Формы развития географической оболочки. Главные круговороты веществ и энергии. Циклические и ритмические изменения географической оболочки.

С философской точки зрения, развитие – это необратимое, направленное, закономерное изменение материи и сознания, их универсальное свойство. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта – его состава и структуры. Различают следующие две формы развития: 1) эволюционное развитие (постепенность) и 2) революционное развитие (скачок). Выделяют также две линии развития: а) прогрессивное (восходящее) развитие и б) регрессивное (нисходящее) развитие.

Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ, большой или биосферный (охватывающий всю биосферу), и малый или биологический (внутри экосистем).

Биосферному круговороту веществ предшествовал геологический, связанный с образованием и разрушением горных пород и последующим перемещением продуктов разрушения — обломочного материала и химических элементов. Значительную роль в этих процессах играли и продолжают играть термические свойства поверхности суши и воды: поглощение в отражение солнечных лучей, теплопроводность в теплоемкость. Вода больше поглощает солнечной энергии, а поверхность суши в одних и тех же широтах больше нагревается. Неустойчивый гидротермический режим поверхности Земли вместе с планетарной системой циркуляции атмосферы обусловливал геологический круговорот .веществ, который на начальном этапе развития Земли наряду с эндогенными процессами, был связан с формированием континентов, океанов и современных геосфер. О геологическом проявлении его говорит и перенесение воздушными массами продуктов выветривания, а водой — растворенных в ней минеральных соединений. Со становлением биосферы в-большой круговорот включились продукты жизнедеятельности организмов. Геологический круговорот, не прекратив своего существования, приобрел новые черты: он стая начальным этапом биосферного перемещения вещества. Именно он поставляет живым организмам элементы питания и во многом определяет условия их существования.

Большой круговорот веществ в биосфере характеризуется двумя важными моментами:

1) осуществляется на протяжении всего геологического развития Земли;

2) представляет собой современный планетарный процесс, принимающий ведущее участие в дальнейшем развития биосферы (Радкевич, 1983).

На современном этапе развития человечества в результате большого круговорота на большие расстояния переносятся также загрязняющие вещества, такие как оксиды серы и азота, пыль, радиоактивные примеси. Наибольшему загрязнению подверглась территория умеренных широт Северного полушария.

Перемещающее в геологическом круговороте неорганическое вещество является резервным фондом для биологической ветви биосферного круговорота. Этот резервный фонд сосредоточен в атмосфере в виде газов и газообразных веществ, в воде — растворенных химических элементов и их соединений, в литосфере — минеральных и органоминеральных веществ почвенного покрова. К атмосфере и гидросфере приурочен в основном транзитный цикл круговорота, к литосфере — осадочный.

Малый или биологический круговорот веществ развертывается на фоне большого, геологического, охватывающего биосферу в целом. Он происходит внутри экосистем, но не замкнут, что связано с поступлением вещества и энергии в экосистему извне и с выходом части их в биосферный круговорот. По этой причине иногда говорят не о биологическом круговороте, а об обмене энергии в экосистемах и отдельных организмах.

Растения, животные и почвенный покров на суше образуют сложную мировую систему, которая формирует биомассу, связывает и перераспределяет солнечную энергию, углерод атмосферы, влагу, кислород, водород, азот, фосфор, серу, кальций и другие элементы, участвующие в жизнедеятельности организмов. Растения, животные и микроорганизмы водной среды образуют другую планетарную систему, выполняющую ту же функцию связывания солнечной энергии и биологического круговорота веществ (Ковда, 1976).

Суть биологического круговорота заключается в протекании двух противоположных, но взаимосвязанных процессов — созидания органического вещества и его разрушения. Начальный этап возникновения органического вещества обусловлен фотосинтезом зеленых растений, т.е. образованием этого вещества из углекислого газа, воды и минеральных соединений с использованием лучистой энергии Солнца. Растения извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, кальций, калий, магний, марганец, кремний, алюминий, медь, цинк и другие элементы. Растительноядные животные поглощают уже соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения. Хищники питаются растительноядными животными, потребляют пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и др. В процессе разрушения микроорганизмами органического вещества отмерших растений и остатков животных в почву и водную среду поступают простые минеральные соединения, доступные для усвоения растениями, и начинается следующий виток биологического круговорота.

