تاسعا. المحيط الحيوي والمناظر الطبيعية للأرض: تأثير الأنشطة البشرية
كان سطح الكرة الأرضية بكل تنوعه في الماضي وهو الآن موضوع دراسة من قبل الكثيرين علوم طبيعية(الجيولوجيا، الجغرافيا الطبيعية، علم الأحياء، علوم التربة، الخ). في عملية تطور هذه العلوم، ومع تراكم المعرفة، بدأ فهم سطح الكرة الأرضية كنتيجة للتفاعل المعقد بين المجالات الأربعة المكونة لها: الغلاف الصخري(حجر صلب)، أَجواء(هواء)، المحيط المائي(المياه و المحيط الحيوي(المادة الحية). ونتيجة لذلك، ظهر مفهوم جديد - المغلف الجغرافيأرضباعتباره التكوين الطبيعي الأكثر تعقيدًا، ويتكون من أربع أصداف فيزيائية وجغرافية خاصة متداخلة.
يتميز كوكب الأرض ببنية صدفية (الصدفة عبارة عن مفهوم حجمي ثلاثي الأبعاد). تتمتع إحدى القذائف - الجغرافية - بعدد من السمات المميزة التي تشير إلى بنيتها الأكثر تعقيدًا مقارنة بغيرها. السمات المميزة للقشرة الجغرافية للأرض: وجود مواد في تركيبها في ثلاثة حالات التجميع(الصلبة والسائلة والغازية)، والوجود المتزامن لمصادر الطاقة الكونية والأرضية، ووجود المادة العضوية - الحياة. لأول مرة، أشار عالم الطبيعة الروسي P. I. Brounov إلى القشرة الجغرافية للأرض، والتي تتكون من أربعة أجزاء (قذائف أو مجالات). لقد كتب أن كل هذه المجالات (الغلاف الصخري، والغلاف الجوي، والغلاف المائي والغلاف الحيوي)، التي تخترق بعضها البعض، تحدد من خلال تفاعلها المظهر الخارجي للأرض. وتعتبر دراسة هذه التفاعلات من أهم مهام العلوم الطبيعية الحديثة.
الخاصية الرئيسية للقذيفة الجغرافية للأرض هي التبادل المستمر للمادة والطاقة ليس فقط بينها وبين العالم الخارجي - الفضاء الخارجي، ولكن أيضًا بين الأجزاء الرئيسية للقشرة نفسها: الركيزة والهواء والماء والكتلة الحيوية. يحدد هذا التبادل التطور المستمر للغلاف الجغرافي، كما أن تنوع تكوينه وبنيته يجعل تنظيم المكونات الطبيعية ومجمعاتها أعلى وأكثر تعقيدًا (المعقد المترجم من اللاتينية هو ضفيرة، أي اتصال وثيق بين الأجزاء) من الكل).
يتمتع الغلاف الجغرافي للأرض بقوة كبيرة، ولكن هناك وجهات نظر مختلفة فيما يتعلق بحدوده. وبحسب الرأي الأكثر شيوعاً فإن حده الأعلى يقع في الغلاف الجوي على طول الحد الأعلى لتوزيع الحياة على ارتفاع حوالي 25-30 كم. وحتى هذا الحد، يتم الشعور بالتأثير الحراري لسطح الأرض ويتم إثراء الغلاف الجوي بالأوزون (0 3). تعترض طبقة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية الزائدة القادمة من الشمس، وبالتالي تحمي الحياة على سطح الأرض.
يشمل تكوين القشرة الجغرافية للأرض سمك مياه المحيط بالكامل. يبدو أن الحد الأدنى لتغلغل الحياة في القارات يمتد على طول الحد الأدنى لطبقة القشرة الأرضية، والتي هي في حالة تبادل مستمر للمادة والطاقة مع الغلاف المائي والغلاف الجوي، وهو ما يتم التعبير عنه في الحركات التكتونية، بما في ذلك الزلازل و ثورات بركانية. يبلغ إجمالي سمك القشرة الجغرافية للأرض التي تغطيها الحياة 35 - 40 كم.
من السمات المميزة للقشرة الجغرافية للأرض عدم التجانس والتباين بين الأجزاء المكونة لها - المجالات. تبرز طبقة التفاعل المباشر بينهما كطبقة خاصة مجال المناظر الطبيعية,والذي يعد بمثابة مكان لتحويل الطاقة الشمسية إلى أنواع مختلفةالطاقة الأرضية، البيئة الأكثر ملاءمة لتطور الحياة. يتراوح سمكها من عدة عشرات إلى 250 مترًا فوق المحيطات وسطح الأرض (سواء فوق السهول أو فوق الجبال). ضمن هذه الحدود، يتم تشكيل المناظر الطبيعية على الأرض وفي المحيطات نتيجة للاتصال المباشر والتفاعل النشط للغلاف الصخري والغلاف الجوي والغلاف المائي. يشمل مجال المناظر الطبيعية على الأرض القشرة الجوية الحديثة 1 والتربة والغطاء النباتي والكائنات الحية وطبقات الهواء الأرضية. بعبارة أخرى، مجال المناظر الطبيعية عبارة عن مجموعة من المجمعات الطبيعية الموجودة على سطح الأرض.
في مجال المناظر الطبيعية للأرض، الذي يحتل الجزء المركزي من الغلاف الجغرافي، يوجد تركيز بيولوجي (وفقًا لـ V. I. Vernadsky) - وهو أقوى مظاهر الحياة على الأرض وفي الماء. وكجزء من الغلاف الجغرافي، فإن هذا المجال عالمي بطبيعته وهو موضوع دراسة علم خاص - علم المناظر الطبيعية.يتميز مجال المناظر الطبيعية عن المجالات الجغرافية الأخرى لكوكبنا بالتعقيد الاستثنائي للبنية الخارجية والداخلية ووجود وأنشطة المجتمع البشري. يتم تحديد خصائص المجمعات الجغرافية التي تشكل مجال المناظر الطبيعية من خلال العمليات التي تحدث مباشرة في المناظر الطبيعية والتي تحدث في أحشاء الأرض والفضاء العالمي.
في الأدبيات العلمية والتعليمية، يتم استخدام مصطلحات مترادفة، أو مكملة لبعضها البعض، أو لها محتوى مختلف تمامًا. وبالتالي، فإن المرادفات الفعلية لمصطلح "الغلاف الجغرافي" هي المجال الجغرافي، والغلاف الطبيعي، والغلاف الجغرافي. هناك أعمال تساوي بين مفهومي الغلاف الطبيعي والبيئة الجغرافية. وهذا غير صحيح، إذ أن القشرة الجغرافية – الطبيعية – أصبحت هي البيئة الجغرافية للمجتمع الإنساني بعد ظهوره، ثم فقط في الفضاء الذي عمل فيه هذا المجتمع. ل رجل قديمخلال العصر الحجري القديم، لم تكن البيئة الجغرافية سوى جزء صغير من الغلاف الطبيعي. الآن تجاوز النشاط البشري النطاق الجغرافي (رحلات رواد الفضاء والحفر العميق). تُفهم البيئة الجغرافية على أنها ذلك الجزء من البيئة الطبيعية للإنسان والذي يكون في لحظة تاريخية معينة أكثر ارتباطًا بأنشطته الإنتاجية.
مقدمة
بناءً على أعمال ف. يستخدم فيرنادسكي تعريف المحيط الحيوي على أنه غلاف كوكبي، يتضمن تكوينه الطبقات السفلية من الغلاف الجوي، والغلاف المائي، والطبقات العليا من الغلاف الصخري. يتم تحديد تكوينها وبنيتها من خلال نشاط الحياة الحديث والماضي لمجموعة الكائنات الحية بأكملها. بسبب تفاعل مكوناته الحية وغير الحية، وتراكم وإعادة توزيع كمية هائلة من الطاقة فيه، فهو نظام ديناميكي حراري مفتوح، ذاتي التنظيم، ذاتي التنظيم، متوازن ديناميكيًا، مستقر، عالمي.
اقترب عالم الأحياء الفرنسي جيه بي من مفهوم "المحيط الحيوي". لامارك (1802). لكن مصطلح "المحيط الحيوي" نفسه استخدم لأول مرة من قبل الجيولوجي الأسترالي إي. زوس (1875). كما حدد المحيط الحيوي كقشرة منفصلة للأرض، تغطيها الحياة، والتي تشمل أجزاء من الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري. توجد الكائنات الحية (النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة) على سطح الأرض وفي غلافها الجوي والغلاف المائي والجزء العلوي من الغلاف الصخري، وتشكل بشكل عام فيلم الحياة (المجال) على كوكبنا. يصل الحد العلوي للمحيط الحيوي إلى 85 كم فوق سطح الأرض. في مثل هذه الارتفاعات (في الستراتوسفير)، أثناء إطلاق الصواريخ الجيوفيزيائية، تم اكتشاف جراثيم الكائنات الحية الدقيقة في عينات الهواء. يصل الحد الأدنى للمحيط الحيوي إلى أعماق الغلاف الصخري، حيث تصل درجة الحرارة إلى 100 درجة مئوية (في المناطق المطوية الصغيرة يكون هذا حوالي 1.5 - 2 كم وعلى الدروع البلورية - 7 - 8 كم).
الحد العلوي للمحيط الحيوي، وفقا ل V. I. Vernadsky، شعاعي، والسفلي حراري. الحد الشعاعي يرجع إلى وجود إشعاعات الموجات القصيرة الصلبة والتي تحمي منها الحياة على الأرض بطبقة الأوزون، أما الحد الحراري فيرجع إلى وجود درجات حرارة عالية ويقع على الأرض على عمق متوسط 3 - 3.5 كم عن سطح الأرض. وبالتالي، فإن السماكة الإجمالية لقشرة الأرض هذه يجب أن تصل إلى عدة عشرات من الكيلومترات.
1. الغلاف الجغرافي - غلاف معقد للأرض يتكون نتيجة التداخل والتفاعل بين مواد الغلاف الجوي الفردي - الغلاف الصخري والغلاف المائي للغلاف الجوي والغلاف الحيوي. إن الغلاف الجغرافي هو بيئة المجتمع البشري، وهو بدوره يخضع لتأثير تحويلي كبير منه.
يعد الغلاف الجغرافي أكبر مجمع طبيعي له أنماط معينة لتطوره:
o النزاهة - تمثل جميع مكونات الغلاف الجغرافي كلًا واحدًا، وتتفاعل مع بعضها البعض، والمواد والطاقة في تداول مستمر؛
o الإيقاع - التكرار الدوري لظواهر طبيعية مماثلة تستمر يومًا (ليلًا ونهارًا)، أو سنة (الربيع، الصيف، الخريف، الشتاء) أو ملايين السنين (بناء الجبال)، وما إلى ذلك؛
o التقسيم إلى مناطق - تغيير في طبيعة وخصائص المجمعات الطبيعية من خط الاستواء إلى القطب، يرتبط بالتوزيع غير المتكافئ للحرارة الشمسية اعتمادًا على خط العرض الجغرافي؛
o تقسيم المناطق الارتفاعية - التغيرات في التضاريس والمناخ والمياه والغطاء النباتي اعتمادًا على ذلك الارتفاع المطلقالتضاريس والتعرض للمنحدرات ومدى المناطق الجبلية بالنسبة للكتل الهوائية المتفوقة.
يعد الهواء الجوي أحد المصادر الرئيسية للحياة على هذا الكوكب. لا يمكن للإنسان أن يعيش بدون هواء لأكثر من 5 دقائق. تعتمد حاجة الإنسان للهواء على حالته وظروف عمله وتتراوح من 15 إلى 150 ألفًا. لتر يوميا.
الغلاف الجوي هو الغلاف الغازي الخارجي للأرض، ويمتد من سطحه إلى الفضاء الخارجي لمسافة 3000 كيلومتر تقريبًا وينقسم إلى التروبوسفير، والستراتوسفير، والميزوسفير، والغلاف الحراري، والغلاف الخارجي.
وهو يحيط بالأرض ويدور معها تحت تأثير الجاذبية. يتضمن تكوين الغلاف الجوي النيتروجين - 78٪ والأكسجين - 21٪ والأرجون والهيليوم والكريبتون وبعض المكونات الدائمة الأخرى. ويعتقد أن تكوين وخصائص الغلاف الجوي قد استقرت على مدى الخمسين مليون سنة الماضية. ومن بين مكونات الغلاف الجوي المتغيرة بخار الماء، والأوزون، ثاني أكسيد الكربون، لها أهمية كبيرة في العمليات الجوية. يتركز الجزء الأكبر من بخار الماء في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي (من 0.1 - 0.2٪ في خطوط العرض القطبية إلى 3٪ في خطوط العرض الاستوائية)، مع الارتفاع، تنخفض كميته بشكل ملحوظ - بنسبة 90٪ على ارتفاع حوالي 5 كم. يتم تحديد محتوى بخار الماء في الغلاف الجوي من خلال العلاقة بين عمليات التبخر والتكثيف والانتقال الأفقي. تمتص طبقة الأوزون الجزء الأكبر من الأشعة فوق البنفسجيةالشمس، تحمي الحياة على الأرض. هذه هي الأهمية البيئية الرئيسية للغلاف الجوي.
الغلاف الصخري هو القشرة الخارجية الصلبة للأرض، والتي تشمل القشرة الأرضية بأكملها مع جزء من الوشاح العلوي للأرض، وتتكون من الصخور الرسوبية والنارية والمتحولة.
يؤثر الإنسان بشكل أكبر على القشرة الأرضية - الرقيقة قذيفة أعلىيبلغ سمك الأرض 40 - 80 كيلومترًا في القارات، و5 - 10 كيلومترات تحت المحيطات، وتشكل حوالي 1٪ فقط من كتلة الأرض. تشكل عناصر الغلاف الصخري - الأكسجين والسيليكون والهيدروجين والألمنيوم والحديد والمغنيسيوم والكالسيوم والصوديوم - 99.5٪ من القشرة الأرضية.
القشرة الأرضية تسكنها الكائنات الحية فقط في الطبقات العليا من التربة (الغلاف الأرضي) على عمق 5 أمتار، والصخور التي تشكل الغلاف الصخري معرضة للعمليات الدورية، تحت تأثير القوى الخارجية والداخلية. تعمل القوى الداخلية من خلال التجوية، وترسيب المواد المتجوية في طبقات أعمق أو نقلها إلى مواقع ترسيب جديدة (الترسيب).
من خلال التثبيت أو الضغط، يمكن أن تتصلب الرواسب (التصلب). 8% من الرواسب تغطي 75% من سطح الأرض. بعد فترة طويلة (من وجهة نظر جيولوجية)، يمكن أن يغرق الغطاء الرسوبي، الذي أصبح بالفعل سميكًا جدًا وثقيلًا جدًا، ومن ثم يخضع لعمل القوى الداخلية. أنها تؤدي إلى تشكيل الطيات، بسبب الضغط و درجات حرارة عاليةيمكن أن تتغير الصخور وتذوب وتتصلب مرة أخرى.
الغلاف المائي هو المجال المائي لكوكبنا، وهو مجموع المحيطات والبحار والمياه القارية والصفائح الجليدية. يحتوي كوكبنا على حوالي 16 مليار متر مكعب. م من الماء بنسبة 0.25% من كتلته. الجزء الرئيسي من هذه المياه (أكثر من 80٪) يتواجد في المناطق العميقة من الأرض - عباءتها. يغطي الجزء تحت الأرض من الغلاف المائي الأرض، وباطن الأرض، والمياه بين الطبقات، ومياه التدفق الحر والضغط، ومياه الشق ومياه التجاويف الكارستية في الصخور القابلة للذوبان بسهولة (الحجر الجيري والجبس).
لعدد كبير من الكائنات الحية وخاصة على مراحل مختلفةتطور المحيط الحيوي، كان الماء وسيلة الولادة والتنمية. المياه في المحيط الحيوي في حركة مستمرة، تنشأ من الدورة الجيولوجية والبيولوجية للمواد. الماء هو أساس وجود الحياة على الأرض. بدون الماء، لا يمكن للحضارة الإنسانية أن توجد، لأن الماء يستخدمه الناس ليس فقط للشرب، ولكن أيضًا لتوفير الاحتياجات الصحية والصحية والمنزلية.
