Этапы развития географической возраст оболочки. Вопросы динамики геогрфической оболочки ее состовляющих

Введение

Географическая оболочка

1 Понятие и состав географической оболочки

2 Этапы формирования географической оболочки

Биосферный ярус географической оболочки и его эволюция

1 Понятие о биосфере

2 Круговорот углекислого газа, азота, кислорода и водорода

3 Эволюция биосферы в ноосферу

Развитие концепции ноосферы как дальнейшей эволюции биосферы

1 Этапы преобразования биосферы в техносферу

2 Концепция становления ноогенеза и техногенеза

Заключение

Список литературы

Введение

Данная исследовательская работа в области землеведения была очень актуальна во все времена. Эта тема не утратила свое значение и сейчас. Биосферный ярус является внешней оболочкой твердой части Земли, а его изучение необходимо для понимания всех географических процессов, происходящих на Земле.

Решение данной проблемы имеет как теоретическое, так и практическое значение. Изучая биосферный ярус географической оболочки, мы можем узнать, как происходила эволюция биосферного яруса, и как на ее протяжении сложилось стойкое динамическое равновесие, которое определялось потребительско-восстановительной функцией, т.е потребленные природные ресурсы постоянно и своевременно воссоздавались. С каждым этапом значительного роста численности населения ощутимым становились нарушение равновесия в биосфере. Это объясняется ростом природных ресурсов, на что впервые в 1798 г. указал Т. Мальтус. Сверхмощная техногенная деятельность человечества существенным образом изменяет биосферу Земли, которая, по определению В.И. Вернадского превратилась в ноосферу, т.е. сферу умной жизни. В.И. Вернадский сделал особенно значительный взнос в учение о ноосфере. По современным представлениям, ноосфера - это сфера сознательной деятельности человека в глобальном масштабе, взаимодействия общества и природы, в пределах которой умная деятельность человека становится главным, решающим фактором развития. Практическое значение данной проблемы заключается в том, что эти знания можно использовать в хозяйственной деятельности человека, а также в охране его труда и здоровья.

Объектом исследования является географическая оболочка. Предметом нашего исследования является биосферный ярус. Целью изучения этого вопроса является изучения биосферного яруса географической оболочки и его эволюция. Метод изучения этой работы является теоретический, а именно изучение различных литературных источников географической информации. Изучением данной темой занимались В.И. Вернадский, Э. Зюсс, Ф.Н. Мильков, и другие ученые. В своей работе я задал несколько вопросов: Что такое географическая оболочка? Какую роль играет в ней биосферный ярус? Какова была его эволюция? И какие нарушения может внести деятельность человека в биосферу Земли? С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

1. Географическая оболочка

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. Географическая оболочка

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.

.2 Этапы формирования географической оболочки

В жизни Земли непрерывно происходили и происходят изменения в развитии земной коры, климата, органического мира, а также всей географической оболочки. В процессе развития она непрерывно усложнялась. В своем развитии географическая оболочка прошла три этапа.

Началом первого - неорганического - можно считать появление атмосферы. Тогда существовали только простейшие организмы, и они принимали слабое участие в формировании географической оболочки. Атмосфера отличалась бедным составом свободного кислорода и высоким содержанием углекислоты.

На втором этапе географической оболочки образовалась биосфера, преобразившая все процессы, которые протекали в ней ранее. В ядре географической оболочки, в зоне активного взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы, зародилась органическая жизнь, присутствие которой - вторая уникальная особенность не только одной из оболочек, но и Земли, как планеты в целом. Органическая жизнь в ее различных проявлениях, свойственная всей гидросфере, распространяется на несколько километров вглубь литосферы, разносится потоками воздуха по тропосфере. Зона органической жизни образует одну из специфических оболочек Земли - биосферу. Тонкий горизонт её с наибольшей концентрацией живого вещества на поверхности суши, океана, океанического дна получил название биострома (живого покрова).

На третьем этапе в географической оболочке появилось человеческое общество. Человек начал активно преобразовывать географическую оболочку. Его отличительная черта в том, что человек начинает активно влиять на развитие географической оболочки. От человека зависит, будет ли существовать географическая оболочка, останется она такой прекрасной.

географический оболочка биосфера ноосфера

2. Биосферный ярус географической оболочки и его эволюция

.1 Понятие о биосфере

Впервые понятие биосфера, как «область жизни», введено в науку Ж.Б. Ламарком в начале 19 века, а в геологию Э. Зюссом в 1875 г. Он понимал под этим термином совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами. Вернадский пошел значительно дальше. Его «биосфера не есть только так называемая область жизни». Это единство живого и косного вещества планеты. Но не только. Это еще и связь с космосом, с космическими излучениями, принимаемыми нашей планетой, строящими ее биосферу. Если с понятием «биосферы» по Зюссу связывалось только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой, газообразной) живых организмов, то по В.И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимической силы. В таком случае под понятием биосферы понимается все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть, где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. Биосфера охватывает часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу. Границы биосферы земли проводятся по границам распространения живых организмов, а это значит, что верхняя ее граница проходит на высоте озонового слоя на высоте 20-25 км, а нижняя граница проходит на той глубине, где перестают встречаться организмы.

Биосфера принципиально отличается от прочих земных оболочек поскольку является «комплексной». Она не только «покров» из живого вещества, но и среда обитания миллионов видов живых существ, в том числе и человека. Вернадский не только конкретизировал и очертил границы жизни в биосфере, роль живых организмов в процессах планетарного масштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологической средообразующей силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности.

Рис. 2. Границы биосферы Земли

Многообразие живых систем поражает воображение. За все время эволюции жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых организмов (всего около 500 млн.). В настоящее время насчитывается около 1,2 млн. видов животных и 0,5 млн. видов растений. Минеральных же видов неживой материи (так называемое «косное вещество») насчитывается лишь около 10 тыс. видов. Отдельные живые организмы не существуют изолированно.

В процессе своей жизнедеятельности они соединяются в различные системы (сообщества), например, в популяции. В ходе эволюции образуется другой, качественно новый уровень живых систем, так называемые биоценозы - совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде обитания. Эволюция жизни постепенно приводит к росту и углублению дифференциации внутри биосферы. В совокупности с окружающей средой обитания, обмениваясь с ней веществом и энергией, биоценозы образуют новые системы - биогеоценозы или как их еще называют, экосистемы. Они могут быть разного масштаба: море, озеро, лес, роща и т.д. Биогеоценоз представляет собой естественную модель биосферы в миниатюре, включающую все звенья биотического круговорота: от зеленых растений, создающих органическое вещество, до их потребителей, в итоге превращающих его вновь в минеральные элементы. Иначе говоря, биогеоценоз является элементарной ячейкой биосферы. Таким образом, в совокупности все живые организмы, и экосистемы образуют суперсистему - биосферу.

Говоря о принципах существования биосферы, В.И. Вернадский, прежде всего, уточняет понятие и способы функционирования живого вещества. Живой организм является неотъемлемой частью земной коры и изменяющим ее агентом, а живое вещество - это совокупность организмов, участвующих в геохимических процессах. Организмы берут из окружающей среды химические элементы, строящие их тела, и возвращают их после смерти и в процессе жизни в ту же самую среду. Тем самым и жизнь, и косное вещество находятся в непрерывном тесном взаимодействии, в круговороте химических элементов. При этом живое вещество служит основным системообразующим фактором и связывает биосферу в единое целое. Обладая значительно большей активностью, чем неорганическая природа, живые организмы стремятся к постоянному совершенствованию и размножению соответствующих систем, включая биоценозы. Последние в свою очередь неизбежно входят во взаимодействие между собой, что в конечном счете уравновешивает живые системы различного уровня. В результате достигается динамическая гармония всей суперсистемы жизни - биосферы.

.2 Круговорот углекислого газа, азота, кислорода и водорода

Углекислый газ входит в состав всех органических веществ, а поэтому его круговорот наиболее распространен в природе. Он осуществляется при помощи трех групп организмов: продуцентов, консументов, редуцентов. Органическое вещество синтезируется зелеными растениями в процессе фотосинтеза из углекислого газа атмосферы, содержание которого равно лишь 0,03-0,04%. В гидросфере СО2 растворен в воде, и общее его содержание намного превышает атмосферное. Океан служит мощным буфером регуляции СО2 в атмосфере: при повышении в воздухе его концентрации увеличивается поглощение углекислого газа водой. Углекислый газ атмосферы и гидросферы представляет собой обменный фонд в круговороте углерода, откуда его черпают наземные растения и водоросли. Фотосинтез лежит в основе всех биологических круговоротов на Земле. Высвобождение фиксированного углерода происходит в ходе дыхательной активности самих фотосинтезирующих организмов и всех гетеротрофов - бактерий, грибов, животных, включающихся в цепи питания за счет живого или мертвого органического вещества.

Особенно активно происходит возврат в атмосферу СО2 из почвы, где сосредоточена деятельность многочисленных групп деструкторов и редуцентов и осуществляется дыхание корневых систем растений.

Рис. 3. Круговорот углерода в биосфере (по Б. Болину, 1972)

Этот интегральный процесс обозначается как «почвенное дыхание» и вносит существенный вклад в пополнение обменного фонда СО2 в воздухе. Параллельно с процессами минерализации органического вещества в почвах образуется гумус - богатый углеродом сложный и устойчивый молекулярный комплекс. Гумус является носителем почвенного плодородия, поскольку разрушается определенными группами микроорганизмов медленно и постепенно, обеспечивая равномерное питание растений. Гумус почв является одним из важных резервуаров углерода на суше.

В тех условиях, где деятельность деструкторов тормозится факторами внешней среды (например, при возникновении анаэробного режима в почвах и на дне водоемов), органическое вещество, накопленное растительностью, не разлагается, превращаясь со временем в такие породы, как каменный или бурый уголь, торф, сапропели, горючие сланцы и другие, богатые накопленной солнечной энергией. Они пополняют собой резервный фонд углерода. В биологическом круговороте участвуют лишь доли процента углерода от общего его количества на Земле. Углерод атмосферы и гидросферы многократно проходит через живые организмы. Растения суши способны исчерпать его запасы в воздухе за 4-5 лет, запасы в почвенном гумусе - за 300-400 лет. Основной возврат углерода в обменный фонд происходит за счет деятельности живых организмов, и лишь небольшая часть его (тысячные доли процента) компенсируется выделением из недр Земли в составе вулканических газов.

В настоящее время мощным фактором перевода углерода из резервного в обменный фонд биосферы становится добыча и сжигание огромных запасов горючих ископаемых. Благодаря увеличению сгорания горючих веществ содержание углекислого газа в атмосфере удвоится. Такие быстрые изменения содержания углекислого газа в атмосфере, вследствие которого происходит так называемый парниковый эффект (нагревание атмосферы инфракрасными лучами, благодаря содержанию в ней СО2), может привести к перегреву географической оболочки. Последствия чего для судьбы человеческого общества усиленно обсуждаются и требуют научно обоснованного прогнозирования.

Азот, который является олицетворением белковой жизни в биосфере в основном сосредоточенный в атмосфере, где его часть составляет около 78%. То есть на 1 га поверхности Земли приходится толща воздуха с приблизительно 80 тыс. т азота. Однако в таком виде он недоступен растениям. В круговороте соединений азота очень большое значение отводится микроорганизмам и азотофиксаторам. Только благодаря им элементарный азот с воздуха поступает в почву. Наибольшую роль в этих процессах играют пузырчатые бактерии, которые тесно сотрудничают с бобовыми растениями. При высоком урожае этих растений можно обогатить почву около 400 кг азота на 1 га. Если даже урожай этих растений будет вывезен с поля, значительная часть азота останется с корнями в почве. Количество азота, связанного биологическим круговоротом, является неодинаковым в разных экосистемах. Например, на пропаханной земле - 7-28 кг/га за год, на сенокосах с участием злаковых трав и бобовых - 73-865, а в лесах - 58-594 кг/га за год. Подобным образом некоторые лишайники фиксируют азот при помощи симбиотических сине-зеленых водорослей.

Известно, что Ю. Либих (1843) сформулировал утверждение, согласно которому растения могут полностью обеспечить свои потребности азотом, который поступает в землю вместе с атмосферными осадками (27 кг/га).

Рис. 4. Круговорот азота в биосфере (по К. Делвичу, 1972)

Однако уже через несколько лет В.И. Лавес и И.Г. Гильберт, изучив баланс азота в плодоношении, доказали, что дополнительный внос азота в почву является необходимым, что признал и сам Ю. Либих. Возникновение в атмосфере окисей азота связано с газовыми электрическими разрядами. Эти кислоты вместе с атмосферными осадками попадают в почву.

оличество азота, которое она получает, является очень разным и зависит, прежде всего, от климатических условий, особенно от количества и частоты осадков, времен года, температуры и др. В умеренном климате это количество составляет несколько килограммов за год, а в тропическом, где наблюдается частые бури, его значительно больше, но в среднем не более 10 кг. В атмосферу азот в определенных количествах поступает с почв. Это происходит с участием микроорганизмов во время минерализации органической материи, когда в процессе аммонификации выделяется аммиак. Биологическая фиксация молекулярного азота микроорганизмами, как теми, что свободно передвигаются, так и симбионтами (пузырчатыми), происходит в автотрофном и гетеротрофном блоках биогеоценозов. Для круговорота азота необходимыми является молибден, который в отдельных случаях выступает как лимитирующий фактор. Несмотря на огромные запасы этого элемента в атмосфере и в осадочной оболочке литосферы, в круговороте принимает участие только фиксированный микроорганизмами азот. В большой круговорот все время поступает часть азота в виде разных соединений, которые реками выносятся в моря. Азотосодержащие соединения используются водорослями для синтеза органических веществ и поступает в круговорот океана, часть постепенно оседает на дно. То есть вынос азота на суше не увеличивает его концентрации в морской воде. В биомассе Мирового океана этих элементов в 1000 раз меньше. Если рассматривать круговорот азота в масштабах биосферы, то благодаря саморегулирующим механизмам и обратной связи он считается достаточно идеальным. Часть азота, который производится в густонаселенных районах, в пресной воде и мелководных морях, выносится в глубоководные океанические отложения и остается там, исключаясь на миллионы лет с круговорота. Эти потери компенсируются поступлением азота в воздух с вулканическими газами.

Современная промышленность удобрений фиксирует азот атмосферы в размерах, превышающих природную азотфиксацию в целях увеличения продукции сельскохозяйственных растений. Высокие дозы азотных удобрений приводят, однако, к вымыванию нитратов в грунтовые воды, водоемы и в конечном счете - питьевую воду, а также к избытку их в продуктах питания, что является опасным для человека. Таким же источником загрязнений служат сточные воды с высоким содержанием аммония. На его окисление до нитратов тратится растворенный в воде кислород, что часто бывает губительно для гидробионтов. Таким образом, деятельность человека все сильнее влияет на круговорот азота, в основном в сторону превышения перевода его в связанные формы над процессами возврата в молекулярное состояние.

Кислород и водород входят в состав всех органических соединений. Они поглощаются продуцентами в составе воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза, всеми другими организмами, с органическим веществом, созданным продуцентами, во время дыхания (из атмосферы или водного раствора) и потребления питьевой воды. как конечные продукты биологического круговорота, водород и часть кислорода возвращается в неживую среду так же в виде воды, а кислород, кроме того, выделяется в молекулярной форме в атмосферу растениями-продуцентами как один из конечных продуктов фотосинтеза. Накопление кислорода в атмосфере и гидросфере происходит в геологической истории в результате неполной замкнутости цикла углерода. На полное разложение органического вещества, создаваемого растениями, требуется точно такое же количество кислорода, которое выделилось при фотосинтезе. Захоронение органики в осадочных породах, углях, торфах послужило основой поддержания обменного фонда кислорода в атмосфере. Весь имеющийся в ней кислород проходит полный цикл через живые организмы примерно за 2000 лет.

В настоящее время значительная часть кислорода атмосферы связывается в результате работы транспорта, промышленности и других форм антропогенной деятельности. По расчетам, человечество тратит уже более 10 млрд. т свободного кислорода из общего количества в 430-470 млрд. т поставляемых процессами фотосинтеза. Если учесть, что в обменный фонд поступает лишь небольшая часть фотосинтетического кислорода, деятельность людей в этом отношении начинает приобретать угрожающие масштабы.

.3 Эволюция биосферы в ноосферу

Потенциал растительных и живых организмов огромен. Но он может быть использован в полном объеме лишь при глубоком знании всех процессов регуляции в живой клетке и организме, при детальном изучении влияния на организмы внешних факторов. В 20 веке впервые в истории Земли человек узнал и охватил всю биосферу, закончил географическую карту планеты Земля, расселился по всей ее поверхности. Исторический процесс меняется на наших глазах коренным образом. Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним встал вопрос об эффективном использовании биосферы в интересах человечества. Это новое состояние биосферы В.И. Вернадский назвал ноосферой, такой этап развития биосферы, при котором проявляется как мощная, все растущая геологическая сила роль человеческого разума (сознание) и направленного им человеческого труда. Подобно тому, как в зрелом и здоровом человеческом организме все функции, касающиеся взаимоотношения организма с внешней средой, координируются головным мозгом, так и функционирование современного глобального сверхорганизма - ноосферы - должно управляться ее совокупным разумом.

В будущем нам рисуются как возможные сказочные мечтания: человек стремится выйти за пределы своей планеты в космическое пространство. И вероятно, выйдет. Ноосфера - последнее из многих состояний эволюции биосферы в геологической истории - состояние наших дней. Следует также отметить, что учение о ноосфере не носит пока законченного канонического характера, которое можно было бы принимать как некое безусловное руководство к действию.

3. Развитие концепции ноосферы как дальнейшей эволюции биосферы

.1 Этапы преобразования биосферы в техносферу

Основой теории ноосферы в учении В. Вернадского является особая часть организованной биосферы, которая появилась в эволюционном процессе Земли и в истории человечества, т.е. человеческая деятельность, которая явилась как новая геологическая сила. Ноосфера - закономерный этап развития системы биосфера и человечество, такая степень ее организованности, где человеческая деятельность, основываясь на естественных продуктивных силах биосферы, расширяет возможности развития последней. Учение о ноосфере в концентрированном виде раскрывает становление новой формы организованности планетарных процессов, созданной умной деятельностью человека. Наука, культура, мораль, свободная творческая деятельность - это приложения ноосферы, факторы ее становления. В ХХ столетии рядом с биосферой возникла техносфера.

Рис. 5. Ноосфера. Учение В.И. Вернадского о ноосфере

Техносфера - это область технической деятельности человека на Земле и в космосе, искусственная оболочка Земли, воплощающая человеческий труд, организованный научно-техническим разумом. Ее образование определилось эволюцией биосферы, т.е. живыми организмами, появлением человека разумного, осуществлением им работы физической и интеллектуальной, общественными организациями. Происходит активная целенаправленная перестройка естественных условий Земли, которая приводит к непредусмотренным следствиям.

Своим происхождением, развитием техносфера принципиально отличается от других планетных оболочек. Ее название указывает на рукотворный, художественный характер сферы и логически связанно с понятием техногенез. Благодаря этому техносфера представляет собой качественно новый элемент биосферы. В техногенных процессах реальной геологической силой становится техника, которая требует больших объемов энергии и вещества биосферы, выжимая и сдерживая живые организмы, в частности человека. Человек, (техника) и техносфера образовывают единую систему. Ее влияние на жизнь планеты возрастает. Это нуждается в не просто разумности с точки зрения здравого смысла, осмотрительности в действиях, но и научного предвидения, серьезного научного анализа и на их основе сурового регулирования практической деятельности человечества и его отношений с природой, комплексного и глобального подхода к оценке влияния следствий нашей деятельности на природу. Определенные сдвиги в этой области уже есть. Это, например, новые энергосберегающие технологии, и либерализация экономики, и отвесное развитие коллективного Интеллекта, базирующееся на новых средствах связи и компьютеризации, и постепенный поворот сознания ученых, политиков, да и простых смертных.

В произведениях В. Вернадского техносфера рассматривается в ее становлении и развитии. Говоря о научно-технической деятельности, В. Вернадский имел в виду не только производственно-практическую, но и социальную сферу жизни человечества. Большую роль в формировании техносферы играет научная мысль, которая перерабатывает биосферу, строит и направляет техническую работу человечества. Научная мысль как глобальный геологический фактор, считал В. Вернадский, является активным агентом в системе ноосферы. Человек научно мыслил и благодаря работе изменил биосферу, приспособил ее к себе и сам создал условия проявления присущие её биохимической энергии размножения. Основным в этом процессе действенного влияния научной мысли на смену биосферы стало точное установление факта и его проверки, которое выросло, вероятно, из технической работы, вызванной нуждами повседневной жизни.

Тейяр де Шарден также считал научные исследования и их техническое внедрение важным фактором формирования ноосферы. Он указывал, что наука для человека - это не побочное занятие, а существенная форма деятельности, фактически естественный выход, открытие для излишка сил, которые постоянно высвобождаются машиной. В работах В. Вернадского встречается понятие научная техника, которое означает, на наш взгляд, способы и методы, которыми пользуется наука, приобретая знание. Речь идет о методологических аспектах науки. Ученый отмечает связь научной техники с политикой, идеологией, повседневной жизнью. Заселение людьми всей планеты - отмечал ученый, - стало возможным только благодаря резкому изменению бытовых условий, связанных с новой идеологией, с резким изменением задач государственной жизни, с ростом научной техники, которые осуществились к тому времени.

.2 Концепция становления ноогенеза и техногенеза

Развивая идеи об эволюции биосферы, появлении на Земле человечества, русский ученый делает шаг к новому обобщению - к идее перехода биосферы в ноосферу. При этом Вернадский опирается на данные многих естественных наук, как минералогия, геология, космохимия, биогеохимия и др. Им подчеркнута неизбежность этого процесса как особого естественно-природного явления, которое коренным образом меняет строение биосферы нашей планеты. Вернадский отмечает: «Научная мысль человечества работает только в биосфере и в ходе своего появления в конце концов превращает ее в ноосферу, геологически охватывает ее разумом. В течение последних тысяч лет геохимическое воздействие человечества, захватившего посредством земледелия живое вещество, стало необыкновенно интенсивным и разнообразным. Мы видим удивительную быстроту роста геохимической работы человечества. Мы видим все более яркое влияние сознания и коллективного разума человека на геохимические процессы. Раньше организмы влияли на историю только тех атомов, которые были нужны для их роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и для создания цивилизованных форм жизни. Человек действует здесь не как Homo Sapiens (человек разумный), а как Homo Faber (человек творящий). И он распространяет свое влияние на все химические элементы. Он изменяет геохимическую историю всех металлов, он образует новые соединения, воспроизводит их в количествах того же порядка, какой создался для минералов, продуктов природных реакций.

Этот факт исключительной важности в истории всех химических элементов. Мы видим в первый раз в истории нашей планеты образование новых соединений, невероятное изменение земного лика. С геохимической точки зрения все эти продукты - массы свободных металлов, таких, как железо, медь, олово или цинк, массы угольной кислоты, произведенной обжиганием извести или сгоранием каменных углей, огромные количества серного ангидрида или сероводородов, образовавшихся во время химических и металлургических процессов, и все увеличивающееся количество других технических продуктов - не отличаются от минералов. Они изменяют вечный бег геохимических циклов. Где остановится этот новый геологический процесс? И остановится ли он? Изучение геохимии доказывает важность этого процесса и его глубочайшую связь со всем химическим механизмом земной коры. Он находится еще в состоянии эволюции, конечный результат которой от нас еще скрыт.

Человек всюду увеличивает количество атомов, выходящих из старинных циклов - геохимических «вечных циклов». Он усугубляет нарушение этих процессов, вводит туда новые, расстраивает старые. С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности нашей планеты». О ноосфере Тейяр де Шарден писал так: «Гармоничная общность сознаний эквивалентна своего рода сверхсознанию. Земля не только покрывается мириадами крупинок мысли, но окутывается единой мыслящей оболочкой, образующей... одну обширную крупинку мысли в космическом масштабе. Множество индивидуальных мышлений группируется и усиливается в акте одного единодушного мышления».

«Ноосфера стремится стать одной замкнутой системой, где каждый элемент в отдельности видит, чувствует, желает, страдает так же, как все другие, и одновременно с ними». Для Вернадского в ноосфере соединялись, взаимодействуя, мысль и работа человечества.

«С биогеохимической точки зрения важны, конечно, не научная мысль, не научный аппарат, не орудия науки, но тот реальный результат, который сказывается в геохимических явлениях, вызванных мыслью и работой человека, в новом состоянии биосферы, которое им создается... в ноосфере». Вернадский такое важнейшее явление общества, как культура, рассматривает в планетарном масштабе, оценивая его наряду с научной мыслью как явление планетное. В своей работе «Размышления натуралиста», оценивая новую форму энергии - жизнедеятельность человеческого общества, он пишет: «Эта новая форма биогеохимической энергии, которую можно назвать энергией человеческой культуры или культурной биогеохимической энергией, является той формой биогеохимической энергии, которая создает в настоящее время ноосферу». В.П. Казначеев пишет: «В соответствии с проведенным анализом космопланетарной среды биосферы и живого вещества, определением ноосферы как нового, социально-исторического и социально-природного по своей сути явления, возникающего в этой среде, следует характеризовать превращение биосферы в ноосферу как процесс естественно-исторический. Формирование ноосферы протекает как развертывание новой геокосмической силы, управляющей всей дальнейшей эволюцией планеты - космического тела Солнечной системы. Это влияние социальной деятельности и знания постепенно, но неизбежно превратится в управление всеми космопланетарными силами, включая всю планетную систему и ее космическую среду. Таковы, как указывалось выше, сформулированные В.И. Вернадским основные черты превращения биосферы в ноосферу - сферу, охваченную трудовой, социальной деятельностью человека. Здесь научная мысль становится мощнейшим инструментом управления планетой, гарантируя собственное прогрессивное развитие человечества в обозримом уже не только социальном, но и космогеологическом времени».

В те же примерно годы ученик Вернадского Ферсман тоже писал о геологической роли человека. В отличие от Тейяр де Шардена, уделявшего основное внимание разуму, и Вернадского, отдававшего приоритет соединению в ноосфере мысли и действия, Ферсман писал почти исключительно о технической деятельности человечества. В особом разделе своей четырехтомной «Геохимии» советский ученый дает характеристику геохимии техногенеза, то есть технической деятельности. Здесь Ферсман ноосферу даже не упоминает. Будучи геологом, он интересовался не причинами явлений, не побуждениями человека, не разумом самим по себе, а лишь результатами технического воздействия на биосферу. Основываясь на многочисленных фактах, он пришел к выводу: «Хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимою с процессами самой природы. Вещество и энергия не беспредельны в сравнении с растущими потребностями человека, их запасы по величине одного порядка с потребностями человечества; природные геохимические законы распределения и концентрирования элементов сравнимы с законами техно-химии, т.е. химическими преобразованиями, вносимыми промышленностью и народным хозяйством. Человек переделывает мир».

О переделываемой биосфере Ферсман говорит скорее как о техносфере - области технической деятельности человечества.

Заключение

Биосфера - оболочка Земли, где распространена жизнь, существует «живое вещество», определяющее химический состав и энергетические процессы в атмосфере, гидросфере, верхнем слое литосферы и в почвенном покрове.

Кроме того, выделяют еще социосферу, под которой понимают сферу общественно-производственной деятельности, охваченной человеческой работой. Если основой существования биосферы есть питание, то для социосферы, этими показателями являются соответственно работа, социальный обмен веществ и общественное отношение.

Значение учения В.И. Вернадского о ноосфере состоит в том, что он впервые осознал и попытался осуществить синтез естественных и общественных наук при изучении глобальной деятельности человека, активно перестраивающего окружающую среду. Ноосфера, по мнению ученого, есть уже качественно иная, высшая стадия биосферы, связанная с коренным преобразованием не только природы, но и самого человека. В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой.

Масштабы созданной человечеством материальной культуры поистине огромны. И темпы ее развития постоянно увеличиваются. В наши дни так называемая техномасса (все, созданное человеком за год) уже на порядок превышает биомассу (вес диких живых организмов). Это тревожный сигнал, он требует вдумчивого отношения к балансу составляющих системы природа - биосфера - человек. Человек, преобразуя биосферу, создает техносферу. Но если при формировании биосферы все биоценозы лишь поддерживают системную целостность путем обмена веществом и энергией, то человек, помимо этих функций, в первую очередь производит овеществление природы, создавая новые искусственные предметы.

Однако далеко не все творения человека находятся в гармонии с окружающей действительностью. И если живые организмы, созданные человеком, в большинстве своем вписываются в общую систему природы, то этого никак нельзя сказать о других предметах, созданных им: здания, сооружения... Кроме того, сделанное человеком, как правило, не способствует созданию новых запасов энергии. Человек воздействует на биосферу локально - в сотнях миллионов мест выбрасываются загрязняющие вещества в реки и воздух, сносится плодородный слой почвы, вырубаются леса, разрушаются местообитания растений и животных. Однако биосфера - единая система, охваченная круговоротами веществ, и миллионы локальных воздействий, сливаясь и усиливая друг друга, вызывают глобальные изменения во всех компонентах биосферы. Бесконечное же истребление полезных ископаемых и живого вещества ставит на грань катастрофы само существование не только разумной жизни, но и жизни как таковой.

Список литературы

1. Мильков Ф.Н. Общее землеведение / Ф.Н. Мильков. - М.: Высш. шк., 1990. - 335с.

Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера / В.И. Вернадский. - М.: Наука, 2004. - 580с.

3. Ковда В.А., В.И. Вернадский в мировой науке / Почвоведение. - СПб., 1988. - 41с.

Голубец М.А. Актуальные вопросы экологии / Голубец М.А. - К.: Наук. думка, 1982. - 158c.

Баландин Р.К. Ноосфера или техносфера / Вопросы философии. - 2005. - 116с.

Антропогенный этап

Биогенный этап

Добиогенный этап

2. Антропогенные изменения географической оболочки в современное время: формирование техносферы

Географическая оболочка Земли и входящая в нее ландшафтная сфера находятся в непрестанном изменении и развитии. Одной из важнейших причин этого развития Л.А. Григорьев считает процесс постоянного обмена веществом и энергией между компонентами географической оболочки, между географической оболочкой и внешним миром.

В развитии географической оболочки и ландшафтной сферы можно выделить три основных этапа.

I этап - абиогенный - период с момента образования земной поверхности до появления жизни. Он охватывает допалеозойское время в истории Земли (архейскую и протерозой скую эры). Это время становления географической оболочки и зарождения ее биологического фокуса – ландшафтной сферы. Состав отдельных компонентов географической оболочки и ее вертикальные границы были тогда иными, чем сейчас. Поэтому говорить о географической оболочке в современном ее понимании в то время неправомерно. Первоначально существовало лишь два исходных компонента - горные породы и солнечная радиация, взаимодействие между которыми проявлялось в поглощении и отдаче горными породами тепла, а также в некоторой аккумуляции солнечной радиации поверхностными и, возможно, более глубокими слоями. Важнейшую роль в жизни планеты сыграло появление атмосферы и воды.

В первичной атмосфере господствовали восстановительные условия, в ней преобладали водород и гелий при низком содержании кислорода и относительно высоком содержании углекислоты. Образование водяного пара могло осуществляться двумя путями: за счет выделения из недр и в результате реакции водорода с двуокисью углерода, который наряду с другими газами также выделялся из недр. С появлением воды (с низкой соленостью) возникают моря, океаны, внутренние водоемы, развиваются круговорот воды, эрозионно-аккумулятивные и другие процессы. Покров осадочных пород имел очень небольшую мощность. По-видимому, под действием солнечной радиации водяной пар разлагался на водород и кислород. Однако подавляющая часть кислорода тратилась на окисление аммиака в азот и воду и на окисление метана СН 4 в СО 2 и воду. Таким образом, свободного кислорода в атмосфере практически не было и окисления химических соединений не происходило.

Жизнь в наиболее примитивных ее проявлениях возникла, очевидно, еще в архее, но воздействие ее на ландшафтную сферу и тем более географическую оболочку в целом было ничтожным. Даже к концу добиогенного этапа на суше обитали лишь бактерии и водоросли, поэтому ландшафтной зональности в современном представлении тогда не было, как и не было развитого почвенного покрова.

II этап -биогенный - включает палеозой, мезозой и значительную часть кайнозоя (палеоген, неоген). Моря и сушу завоевывают растения и животные, состав и строение которых все более усложняется с течением времени. С начала палеозоя биологический компонент оказывает решающее влияние на состав и структуру географической оболочки. Благодаря живым организмам возросло содержание кислорода в атмосфере, более энергично пошел процесс накопления осадочных пород, сформировались почвы - этот важнейший компонент ландшафтной сферы. Жизнь, по словам В.И. Вернадского (1926), «теснейшим образом связана со строением земной коры, входит в ее механизм и в этом механизме исполняет величайшей важности функции, без которых он не мог бы существовать».

С появлением жизни как формы существования материи зародилась полноценная географическая оболочка – сложная, качественно своеобразная материальная система. Ландшафтная сфера в этот второй период приобрела зональную структуру, тип которой неоднократно менялся на протяжении палеозоя и мезозоя.

В развитии географической оболочки второго этапа можно выделить два наиболее крупных подэтапа - доантропогенный и антропогенный , качественные различия которых предопределяются воздействием разумного человека на природные процессы.

А) Доантропогенный подэтап . По современным представлениям жизнь возникла около 3 млрд. лет назад и в горных породах того возраста сохранились остатки примитивных бактерий. О появлении жизни в то время свидетельствует также наличие известняков, железистых кварцитов и других пород, возникновение которых связывают с жизнедеятельностью организмов.

Органическая жизнь первоначально, по-видимому, была сосредоточена в мелководной прибрежной, хорошо освещенной полосе морей и океанов. Уже в протерозое в водоемах и на суше значительное развитие получили бактерии, сине-зеленые и меньше красные водоросли, а к концу протерозоя сформировались все типы беспозвоночных животных. Появление жизни - крупнейший эволюционный скачок в развитии, планеты, когда организмы стали великим, постоянным и. непрерывным нарушителем химической косности нашей планеты. Они участвовали в образовании многих осадочных пород и руд, с их помощью атмосфера из восстановительной постепенно стала окислительной.

Для первой половины палеозоя в целом характерна псилофитная флора - травянистые или деревянистые растения, переходная группа между водорослями и папоротникообразными. В животном мире в кембрийское время господствовали археоциаты, появились трилобиты, древнейшие панцирные рыбы, в ордовике развивались кораллы, головоногие ортоцератиты, в силуре появились первые жители суши - скорпионы и многоножки. Большим разнообразием отличалась органическая жизнь девона и карбона. Широко развитые в девоне псилофиты к концу периода вымерли и уступили место древовидным хвощам, плаунам, папоротникам (архиоптерисовая флора), которые достигли расцвета в карбоне. Зеленые растения, обогащая, атмосферу свободным кислородом, создали благоприятную среду для быстрой эволюции животных. Вслед за пышным развитием архиоптерисовой флоры началось быстрое развитие земноводных и пресмыкающихся, представленных звероподобными рептилиями. В пермский период в результате большей сухости флора приобрела ксерофильный облик, господство начали завоевывать голосемянные. Богатый животный мир был представлен крупными фораминиферами, морскими ежами и лилиями, хрящевыми рыбами, земноводными и пресмыкающимися.

В мезозойскую эру появились первые млекопитающие, предки птиц (триас), в мелу началось обеднение голосемянных, появились и широко развились покрытосемянные. Непрерывное, поступательное развитие органической жизни, переход от одних форм к другим, от низших к высшим характерен и для кайнозойской эпохи.

Непрерывному изменению состава и структуры подверглась литогенная основа географической оболочки. Первоначально земная поверхность представляла сплошную геосинклиналь, а в дальнейшем соотношение площадей платформ и геосинклинальных областей менялось следующие образом по подсчетам М.С. Точилина (1960; Юренков, 1982; табл. 1).

Таблица 1 – Соотношение площадей платформ и геосинклинальных областей Земного шара

Одновременно литогенная основа пополнялась веществом за счет внедрения изверженных масс и поступления его из космического пространства; увеличивалась масса осадочных пород, происходили и другие изменения.

На протяжении геологической истории сильно менялось положение полюсов Земли. Согласно П.С. Хромову, в протерозое Северный полюс находился в центре Северной Америки, откуда мигрировал на юго-запад и в кембрии располагался в середине Тихого океана. Уже в палеозое полюс переместился на северо-запад и достиг в триасе побережья Охотского моря, затем начал смещаться к северо-востоку. В неогене он мигрировал по Северному Ледовитому океану в направлении к Гренландии и в антропогене занял современное положение.

Взаимодействие всех непрерывно, поступательно развивающихся компонентов географической оболочки предопределяло постоянное ее изменение во времени и пространстве как целостной материальной системы, естественно-историческое усложнение ее территориальной дифференциации. С полным основанием можно говорить о наличии природных зон в карбоне, перми и других периодах. Так, в пределах Евразии в среднем и верхнем карбоне существовали три климатические зоны с характерной для них растительностью. По данным Н.М. Страхова (1962; Юренков, 1982) неширокой полосой от Молого-Шекснинской низменности через Южный Урал, Тургай, к Заилийскому Алатау протягивалась засушливая; зона, которая сильно расширилась к перми; севернее ее располагалась умеренно влажная (тунгусская) зона с растительным покровом из древовидных плауновых, каламитов, а в перми к ним присоединились гинкговые; к югу от аридной зоны располагалась тропическая влажная зона с пышной вестфальской растительностью из крупных каламитов и кордаитов, лепидодендронов, сигиллярий, древовидных плаунов, папоротников, хвощей и др.

Зонально-провинциальные различия природы еще больше проявились в мезозойское время. Согласно А. А. Борисову (1965; Юренков, 1982), в пределах территории России на протяжении всей мезозойской эры существовали три климатические зоны. В триасе на севере Дальнего Востока выделялась субарктическая зона, северную половину европейской части и север Сибири занимала умеренно теплая континентальная, а на юго-западе располагалась тропическая зона, которая затем сменилась влажной субтропической. Эти же зоны, но несколько иного простирания, отмечались в юре и мелу. К концу мела произошла дифференциация субтропической зоны на влажные субтропики (современный Крым, Черное море, Кавказ, юг Каспия) и сухие (территория Средней Азии).

В палеогене происходила дальнейшая дифференциация природных условий. Юг Русской равнины занимала субтропическая (полтавская} зона с растительностью из вечнозеленых пальм, мирты, фикусов, лавров, дубов, древовидных папоротников, секвой, болотных кипарисов, широколиственных листопадных (тополь, грецкий орех и др.). К северу от широты Волгограда простиралась умеренная теплая тургайская зона с господством листопадных широколиственных древесных и кустарниковых пород с участием хвойных (ель, тис и др.) и мелколиственных (береза, крушина и др.) пород.

Как отмечают многие исследователи, динамичность всех природных процессов усиливалась с возрастом Земли, от одной геологической эпохи к другой. Наибольшей эволюционной изменчивостью обладают природные зоны, расположенные в более высоких широтах. Природные зоны более низких широт обнаруживают относительно большую устойчивость, более консервативны.

Интенсивные горообразовательные движения в неогене, резкое увеличение площади суши и сокращение морских бассейнов, быстрое смещение полюсов и другие факторы обусловили усиление континентальности климата, дальнейшую дифференциацию природных условий. С территории нынешней России отступила палеогеновая полтавская флора, а ее место заняла листопадная тургайская. В миоцене-плиоцене в Средней и Восточной Сибири формировались ядра новой фитогеографической области, где получили господство сосна, ель, пихта, лиственница. Усиление континентальности обусловило в Средней Азии смену лесных биоценозов степными и пустынными. С похолоданием климата хвойные леса из Средней Сибири продвинулись на север Восточно-Европейской равнины, на юге они сменились лиственными лесами. К плейстоцену тургайская флора почти полностью мигрировала в убежища, на территории Евразии существовали все природные зоны, за исключением зон арктических пустынь и тундровой, но очаги тундровой растительности на севере и в горах Сибири к этому времени уже существовали. Тундровая зона сформировалась в позднем плейстоцене (гляциоплейстоцене), современное свое положение она заняла в конце голоценового и поэтому является самой молодой из природных зон.

Наибольшей динамичностью всех природных процессов по сравнению с остальными периодами Земли характеризовалось четвертичное время. В период неоднократных плейстоценовых оледенений происходило сокращение площадей, занятых лесом, перед краем наступавших ледников формировалась своеобразная холодная «лесостепь» (перигляциальная зона), которая включала в себя группировки лесной, степной и элементы формирующейся тундровой растительности. Спускавшиеся горные ледники теснили книзу в предгорья лесную растительность, ее место занимали представители формирующихся альпийских комплексов. В межледниковые эпохи природные зоны и высотные пояса стремились занять свои прежние положения. Вместе с зональными видами растительного мира к северу продвигались и не свойственные этим зонам представители. Так, вследствие переселений в лесной и тундровой зонах в альпийском поясе гор появились степные представители - Центрально-якутские, Яно-Оймяконские, Колымские и другие луго-степи, сохранившиеся и до настоящего времени. Их существование здесь в настоящее время вполне соответствует современным экологическим особенностям этих территорий. Все эти перемещения способствовали перемешиванию различных видов растительного и животного мира, дальнейшему усложнению морфоструктуры географической оболочки.

Б) Антропогенный подэтап - III этап - отвечает четвертичному периоду (антропогену, или плейстоцену и голоцену).В это время географическая оболочка Земли становится местом обитания - географической средой - человека, ареной его хозяйственной деятельности. За сравнительно короткий промежуток времени географическая оболочка оказалась под сильнейшим воздействием человека. Особенно большие изменения, связанные с деятельностью человека, произошли в структуре и строении ландшафтной сферы. Девственный растительный покров многих географических зон нарушен человеком или полностью замещен культурной растительностью; вследствие распашки земель резко возросли эрозионные процессы; плотины электростанций изменили режим рек.

Современный облик ландшафтной сферы есть в значительной мере результат хозяйственной деятельности человека. Именно этот современный облик ландшафтной сферы, в сильной степени преоразованный человеком, и составляет объект исследований ландшафтоведческой науки.

В своей практической деятельности человек выходит далеко за пределы ландшафтной сферы, а отчасти переходит и за пределы географической оболочки. Однако преобразующее воздействие его пока ограничивается в основном рамками ландшафтной сферы.

С появлением человека разумного (Homo sapiens) географическая оболочка вступила в качественно новый этап своего развития, в котором принято выделять четыре основных периода:

1)древнейший (верхний палеолит) - 40-10 тыс. лет назад;

2)древний (мезолит, неолит, бронзовый век) - 10-3 тыс. лет. назад;

3)новый (железный век, историческое -время) - 3 тыс.- 30 лет назад;

4)новейший - с середины 40-х годов XX в. до наших дней.

Первые периоды антропогенного этапа характеризовались сравнительно незначительным воздействием человечества на географическую оболочку. В древнейший период это воздействие проявлялось главным образом в постепенном освоении новых территорий, в количественном изменении некоторых видов растительного и животного мира. Более существенное и разнообразное влияние оказывало человечество на природные процессы во второй, древний период в связи с возникновением скотоводства и земледелия, с активным вмешательством человека в такие компоненты природной среды, как почва, растительный покров. Первыми антропогенными урочищами, созданными человеком в этот период, стали курганы - могильники, сохранившиеся до наших дней. Обработка почвы, пастьба домашнего скота явились причиной.усиления эрозионных процессов, качественного изменения растительных сообществ, смены одних ценозов другими.

Вместе с тем нельзя забывать о поступательном общенаправленном развитии географической оболочки и недооценивать естественно-исторические процессы этого времени.

В послеледниковое время (голоценовое межледниковье) (с 10300 лет до нынешнего этапа) также были значительные колебания климатических условий, особенно в высоких широтах. Это подтверждается данными палинологических анализов отложений озер и болот (Нейштадт, 1957; Еловичева, 2001). Так, в отложениях древнего голоцена (арктический и субарктический периоды - 14000-10300 лет назад) на территории Беларуси отмечалось последовательное преобладание пыльцы сосны и березы при большой роли трав (раунисский интерстадиал), березы с участием сосны и ели, трав (ранний дриасовый - I стадиал), сосны и березы, трав (беллингский интерстадиал), сосны с участием березы и трав (средний дриасовый - II стадиал), ели (30-90%) с сосной и травами (аллередский интерстадиал), сосны и березы с травами (поздний дриасовый – III стадиал) при отсутствии пыльцы широколиственных пород. В раннем голоцене (пребореальный и бореальный периоды) климат стал теплее с разной степенью увлажненности. В пребореале-1 (10300-10000 лет назад) господствовала сосна, пребореале-2 (10300-9200 лет назад) - ель и сосна, бореале-1 (9200-8800 лет назад) - береза, бореале-2 (8800-8400 лет назад) - сосна с участием термофильных пород, бореале-3 (8400-8000 лет назад) - сосна и береза с елью. Средний голоцен объединяет атлантический и суббореальный периоды (8000-2500 лет назад. В атлантике (8000-5000 лет назад) отмечается максимум распространения пыльцы широколиственных пород (до 40%), ольхи и орешника. В суббореале содержание термофильных пород существенно снижается, для суббореала-1 (5000-4000 лет назад) характерен максимум сосны, а суббореалу-2 (4000-2500 лет назад) свойственны максимумы ели и сосны. В позднем голоцене (субатлантический период - 2500 лет назад - современность) растительный покров слагали хвойно-лиственные породы, наряду с участием представителей синантропической растительности. В отложениях субатлантики-1 (2500-1600 лет назад) отмечалось максимальное содержание пыльцы сосны, субатлантики-2 (1600-750 лет назад) - ели и сосны, а субатлантики-3 (750 лет назад - современность) - вновь сосны, а количество пыльцы широколиственных пород в отложениях снизилось до 5%.

Смена лесов (сукцессия растительности) в поозерском позднеледниковье и голоцене связана с изменением климатических условий, а в субатлантический период на естественный ход природных процессов уже накладываются и изменения, вызванные хозяйственной деятельностью человека. В постоптимальное время голоцена (суббореальный и субатлантический периоды) явно выражена тенденция к общему похолоданию климата на фоне кратковременных климатических колебаний в сторону некоторого его потепления и некоторому усилению жизнедеятельности широколиственных древесных пород.

Согласно В.Н. Сукачеву (1938), ельники с участием дуба и других широколиственных пород - это одна из стадий смены широколиственных лесов еловыми, но это процесс медленно идущий, и в победе ели над дубом играют роль не только ее теневыносливость, но и другие свойства, в частности влияние на почву, которое проявляется в усилении подзолистого процесса.

В.Н. Сукачёв совершенно правильно указывал, что ельники с примесью дуба и других широколиственных пород могут оставаться в течение нескольких поколений без резких изменений и даже с временными изменениями в силу случайных причин (рубка, действие вредителей, пожары) в сторону господства дуба с его спутниками. Кроме того, на фоне общего похолодания и увеличения влажности после атлантического времени отмечались и кратковременные климатические колебания в сторону некоторого потепления. Временные потепления способствовали усилению жизнедеятельности широколиственных древесных пород.

Колебания климата в течение послеледникового времени - одна из причин изменений пространственных положений ПТК. Согласно М.И. Нейштадту (1957), М.И. Лопатникову, А.И. Попову (1959), в голоцене подвергались изменениям границы природных зон.

Наиболее значительные изменения отмечались в высоких широтах, т. е. проявилась одна из важнейших закономерностей географической оболочки - большая динамичность природных условий в высоких широтах и относительный консерватизм - в низких. Как установлено, в атлантическое время лесная зона занимала нынешнюю территорию лесотундры и часть тундровой зоны, местами выходила к морям Северного Ледовитого океана. Современное положение природные зоны заняли только в позднем голоцене. Изменения климатических условий, особенно увлажненности, в последние десятилетия повлекли за собой изменение морфоструктуры ПТК, которое наиболее ощутимо сказалось в пределах территорий с близким от поверхности залеганием уровня грунтовых вод. Так, по П.С. Погребняку (1967), за истекшее сорокалетие в пределах Украинского Полесья влажные и сырые местообитания осушились примерно на один гидротоп: т. е. черничники-долгомошники превратились в черничники-зеленомошники, последние - в брусничники, а некоторые брусничники - в лишайниковые боры.

Современная структура географической оболочки - результат очень длительной эволюции . В ее развитии принято выделять три основных этапа - добиогенный, биогенный и антропогенный (табл. 10.1).

Таблица 10.1. Этапы развития географической оболочки

Добиогенный этап отличался слабым участием живого вещества в развитии географической оболочки. Этот самый длительный этап продолжался первые 3 млрд лет геологической истории Земли - весь архей и протерозой. Палеонтологические исследования последних лет подтвердили идеи, высказанные еще В.И. Вернадским и Л.С. Бергом, что лишенных жизни (как их называют, азойных) эпох, по-видимому, не было в течение всего геологического времени или этот отрезок времени крайне мал. Однако этот этап можно называть добиогенным, так как органическая жизнь в это время не играла тогда определяющей роли в развитии географической оболочки.

В архейскую эру на Земле в бескислородной среде существовали самые примитивные одноклеточные организмы. В слоях Земли, образовавшихся около 3 млрд лет назад, обнаружены остатки нитей водорослей и бактериоподобных организмов. В протерозое господствовали одноклеточные и многоклеточные водоросли и бактерии, появились первые многоклеточные животные. На добиогенном этапе развития географической оболочки в морях были накоплены мощные толщи железистых кварцитов (джеспилитов), свидетельствующих о том, что тогда верхние части земной коры были богаты соединениями железа, а атмосфера характеризовалась очень низким содержанием свободного кислорода и высоким содержанием углекислого газа.

Биогенный этап развития географической оболочки по времени соответствует фанерозойскому зону, включающему палеозойскую, мезозойскую и почти всю кайнозойскую эры. Его длительность оценивается в 570 млн лет. Начиная с нижнего палеозоя органическая жизнь становится ведущим фактором в развитии географической оболочки. Слой живого вещества (так называемый биостром) получает глобальное распространение, с течением времени все более усложняются его структура и строение самих растений и животных. Жизнь, зародившаяся в море, охватила затем сушу, воздух, проникла в глубины океанов.

В процессе развития географической оболочки условия существования живых организмов неоднократно менялись, что приводило к вымиранию одних видов и приспособлению других к новым условиям.

Многие ученые связывают коренные перемены в развитии органической жизни, в частности выход растений на сушу, с крупными геологическими событиями - с периодами усиленного горообразования, вулканизма, регрессий и трансгрессий моря, с движением материков. Принято считать, что крупномасштабные преобразования органического мира, в частности вымирание одних групп растений и животных, появление и прогрессивное развитие других, были связаны с процессами, происходящими в самой биосфере, и с теми благоприятными обстоятельствами, которые создавались в результате деятельности абиогенных факторов. Так, повышение содержания углекислого газа в атмосфере во время интенсивной вулканической деятельности сразу активизирует процесс фотосинтеза. Регрессия моря создает благоприятные условия для формирования органической жизни на обмелевших участках. Существенные изменения экологических условий часто приводят к гибели одних форм, что обеспечивает бесконкурентное развитие других. Есть все основания полагать, что эпохи существенной перестройки живых организмов находятся в прямой связи с основными эпохами складкообразования. В эти эпохи формировались высокие складчатые горы, резко усиливалась расчлененность рельефа, активизировалась вулканическая деятельность, обострялась контрастность сред и интенсивно протекал процесс взаимообмена веществом и энергией. Изменения внешней среды служили толчком к видообразованию в органическом мире.

На биогенном этапе биосфера начинает оказывать мощное воздействие на структуру всей географической оболочки. Возникновение фотосинтезирующих растений коренным образом изменило состав атмосферы: снизилось содержание углекислого газа и появился свободный кислород. В свою очередь накопление кислорода в атмосфере вело к изменению характера живых организмов. Поскольку свободный кислород оказался сильнейшим ядом для не приспособленных к нему организмов, многие виды живых организмов вымерли. Наличие кислорода способствовало образованию озонового экрана на высоте 25-30 км, который поглощает коротковолновую часть ультрафиолетовой солнечной радиации, губительную для органической жизни.

Под влиянием живых организмов, которые испытывают все компоненты географической оболочки, меняются состав и свойства речных, озерных, морских и подземных вод; происходит образование и накопление осадочных пород, образующих верхний слой земной коры, накопление органогенных пород (угля, коралловых известняков, диатомитов, торфа); формируются физико-химические условия миграции элементов в ландшафтах (в местах гниения живых органических соединений образуется восстановительная среда с недостатком кислорода, а в зоне синтеза водных растений образуется окислительная среда с избытком кислорода), условия миграции элементов в земной коре, что в итоге определяет ее геохимический состав. По словам В.И. Вернадского, жизнь является великим постоянным и непрерывным нарушителем химической косности поверхности нашей планеты.

Географической оболочке свойственна выраженная зональность (см. § 10.1). О зональности добиогенной геосферы известно мало, очевидно, что зональные изменения ее в то время были связаны с изменениями климатических условий и коры выветривания. На биогенном этапе в зональности географической оболочки ведущую роль играют изменения живых организмов. Начало зарождения географической зональности современного типа относят к концу мелового периода (67 млн лет назад), когда появляются цветковые растения, птицы и набирают силу млекопитающие. Благодаря теплому и влажному климату пышные тропические леса распространились от экватора до высоких широт. Изменение очертаний материков на протяжении дальнейшей истории развития Земли приводило к изменению климатических условий, а соответственно и почвенно-растительного покрова, и животного мира. Постепенно усложнялись структура географических зон, видовой состав и организация биосферы.

В палеогене, неогене и плейстоцене происходило постепенное охлаждение земной поверхности; кроме того, суша расширилась и ее северные побережья в Евразии и Северной Америке продвигались в более высокие широты. В начале палеогена севернее экваториальных лесов появились сезонновлажные субэкваториальные леса, преимущественно листопадные, в Евразии они доходили до широт современных Парижа и Киева. В наше время леса такого типа встречаются лишь на полуостровах Индостан и Индокитай.

Последующее похолодание привело к развитию субтропических, а в конце палеогена (26 млн лет назад) и широколиственных лесов умеренного пояса. В настоящее время такие леса находятся гораздо южнее - в центре Западной Европы и на Дальнем Востоке. Субтропические леса отступили к югу. Более четко обособились природные зоны континентальных районов: степи, обрамленные на севере лесостепями, а на юге - саваннами, которые были распространены по всей Сахаре, на полуострове Сомали и на востоке Индостана.

В неогеновом периоде (25-1 млн лет назад) похолодание продолжалось. Считается, что на протяжении этого периода земная поверхность охладилась на 8 °С. Произошло дальнейшее усложнение зональной структуры: на равнинах северной части Евразии возникла зона смешанных, а затем и хвойных лесов, а более теплолюбивые лесные зоны сузились и сдвинулись к югу. В центральных частях континентальных районов возникли пустыни и полупустыни; на севере их обрамляли степи, на юге - саванны, а на востоке - редколесья и кустарники. В горах более отчетливо проявилась высотная зональность. К концу неогена произошли существенные изменения природы Земли: усилилась ледовитость Арктического бассейна, интенсивнее стали циклонические осадки в средних широтах Евразии, уменьшилась сухость климата в Северной Африке и Передней Азии. Продолжавшееся похолодание привело к оледенению в горах: Альпы и горы Северной Америки покрылись ледниками. Похолодание, особенно в высоких широтах, достигло критического рубежа.

Для большей части четвертичного периода (приблизительно 1 млн - 10 тыс. лет назад) характерны последние в истории Земли оледенения: температура была на 4-6 °С ниже современной. Там, где выпадало достаточное количество осадков в виде снега, ледники рождались и на равнинах, например в субполярных широтах. В этой обстановке холод как бы аккумулировался, поскольку отражательная способность снежной и ледниковой поверхностей достигает 80%. Вследствие этого ледник расширялся, образуя сплошной щит. Центр оледенения в Европе находился на Скандинавском полуострове, а в Северной Америке - на Баффиновой Земле и Лабрадоре.

В настоящее время установлено, что оледенения как бы пульсировали, прерываясь межледниковьями. Причины пульсаций все еще являются предметом споров ученых. Некоторые из них связывают похолодание с активизацией вулканической деятельности. Вулканическая пыль и пепел заметно усиливают рассеяние и отражение солнечной радиации. Так, при уменьшении суммарной солнечной радиации только на 1% вследствие запыленности атмосферы средняя планетарная температура воздуха должна понижаться на 5 °С. Этот эффект усиливает возрастание отражающей способности самой охваченной оледенением территории.

В период оледенения появилось несколько природных зон: сам ледник, который образовал полярные пояса (арктический и антарктический); зона тундры, возникшая вдоль края арктического пояса на вечной мерзлоте; тундростепи в континентальных более сухих районах; луга в приокеанических частях. Эти зоны отделялись от отступающей к югу тайги зоной лесотундры.

Антропогенный этап формирования географической оболочки назван так в связи с тем, что развитие природы на протяжении последних сот тысячелетий происходило в присутствии человека. Во второй половине четвертичного периода появились древнейшие люди архантропы, в частности питекантроп (в Юго-Восточной Азии). Архантропы существовали на Земле длительное время (600-350 тыс. лет назад). Однако антропогенный период в развитии географической оболочки наступил не сразу вслед за появлением человека. Сначала воздействие человека на географическую оболочку было ничтожным. Собирательство и охота с помощью дубинок или почти необработанного камня по своему воздействию на природу мало отличали древнейшего человека от животных. Древнейший человек не знал огня, не имел постоянных жилищ, не пользовался одеждой. Поэтому он почти полностью находился во власти природы, а его эволюционное развитие определялось в основном биологическими закономерностями.

На смену архантропам пришли палеоантропы - древние люди, просуществовавшие в общей сложности свыше 300 тыс. лет (350-38 тыс. лет назад). В это время первобытный человек овладел огнем, что окончательно отделило его от животного царства. Огонь стал средством охоты и защиты от хищников, изменил состав пищи, помог человеку в борьбе с холодом, что способствовало резкому расширению области его обитания. Палеоантропы стали широко использовать пещеры в качестве жилищ, им была известна одежда.

Примерно 38-40 тыс. лет назад палеоантропов вытеснили неоантропы, к которым относится современный человек Homo sapiens. Именно к этому времени и относят начало антропогенного периода. Создав мощные производительные силы, которые участвуют в глобальном масштабе во взаимодействии всех сфер Земли, человек придает целенаправленность процессу развития географической оболочки. Почувствовав свое могущество, человек на собственном опыте убедился, что его благополучие неразрывно связано с полнокровным развитием природы. Осознание этой истины знаменует начало нового этапа эволюции географической оболочки - этапа сознательного регулирования природных процессов, имеющего целью достижение гармоничного развития системы «природа - общество - человек».

— это совокупность всех форм земной поверхности. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми, сложными.

Разница высот между самой высокой вершиной на суше, горой Джомолунгмой в Гималаях (8848 м), и Марианской впадиной в Тихом океане (11 022 м) составляет 19 870 м.

Как же формировался рельеф нашей планеты? В истории Земли выделяют два основных этапа ее формирования:

• планетарный (5,5-5,0 млн лет назад), который завершился формированием планеты, образованием ядра и мантии Земли;
• геологический , который начался 4,5 млн лет назад и продолжается до сих пор. Именно на этом этапе произошло образование земной коры.

Источником информации о развитии Земли в течение геологического этапа прежде всего являются осадочные горные породы, которые в подавляющем большинстве сформировались в водной среде и поэтому залегают слоями. Чем глубже от земной поверхности лежит слой, тем раньше он образовался и, следовательно, является более древним по отношению к любому слою, который расположен ближе к поверхности и является более молодым. На этом простом рассуждении основывается понятие относительного возраста горных пород , которое легло в основу построения геохронологической таблицы (табл. 1).

Самые длительные временные интервалы в геохронологии — зоны (от греч. aion - век, эпоха). Выделяют такие Зоны, как: криптозой (от греч. cryptos - скрытый и zoe — жизнь), охватывающий весь докембрий, в отложениях которого нет остатков скелетной фауны; фанерозой (от греч. phaneros - явный, zoe — жизнь) — от начала кембрия до нашего времени, с богатой органической жизнью, в том числе скелетной фауной. Зоны не равноценны по продолжительности, так, если криптозой длился 3-5 млрд лет, то фанерозой — 0,57 млрд лет.

Таблица 1. Геохронологическая таблица

Зоны делятся на эры. В криптозое различают архейскую (от греч. archaios — изначальный, древнейший, aion - век, эпоха) и протерозойскую (от греч. proteros - более ранний,zoe — жизнь) эры; в фанерозое - палеозойскую (от греч. древний и жизнь), мезозойскую (от греч. теsos - средний,zoe — жизнь) и кайнозойскую (от греч. kainos - новый,zoe — жизнь).

Эры разделены на менее длительные отрезки времени - периоды , установленные лишь для фанерозоя (см. табл. 1).

Основные этапы развития географической оболочки

Географическая оболочка прошла долгий и сложный путь развития. В се развитии выделяют три качественно различных этапа: добиогенный, биогенный, антропогенный.

Добиогенный этап (4 млрд — 570 млн лет) — самый длительный период. В это время происходил процесс увеличения мощности и усложнения состава земной коры. К концу архея (2,6 млрд лет назад) на обширных пространствах уже сформировалась континентальная кора мощностью около 30 км, а в раннем протерозое произошло обособление протоплатформ и протогеосинклиналей. В этот период гидросфера уже существовала, но объем воды в ней был меньше, чем сейчас. Из океанов (и то лишь к концу раннего протерозоя) оформился один. Вода в нем была соленой и уровень солености скорее всего был примерно таким, как сейчас. Но, по-видимому, в водах древнего океана преобладание натрия над калием было еще большим, чем сейчас, больше было и ионов магния, что связано с составом первичной земной коры, продукты выветривания которой сносились в океан.

Атмосфера Земли на этом этапе развития содержала очень мало кислорода, озоновый экран отсутствовал.

Жизнь, скорее всего, существовала с самого начала этого этапа. По косвенным данным, микроорганизмы обитали уже 3,8-3,9 млрд лет назад. Обнаруженные остатки простейших организмов имеют возраст 3,5- 3,6 млрд лет. Однако органическая жизнь с момента зарождения и до самого конца протерозоя не играла ведущей, определяющей роли в развитии географической оболочки. Кроме того, многими учеными отрицается присутствие органической жизни на суше на этом этапе.

Эволюция органической жизни в добиогенный этап протекала медленно, но тем не менее 650-570 млн лет назад жизнь в океанах была достаточно богатой.

Биогенный этап (570 млн — 40 тыс. лег) длился в течение палеозоя, мезозоя и почти всего кайнозоя, за исключением последних 40 тыс. лет.

Эволюция живых организмов на протяжении биогенного этапа не была плавной: эпохи сравнительно спокойной эволюции сменялись периодами быстрых и глубоких преобразований, во время которых вымирали одни формы флоры и фауны и получали широкое распространение другие.

Одновременно с появлением наземных живых организмов стали формироваться почвы в нашем современном представлении.

Антропогенный этап начался 40 тыс. лет назад и продолжается в наши дни. Хотя человек как биологический род появился 2-3 млн лег назад, его воздействие на природу длительное время оставалось крайне ограниченным. С появлением человека разумного это воздействие значительно усилилось. Произошло это 38-40 тыс. лет назад. Отсюда и берет отсчет антропогенный этап в развитии географической оболочки.