Занятие 5 Экологические проблемы, связанные с антропогенным фактором

ГЕОЭКОЛОГИЯ

Методические рекомендации к лабораторным и практическим занятиям по дисциплине «Геоэкология» у студентов группы ДНГГ

ЗАНЯТИЕ 1.

ЛИТОСФЕРА

Литосфера неоднородна по своему составу и строению, а естественные процессы размещаются неравномер­но. Это создаёт очень пёструю картину в облике, строении и дина­мике современного рельефа. Для выявления основных закономер­ностей в географическом размещении структурных различий и тен­денций современного развития рельефа представляется целесообразным рассмотреть территориальное подразделение литосферы в нескольких аспектах: по типам земной коры, по тектоническим структурам, по морфоструктурам и морфоскульптурам последовательно.

ЗАДАНИЕ 1. Изучить внутреннее строение Земли, схематично изобразить внутренние геосферы в тетради. Дать их характеристику.

Космическое формирование нашей планеты. Земля на ранних эта­пах формирования представляла собой холодное космическое тело, содержащее все известные в природе химические элементы. Атмосфе­ры и гидросферы тогда не существовало, поверхность планеты была совершенно безжизненна. Но постепенно за счет гравитационных сил, энергии распада радиоактивных элементов и лунных приливов недра I Земли стали разогреваться. Когда температура недр достигла уровня плавления окислов железа и других соединений, начались активные процессы формирования ядра и основных оболочек планеты.

Общим процессом формирования оболочек Земли, согласно гипотезе академика А.П.Виноградова, было зонное плавление в ман­тии, располагающейся вокруг ядра. При этом тугоплавкие и тяжелые элементы погружались вниз, образуя и наращивая ядро, а легкоплавкие и легкие по массе элементы поднимались вверх, образуя литосферу и земную кору.

Установить внутреннее строение Земли удалось сейсмическим методом исследования (от греч. сейсмос - трясение, колебание). Суть этого метода состоит в том, что при взрыве колебания в Земле идут с разной скоростью в зависимости от состава и плотности горных пород. Таким образом было установлено, что у Земли есть внутренние твердые оболочки - земная кора, мантия и ядро.

Верхняя оболочка Земли - земная кора - самая неоднородная и сложно устроенная. Так, под материками земная кора состоит из трех сло­ев: верхний - осадочный, средний - гранитный, нижний - базальто­вый. Названия «гранитный» и «базальтовый» слои даны им не за и? минеральный состав, а потому что скорость прохождения волн в эти? слоях соответствует скорости сейсмических волн в базальте и грани­те. Континентальная кора (под материками) имеет мощность от 20 25 км под островами до 80 км в районах молодых складчатых поясов Земли, например под Андами в Южной Америке или в Евразии по; Альпийско-Гималайским поясом. В среднем толщина, или мощность земной коры составляет около 40 км. Осадочный слой в разных уча­стках имеет разную мощность. На древних участках суши, где гра­нитный слой выходит на поверхность, осадочный чехол отсутствует вообще. Средняя же мощность занимает от 1,5 до 3 км. Осадки в ос­новном представлены глинами, песками и известняками.

Под океанами осадочный слой имеет толщину лишь около 0,5 км, и только в районах крупных дельт его мощность возрастает до 10-12 км, иногда до 15 км. Гранитный слой под океанами, как прави­ло, отсутствует. Базальтовый слой под океанами имеет мощность око­ло 5 км.

Мантия - это тоже оболочка Земли, в которой вещество, ее со­ставляющее, находится в пластическом состоянии (как густая пас­та). Но оно неоднородно и простирается от земной коры до глу­бины 2900 км, где она граничит с ядром, находящимся в середине Земли. Мантия состоит из трех слоев. Верхние два слоя, образую­щие верхнюю мантию, имеют толщину 850-900 км, нижний слой мантии - 2000 км.

Верхнюю часть мантии, залегающую непосредственно под зем­ной корой, называют субстратом. Земная кора вместе с верхней частью мантии образует литосферу (от греч. лито - камень). Та­ким образом, в строении литосферы принимают участие земная кора и подстилающая ее, имеющая кристаллическое строение, верх­няя часть мантии. Эти две составляющие определяют строение, и структурные особенности литосферы.

Поверхность земной коры испытывает воздействие тектоничес­ких движений, выветривания и осадконакопления.

Тектонические движения формируют рельеф поверхности Земли, создают горно-складчатые структуры, впадины, а процесс выветри­вания стремится эти неровности выровнять.

Ядро Земли состоит из внешней и внутренней оболочек. Предполагают, что с глубины 2900 км до глубины 5100 км находится внеш­нее ядро, по своему физическому состоянию приближающееся к жид­кости, т. е. вещество ядра находится в расплавленном состоянии, что подтверждается данными о прохождении продольных волн в этой зоне. Оставшиеся до центра Земли 1270 км составляют внутреннее ядро, его еще называют субъядро. Субъядро считают твердым. Экс­перименты, поставленные в лаборатории, показали, что свойствами субъядра может обладать вещество, состоящее на 80% из железа и на 20% из диоксида кремния. Температура, согласно расчетным данным, во внутреннем ядре составляет несколько тысяч градусов по Цельсию (4000 - 5000 °С).

ЗАДАНИЕ 2. Ознакомиться с типами земной коры. Зарисовать схему и составить краткую характеристику типов земной коры.

Рис. 1. Типы земной коры.

 

Существуют два основных типа земной коры — материковый и океанический — и три переходных, или промежуточных, типа — субматериковый, субокеанический и материковой коры с редуци­рованным гранитным слоем.

Океаническая кора обладает трехслойным строением (сверху вниз). Первый слой представлен осадочными породами мощностью до 1 км в глубоководных котловинах, вблизи континентов - 15 км. Породы представлены карбонатными, глинистыми и крем­нистыми разностями. Возраст осадков в океанах не превышает 170-180 млн лет.

Второй слой сложен в основном базальтовыми пиллоу (подушечными) лавами с тонкими прослоями осадочных пород. В нижней части этого слоя располагается своеобразный комплекс параллельных даек базальтового состава, служившими подводящими каналами для подушечных лав.

Третий слой представлен кристаллическими магматически­ми породами главным образом основного состава — габбро и реже ультраосновного, располагающимся в нижней части слоя, глубже которого находится поверхность М и верхняя мантия, сло­женная ультраосновными породами.

Важно подчеркнуть, что кора океанического типа развита не только в океанах и глубоководных впадинах внутренних морей, но также встречается в складчатых поясах на суше в виде фрагментов пород офиолитовой ассоциации, парагенезис (сонахождение) кото­рых (кремнистые породы — базальтовые лавы — основные и ульт­раосновные породы) был впервые выделен Г. Штейнманом в 20-х годах XX в. в Лигурийских Альпах на северо-западе Италии.

Континентальная земная кора также имеет трехчленное стро­ение, но ее структура иная (сверху вниз): Первый осадочно-вулканогенный слой обладает мощностью от 0 на щитах платформ до 25 км в глубоких впадинах, например в Прикаспийской. Возраст осадочного слоя колеблется от ранне­го протерозоя до четвертичного.

Второй слой образован различными метаморфическими по­родами: кристаллическими сланцами и гнейсами, а также гра­нитными интрузиями. Мощность слоя изменятся от 15 до 30км в различных структурах.

Третий слой, образующий нижнюю кору, сложен сильно ме-таморфизованными породами, в составе которых преобладают основные породы. Поэтому он называется гранулито-базитовым. Частично он был вскрыт Кольской сверхглубокой скважиной. Мощность нижней коры 10-30 кМ. Граница раздела между вто­рым и третьим слоем континентальной коры нечеткая, в связи с чем иногда в консолидированной части коры (ниже осадочного слоя) выделяют три, а не два слоя.