2.1. لا يغطي المحيط الحيوي (الفضاء الذي تسكنه الكائنات الحية) سوى حزام رفيع من الأرض، وهو طبقة يبلغ سمكها حوالي 20 كيلومترًا. في مساحة الأرض، يعتمد عمق تغلغل الكائنات الحية (الغلاف الأرضي) على المناخ، ودرجة تجوية الصخور، وما إلى ذلك.
ونظرا لصعوبات نقل المياه بسبب عمل مجال الجاذبية الأرضية، نادرا ما ترتفع النباتات فوق سطح الأرض فوق 50 مترا، وأهم العوامل التي تحد من توزيع الكائنات الحية في الغلاف الجوي والغلاف المائي هي محتوى الأكسجين وظروف درجة الحرارة.
في الغلاف الجوي، بسبب النقل السلبي لحبوب اللقاح والجراثيم البكتيرية عن طريق الرياح، تصل المواد العضوية إلى ارتفاع يصل إلى 10 كم.
وفي المنخفضات في أعماق البحار، تم العثور على البكتيريا اللاهوائية على أعماق تصل إلى 10000 متر.
من الجانب البيئي، يمكن تقسيم المحيط الحيوي إلى مناطق فرعية (شوبرت)، والغلاف الجوي، بمجرد عدم أخذ الفضاء المأهول مؤقتًا في الاعتبار:
الغلاف الحيوي - المساحة المأهولة للغلاف الصخري والغلاف الأرضي (التربة، وما إلى ذلك)؛
Hydrobiosphere - المساحة المأهولة بالغلاف المائي (البحار وبحيرات المياه العذبة والأنهار) ؛
الأنثروبوبيوسفير هو الفضاء الذي يسيطر عليه الإنسان (المناظر الطبيعية الثقافية والمدن).
2.2 إن تكوين المواد الحية واضمحلالها وجهان لعملية واحدة تسمى الدورة البيولوجية للعناصر الكيميائية. الحياة هي تداول العناصر بين الكائنات الحية والبيئة.
سبب الدورة الدموية هو الطبيعة المحدودة للعناصر التي يتكون منها الجسم. الدورة البيولوجية هي المشاركة المتكررة للعناصر الكيميائية في العمليات التي تحدث في المحيط الحيوي. وفي هذا الصدد يعرف المحيط الحيوي بأنه منطقة الأرض التي تحدث فيها ثلاث عمليات رئيسية: دورة الهيدروجين والنيتروجين والكبريت، والتي تتحرك فيها خمسة عناصر (H، O2، C، N، S) عبر الغلاف الجوي، ويشارك الغلاف المائي والغلاف الصخري. في الطبيعة، يتم التداول ليس عن طريق المواد، ولكن عن طريق العناصر الكيميائية.
ركوب الدراجات الكربونية. هناك أكثر من 12.000 مليار طن من الكربون في المحيط الحيوي. وذلك لأن مركبات الكربون يتم إنشاؤها وتغييرها وتفكيكها باستمرار. تحدث دورة الكربون في الواقع بين المواد وثاني أكسيد الكربون. في عملية التمثيل الضوئي التي تقوم بها النباتات، يتم تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى مركبات عضوية مختلفة باستخدام طاقة ضوء الشمس. تحدث الدورة الكاملة لتبادل الكربون في الغلاف الجوي خلال 300 عام. ولكن يتم استبعاد بعض الكربون في شكل خث أو زيت أو فحم أو رخام وما إلى ذلك.
دورة الأكسجين. تنتج الغابات كل عام 55 مليار طن من الأكسجين. يتم استخدامه من قبل الكائنات الحية للتنفس ويشارك في التفاعلات المؤكسدة في الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف المائي. ينتشر الأكسجين عبر المحيط الحيوي، ويتحول إما إلى مادة عضوية، ثم إلى ماء، أو إلى أكسجين جزيئي. في الوقت الحاضر، يتم إنفاق كمية كبيرة من الأكسجين سنويًا على احتراق الكربون والمنتجات النفطية والغاز. وتزداد شدة هذه العملية كل عام.
دورة النيتروجين والفوسفور والكبريت. النشاط البشري يسرع تداول هذه العناصر. سبب رئيسيتسريع – استخدام الفوسفور في الأسمدة مما يؤدي إلى التتبيل – التسميد بالأسمدة. أثناء التشبع، يحدث الانتشار السريع للطحالب - "تفتح" الماء. وهذا يؤدي إلى انخفاض كمية الأكسجين المذاب في الماء. المنتجات الأيضية للطحالب تدمر الأسماك والكائنات الحية الأخرى. يتم تدمير النظم البيئية المشكلة. تنبعث من الصناعة ومحركات الاحتراق الداخلي الكثير من النترات والكبريتات في الغلاف الجوي كل عام. عند سقوطها على الأرض مع المطر، تمتصها النباتات.
دورة المياه. يغطي الماء * سطح الأرض. في دقيقة واحدة، تحت تأثير حرارة الشمس، يتبخر مليار طن من الماء من سطح خزانات الأرض. وبعد أن يبرد البخار تتشكل السحب وتعود إلى سطح الأرض على شكل أمطار وثلوج. هطول الأمطار يخترق التربة جزئيا. تعود المياه الجوفية إلى سطح الأرض عن طريق جذور النباتات والينابيع والمضخات وغيرها.
معدل دوران المياه مرتفع جدًا: يتم تجديد مياه المحيط خلال مليوني عام، والمياه الجوفية في عام واحد، ومياه الأنهار في 12 يومًا، والبخار في الغلاف الجوي في 10 أيام.
في كل عام، لإنشاء الإنتاج الأولي للمحيط الحيوي، يتم استخدام 1٪ من المياه المتساقطة على شكل هطول أثناء عملية التمثيل الضوئي. ويستخدم الناس 20 ملم فقط من الأمطار لتلبية الاحتياجات المنزلية والصناعية - أي 2.5% من إجمالي كمية الأمطار لهذا العام. ويبلغ مستجمع المياه السنوي الدائم الآن 55 مترًا مكعبًا. م سنويا يزيد بنسبة 4 - 5٪.
ومن ناحية أخرى، تتكيف الكائنات الحية مع الظروف الكيميائية المختلفة للبيئة ويمكنها تحمل التركيزات العالية من تلك العناصر التي توجد عادة بكميات كبيرة هنا. العناصر التي نادراً ما توجد في الطبيعة وبتراكيز صغيرة تصبح سامة للكائنات الحية عند تراكمها.
3. منذ 3.5 مليار سنة، في المحيط الأساسي للأرض، تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية والإشعاع المخترق، وكذلك تصريفات البرق الكهربائية، بدأ تكوين المركبات العضوية الأولى - "المرق العضوي" (A.I.Oparin). مع زيادة تركيز هذا المحلول، بدأت بعض الجزيئات العضوية، مجتمعة، في تكوين قطيرات متماسكة، معزولة عن بيئتها والتي تستخدم المواد الموجودة في تركيبها لزيادة حجمها. هكذا نشأت الجزيئات القادرة على التكاثر الذاتي، مما يعني أصل الحياة.
تتغذى الكائنات الحية الأولى على المحلول العضوي المحيط بها، ولكن جاء الوقت الذي بدأت فيه احتياطياتها تنضب، ولم يكن هناك أكسجين حر عمليا، واضطرت الكائنات الحية الأولى إلى الحصول على الطاقة من خلال عملية التخمير. لكن هذه العملية غير فعالة وتتطلب كمية كبيرة من الطعام. لذلك، كان محكوما على الحياة مجاعة. الطريقة الوحيدة لتحويل مادة نهائية إلى مادة غير نهائية هي إدراجها في التداول. بسبب الانتقاء الطبيعيوظهرت كائنات التمثيل الضوئي التي لا تتغذى على المواد العضوية الجاهزة، بل خلقتها بنفسها، باستخدام ضوء الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون والأملاح المعدنية والماء. كان نتاج نفايات طريقة التغذية هذه هو الأكسجين، والذي، أولاً، جعل من الممكن ظهور ممثلين متعددي الخلايا لعالم الحيوان، يستهلكون الطاقة من المواد العضوية الجاهزة من خلال أكسدتها، وثانيًا، خلقوا حماية من تأثير الأشعة فوق البنفسجية الإشعاع الذي كان مدمراً لمركبات البروتين، حيث يتحول بعض الأكسجين الحر إلى الأوزون، وهو ماص قوي.
هذه هي الطريقة التي تم بها إنشاء دائرة مغلقة من الكائنات والعمليات المترابطة والمتكيفة بشكل متبادل، ومن بينها لا يوجد كائن واحد غير ضروري، لأن كل منها يؤدي وظيفته الخاصة: إن إهدار أحدهما هو شرط لحياة الآخر.
لا تستطيع الحيوانات أن تأكل وتتنفس دون مساعدة النباتات. لكن النباتات التي لا تحتوي على حيوانات سوف تموت بسرعة كبيرة، لأنه لن يكون هناك من يعالج المادة العضوية الناتجة وتحويلها إلى ماء وثاني أكسيد الكربون و املاح معدنيةومنع البقايا المنقرضة من تلويث الكوكب واستعادة الاحتياطيات العناصر الغذائيةللأجيال الجديدة من النباتات. تشارك الكائنات الحية أيضًا في الدورة العامة للمواد الموجودة في الطبيعة وتكوين الكوكب.
لذا فإن الكائنات الحيوانية والنباتية، من خلال نشاطها أثناء الحياة وكتلتها الحيوية بعد الموت، خلقت وحسنت الظروف الملائمة للحياة لمليارات السنين، أي المحيط الحيوي، قبل ظهور الإنسان، الذي بدأ بعد عدة مئات الآلاف من السنين في تدميره بتدميره. أنشطته غير العقلانية.
خاتمة
الكتلة التقريبية للغلاف الحيوي هي 3 × 10 × 24 جم ، والحجم 10 × 10 × 24 سم 3 ، بما في ذلك الغلاف الصخري - 0.6 × 10 × 24 سم 3 ، والغلاف المائي - 1.4 × 10 × 24 سم 3 والتروبوسفير - 8 × 10 × 24 سم 3. تبلغ الكتلة التقريبية للغلاف الحيوي 0.05% من كتلة الأرض، وحجمه 0.4% من حجم الأرض، بما في ذلك الغلاف الجوي الأخير الذي يبلغ سمكه 2000 كيلومتر من مستوى الجيود. تبلغ كتلة المادة الحية فقط (3...5) 10-8% من كتلة الأرض وحوالي (0.7-1.0) 10-8% من كتلة المحيط الحيوي.
تعميمات مثيرة للاهتمام حول معالم المحيط الحيوي قدمها F. Ya.Shipunov (1980). ووفقا لبياناته، فإن أكبر سمك للمحيط الحيوي يقع عند خطوط العرض الاستوائية - 22 كم، والأصغر - عند خطوط العرض القطبية - 12 كم.
إن العمليات التي تحدث في المحيط الحيوي وفي البيئة الكوكبية المحيطة تنشأ وتدعم، من ناحية، عوامل كونية، ومن ناحية أخرى، عوامل أرضية مرتبطة بخصائص الأرض ككوكب (توتر الجاذبية والمغناطيسية مجالاتها وخصائص مادتها وإشعاعها وما إلى ذلك.). تفاعل هذين العاملين يخلق خلقًا واحدًا - نظام الأرض (شيبونوف). المحيط الحيوي هو جزء هيكلي من هذا النظام الكوكبي المعقد. وإذا كانت المادة الحية تشكل لنفسها موطنًا وتطورًا غير مواتيين - المحيط الحيوي، فإن هذا الأخير يحول بيئته الكوكبية بطريقة وبحجم يحقق أقصى قدر من الاستقرار في تنظيمه الهيكلي. ولذلك، يجب اعتبار المحيط الحيوي ليس فقط كمنطقة لتطور المادة الحية على الأرض، ولكن أيضًا كمنطقة تحول بيئتها المباشرة إلى مادة كوكبية إيكولوجية لا تنفصل.
قائمة المراجع المستخدمة
المحيط الحيوي: التلوث، التدهور، الحماية. - قاموس. 2003
فيرنادسكي V. I. المحيط الحيوي - لينينغراد، 1972
Korsak K.V.، Plakhovnik O.V. أساسيات علم البيئة. الدليل العلمي - ك، 2002.
أساسيات علم البيئة – أد. إي إن ميششكو 2002
Myakushko V. V.، Volvach F. V. علم البيئة. - ك، 2000
Sytnik K. M.، Brion A. V.، Gordetsky A. V. Biosphere، علم البيئة، الحفاظ على الطبيعة. - ك، 1987
ديتر هاينريش، مانفريد جيرجت. علم البيئة – إد. في في سيريبرياكوفا - 2001
Bilyavsky T. D.، Padun M. M. أساسيات البيئة العامة. كتاب مدرسي - ك، 1996
فيرنادسكي في. آي. المحيط الحيوي والغلاف النووي 1989
المحيط الحيوي وموارده – أد. ن. فيليبوفسكي 1982
المحيط الحيوي. التطور، المكان، الزمان. - إد. آر دبليو سيمز 1988
المحيط الحيوي هو غلاف فريد لكوكبنا. جميع القذائف السابقة التي تناولناها موجودة بدرجة أو بأخرى على كواكب أخرى، ولكن، على ما يبدو، لا توجد على أي منها، باستثناء الأرض. من الممكن أنه بما أن هناك حياة على كوكبنا، فهي موجودة أيضًا في زوايا أخرى من الكون، ومن المحتمل أيضًا أن تكون هذه ظاهرة شائعة جدًا، لكن حتى الآن لا يزال العلماء يبحثون عن حياة خارج كوكبنا والوحيدة المكان الذي تم اكتشاف الحياة فيه هو الأرض. من يدري، ربما هذا هو الكوكب الوحيد الذي نشأت فيه الحياة بطريقة غير معروفة؟
من أين أتت على الأرض، لا أحد لديه أي فكرة حتى الآن. إن الحياة ظاهرة معقدة للغاية بحيث لا يمكن أن تنشأ عن طريق الصدفة، وما زلنا لا نعرف شيئًا عن العمليات التي يمكن أن تؤدي إلى ظهورها. ولكن تبقى الحقيقة أن الحياة موجودة وتزدهر على الأرض. لقد قسم العلماء تاريخ وجود كوكبنا بأكمله، والذي يستمر 4.5 مليار سنة، إلى جزأين كبيرين - دهرين: Cryptozoic وPhanerozoic. إن الدهر الخفي هو دهر "الحياة الخفية". ولم يتم العثور على أي أثر للحياة على الكوكب في الطبقات الجيولوجية لهذه الفترة. وهذا لا يمكن أن يشير بوضوح إلى أنها لم تكن هناك على الإطلاق في ذلك الوقت، ولكن لم يُلاحظ أي دليل على وجودها؛ ربما كانت موجودة لفترة طويلةبدائية للغاية - على المستوى الكائنات وحيدة الخلية، ولم يتم حفظها كحفريات. بدأ عصر دهر الحياة قبل 570 مليون سنة، وتميز بما يسمى "الانفجار الكامبري". خلال هذه الفترة، ينتهي العصر الجيولوجي ما قبل الكمبري أو الأركي ويبدأ العصر الحجري القديم. عصر الباليوزويك هو عصر " الحياة القديمة" في هذه اللحظة، تظهر جميع أنواع الكائنات الحية تقريبًا: الرخويات، وذراعيات الأرجل، والديدان، وشوكيات الجلد، والمفصليات، والحبليات وغيرها - ولهذا سميت هذه اللحظة بـ "الانفجار". وفي غضون 100 مليون سنة، ظهرت الفقاريات الأولى، وقبل 400 مليون سنة، بدأت الحياة تشق طريقها إلى الأرض، وظهرت البرمائيات. أود أن أشير إلى أن الحياة نشأت في المحيط ولم تتمكن من الوصول إلى الأرض لفترة طويلة، لأنه حتى يتم تشكيل طبقات الأكسجين والأوزون، وحماية جميع الكائنات الحية من الإشعاع الشمسي القاتل، كانت الأرض غير مناسبة للحياة. خلال نفس الفترة، بدأت النباتات الأرضية في الازدهار - ظهرت الطحالب، ذيل الحصان، السرخس، وظهرت التربة بعد النباتات. ينتهي عصر حقب الحياة القديمة قبل 251 مليون سنة بأكبر انقراض جماعي للكائنات الحية في تاريخه بأكمله. ما حدث خلال هذه الفترة لا يزال مجهولا، ومن الواضح أن أحداثا هائلة حدثت على هذا الكوكب. تغير المناخ. يعتقد بعض علماء الحفريات أن الأقوى حدث على الأرض الفترة الجليدية، وتغطي الكوكب بأكمله. ومع ذلك، بعد حقب الحياة القديمة، جاء الدهر الوسيط، وتمت استعادة الحياة على الكوكب مرة أخرى. كان الدهر الوسيط هو عصر الديناصورات التي حكمت الكوكب منذ حوالي 200 مليون سنة. ولكن قبل 65 مليون سنة، حدث الانقراض الجماعي مرة أخرى. اختفت جميع الديناصورات من على وجه الكوكب. من المفترض أن نيزكًا كبيرًا اصطدم بالأرض، مما أدى إلى تغيير مناخها بشكل جذري. منذ هذه اللحظة بدأت عصر حقب الحياة الحديثةوالذي يستمر حتى اليوم. أصبح حقب الحياة الحديثة هو العصر، ومنذ حوالي مليوني سنة ظهر الإنسان بينهم.
لقد تغلغلت الحياة اليوم في جميع أنحاء العالم، فهي توجد في قاع المحيطات، في الينابيع الساخنة، على أكثر الجبال العاليةآه، في فوهات البراكين وتحت الجليد. لقد توغلت في كل مكان، حيث تختفي الحياة لسبب ما، وسرعان ما يتم استعادتها مرة أخرى، وتتكيف مع ما هو أحدث وأكثر من أي وقت مضى ظروف صعبة بيئة. إن تنوع الكائنات الحية على كوكب الأرض هائل، إذ يبلغ عدده ملايين الحيوانات والنباتات والفطريات والكائنات الحية الدقيقة. المحيط الحيوي نفسه هو في الأساس مساحة متواصلة توجد فيها جميع هذه الأنواع. وتتفاعل مع بعضها البعض من خلال عدد كبير من الروابط البيولوجية، وتشكل نظامًا بيئيًا عالميًا واحدًا. وبطبيعة الحال، تكيفت الكائنات الحية المختلفة مع الظروف الطبيعية المختلفة، ولهذا تشكلت على الأرض عدة مناطق طبيعية تتميز بظروف طبيعية خاصة والأنواع التي تعيش فيها.
لقد قام علم البيئة بتوسيع نطاق أبحاثه بشكل كبير وينظر الآن في أنماط النظام البيئي التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالجغرافيا والنشاط البشري. وهذا يؤدي إلى ظهور أنماط جيولوجية إيكولوجية عامة على مستوى المحيط الحيوي.
أساس الأنماط الجغرافية هو الإغاثة والوحدة (التكامل) للمحيط الحيوي، والحفاظ على التوازن في الطبيعة، والمنطقية واللامركزية، وعدم التماثل القطبي والتمثيل الغذائي.
في عام 1974، قام عالم البيئة الأمريكي الشهير ب. كومونر بدمج الأنماط المدرجة في أربعة قوانين:
1. كل شيء متصل بكل شيء.يؤدي التحول البسيط في مكان واحد في النظام البيئي إلى عواقب غير مقصودة على النظام البيئي بأكمله.
2. لا شيء يختفي بدون أثر ويختفي في العدم.تدخل المادة في عملية التمثيل الغذائي وتنتقل من شكل إلى آخر.
3. الطبيعة تعرف الأفضل.لا يعرف الإنسان أنه أثناء "تحسين" الطبيعة، يمكنه تعطيل قوانين التطور فيها.
4. عليك أن تدفع ثمن كل شيء.شخص يستخدم بحرية وأمية الموارد الطبيعية، تلوث الهواء والماء والتربة. ويجب أن يكون هناك حد لسوء الإدارة البشرية. يجب أن يتم تحديد جميع أفعال الإنسان على قدم المساواة لصالح الطبيعة. يعتمد مستقبل المحيط الحيوي بشكل مباشر على ذكاء الأشخاص الذين يعيشون فيه. فقط من خلال الحفاظ على نوعية البيئة يمكن للبشر حماية أنفسهم كنوع.
الطريقة الثانية للحفاظ على البشرية هي القدرة على التكيف مع الظروف البيئية غير المواتية. بواسطة القوانين البيولوجيةالطبيعة، في غياب هذين الشرطين، سيختفي المجتمع البشري تدريجياً. لذلك فإن الحفاظ على التوازن على الكوكب ودراسة أنماط وحدة القشرة الجغرافية يساعد على التنفيذ العمليات الحيويةداخل المحيط الحيوي.
المحيط الحيوي- مجال أبحاث البيئة، أكبر نظام بيئي الكرة الأرضية. لإجراء دراسة أعمق للغلاف الجغرافي والمحيط الحيوي، دعونا نتناول بعض المفاهيم الجيولوجية البيئية.
المحيط الحيوي- بيئة ملائمة لوجود الكائنات الحية على الأرض. وتمتد مناطقها من الجحور الصغيرة وأعشاش الطيور وكثبان النمل إلى الوديان الكبيرة والتجمعات الحيوية والنظم البيئية (الشكل 64).
أرز. 64. الزهرة موطن الفراشة
الغلاف الجغرافي- نظام إقليمي واحد يشغل الطبقة الخارجية بأكملها من الكرة الأرضية. ويغطي جميع مكونات المحيط الحيوي. ويبلغ العمق الإجمالي للقذيفة الجغرافية 35-40 كم.
هيكل وخصائص ومجال دراسة الغلاف الجغرافي والمحيط الحيوي متشابهان، وهذه أنظمة متكاملة بشكل متبادل. على الرغم من أن المحيط الحيوي أدنى من الغلاف الجغرافي من حيث الحجم والحجم، إلا أن جميع الكائنات الحية التي تعيش حاليا على الأرض تتركز فيه. هناك نظامان بيئيان كبيران هما موضوع أبحاث البيئة. تم تقديم مصطلح "الغلاف الجغرافي" في العلوم بواسطة أ. أ. غريغورييف (1932)، و"المحيط الحيوي" بواسطة إي. سوس (1875).
إحدى الخصائص الرئيسية للقشرة الجغرافية هي عدم تجانس الفضاء. إن التوزيع المكاني لقشرة الأرض هو نتيجة لعمليات جيولوجية طويلة الأمد ومعقدة. على سبيل المثال، المؤشر الرئيسي للغلاف الجغرافي هو النظم الجيولوجية، أو المناظر الطبيعية.
النظم البيئية- مجمع طبيعي يتكون من مجموعة من الكائنات الحية وتدفق مستمر للمواد والطاقة على الأرض.
يمكن أن يختلف حجم النظام البيئي وكتلته الحيوية بشكل كبير - من مناطق صغيرة إلى مناطق ضخمة. وهي تغطي ما فوق الأرض (الغلاف الجوي)، وتحت الأرض (الغلاف الصخري)، والمياه (الغلاف المائي). البيئات المعيشية. على سبيل المثال، ينطبق مفهوم "النظام البيئي" من قطرة الماء إلى المحيط. تنقسم النظم البيئية بطبيعتها إلى طبيعية وبشرية المنشأ.
إحدى الخصائص الرئيسية "للنظام البيئي" هي تنوع أحجامه. أعلى نظام بيئي عالمي هو المحيط الحيوي. تتميز النظم البيئية البسيطة (التكاثر الحيوي) بالتجانس النسبي. كيف تتفاعل المجتمعات النباتية في نظام بيئي واحد؟ عالم الحيوانوالظروف المادية والجغرافية، فضلا عن التدفق المستمر للطاقة والتمثيل الغذائي.
يتوافق التكاثر الحيوي مع المفهوم الجغرافي لـ "الوجوه". على سبيل المثال: النظم البيئية لأشجار البتولا، والوديان، والسهوب، وما إلى ذلك.
الخصائص الرئيسية المميزة للنظام البيئي هي تداول المواد واستقرار الإنتاجية البيولوجية.
النظام الجيولوجي (النظام الجغرافي)- مجمع واحد من المكونات الطبيعية التي تتطور في ترابط وثيق في الزمان والمكان ويكمل بعضها البعض نظام مادي. على الرغم من أن النظام الجيولوجي والنظام البيئي قريبان من بعضهما البعض، إلا أن النظم الجيولوجية، مقارنة بالنظم البيئية، تغطي الإنتاج والمجمعات الإقليمية ومنطقة توزيع مواقع الإنتاج.
أعلى النظام الطبيعيالغلاف الجغرافي هو المناظر الطبيعية (الشكل 65، 66).
أرز. 65. المروج الجبلية
أرز. 66. أوكجيتبيس. منظر طبيعي للجبل
منظر جمالي- المناطق المتجانسة في الأصل وتاريخ التطور، مع فترة تكوين جغرافية واحدة، وتربة موحدة، وتضاريس، ومناخ، وظروف حرارية مائية، والتكاثر الحيوي.
هناك أوجه تشابه واختلاف بين النظم البيئية والنظم الجيولوجية (المناظر الطبيعية). لأنه يقوم على المفاهيم التي تصف المجمعات الطبيعية. لكن النظام البيئي ليس له حدود إقليمية ثابتة، بل هي حدود تعسفية. على سبيل المثال، غابات تشارين وإيلي والنظام البيئي في زيتيسو (دزونغار) ألاتاو، وما إلى ذلك.
وضمن الظرف الجغرافي تتميز بيئة المناظر الطبيعية. هذه طبقة من الأرض تغطي النباتات والحيوانات، والطبقات السفلى من الهواء، والمياه فوق الأرض والمياه الجوفية. فقط في هذه الطبقة يتم إنشاء بيئة مواتية لجميع الكائنات الحية. إذا كانت بيئة المناظر الطبيعية في منطقة التندرا تشغل 5-10 م، في المناطق الاستوائية تصل إلى 100-150 م، وترتبط الأسباب الرئيسية لذلك بتطور التضاريس وسمك الطبقة العضوية.
وبالتالي، ما هي الاختلافات الرئيسية بين النظام الجيولوجي والنظام البيئي؟ يؤدي النظام الجيولوجي وظيفة متعددة المراكز، ويؤدي النظام البيئي وظيفة مركزية حيوية، حيث يتكون الأساس من الكائنات الحية.
تم تقديم ووصف التعريف العلمي الكامل للمناظر الطبيعية الجغرافية من قبل العالم الروسي الشهير P. P. Semenov-Tyan-Shansky.
وفقا لتصنيفها، تتميز المناظر الطبيعية الأولية والطبيعية جزئيا والثقافية والتصالحية.
إذا أخذنا المناظر الطبيعية الحديثة باستخدام مثال كازاخستان، فيمكننا العثور على مناظر طبيعية وبشرية وثقافية.
المناظر الطبيعية- مجمعات طبيعية عذراء، ربما لم تطأها قدم إنسان. يمكن العثور على مثل هذه المناظر الطبيعية في كازاخستان في منطقة الجبال العالية وفي صحراء السهوب والمناطق الطبيعية شبه الصحراوية.
المناظر الطبيعية البشرية- وهي الأراضي المتغيرة المرتبطة بتأثير الإنسان على المجمعات الطبيعية بشكل مباشر وغير مباشر، مثل ظهور المراعي مكان الغابات المقطوعة. في بعض الأحيان يمكن استعادة هذه المناظر الطبيعية البشرية. لكن الاستخدام الأمي للمناظر الطبيعية من قبل البشر يحولها إلى صحارى وتاكاير. وفقا للبيانات العلمية، فإن أكبر النظم البيئية الصحراوية على هذا الكوكب هي الصحراء الكبرى، وغوبي، وتاكلامكان، آسيا الوسطى- نتيجة التأثير البشري المباشر أو غير المباشر. ويشمل ذلك آلاف الهكتارات من الأراضي غير المناسبة في وسط كازاخستان ومناطق بحر الآرال وجنوب كازاخستان ذات التربة المعرضة للتآكل (الشكل 67).
أرز. 67. أراضي آرال عرضة للتآكل
أكبر نظام بيئي على وجه الأرض هو المحيط الحيوي (مجال الحياة). يرتبط تطورها التنموي ومستقبلها بالأرض فقط. يعود الفضل في إنشاء عقيدة شاملة للمحيط الحيوي إلى الأكاديمي V. I. فيرنادسكي (1863-1945).
إن أسس عقيدته حول المحيط الحيوي، المنصوص عليها في كتاب "المحيط الحيوي" عام 1926، لا تزال تحتفظ بأهميتها في العلم الحديث.
استكشف العالم في الكتاب تطور وتكوين ومستقبل الحياة في المحيط الحيوي، حيث كان أهمها القوة الدافعةالحياة هي طاقة الشمس. بشكل عام، يتم النظر في التكوين والتطور والتمثيل الغذائي في المحيط الحيوي من وجهة نظر ظهور المواد العضوية.
الغلاف الجغرافي. النظام البيئي. النظام الجيولوجي. منظر جمالي.
1. الغلاف الجغرافي والمحيط الحيوي نظامان بيئيان متكاملان.
2. هناك أنماط طبيعية لتطور الغلاف الجغرافي والمحيط الحيوي.
3. ب. قوانين العامة.
1. ما هي الأنماط الجغرافية؟
2. ما هي أهمية قوانين V. Commoner؟
3. ما هو التوازن الطبيعي؟
1. كيف يبدو الأمر وصف عامالمحيط الحيوي وقوته الدافعة؟
2. ماذا يشمل الظرف الجغرافي؟
3. ما هي أنواع النظم البيئية التي تعرفها؟
1. ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين النظم الجغرافية والنظم البيئية؟
2. تسمية أنواع المناظر الطبيعية ووظائفها.
3. هل هناك مستقبل للأراضي غير الصالحة للاستخدام؟
المفاهيم: الغلاف الجغرافي، مساحة المناظر الطبيعية، الغلاف الطبيعي، المجمع الإقليمي الطبيعي، المحيط الحيوي، الغلاف النووي، الغلاف الحيوي
واحد من أهم الخصائصكوكبنا كجسم كوني هو هيكل قشرته المعبر عنه بوضوح. بدءًا من مركز الأرض إلى المحيط (الفضاء القريب والبعيد)، والنوى الداخلية والخارجية، والوشاح السفلي والعلوي، وقشرة الأرض مع طبقات البازلت والجرانيت والرسوبية، والغلاف المائي مع المناطق السحيقة والعميقة والساحلية، المحيط الحيوي مع طبقة التربة (الغلاف الحيوي) والستروم الحيوي (منطقة تركز النباتات والحيوانات بالقرب من سطح الأرض)، والمجال الطبيعي الذي يشمل القشرة التجوية والتربة والستروم الحيوي والطبقات الأرضية من الهواء، والغلاف الجغرافي الممتد من الغلاف الجوي إلى شاشة الأوزون، وأخيراً الغلاف الجوي مع طبقات التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الحراري والغلاف الخارجي.
لقد تطور التنوع الكامل للمجالات التي تشكل كوكب الأرض خلال تطور طويل وانقسم إلى قسمين مجموعات كبيرة(الجدول 1).
طاولة. 1
العناصر الهيكلية و المجموعات الوظيفيةتشكيل كوكب الأرض.
المجموعة الثانية نشأت نتيجة تفاعل المجموعة الأولى ولهذا سميت وظيفية. ميزة مميزةتتمثل هذه المجموعة في أن جميع عناصرها تتشكل في مناطق اتصال وتشكل بنيتها الداخلية على حساب الأجسام الطبيعية في المجالات الأخرى الموجودة بالقرب من منطقة اتصال أو أخرى.
الغلاف الجغرافي للأرض عبارة عن مجمع طبيعي معقد ينشأ في منطقة التداخل والتفاعل بين الغلاف الصخري والغلاف الجوي والغلاف المائي. ويتكون الغلاف الجغرافي تحت تأثير الطاقة الشمسية ويتميز بتطور الحياة العضوية. ويشمل الجزء السفلي من الغلاف الجوي (التروبوسفير) (10 كم)، والغلاف المائي بأكمله، والطبقة العليا من الغلاف الصخري (في القارات - 4 - 5 كم، في المحيطات 11 - 12 كم)، المقابلة لقشرة الصخور الرسوبية والمحيط الحيوي. ويبلغ سمك القشرة الجغرافية 20 – 35 كم.
إن معيار عزل مساحة المناظر الطبيعية هو التكامل الذي لوحظ فيه والذي يميزه فقط جميع حالات المادة المميزة لسطح الأرض: غير حيوية - صلبة وسائلة وغازية وحيوية. يحتل الفضاء الطبيعي موقع الاتصال في الغلاف الجغرافي الذي يتشابك فيه الغلاف الصخري والغلاف الجوي والغلاف المائي والمحيط الحيوي بشكل وثيق، ويخترق كل منهما الآخر، ويقوم بالتبادل المتبادل للمادة والطاقة. إذا كانت المكونات الثلاثة الأولى في معظمها تمتد إلى ما هو أبعد من حدود مساحة الاتصال الطبيعية، فإن المحيط الحيوي، بكتلته، يتركز على وجه التحديد فيه. مساحة المناظر الطبيعية تغلف كوكبنا بأكمله. نظرًا لكونه تكوينًا ثلاثي الأبعاد (حجميًا) ، فهو في نفس الوقت له طابع حدي "فيلم" ، أي أنه منتشر على سطح الأرض.
لأول مرة، تم تحديد الغلاف الطبيعي (الكرة) كجسم طبيعي مستقل من قبل الجغرافي فورونيج فيودور نيكولاييفيتش ميلكوف في عام 1959. القشرة الأرضية عبارة عن طبقة رقيقة من الاتصال المباشر والتفاعل النشط بين الطبقات العليا من قشرة الأرض والطبقات السفلية من طبقة التروبوسفير والقشرة المائية للأرض. وكلها (من حدها الأعلى إلى حدها الأدنى) تتخللها الحياة ويمكن تعريفها بأنها البؤرة البيولوجية للغلاف الجغرافي.
إن غلاف المناظر الطبيعية هو مكان تحويل الطاقة الشمسية إلى أنواع مختلفة من الطاقة الأرضية، وهي البيئة الأكثر ملاءمة لتطور الحياة. غلاف المناظر الطبيعية عبارة عن مجموعة من مجمعات المناظر الطبيعية التي تبطن الأرض والمحيطات والصفائح الجليدية.
تشمل قذيفة المناظر الطبيعية ما يلي:
القشرة التجوية الحديثة؛
طبقات الهواء الأرضية؛
الغطاء النباتي.
الكائنات الحيوانية.
من خلال المشاركة المباشرة أو تحت سيطرة الكائنات الحية، هناك العديد من عمليات تبادل الطاقة والكتلة، والنتيجة هي أجسام طبيعية محددة لا يمكن أن تنشأ وتوجد في أي ظروف أخرى.
يعد الغلاف الطبيعي جزءًا صغيرًا نسبيًا من الغلاف الجغرافي، ولكنه الأكثر تعقيدًا تنظيمًا وغير متجانسًا والأكثر نشاطًا والأكثر أهمية من الناحية البيئية. في شكل معمم، يمكن أن يكون تعريفه على النحو التالي: الغلاف الطبيعي - طبقة أرضية رقيقة من الغلاف الجغرافي، تمثل منطقة الاتصال والطاقة النشطة والتبادل الشامل للغلاف الصخري والغلاف الجوي والغلاف المائي والمحيط الحيوي، مدعومًا بالطاقة الإشعاعية الشمس والطاقة من أصل داخل الأرض، مجال أعلى تركيز للحياة على الأرض، أصل وتطور ووجود الإنسانية والحضارة الأرضية.
تعد قشرة المناظر الطبيعية واحدة من أقدم الأصداف الوظيفية. لقد نشأت في بداية المرحلة الجيولوجية لتطور الأرض وتمثلت بقشرة تجوية غير حيوية على اتصال تام بالأرض. طبقة رقيقةالجو الارضي . في سياق تطورها، وخاصة مع ظهور المادة الحية على الأرض، اكتسب مجال المناظر الطبيعية بنية داخلية معقدة، والانتقال إلى فئة الأنظمة الحيوية، أي. الأنظمة التي تلعب فيها المواد العضوية وغير العضوية دورًا متساويًا.
يمكن التمييز بين وظيفتين رئيسيتين لقذيفة المناظر الطبيعية.
1. داخل حدودها تتحول الطاقة الشمسية إلى أنواع أخرى، كما تتبدد هذه الطاقة ليس فقط داخل حدود الغلاف الطبيعي، بل أيضاً داخل الغلاف الجغرافي بأكمله ككل.
2. ضمن المغلف المناظر الطبيعية، أكثر من غيرها الظروف المواتيةلنشوء الحياة ووجودها.
ما هي الحدود الرأسية للمظروف الطبيعي؟ يتطابق الحد العلوي لقشرة المناظر الطبيعية مع الحد العلوي لطبقات الهواء السطحية. وتقع هذه الطبقات، التي يبلغ متوسط سمكها 30-50 مترًا، تحت التأثير المباشر للسطح الأساسي للأرض. يتميز سمكها بالتقلبات اليومية في درجة الحرارة ورطوبة الهواء، والحمل الحراري المتطور، بالإضافة إلى زيادة غبار الهواء ووجود الجراثيم وحبوب اللقاح النباتية. يتم تحديد سمك الطبقة حسب طبيعة السطح الأساسي. في خطوط العرض العليا، حيث يكون هذا السطح متجانسًا تمامًا (الثلج والجليد)، الحد الأعلىتقع على ارتفاع العشرات الأولى من الأمتار. في خطوط العرض المنخفضة، يتم تمثيل السطح الأساسي بالغابات الاستوائية المطيرة، حيث يصل ارتفاع طبقة الأشجار وحدها إلى 70-80 مترًا، وبالتالي فإن الحدود تقع بالفعل على ارتفاع المئات من الأمتار الأولى.
يتطابق الحد السفلي مع الحد السفلي للقشرة الجوية، وهي نتاج التأثير المباشر للهواء والماء والنباتات والحيوانات على الصخور. القشرة التجوية موجودة في كل مكان وتتراوح من بضعة أمتار في خطوط العرض العالية إلى عدة عشرات من الأمتار، وأحيانًا مئات، في المناطق الاستوائية.
وبالتالي، فإن متوسط \u200b\u200bسمك قذيفة المناظر الطبيعية هو عدة عشرات من الأمتار، ويتناقص سمكها عند الانتقال من خط الاستواء إلى القطبين.
لقد ولدت القشرة الطبيعية خلال تطورها الطويل البشرية، وكانت لآلاف السنين مهد حضارتها وهي الآن مجال سكن الإنسان وموضوع عملها. بمرور الوقت، أصبحت قشرة المناظر الطبيعية من صنع الإنسان، وتقنية، وفكرية، وروحية.
يتم ضمان سلامة غلاف المناظر الطبيعية من خلال بنيتها الداخلية، أي. مجمل أجزائه وطبيعة علاقاتهم وتفاعلاتهم. هناك ثلاثة مستويات هيكلية رئيسية لتنظيمها:
1. حقيقي (مكون جغرافي)؛
2. عمودي (شعاعي)؛
3. الجانبي (المعقد).
ينتمي إلى المستوى المادي دور مهمفي عزل الأجزاء الفردية (المكونات الجغرافية) للمجال الطبيعي. المكونات الجغرافية هي مجموعة من المواد المتجانسة في تركيبها الكيميائي والفيزيائي والبيولوجي. تتميز المكونات التالية:
الصخور (المعادن)؛
النباتات.
الحيوانات.
خلف كل مكون يوجد نوع معين من المادة. بالإضافة إلى ذلك، تشمل المكونات الإغاثة والمناخ (المناخ المحلي)، والتي لا تحتوي على أي محتوى مادي أساسي.
تشكل المكونات الجغرافية في الغلاف الطبيعي أربع بيئات متناقضة: القشرة الأرضية (الصخور والمعادن)، طبقة التروبوسفير الهوائية (الهواء) والغلاف المائي - في الحالة الصلبة (الجليد) والسائلة (الماء). لا تشارك جميع البيئات في وقت واحد في تكوين البنية الداخلية لقذيفة المناظر الطبيعية، ولكن مجموعات فردية منها فقط، مفصولة إقليميًا.
تمت ملاحظة خمس مجموعات من الاتصال المباشر للوسائط المتباينة على الأرض. تختلف المجموعات عن بعضها البعض في شدة وأشكال التبادل المتبادل للمادة والطاقة، وبالتالي، يتم تشكيل بيئة طبيعية خاصة في كل منها، تختلف بشكل أساسي عن الآخرين. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل متغيرات خاصة منه داخل الغلاف الطبيعي (الجدول 2).
الجدول 2
مجموعات من الاتصال المباشر لبيئات المناظر الطبيعية المتناقضة
يتشكل المتغير الأرضي في ظروف الأرض، حيث يوجد اتصال بين البيئات الصخرية والجوية. هذا هو البديل الأكثر دراسة حاليًا لمجال المناظر الطبيعية.
يغطي خيار الماء أو سطح الماء جزء سطحيمياه المحيط العالمي ولها أكبر مساحة بين جميع الخيارات الأخرى. وبالإضافة إلى طبقات الهواء الأرضية، فهي تضم أيضاً الطبقة العليا من مياه المحيطات حتى عمق 200 متر، حيث أنه ضمن هذه الحدود تكون عملية التمثيل الضوئي ممكنة.
الإصدار السفلي فريد جدًا. هنا يتم استبدال الغلاف الجوي بالمياه والتربة بالطمي. لا يوجد ضوء على الإطلاق. ينشأ في قاع المحيط العالمي، ويغطي مناطقه الأعماق والسحيقة.
البديل البرمائي هو الأكثر تعقيدًا من حيث مجمل المكونات المكونة له. ويغطي جميع المياه السطحية (الأنهار والبحيرات وغيرها)، والمياه البحرية الضحلة (حتى عمق 200 متر)، وكذلك المنطقة الساحلية نفسها، التي تشكل جوهر هذا الخيار.
يشمل البديل الجليدي الأنهار الجليدية الأرضية والمعمرة الجليد البحري. كلاهما مشتقات من الظروف المناخية. منطقة توزيعها الرئيسية هي خطوط العرض العليا لكل من نصفي الكرة الأرضية ومرتفعات الأرض.
يتم التعبير عن البنية الرأسية لقذيفة المناظر الطبيعية من خلال مجموعة من طبقاتها، تحل محل بعضها البعض من الأسفل إلى الأعلى (من مركز الأرض إلى محيطها). عند التحرك في هذا الاتجاه، داخل حدود المجال الطبيعي، يتم فصل الآفاق أو المستويات التالية بشكل جيد، ولكنها في نفس الوقت تتفاعل بنشاط:
1) الحجري، ويتزامن بشكل رئيسي مع القشرة الجوية؛
2) التربة.
3) بيولوجي المنشأ، يتكون من النباتات والحيوانات؛
4) متجدد الهواء مع شوائب عضوية: الجراثيم وحبوب اللقاح والحشرات والطيور وغيرها.
هذا الهيكل الرأسي مميز فقط للنسخة الأرضية من مجال المناظر الطبيعية. في الإصدارات الأخرى، لها طابع مختلف ومختلف بشكل حاد عن تلك المقدمة.
3. يرتبط الهيكل الأفقي لقشرة المناظر الطبيعية بالتوزيع غير المتساوي للإشعاع الشمسي على سطح الأرض، بالإضافة إلى المادة المعقدة والهيكل الهيبسومتري لسطحها. يتم التعبير عن طبيعة الهيكل الأفقي هذه في تشكيل المناظر الطبيعية المختلفة.
بالإضافة إلى مفهوم "غلاف المناظر الطبيعية"، تم ترسيخ مفهوم المجمع الإقليمي الطبيعي (NTC) في علم المناظر الطبيعية. يتم تعريفه على أنه نظام مكاني وزماني للمكونات الجغرافية، المترابطة في موضعها وتتطور كوحدة واحدة. يتميز NTC بالاقتران مع منطقة معينة في إطار معايير العتبة المكانية ويشير إلى فئة من الأنظمة الجغرافية الطبيعية ذات الأبعاد المحلية والإقليمية (الشكل 2).
PTC هو مفهوم للمناظر الطبيعية، يتم تفسيره بشكل لا لبس فيه في جميع أعمال علماء المناظر الطبيعية تقريبًا على أنه مجموعة من المكونات الطبيعية المترابطة (القاعدة الحجرية، والكتل الهوائية، المياه الطبيعيةوالتربة والنباتات والحيوانات) في شكل كيانات إقليمية ذات رتب هرمية مختلفة.
إن PTCs للمناظر الطبيعية هي أنظمة ذاتية التنظيم والشفاء الذاتي من المكونات والمجمعات المترابطة التي تعمل تحت تأثير واحد أو أكثر من المكونات التي تعمل كعامل رئيسي.
الشكل 2. النظام الجيولوجي (I) والمجمع الإقليمي الطبيعي (المناظر الطبيعية) (II) لسلسلة الجبال
تم استخدام مصطلح "المحيط الحيوي" لأول مرة من قبل E. Suess في عمله الكلاسيكي "وجه الأرض" (1875)، وبعده من قبل عدد من الباحثين الآخرين، ولكن لم تكن هناك صياغة صارمة بما فيه الكفاية لهذا المفهوم، ولا تعريف دقيقلم يقم هؤلاء المؤلفون بأي بحث حول حدود المحيط الحيوي، ولا حول أهمية المحيط الحيوي في الطاقة العامة والعمل الجيوكيميائي للأرض. فقط V. I. Vernadsky، الذي، على أساس أبحاثه الجيوكيميائية، توصل إلى استنتاج مفاده أن أهمية عظيمةالكائنات الحية في سياق العمليات الجيوكيميائية على سطح الأرض وفي تكوين وجه الأرض، صاغ العقيدة العامة للمحيط الحيوي في عمله الذي صدر عام 1926 تحت عنوان "المحيط الحيوي".
وفقًا لفيرنادسكي، فإن المحيط الحيوي هو قشرة الأرض، والتي يتم تحديد تكوينها مسبقًا بشكل أساسي من خلال أنشطة الكائنات الحية: التروبوسفير بأكمله، والغلاف المائي، والغلاف الصخري: يصل سمكه إلى 30-40 كم، وتسكنه الكائنات الحية أيضًا. باعتبارها منطقة "المحيطات الحيوية السابقة"، والتي تم تحديدها من خلال توزيع الصخور الرسوبية الحيوية على الأرض؛ حيث يتجلى النشاط الإجمالي للكائنات الحية كعامل جيوكيميائي على نطاق كوكبي. هذه منطقة تفاعل نظامي بين المادة الحية والخاملة على الكوكب.
المحيط الحيوي ليس فقط ما يسمى مجال الحياة. تتكون مادتها من سبعة أجزاء شديدة التنوع:
1) المادة الحية.
2) بيولوجية.
3) خامل.
4) خاملة حيوية.
5) المشعة.
6) الذرات المتناثرة.
7) مادة ذات أصل كوني.
وبالتالي، فإن المحيط الحيوي هو مفهوم كوكبي، واسع النطاق، أكبر بكثير من مجال دراسة الحراجي وعالم الأحياء وعالم التربة، والذي يقتصر على "مجال الحياة". لذلك، يُستخدم مصطلح الغلاف الحيوي للإشارة إلى "منطقة الحياة" أو الصدفة الحيوية. يؤكد جسيم "الحياة" على حقيقة أن هذه الطبقة تسكنها كائنات حية. وبالتالي، فإن الغلاف الحيوي (epigenema، وphytogeosphere، والقشرة الحيوية الجيولوجية) هو طبقة من المحيط الحيوي، أو منطقة الحياة، بما في ذلك الكائنات الحية الحالية وأجزاء من الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري التي تنطوي عليها في الدورة البيولوجية؛ سمك على الأرض يصل إلى مئات الأمتار.
مجال نو (noos - العقل) هو مجال الأرض التي يغطيها النشاط البشري. الآن، فيما يتعلق بالرحلات الفضائية، تجاوزت حدود الغلاف الجوي المحيط الحيوي للأرض.