В отличие от большого круговорота малый имеет разную продолжительность: различают сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты. При изучении биологического круговорота веществ основное внимание уделяется годовому ритму, определяемому годичной динамикой развития растительного покрова.

Продолжительность циклов круговорота тех иди иных веществ чрезвычайно различна. Время, достаточное для полного оборота углекислого газа атмосферы через фотосинтез, составляет около 300 лет, кислорода атмосферы тоже через фотосинтез — 2000—2500, азота атмосферы: через биологическую фиксацию, окисление электрическими разрядами и фотохимическим путем — примерно 100 млн лет, воды через испарение — около 1 млн лет.

В большом и малом круговоротах участвует, множество химических элементов и их соединений, но важнейшими из них являются те, которые определяют современный этап развития биосферы, связанный с хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся круговороты углерода, серы и азота (их оксиды — главнейшие загрязнители атмосферы), а также фосфора (фосфаты — главный загрязнитель вод суши). Большое значение имеют круговороты токсичных элементов — ртути (загрязнитель пищевых продуктов) и свинца (компонент бензина). Кроме того, из большого круговорота в биологический поступают многие вещества антропогенного происхождения (ДДТ, пестициды, радионуклиды и др.), которые причиняют вред биоте и здоровью человека.

Одна из важнейших особенностей географической оболочки — непрестанное движение, изменение и обновление, и как результат — непрерывное ее развитие, поступательное движение от низшей ступени к высшей, движение не по кругу, а по восходящей линии (спирали). Согласно одному из основных законов диалектики, развитие — сложный процесс, в котором результатом накопления незаметных и постепенных количественных изменений является последующий скачкообразный переход к изменениям качественным.

Закономерное чередование или повторение и основанную на нем соразмерность составляет понятие ритма. С диалектических позиций проявлением спиралеобразного характера развития географической оболочки правомерно рассматривать ритмику присущих ей явлений. Так, для развития географической оболочки характерно чередование теплых и холодных климатических эпох. Свидетельством теплых и влажных климатических условий являются месторождения углей, известняков; бокситовых, железных и марганцевых" руд. В засушливые периоды в земной коре накапливались доломиты, гипсы, каменная и калийные соли. В холодные-периоды обширные территории подвергались горным и покровным оледенениям, оставившим ледниковые и водно-ледниковые отложения, лишенные пыльцы и спор теплолюбивых растений.

Периодичность — это повторение определенной последовательности фаз, «закругленность» (завершенность).

Цикл — совокупность взаимосвязанных процессов и явлений, образующих законченный круг развития чего-либо, стройную систему.

В настоящее время с большей определенностью можно говорить о проявлении в развитии географической оболочки ритмов различной продолжительностью:

— 200-250 млн. лет (I наивысший порядок) — связываются с полным оборотом Солнечной системы вокруг центра Галактики,

— 40-60 млн. лет (II порядок) — отвечают сезонам галактического года,

— 40-50 тыс. лет (III порядок) — обусловлены изменениями количества и состава солнечной радиации,

— 1850 лет — объясняются изменениями приливообразующих сил Земли,

— 11 лет — связаны с изменением солнечной активности.

Основоположником учения о ритмике природных процессов считается Е. Брикнер (1890), а продолжателями концепции стали В.Б. Шостакович (1934), М. Миланкович (1939), А.В. Шнитников (1949, 1957)

Самыми четкими являются ритмики времен года и суточная. В основе годовой ритмики ПТК лежит изменение климатических условий в результате обращения Земли вокруг Солнца. Годовая ритмика четко прослеживается в ходе всех физико-географических процессов. Так, с понижением температур в зимний период замедляются многие процессы в геосистемах (резко уменьшается сток, меняются интенсивность миграции химических элементов, химический состав вод и др.). Например, интенсивность миграции химических элементов в тайге зимой примерно такая же, как в ледяной зоне Арктики. Зимой резко падает содержание в воде кислорода, увеличивается количество СО2, в связи с чем снижается жизнедеятельность организмов, растения находятся в состоянии относительного покоя.

Основная причина развития, географической оболочки, ее необратимого изменения во времени и постоянного усложнения, территориальной дифференциации кроется во внутренних противоречиях, заложенных в самой оболочке (материальной системе) в результате взаимодействия (единства и борьбы) внешних (солнечная радиация) и внутренних (тектоника) факторов с окружающей их средой.

Поиск по сайту: