядного примера, даже сравнительно небольшой населенный пункт с промышленными методами освоения природных ресурсов и взаимодействия с географической средой оказывает негативное влияние на них.

По аналогии, можно проследить антропогенное влияние на любых территориях, городах и объектах. Поэтому возникающие проблемы считаются глобальными, и унифицированы экологами по группам.

К основным относятся:

Заключение

Географическая оболочка – это внешняя оболочка Земли, состоящая из различных слоев, таких как атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера. Каждый из этих слоев имеет свои особенности и функции, которые влияют на жизнь на Земле. Атмосфера защищает нас от вредных солнечных лучей и обеспечивает условия для жизни, гидросфера предоставляет пресную и соленую воду, литосфера образует земную поверхность, а биосфера является домом для разнообразных организмов. Географическая оболочка играет важную роль в формировании климата, рельефа, гидрологического режима и других географических явлений. Понимание ее состава и функций помогает нам лучше понять и изучать нашу планету.