Поверхность М выражена повсеместно и достаточно четко скачком скоростей сейсмических волн от 7,5—7,7 до 7,9—8,2км/с. Верхняя мантия в составе нижней части литосферы сложена уль­траосновными породами, в основном перидотитами, как, впро­чем, и астеносфера, характеризующаяся пониженной скоростью сейсмических волн, что интерпретируется как уменьшение вязко­сти и, возможно, плавления до 2—3%

Занятие 2

ПЛАНЕТАРНЫЙ РЕЛЬЕФ ЗЕМЛИ

Рельеф - совокупность неровностей поверхности суши, дна океанов и морей. Рельеф состоит из сочетающихся между собой форм. Формы могут быть выпуклыми (материки, горы, возвышенности, холмы и др.) и вогнутыми (океаны, котловины, речные долины, овраги, балки и др.).

Современный лик Земли, площадь которого составляет 510 млн км2 включает океаны, которыми занято 361 млн км2 (70,8 %), и сушу -149 млн км2 (29,2%).

Прежде чем сформировался современный лик, Земля прошла дли­тельный путь развития. В истории Земли выделяются два основных этапа ее формирования - планетарный и геологический. Планетар­ный продолжался 5,5 - 5,0 млн лет назад и завершился формировани­ем планеты, дифференциацией вещества и образованием ядра и ман­тии Земли. Геологический этап начался 4,5 млн лет назад и продолжа­ется до сих пор. Геологический этап начался с образования первичной океанической коры (вулканизм, трещинные излияния базальтов), а так­же с формирования атмосферы и гидросферы.

Все отложения земной коры по остаткам некоторых групп живот­ных и растений в горных породах разделены исследователями на пять групп. Время, в течение которого накапливалась каждая группа по­род, названо эрой. Название каждой эры отражает относительное вре­мя: архейская (древнейшая), протерозойская (ранняя), палеозойская (древняя), мезозойская (средняя), кайнозойская (новая). Все эры раз­делены на менее длительные отрезки времени - периоды.

Определение возраста горных пород позволяет установить отно­сительное и абсолютное время, прошедшее с какого-то момента или события в истории Земли. Установление продолжительности геоло­гических периодов и эр, а также определение возраста горных пород стали возможными только в XX в., когда для этих целей начали ис­пользовать метод, позволяющий определять процесс распада радио­активных элементов, содержащихся в горных породах. Этот процесс идет с постоянной скоростью и не зависит от изменений внешних ус­ловий. По соотношению содержания в горной породе радиоактивного элемента и продуктов его распада устанавливается абсолютный возраст горной породы в миллионах и тысячах лет. На основании опре­деления геологического возраста горных пород учеными было составлено геологическое летосчисление, или геохронология. 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. Геохроно­логия Земли может быть представлена в виде таблицы.

Неоднократное объединение и новое деление массивов суши, «закрытие» и появление океанов, т. е. изменение планетарного ре­льефа Земли, в настоящее время не вызывают у ученых сомнений. Но почему и как это происходило - единого мнения нет. Одни ученые придерживаются того мнения, что суша возникала и погружалась без горизонтальных перемещений материков - гипотеза «фиксизма». Другие считают, что материки постоянно перемещались - «сходились» и «расходились» - гипотеза «мобилизма». Эту гипотезу выдвинул А. Вегенер. Однако она нашла поддержку только к концу XX в. и получила широкое признание. Кроме того, была выдви­нута новая концепция тектоники литосферных плит. Сторонники ее по­лагают, что литосфера Земли состоит из шести крупных и многих мел­ких плит, «плавающих» по астеносфере. Плиты ограничены сверхглу­бинными разломами, совпадающими либо с рифтовыми долинами в осевой части срединно-океанических хребтов, либо с глубоководны­ми желобами. Крупными плитами являются: Евроазиатская, Американ­ская, Африканская, Тихоокеанская, Индийская и Антарктическая.

Процесс раздвига литосферных плит происходит по линии подвод­ных хребтов к линии желобов со скоростью от 1 до 6 см в год. Это установлено по снимкам, сделанным с искусственных спутников Зем­ли. По образовавшимся трещинам происходит излияние базальтовой лавы, которая, застывая, образует своеобразные клинья, распираю­щие и смещающие по горизонтали смежные плиты. Океанические литосферные плиты, перемещаясь, подвигаются под соседние континен­тальные плиты. При этом происходит разогревание краев плит и плав­ление литосферы, проявляется вулканизм и активизируется сейсмическая активность, например на Тихоокеанском побережье Ев­разии. Происходит смятие в складки осадочных слоев, перекрываю­щих плиту. Сталкивающиеся литосферные плиты приводят к образо­ванию горноскладчатых сооружений. Примером могут служить гор­ные системы Альп, Кавказа, Памира и Гималаев, возникшие в результате столкновения южных литосферных плит с Евразией.

Наряду с учением о геосинклиналях (гипотеза «фиксизма») концеп­ция тектонических плит объясняет ряд закономерностей в строении и развитии земной коры.

ЗАДАНИЕ 3. Построить в тетради и проанализировать гипсографическую кривую Земли, используя рис. 2.

ЗАДАНИЕ 4. Построить столбиковые диаграммы площадей суши земного шара и структуры их земельных фондов, используя данные таблиц 1 и 2. Указать: а) какие физико-географические пояса наиболее и наименее распространены на земном шаре;

б) какие физико-географические пояса и в какой степени ос­воены человеком в земледельческом отношении.

ЗАДАНИЕ 5.Построить столбиковые или круговые диаграммы площади физико-географических зон и структуры земельных фондов для каждого материка (табл. 1, 2). Сравнить материки по степени разнообразия природных ус­ловий и по степени распространения наиболее и наименее бла­гоприятных для освоения человеком физико-географических зон.

ЗАДАНИЕ 6. Вычертить столбиковые диаграммы площадей материков, их средних и максимальных высот по данным табл. 1. Каждую из трех диаграмм удобнее для наглядности распо­ложить одну под другой так, чтобы все три величины для каждого материка находились на одной вертикальной прямой. Каждая диаграмма должна иметь свой заголовок с указанием принятых единиц измерений.

Таблица 1. Площадь материков, их средние и максимальные высоты

Название материка	Площадь, млн. км	Средняя высота, м	Наибольшая высота, м
без островов	с островами
Евразия	53,4	56,2		8848, г. Джомолунгма
Африка	29,2	30,3		5895, вулкан Килиманджаро
Северная Америка	20,4	24,3		6193, г. Мак-Кинли
Южная Америка	18,1	18,3		6960, г. Аконкагуа
Австралия	7,6	8,9		2230, г. Косцюшко
Антарктида	12,4	14,0	410, твердая поверхность 2040, ледяная поверхность	5140, массив Винсон

Рекомендуемый масштаб: а) для диаграммы площадей ма­териков: в 1 см — 6 млн. км2; б) для диаграммы средних высот материков: в 1 см — 200 м; в) для диаграммы максимальных вы­сот материков: в 1 см — 1000 м. Основания всех столбиков в каж­дой диаграмме берутся одинаковыми.

Для более наглядного сравнения материков на диаграммах по площадям, средним и максимальным высотам диаграммы рас­крашивают. Столбики наибольшей площади, наибольшей, сред­ней и максимальной высоты закрашиваются одним цветом, стол­бики второй по величине площади, средней и максимальной вы­соты — другим цветом и т. д. Все цифровые данные таблицы и названия вершин с максимальной высотой надписываются на со­ответствующих столбиках диаграмм после их раскраски.

Таблица 2. Площадь физико-географических/ поясов и зон суши Земли, млн. км

Пояса	Зоны	Всего
Полупустынные и пустынные	тундровые	лесотудровые	лесные	Лесостепей и прерий	Саванн и редколесий	степные	Площадь, млн км2	% от площади всей суши Земли
Полярные (арктический и антарктический)	18,0	_	_	__	_	_	_	18,0	12,1
Субполярные (субарктический и субантарктический)	—	5,6	4,5	-	—	—	—	10,1	6,8
Евразия	—	2,3	1,9	——	—	—	—	4,2	2,8
Северная Америка	—	3,3	2,6	——	—	—	—	5,9	4,0
Умеренные	7,0	—	—	24,2	3,3	—	3,8	38,3	25,7
Евразия	5,9	—	—	16,5	2,3	——	2,9	27,6	18,5
Северная Америка	0,6	—	—	7,3	1,0	—	0,9	9,8	6,5
Южная Америка	0,5	—	—	0,2	—	—	—	0,7	0,5
Австралия	—	—	—	0,2	—	—	—	0,2	0,1
Субтропические	7,4	—	—	7,6	1,8	—	2,4	19,2	12,9
Евразия	4,7	—	—	4,0	—	—	1,1	9,8	6,6
Африка	1,1	—	—	0,6	0,3	—	—	2,0	1,3
Северная Америка	0,9	—	—	1,5	0,6	——	0,6	3,6	2,5
Южная Америка	0,5	—	—	0,6	0,7	—	0,3	2,1	1,4
Австралия	0,2	—	—	0,9	0,2	—	0,4	1,7	1,1
Тропические	17,0	—	—	3,4	—	5,8	—	26,2	17,6
Евразия	3,7	—			—	1,3	—	5,0	3,4
Африка	8,9	—	—	0,4	—	2,0	—	11,3	7,6
Северная Америка	0,4	—	—	1,0	—	0,9	—	2,3	1,5
Южная Америка	0,8	—	—	1,5	—	1,1	—	3,4	2,3
Австралия	3,2	—	—	0,5	—	0,5	—	4,2	2,8
Субэкваториальные	—	—	—	8,7	—	20,0	—	28,7	19,2
Евразия	—	—	—	3,3	—	1,8	—	5,1	3,4
Африка	—	—	—	3,0	—	11,3	—	14,3	9,6
Южная Америка	—	—	—	2,3	—	5,4	—	7,7	5,2
Австралия	—	—	—	0,1	—	1,5	—	1,6	1,0
Экваториальный	—	—	—	8,5	—	—	—	8,5	5,7
Евразия	—	—	—	2,2	—	—	—	2,2	1,5
Африка	—	—	—	2,5	—	—	—	2,5	1,
Южная Америка	—	—	—	3,8	—	—	—	3,8	2,5
Итого	49,4	5,6	4,5	52,4	5,1	25*8	6,2	149,0	—
% от площади всей суши Земли	33,1	3,8	3,0	35,2	3,4	17,3	4,2	—

Таблица 3 Использование земли по материкам и географическим поясам (%)

Материки, географические пояса

Земли промышленного и городского назначе­ния, дороги

Земледельческая площадь, включая села и фермы

Травянисто-кустарниковые пастбища и луга

Леса, включая насаженные

Слабоиспользуемые, непригодные земли и водоемы

А. ПО ЧАСТЯМ СВЕТА

Европа
Азия
Африка	1,5		22,5
Северная и центральная Америка
Южная Америка
Австралия и Океания	1,5		40,5
Антарктида
Суша в целом
Б. ПО ГЕОГРАФИЧЕСКИМ ПОЯСАМ
Экваториальный
Субэкваториальные
Тропические
Субтропические
Умеренные
Субарктика, Арктика и Антарктида

 

ЗАДАНИЕ 7. Построить комплексный физико-географический профиль по 30 меридиану восточной долготы (или по какому-либо другому меридиану, указанному преподавателем) от Северного полюса до эк­ватора. На профиль нанести среднегодовое давление, средние температуры января и июля, основные типы почв и растительного покрова.

Примечание. Дать анализ профиля, проследив взаимосвязи между релье­фом, климатом, почвами и растительностью по линии профиля. Выделить природные зоны на профиле. Вначале строят гипсометрическую линию про­филя. На оси абсцисс откладывают расстояния, на оси ординат высоту и глубину (высота — выше нуля графика, глубина — ни­же нуля графика). За нуль графика принимается уровень океана. Рекомендуемый горизонтальный масштаб 1:20000000, вертикальный масштаб —1:100000. Над линией профиля надписывают океаны, моря, заливы, проливы, острова, низменности, возвышен­ности, плато, горы. Среднегодовое давление, средние темпера­туры января и июля изображают в виде кривых на графике, расположенных над линией профиля. Горизонтальный масштаб графика для построения кривых должен соответствовать гори­зонтальному масштабу профиля. Кривые строят на одном графике и показывают разными цве­тами. Ниже нуля графика откладывают отрицательные темпера­туры воздуха и давление не менее 760 мм.

Данные для построения кривых изменения температур берут с климатических карт. На картах определяют широты, на ко­торых пересекаются изотермы с 30 меридианом восточной дол­готы. Эти широты отмечают на оси абсцисс.

Данные по давлению заимствуют из табл. 4 настоящего пособия. Зная давление и температуру воздуха на разных широтах избранного меридиана, легко построить все три кривые.

Таблица 4. Среднегодовые значения температуры и давления воздуха на уровне моря

Широта (северная).	Давление, гПа	Температура, 0С	Широта (южная).	Давление, гПа	Температура, °С
град			град
	1015,0	—22,7		1012,2	25,3
	1014,2	— 17,2		1015,5	22,9
	1012,2	— 10,7		1017,9	18,4
	1011,5	— 1,1		1013,9	11,9
	1014,2	+5,8		1004,2	5,8
	1015,9	14,1		988,2	—3,4
	1015,5	20,4		989,1	— 13,6
	1012,2	25,3		990,7	—27,0
	1010,5	26,7		991,1	—33,1
	1010,5	26,2

 

Для нанесения годовых сумм осадков под линией профиля чертят горизонтальную ленту шириной около 1 см. Начиная с Северного полюса, на карте годовых сумм осадков измеряют по избранному меридиану расстояния между соседними изогиетами. Эти расстояния откладывают в масштабе профиля на горизон­тальной ленте. Затем отрезки ленты закрашивают разными цве­тами в соответствии с годовыми суммами осадков.

В виде лент, расположенных под лентой годовых сумм осад­ков, наносят и основные типы почв и растительного покрова. Цве­товая раскраска на этих лентах должна соответствовать легенде карт. Типы почв можно показать также узкой полоской на гипсометрическом профиле, а типы растительного покрова — в виде условных знаков над линией с изображением типов почв.

Занятие 3 МИРОВОЙ ОКЕАН

Существуют разные подходы к определению понятия гидросферы. Одна группа учёных считает пра­вомерным относить к гидросфере только те сферы планеты (или части сфер), где в жидком, твёрдом или газообразном состоянии содержится несвязанная вода. Другие же считают возможным относить к ней также сферы (или их части), где несвязанная вода отсутствует, но компоненты воды входят в состав других химических соединений.

При первом подходе в состав гидросферы включается вся океаносфера, поверхностные части литосферы, ледники, реки и озё­ра, почвенные воды, воды болот и воды атмосферы. В этом слу­чае нижняя граница гидросферы проводится в литосфере и приуро­чена к основанию водоносных горизонтов или нижнему пределу про­никновения в толщу литосферы свободных гравитационных вод.

При втором подходе в состав гидросферы дополнительно вклю­чаются области распространения химических соединений, включа­ющих в себя компоненты воды. Это позволяет нижнюю границу гидросферы проводить намного ниже, опустив её в недра Земли, включив в гидросферу всю земную кору полностью и приблизив границу к поверхности Мохоровичича.

Что касается верхней границы гидросферы, то она обычно про­водится в верхней атмосфере.

Если подходить к гидросфере, как к одной из природных сфер окружающей среды, то представляется целесообразным под гид­росферой понимать только области распространения несвязан­ной воды, где она содержится в газообразном, жидком или твёр­дом состоянии. То есть мы будем придерживаться первого из двух рассмотренных выше подходов. При этом имеется в виду, что гидросфера, взятая в пределах распространения свободных вод, не является замкнутой системой. Она разомкнута как на подсти­лающие слои литосферы (где вода находится в связанном состо­яния и при определённых условиях может переходить в свободное состояние и пополнять свободные воды гидросферы; возможны и обратные процессы связывания свободных вод гидросферы при переходе их в состав горных пород), так и на космическое про­странство (за счёт диссипации водорода в космос и поступления

воды в гидросферу в составе космической пыли и метеоритного вещества). Такая концепция не противоречит положению о един­стве всех вод Земли, поскольку опирается на постоянный про­цесс водообмена.

ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГИДРОСФЕРЕ. При рассмотрении процессов накопления, сохранения и ди­намики воды в земном пространстве три понятия являются цен­тральными и неразрывно связаны друг с другом: гидросфера, круговорот воды и водный баланс. Суть этих понятий: 1) гидросфе­ра— одна из геосфер Земли, объединяющим веществом которой является несвязанная вода; 2) круговорот воды (влагооборот или водообмен) — это динамическая характеристика гидросферы, со­вокупность процессов, присущих гидросфере и связывающих её во­едино; 3) водный баланс — количественное выражение круговоро­та воды.

В ходе геологической истории Земли формировались следую­щие круговороты воды, или влагообороты.

Геокосмический круговорот возник с началом образования Земли как планеты. Он представляет собой водообмен между Землёй и Космосом. Поступление воды и составляющих её элементов из меж­планетного пространства на Землю происходит вместе с метеорит­ным веществом и космической пылью, и обратно — из сферы при­тяжения Земли в Космос путём диссипации водорода (в сильно раз­режённой верхней атмосфере под действием ультрафиолетовых лу­чей, когда скорость движения атомов водорода превышает 1/4 вто­рой космической скорости: 11,2: 4 = 2,8 км/сек).

Атмосферно-океанический круговорот существует, по-видимо­му, с архея, когда произошло разделение поверхности Земли на первичный мелководный океан и отдельные острова суши. Этот круговорот в основном слагался из процессов: испарения влаги с поверхности океана, переноса её с облаками и выпадения осадков снова преимущественно в океан. Такой тип круговорота продолжа­ется и ныне: мы наблюдаем его, когда влагооборот осуществляет­ся, не покидая акватории океанического пространства.

Атмосферно-континентально-океанический круговорот стал раз­виваться по мере становления и развития материков. Такой кругово­рот слагается из процессов: испарения влаги с поверхности океана и материков, облакообразования, переноса облаков, выпадения осад­ков в других местах суши или океана и стока (поверхностного и подземного) с суши в океан. Такой круговорот, в ранние геологичес­кие эпохи господствовавший на планете, ныне наблюдается в регио­нах, где развит ледниковый покров, а органический мир лишь начи­нает развиваться.

Атмосферно-литосферно-биосферно-океанический кругово­рот стал зарождаться с началом формирования органического мира и особенно после выхода растительности из океана на сушу. С развитием биосферы стало возрастать её участие в процессе круговорота воды, и в настоящее время этот тип круговорота воды на планете имеет доминирующее значение. Он представ­ляет собой непрерывный процесс перемещения воды на Земле, происходящий под воздействием солнечной энергии и силы гра­витации, и охватывает гидросферу, атмосферу, литосферу и живые организмы.

Скорость влагооборота в разных участках гидросферы различна. В атмосфере водяной пар заменяется 40 раз в год, или каждые 9 суток, здесь наблюдается наиболее высокая скорость обмена влаги. На испарение годового количества выпадающих из атмосферы осадков затрачивается 20% поступающей на Землю энергии, но столько же выделяется при конденсации соответствующего количества водяного пара. Поэтому круговорот влаги сопровождается круговоротом тепло­вой энергии.

Общее количество воды в реках меняется каждые 16 дней; в бо­лотах — 5 лет; в озёрах — 17 лет; в подземных водах — 1400 лет; в океанах и морях — каждые 2600-3000 лет, причём полное переме­шивание воды происходит за 63 года.

Наиболее медленно протекает обмен воды в ледниках: в горных районах каждые 1600 лет, а в ледниковых щитах — каждые 15000-20000 лет.

Интенсивность влагооборота представляет собой частное от де­ления общего количества выпадающей за год воды на всю повер­хность Земли на среднее содержание воды в атмосфере в газообраз­ном, жидком и твёрдом виде. Интенсивность общего влагооборота Земли в современную эпоху характеризуется числом 38.

Минимальные значения интенсивности влагооборотов на разных широтах характерны для тропического и субтропического поясов (в связи с уменьшением годового ко­личества осадков в этих широтах) и максимальные — для уме­ренного пояса (благодаря увеличению годового количества осад­ков и влиянию западно-восточного переносов воздушных масс) и экваториального пояса (большое количество осадков при зна­чительном испарении).

Водный баланс Земли представляет собой равенство, связываю­щее количество воды в виде осадков, поступающих на земную по­верхность, и количество воды, испаряющееся с поверхности суши и мирового океана за определённый промежуток времени, чаще всего в среднем за многолетний период.

В процессе циркуляции атмосферы осуществляется перенос вла­ги, что является причиной образования атмосферных осадков и спо­собствует глобальному перераспределению атмосферной влаги.

Основной процесс, происходящий над океаном — испарение воды, за счёт чего поддерживается на определённом уровне содержа­ние водяного пара в атмосфере. При этом более 86% влаги поступает в атмосферу вследствие испарения её с поверхности мирового океана и только 14% — за счёт испарения с суши. Важной особенностью океанического звена круговорота воды является перенос огромных её масс морскими течениями, которые имеют существенное влияние на климат соответствующих акваторий и участков суши, вблизи ко­торых они протекают. Эти течения переносят воды на три порядка больше, чем все реки суши. Связанный с течениями водообмен в 50 раз интенсивнее водообмена, обусловленного атмосферными осад­ками, выпадающими на поверхность океана.

Круговорот воды на материках протекает с участием вод рек, озёр и болот, ледников, а также подземных вод. Реки возвраща­ют в океан ту часть воды, которая переносится атмосферой с океана на сушу. Подземные воды играют важную роль в форми­ровании речного стока, так как благодаря им реки получают ус­тойчивое питание, и это обеспечивает относительную стабиль­ность их водного режима и бесперебойность действия материко­вого звена круговорота воды. Подземные воды вовлекают в кру­говорот также литосферу. С речным звеном тесно связано и озёр­ное, поскольку на Земле мало крупных озёр, не связанных с реками. За счёт испарения воды с поверхности озёр атмосфера ежегодно получает около 500-600 км3 дополнительной воды, что составляет около 3% общего расхода воды на испарение с суши. Ледники и снежники покрывают около 16 млн. км3 земной повер­хности и также играют важную роль в водном балансе земного шара. К биологическим процессам, имеющим значение в круговороте воды, относится транспирация. В среднем расход на транспирацию составляет почти половину суммарного испарения с суши (около 30—35 тыс. км3 в год), что равно почти 7% от испарения с земной поверхности, включая и мировой океан.

ЗАДАНИЕ 1. На основании анализа меридиональных профилей солености, построенных по средним широтным величинам для Атлан­тического, Тихого и Индийского океанов (рис. 2), выявите и объяс­ните закономерности распределения солености в Океане. Как из­меняется соленость океанских вод от экватора к полюсам на по­верхности и у дна? Где соленость поверхностных вод наибольшая и где — наименьшая? Как происходит изменение солености с глу­биной в экваториальных, тропических и умеренных широтах? (Рекомендуется построить графики.) Каковы особенности распределе­ния солености в каждом океане и чем они объясняются?

ЗАДАНИЕ 2. На основании анализа карты средних годовых температур на поверхности Мирового океана (рис.3) и меридио­нальных сечений Атлантического, Тихого и Индийского океанов (рис. 5) выявите и объясните общие закономерности распределения тепла в Океане.

Как изменяется температура вод Океана по направлению от экватора к полюсам на поверхности и у дна? Где поверхностные воды имеют самую высокую и самую низкую температуру? Как из­меняется температура воды с глубиной в экваториальных, тропиче­ских и умеренных широтах? (Рекомендуется построить графики.) Каковы особенности распределения температуры в каждом из трех океанов и чем они объясняются?

ЗАДАНИЕ 3. На основании анализа карты содержания кисло­рода, растворенного в поверхностных водах Мирового океана (рис. 4), и меридиональных сечений Атлантического, Т

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: