Макияж. Уход за волосами. Уход за кожей

Известно, что географическая оболочка представляет собой самый крупный природный элемент. Это комплексная оболочка земного шара, в которой взаимодействуют литосфера, биосфера, гидросфера и атмосфера. Границы географической оболочки совпадают с биосферой.

Целостность географической оболочки определяется взаимным проникновением друг в друга газовой, минеральной, водной и живых оболочек и их взаимодействием. Выделяют метахронность развития географической оболочки, которая была проявлена в ходе ее эволюции.

Этот принцип хорошо виден в развитии оболочки на примере развития биострома и эволюции человека. Есть множество методологических положений, которые относятся к изучению закономерности развития географический оболочки Земли. Это ее эволюционные свойства: унаследование, транзитивность, изменчивость и инерционность.

Этапы развития географической оболочки

Географическая оболочка формировалась на протяжении длительного времени, поэтому ее строение и состав постоянно усложнялись и преобразовывались. Выделяют три основных этапа в развитии географической оболочки - это добиогенный, биогенный и антропогенный.

Взаимосвязь атмосферы, литосферы, биосферы и гидросферы посредством круговорота энергии и веществ определяет нынешнюю целостность географической оболочки. Ей присуща зональность, которая усложнялась и формировалась одновременно с развитием биосферы, являющейся элементом географической оболочки.

Зачастую выделяют такие характерные закономерности и особенности географической оболочки, как ритмичность различных природных явлений и процессов. Среди них уже выделяют различные ритмы - астрономические, солнечные, суточные и геологические.

При помощи сравнения разновременных состояний географической оболочки удается установить структуру ее изменения. Это направленные, необратимые преобразования, которые могут скачкообразно или плавно приводить к усложнению структуры географической оболочки, к увеличению ее разнообразия и сложности географических процессов и явлений, что постоянно происходят в ней.

Это и представляет собой ее развитие. Этот сложный, порой противоречивый процесс, конечный итог которого приводит к тому, что количественные изменения способствуют качественным скачкам. Именно развитие географической оболочки способствовало появлению литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы, они были сформированы, как новые качественные структуры.

Так как взаимодействует внешняя - солнечная - энергия и внутриземная энергии, и это является энергетической основой изменения географической оболочки, то именно они организуют определенные закономерности в развитии ее процессов и явлений.

Поэтому о географической оболочке говорят, как о ступени развития планеты Земля. Предпосылкой возникновения и дальнейшего развития жизни стал именно географический уровень организации подобных природных систем.

Географическая оболочка стала формироваться с того момента, когда растущая планета приобрела возможность саморазвития, т. е. по завершении в основном аккреационного образования ядра и мантии. Каждая планета начинает в это время создавать свои внешние оболочки, отражающие особенности самостоятельного развития. Для временной оценки событий и явлений далекого прошлого существуют свои методы определения возраста. Первоначально исходили из последовательности залегания горных пород и характера внедрений одних в другие. Затем появилась возможность дать им палеонтологическую характеристику по останкам организмов. Открытие радиологических методов позволило оценить абсолютный возраст земных образований.

Историю Земли подразделяют на два этапа (зона): криптозой (время скрытой жизни) и фанерозой (время явной жизни).

Фанерозой довольно хорошо изучен и на основании палеонтологических материалов, подтвержденных данными других методов, подразделен на эры, периоды и эпохи (табл. 8.1).

Криптозой изучен слабо, особенно его ранние этапы. Общепринято деление криптозоя на протерозой и архей. Время между возникновением планеты и образованием известных ныне горных пород определяют как катархей.

Фактологических данных о начальном этапе становления географической оболочки практически нет. Несомненно, что земные процессы и явления того времени происходили в условиях интенсивного космического энергетического воздействия, а также бомбардировки метеоритами и другими телами, которые относительно легко достигали земной поверхности при отсутствии существенной атмосферы. Количество твердых разноразмерных объектов в окружающем пространстве было еще значительным из-за неполной упорядоченности вещества допланетного облака. В условиях остаточной атмосферы первичной туманности началось формирование собственно планетных образований. По общим представлениям ученых, подкрепленным и радиологическим материалом, Земля как самостоятельная планета образовалась 4,5-4,7 млрд лет назад.

Предполагается, что в катархее и раннем архее вулканогенные горные породы, вероятно, основного (базальтового) состава соз дали первичную земную кору, закрывшую ультраосновную пери-дотитовую корку аккрецированной планеты со следами многочисленных метеоритных бомбардировок. Поступающие из недр соединения углерода, серы, аммиака, водорода и других газов и эманации стали замещать постоянно диссипирующую остаточную водородно-гелиевую атмосферу и формировать первичную земную атмосферу, а выделяющиеся при дегазации недр водяные пары и другие жидкости могли конденсироваться и дать начало образованию поверхностных вод гидросферы. В дегазируемом веществе могли находиться и незначительные количества кислорода, который фактически не мог существовать в свободном состоянии и активно соединялся с другими элементами. Конденсация жидкостей из горячих паров скорее всего происходила вблизи земной поверхности и в толщах эффузивных образований, представленных чаще всего лавами, лаво-брекчиями и пеплами.

Таблица 8.1. Стратиграфическая шкала

Рис. 8.1. Схема эволюции географической оболочки

На рис. 8.1 и 8.2 приведены схемы эволюции химического состава атмосферы и форм жизни на Земле. На рис. 8.2 показано также соотношение между содержанием кислорода в атмосфере в разные геологические эпохи и возникновением и количеством жизненных форм организмов (бактерий, растений, животных). Заметим, что схемы исходят из предположения о земном происхождении жизни, которая запаздывает по отношению к абиогенной природе. В настоящее время многие считают, что начальные формы жизни присутствовали с момента аккреции или со времени ее окончания. К тому же новейшие исследования показали наличие остатков живых организмов в породах с возрастом 3,5-3,2 млрд лет, а время начального фотосинтеза установлено на рубеже 3,5-3,8 млрд лет. К этому времени относятся и находки проблематичных остатков жизни.

Многочисленные эксперименты по получению из неорганических элементов органических соединений неоднократно приводили к успеху. Однако всегда из неорганических химических компонентов получались только химические органические соединения без признаков биологической активности. Таким образом, очевидно существование в природе двух принципиально различных типов вещества: минерального атомарно-кристаллического и живого атомарно-организменного. Коренные различия в биологической активности, даже химически одинаковых соединений, свидетельствует об их принципиальной индивидуальности и невозможности перехода минеральных неорганических и органических веществ в биоорганические живые вещества. Поэтому не следует искать на Земле следы начала жизни. Жизнь вечна и имеет свои особые формы существования.

Рис. 8.2. Схема развития органического мира на фоне изменения содержания свободного кислорода (по Б. С. Соколову): 1 - губки; 2 - кишечнополостные; 3 - гребневики; 4 - черви; 5 - членистоногие; 6 - моллюски; 7- мшанки; 8 - брахиоподы; 9 - иглокожие; 10 - погонофоры; 11 - рыбы; 12 - полухордовые; 13 - позвоночные (черепные); КСА - концентрация кислорода в современной атмосфере

Реконструкция состава литосферы. Наиболее древние из обнаруженных горных пород с возрастами 3,8-4,1 млрд лет известны лишь в нескольких местах: запад Австралии, юг Африки, восток Южной Америки, северо-восток Северной Америки и юг Гренландии, центр и юго-восток Азии, восток Европы и Антарктида. Наиболее типичными формированиями являются «серые гнейсы», местами подстилаемые «розовыми гнейсами», или гранулитами, с залегающими на них осадочно-вулканогенными отложениями.

Последние хорошо изучены в разрезах юга Гренландии, где они представлены серией Исуа, которая сложена амфиболитами, кремнистыми и карбонатными сланцами с прослоями обломков, полосчатыми железистыми кварцитами с точечными вкраплениями округлых образований окисленного железа, конгломератами с гальками кварцитов, карбонатно-кремнистыми и карбонатными породами. Абсолютный возраст пород серии Исуа и подстилающих их гнейсов составляет 3,8 - 3,7 млрд лет.

Результаты анализа отложений позволяют с разной степенью достоверности утверждать:

Наличие в это время на поверхности планеты воды;

Развитие эрозионно-денудационной деятельности на суше, поставлявшей обломочный материал в водоемы;

Существование разных химических условий осадконакопления, из-за чего сменялось накопление железистых, карбонатных или кремнистых осадков;

Появление свободного кислорода, о чем свидетельствуют округлые выделения окисленного железа, что некоторыми исследователями связывается с присутствием фотосинтезирующих организмов;

Вкрапления могут быть остатками первичных организмов гетерогенного типа, названных исуасферами;

Наличие остатков живых организмов требует признания более раннего существования автотрофной жизни;

Начало осадконакопления, видимо, происходило одновременно с остыванием формирующейся земной коры и изменением горных пород (метаморфизмом);

Произошла смена состава атмосферы - окончательно исчезла остаточная и возникала первичная земная углекислого состава, что подтверждается химизмом горных пород, изменением степени метаморфизма, спецификой жизнедеятельности;

К моменту начала накопления осадков на Земле уже существовала жизнь в достаточно развитой форме.

Известно, что поверхность молодой планеты получала много тепла из недр благодаря малой мощности земной коры, а также извне - от остаточной атмосферы, водородно-гелиевый состав которой обеспечивал высокие температуры и давления. Поэтому метаморфизм мог происходить непосредственно на поверхности Земли или метаморфический облик являлся исходным для пород того времени. Именно разным прогревом можно объяснить смену «розовых гнейсов» и гранулитов с оригинальными овоидными структурами на «серые гнейсы», а затем на амфиболито-зеленосланцевые породы.

Нахождение остатков организмов в древних осадочно-метаморфизованных породах свидетельствует об их более раннем происхождении и связи с водной средой. Но совершенно не обязательно наличие огромных водоемов. Для процесса жизнедеятельности вполне достаточно водных капель на поверхности суши или в пустотах горных пород. Очевидно, что остатки жизни надо искать не только в осадочных породах, но и в метаморфических разностях, включая гнейсы и граниты. Случаи обнаружения в них организмов науке известны, хотя и вызывают много вопросов. Исследования геологов-нефтяников и специалистов по дегазации Земли свидетельствуют о поступлении из мантийного вещества сложных углеводородов, способных не только объяснять происхождение нефти, но и стать источниками первичных форм жизни.

О наличии жизнедеятельности уже на первых порах развития земной коры свидетельствует факт установления в породах черно-сланцевой формации углерода биоорганического происхождения. Предполагают, что уже 3,2-3,5 млрд лет назад при образовании мощных (до нескольких сотен метров) толщ углистых сланцев почти половина слагающего их углерода возникла за счет гибели живых организмов и углефикации их вещества. Трудно представить необходимое количество микроорганизмов с массой в сотые и тысячные доли грамма, но то, что окружающая среда позволяла им осуществлять активную деятельность, несомненно. Таким образом, еще раз хочется отметить прозорливость В. И. Вернадского и согласиться с его выводом о том, что исследование земного материала не указывает на наличие такого времени, когда не было живого вещества. В геологическом смысле жизнь вечна.

Реконструкции состава атмосферы. Очевидно, что первичная атмосфера, вначале постепенно, а затем относительно быстро (в геологическом масштабе времени) стала замещаться вторичной, где уже преобладали азот и кислород в свободном состоянии. С начала фанерозоя (570 млн лет назад) до середины девонского периода концентрация кислорода составляла меньше половины современной (рис. 8.3). В конце девона - карбоне - вероятно, в связи с интенсивным вулканизмом и бурным развитием наземной растительности, содержание кислорода резко увеличилось, превысив даже современный уровень. На протяжении позднего палеозоя наблюдается снижение содержания О 2 , достигшее минимума на границе перми и триаса. В начале юрского периода отмечено его резкое увеличение, превысившее современный уровень в 1,5 раза. Такая ситуация существовала до середины мела, когда произошло снижение концентрации О 2 до современного уровня.

Не менее контрастно в фанерозое менялось содержание атмосферного СО 2 . В начале фанерозоя оно было 10-кратным по отношению к современному, к началу девона снизилось, а затем, по-видимому, в связи с каледонским вулканизмом стремительно возросло. В последующем наблюдались резкие колебания СО 2 , обусловленные вулканизмом, различной активностью фотосинтезиру-ющих организмов, температурой Мирового океана и состоянием карбонатной системы «атмосфера-океан-донные осадки», являющейся основным поглотителем СО 2 .

Рис. 8.3. Эволюция содержания О 2 и СО 2 и колебаний выбросов вулканического материала К вулк в фанерозое (по М. И. Будыко)

Газовый состав атмосферы, гидросферы и литосферы часто считают функцией лишь жизнедеятельности организмов, главным образом процесса фотосинтеза. Но это не единственный, а подчас, видимо, и не главный источник. При дегазации недр поступают не меньшие количества различных газов, в том числе мантийного кислорода с иным, чем у фотосинтетического, соотношением изотопов. Сравнение содержаний кислорода и диоксида углерода в разные эпохи фанерозоя показывает их сходный характер, что не может быть объяснено фотосинтезом, в процессе которого диоксид углерода расходуется на формирование органического вещества и при этом выделяется избыток свободного кислорода. Если же учесть совпадение эпох повышенных концентраций кислорода и диоксида углерода с периодами орогенеза, тектонических движений и трансформаций земных недр, то их источник становится очевидным. С течением времени в земной атмосфере происходило уменьшение количеств диоксида углерода при возрастании содержаний азота и кислорода, но процесс этот не был постепенным, а носил скачкообразный характер, обусловленный ритмичным проявлением природных процессов.

Реконструкция гидросферы. Установлено, что первичные воды были кислыми из-за активных вулканических процессов и углекислого состава атмосферы, поставлявшей основные осадки. Пресные воды появились позднее, очевидно, в результате резких климатических изменений - ледниковых периодов и межледниковых эпох (рис. 8.4 и табл. 8.2). Одним из самых спорных остается вопрос об объеме земных вод. Очевидно, что изначально не могло возникнуть такого огромного количества воды - не было источника. Кроме того, все первичные водоемы докембрия носили эпиконтинентальный характер - это залитая водой бывшая суша. Современные материалы о строении дна океанов свидетельствуют об их возникновении только с середины мезозойского времени (180-200 млн лет). Довольно убедительны доказательства о происхождении их за счет раздвигания земной коры по зонам рифтогенных разломов с внедрением мантийного вещества основного и ультра-основного составов и одновременным заполнением водами, как атмосферного, так и глубинного генезиса. Процесс продолжается до настоящего времени (рис. 8.5). Для некоторых океанов, например Атлантического (см. рис. 5.5), характерно симметричное расположение пород одного возраста относительно центральной зоны срединно-океанического хребта, для других, например, Тихого (см. рис. 5.4), - более сложное.

С возникновением атмосферы и гидросферы начались выветривание первичных пород земной коры, перенос минерального вещества и образование осадочных пород. В настоящее время известно всего несколько районов выхода на дневную поверхность древнейших горных пород (рис.8.6). Осадочные и магматические породы, попадая в условия высокого давления температуры, превращались в кварциты, гнейсы, сланцы, формируя гранитогнейсовый слой континентальной земной коры. Закладывались фундаменты древних платформ. По мере их развития древнейшие участки земной коры становились щитами, возникали более молодые осадочно-вулканогенные бассейны аккумуляции, которые впоследствии образовали чехол докембрийских платформ. Неоднократное проявление во времени таких процессов привело к современной структуре материков - сочленению платформ разного возраста, отчасти разделенных складчатыми поясами и областями более молодого осадконакопления.

Рис. 8.4. Распределение эпох горообразования и ледниковых периодов за последние 600 млн лет (по Б.Джону и др., 1982). Хронология эпох орогенеза различается в разных странах

Таблица 8.2. Ледниковые периоды в истории Земли (по Б.Джону, Э.Дербиширу, Г.Янгу, Р. Фейербриджу, Дж. Эндрюсу, 1982)

Рис. 8.5. Крупные литосферные плиты (по В.Моргану, 1968): - границы расходящихся плит (цифры показывают скорость спрединга, см/год); - границы сходящихся плит (желоба и цепи альпийских гор); 3 - мантийные струи, или вулканизм «горячих точек»

Рис. 8.6. Главные тектонические структуры Земли (по А.С.Монину, 1977): материки: 1 - древние ядра платформ; 2 - щиты; 3 - докембрийские платформы; 4 - первичные дуги (поясы Альпийского орогенеза, зоны сжатия); 5 - офи-олитовые зоны; океаны: 6- контуры срединно-океанических хребтов; 7- рифто-вые долины (зоны растяжения); 8 - поперечные разломы; 9 - глубоководные желоба; стрелки - направление растяжения

Рис. 8.7. Схема некоторых основных событий в истории биосферы (по В.А.Вронскому, Г.В.Войткевичу, 1997)

Реконструкция органического мира. Быстрое развитие органического мира началось в конце протерозоя - начале палеозоя (хотя наиболее древние следы жизни почти ровесники осадочных пород). В ордовике появились первые представители позвоночных животных - панцирные рыбы. В силуре растения и животные вы шли на сушу, с чем связывают увеличение содержания кислорода в атмосфере, достигшее половины его современного уровня. Произошло оформление озонового слоя, который стал защищать приповерхностные слои Земли от жесткого солнечного и космического излучения. Появление озонового слоя и его роль в жизнедеятельности организмов намного сложнее, чем обычно считается. Во-первых, доказано, что многие организмы, особенно простейшие практически не реагируют на космическое излучение. Во-вторых, в геологических разрезах обнаружены следы достаточно развитых палеопочв с возрастами до 3,1 млрд лет, что свидетельствует о поверхностной жизнедеятельности организмов, участвующих в почвообразовательных процессах. В этой связи к приведенной схеме развития органического мира с указанием критических точек содержания кислорода следует относиться как к одному из возможных вариантов. Приведем еще одну схему некоторых основных событии эволюции географической оболочки, показывающей фактическую идентичность понятий биосфера в широком смысле и географическая оболочка (рис.8.7).

Выход сравнительно высокоразвитых организмов на сушу явился революцией в развитии органического мира и всей природы земной поверхности. Многообразие экологических условий на суше стимулировало биологическую эволюцию. Резко возросла масса живых организмов, усилились и приобрели большее разнообразие биогеохимические круговороты.

В девоне четко оформилась дифференциация физико-географических обстановок: появились лесные, болотные и аридные ландшафты, лагунное соленакопление, возникла окислительно-восстановительная контрастность географической оболочки. С карбона стала отчетливо проявляться географическая зональность, следы которой известны еще с протерозоя.

В мезозое дифференциация и усложнение физико-географических условий продолжались. На рубеже палеозойской и мезозойской эр произошла резкая смена животного мира -началось бурное развитие пресмыкающихся (ящеров). В юре появились покрытосеменные (цветковые) растения, а в мелу они стали господствующими. В конце мелового периода гигантские пресмыкающиеся вымерли. Возникли степи и саванны.

К мезозойской эре относятся крупные изменения в строении поверхности Земли, связанные с мощными расколами земной коры вплоть до верхней мантии, ее раздвижением и образованием океанических впадин. Возникла современная конфигурация континентальных и океанических глыб с высотой суши до 9 км (гора Джомолунгма, 8848 м) и глубинами океана более 11 км (Марианский желоб, 11 034 м). Такой контрастный рельеф появился впервые в истории Земли, что, несомненно, сказалось на функционировании географической оболочки.

События кайнозоя оказали огромное влияние на современный облик земной поверхности. Одним из важнейших событий явилась альпийская складчатость, начавшаяся в палеогене и охватившая большие площади Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского поясов. От неогена ведет отсчет неотектонический, или новейший, этап развития земной коры, который ознаменовался интенсивным поднятием материков: высота суши в неогене и плейстоцене увеличилась в среднем на 500 м. В геосинклинальных поясах образовались молодые горы, испытали повторные поднятия и более древние горы (Тянь-Шань, Урал, Аппалачи и др.).

Рост площади и высоты материков способствовал охлаждению земной поверхности. В Антарктиде с середины миоцена образовался ледниковый покров (в Северном полярном бассейне морские льды и ледники на прилегающей суше и островах возникли значительно позднее). Около ледниковых щитов образовались перигляциальные зоны с холодным сухим климатом и тундрово-степной растительностью.

Последний период кайнозойской эры - четвертичный - называют также антропогеновым (в связи с появлением человека) или ледниковым (в связи с усилением похолодания и распространением ледников на значительных пространствах Северной Америки и Евразии). На Русской равнине ледники достигали 49° с.ш., а в Северной Америке - даже 37° с. ш.

Время, когда ледники занимали большие площади, называют ледниковыми эпохами, когда отступали - межледниковыми эпохами. Современная эпоха - голоцен, наступившая около 10-12 тыс. лет назад, скорее всего, соответствует очередному межледниковью. Об изменениях природной среды за последние сотни тысяч лет можно судить по материалам глубокого бурения ледников (рис. 8.8).

Наиболее примечательный факт в развитии природы за последние миллионы лет - появление человека. Человек относится к семейству гоминид и в настоящее время является единственным видом этого семейства. Дифференциация гоминид и обезьян произошла еще в олигоцене. Самый ранний известный представитель гоминид - миоценовый рамапитек, его останки были найдены в Восточной Африке, Южной и Восточной Азии. Следующее звено эволюции - плиоценовый австралопитек, находки которого датируются временем от 5 до 1,75 млн лет. Это был предшественник человека.

В плейстоцене появились архантропы (питекантроп, синантроп и др.), принадлежавшие уже к роду человека. Древнейший период в развитии человечества, когда орудия труда и оружие изготовлялись из камня, дерева и кости, называется каменным веком. Он продолжался весь плейстоцен и часть голоцена. Человек в этот период своего существования фактически был одним из компонентов биоценоза, мало отличаясь по характеру поведения и воздейтвия на среду обитания от животных: он занимался собиранием растительной пищи, охотился на животных.

Ранний палеолит (более 350-400 тыс. лет назад) был временем существования поздних архантропов. Около 350 тыс. лет назад они сменились палеоантропами, или неандертальцами, широко расселившимися по суше. В это время появились жилища из деревьев и костей, построенные на открытых пространствах, а также распространились ритуальные действия.

На рубеже среднего и позднего палеолита (30-40 тыс. лет назад) появились неоантропы (кроманьонцы), морфологически близкие к современному человеку. Некоторое время кроманьонцы существовали параллельно с палеоантропами. В этот период возникает первая общественно-экономическая формация - первобытно-общинный строй. Способы хозяйствования усложняются: к собиранию растений и охоте на крупных животных добавляются строительство жилищ, использование домашних животных, рыбная ловля, изготовление одежды. В этот период возникло изобразительное искусство. Новейшие археологические раскопки свидетельствуют о более сложной картине развития человека - совместного нахождения неандертальцев и кроманьонцев. Вполне возможно, что последовательность развития человеческого рода, устанавливаемая по одиночным находкам в разных частях мира, характеризует не только временную смену форм, но и отражает их пространственные различия.

Около 10 тыс. лет назад палеолит сменился мезолитом - культурой с еще более сложным хозяйством: появились поселения и человек начал реальное вторжение в географическую среду, постепенно превращая ее из чисто природной в природно-антропогенную.

Примерно 6-4 тыс. лет назад наступил неолит, важнейшей особенностью которого стал переход к оседлому образу жизни и совершенствование отношений человека и общества с природой.

Около 4-2 тыс. лет до н.э. каменный век сменился бронзовым. Широкое распространение получили разведение домашнего скота и земледелие, оказавшие сильное воздействие на природную среду. Обычно применялось подсечно-огневое земледелие: лес выжигался, чтобы освободить место для пашни. В течение нескольких лет после этого естественное плодородие земельного участка истощалось и землю забрасывали, освобождая от леса следующий участок.

В железном веке (2 тыс. лет до н.э.) появляются разнообразные ремесла, связанные с использованием железа, развивается техника, усиливается разделение труда. Первобытно-общинный строй во многих регионах мира вытесняется классовым обществом. Быстро растет численность населения, которая к началу новой эры достигает 200 млн человек. Биологическая эволюция человека перестает быть главной, а ведущее значение приобретает эволюция социальная, связанная с развитием общественных отношений, техники, науки, культуры. Непосредственная зависимость человека от стихийных сил природы уменьшается.

Воздействие человека приводит к перестройке природных ландшафтов: сокращаются площади лесов, увеличиваются пашни и пастбища, появляется орошаемое земледелие, создаются каналы и водохранилища. Особенно возрастает его влияние в XVIII -XIX вв., при переходе к капиталистическим формам хозяйствования. К концу XX в. воздействие человека на природную среду в ряде случаев оказывается сопоставимым с действием естественных процессов и явлений, а по негативным последствиям даже превосходит его. Человек, по выражению В.И.Вернадского, становится геологической (планетарной) силой. Но при этом необходимо помнить, что Вернадский в 1942 г. писал буквально следующее: «Геологическая роль человека выявляется его разумом и его техникой и может быть рассматриваема как все более и более созидательное изменение им окружающей природы». Геологической силой в таком понимании человек до сих пор не стал. Значительный «вклад» людей в окружающую его географическую среду чаще всего носит локальный и реже региональный характер. В глобальном масштабе процессы и явления контролируются естественными силами планеты.

Таким образом, анализ событий позволяет выявить главную закономерность: на протяжении геологической истории Земли наблюдается направленное необратимое изменение географической оболочки. Оно выражается в качественном преобразовании и усложнении ее составных частей: переходе от относительно однообразной жизни к многообразным формам, завершившимся антропогенезом, движении от примитивно-пустынных скалистых ландшафтов к целому спектру ландшафтных зон - разнотемпературных и разноувлажненных, развивающихся на различных высотах и глубинах и охвативших практически все континенты и океаны. Направленное изменение земной коры и рельефа выражалось в увеличении площади платформ, разнообразии строения складчатых зон, возрастании скорости осадкообразования из-за расчлененности рельефа и мощности осадочной оболочки, повышении контрастности рельефа (увеличение высоты континентов и глубины океанических впадин). Географическая оболочка становилась все более сложной и многоликой.

Для географической оболочки характерны также неравномерность развития, периодичность, цикличность и метахронность процессов. Необходимо особо подчеркнуть, что представления о поступательном эволюционном характере развития окружающей нас природы не вполне правильны. Естественные процессы и явления развиваются ритмично, но неравномерно во времени и пространстве, они изменчивы в качественных проявлениях и количественных характеристиках, они то усиливают друг друга, совпадая по конечным результатам своей деятельности, то, наоборот, уничтожают или нивелируют действия друг друга. В результате ход развития Земли и ее оболочек носит прерывисто-непрерывный характер, который можно назвать эволюционно-революционным прогрессивно направленным на усложнение и совершенствование географической оболочки. В геологической истории нашей планеты выделяются периоды скачкообразных «усилений» и «падений» развития как среди неживой, так и живой природы. Это известные времена расцвета и вымирания организмов, тектонические затишья и периоды активизации земных недр, чередования холодных и теплых эпох, трансгрессий и регрессий и многое другое. Колебательный тип изменений географической оболочки и ее отдельных компонентов происходит на фоне совершенствования географического пространства, а пилообразный характер изменения биоразнообразия - на фоне увеличивающегося количества выживаемых родов и семейств организмов. Таким образом, естественный ход развития нашей планеты пока носит прогрессивный характер, обеспечивающий жизнедеятельность возрастающего многообразия ландшафтов. Трудности функционирования связаны исключительно с социальными аспектами. Так, высказывания о перенаселенности планеты и невозможности прокормить еще один миллиард жителей опираются не на реальные возможности природы Земли, а на желание определенного круга населения. Если речь вести не об избыточном обеспечении жизни, а о биологически и социально допустимом, то продолжающийся рост рождаемости в целом есть свидетельство расцвета географической системы. Природа способна сама регулировать многие процессы и явления, и увеличение рождаемости или популяций организмов есть прямое свидетельство прогресса в развитии.

Географическая оболочка развивается под влиянием разных сил. Внешние силы (солнечная радиация, космические поля и др.) хотя и не оставались неизменными, но все же не менялись направленно (а если и направленно, то в несравнимо ином масштабе времени), поэтому они не могли вызвать направленного развития природы земной поверхности. Направленный характер имело развитие планеты как космического тела (и вместе с ним геотектоническое развитие), что и определило многие закономерности географической оболочки. Большую роль при этом сыграло развитие живых организмов и формирование биосферы.

Немаловажное значение имеет и собственная организация географической оболочки. Возникновение и характер атмосферной и океанической циркуляции, закономерности тепло- и влагообмена, динамики ледников, осадконакопления и многие другие явления обусловливают перемещения огромных масс вещества и формирование геохимической обстановки и ландшафтной структуры.

Эти новообразования в свою очередь становятся факторами последующей эволюции, которая происходит по пути дальнейшего усложнения структуры и процессов в общем направлении от хаоса к порядку.

Специфическую эволюционную роль играют человечество и его деятельность, нацеленная на формирование территориальной и функциональной структуры хозяйства, «пронизывающей» природную среду и оказывающей на нее все большее (нередко разрушающее) влияние. Большое значение имеет культура, которая определяет отношения человека и природы, устанавливает систему человеческих ценностей, и определенных традиций.

Контрольные вопросы

Каковы свидетельства возникновения Земли и географической оболочки?

Что характеризует геохронологическая шкала?

Как протекали начальные процессы на планете?

Каков возможный генезис древнейших горных пород?

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.

Понятие «географическая оболочка»

Замечание 1

Географическая оболочка –это непрерывная и целостная оболочка Земли, состоящая из земной коры, тропосферы, стратосферы, гидросферы, биосферы и антропосферы. Все компоненты географической оболочки находятся в тесном взаимодействии и проникают друг в друга. Между ними происходит постоянный обмен веществом и энергией.

Верхняя граница географической оболочки – стратосфера, расположенная ниже максимальной концентрации озона на высоте около 25 км. Нижняя граница проходит в верхних слоях литосферы (от 500 до 800 м).

Взаимное проникновение друг в друга и взаимодействие составляющих географическую оболочку компонентов – водной, воздушной, минеральной и живой оболочек определяет ее целостность. В ней можно наблюдать помимо непрерывного обмена веществ и энергии также и постоянный круговорот веществ. Каждый компонент географической оболочки, развиваясь согласно собственных законов, испытывает на себе влияние остальных оболочек и сам воздействует на них.

Воздействие биосферы на атмосферу связано с процессом фотосинтеза, вследствие которого происходит интенсивный газообмен между живым веществом и воздухом, а также регулирование в атмосфере газов. Зеленые растения поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород, без которого невозможна жизнь большей части живых организмов на планете. Благодаря атмосфере земная поверхность не перегревается солнечной радиацией днем и не остывает значительно ночью, что необходимо для нормального существования живых существ.

Биосфера оказывает влияние на гидросферу. Живые организмы могут воздействовать на соленость вод Мирового океана, забирая из воды некоторые вещества, необходимые для их жизнедеятельности (например, кальций нужен для формирования панцирей, раковин, скелетов). Водная среда – место обитания многих живых существ, вода необходима для нормального протекания большинства процессов жизнедеятельности представителей растительного и животного мира.

Влияние живых организмов на земную кору более всего выражено в ее верхней части, где происходит накопление остатков растений и животных, формируются породы органического происхождения.

Живые организмы принимают активное участие не только в создании горных пород, но и в их разрушении. Они выделяют кислоты, разрушающие породы, воздействую корнями, образующими глубокие трещины. Вследствие этих процессов твердые и плотные породы превращаются в рыхлые осадочные (галька, гравий). Создаются все условия для формирования того или иного типа почв.

Изменение какого-либо одного компонента географической оболочки отражается на всех других оболочках. Например, эпоха великого оледенения в четвертичный период. Расширение поверхности суши создало предпосылки для наступления более сухого и холодного климата, что привело к образованию толщи льда и снега, покрывших значительные территории на севере Северной Америки и в Евразии. Это, в свою очередь, повлекло за собой изменение растительного, животного мира, почвенного покрова.

Компоненты географической оболочки

К основным компонентам географической оболочки относятся:

1. Земная кора. Верхняя часть литосферы. Отделена от мантии границей Мохоровича, характеризующейся резким повышением скоростей сейсмических волн. Толщина земной коры колеблется от шести километров (под океаном) и до 30-50 км (на материках). Существует два типа земной коры: океаническая и континентальная. Океаническая кора состоит в основном из пород основного состава и осадочного чехла. В континентальной коре выделяют базальтовый и гранитный слои, осадочный чехол. Земная кора состоит из отдельных, разных по размеру литосферных плит, передвигающихся относительно друг друга.
2. Тропосфера. Нижний слой атмосферы. Верхняя граница в полярных широтах – 8-10 км, в умеренных – 10-12 км, в тропических – 16-18 км. Зимой верхняя граница несколько ниже, чем летом. В тропосфере содержится 90% всего водяного пара атмосферы и 80% всей массы воздуха. Для нее характерны конвекция и турбулентность, облачность, развитие циклонов и антициклонов. С повышением высоты понижается температура.
3. Стратосфера. Ее верхняя граница находится на высоте от 50 до 55 км. С ростом высоты температура приближается к значению 0 ºС. Характерны: малое содержание водяного пара, низкая турбулентность, повышенное содержание озона (его максимальная концентрация наблюдается на высоте 20-25 км.).
4. Гидросфера. Включает все водные запасы планеты. Наибольшее количество водных ресурсов сосредоточено в Мировом океане, меньше – в подземных водах и континентальной сети рек. Большие запасы воды содержатся в виде водяного пара и облаков в атмосфере. Часть воды сохраняется в виде льда и снега, образуя криосферу: снежный покров, ледники, вечная мерзлота.
5. Биосфера. Совокупность тех частей компонентов географической оболочки (литосфера, атмосфера, гидросфера), которые заселены живыми организмами.
6. Антропосфера, или ноосфера. Сфера взаимодействия окружающей среды и человека. Признание данной оболочки поддерживается не всеми учеными.

Этапы развития географической оболочки

Географическая оболочка на современном этапе – результат продолжительного развития, в процессе которого она постоянно усложнялась.

Этапы развития географической оболочки:

• Первый этап – добиогенный. Продолжался 3 млрд. лет. В это время существовали исключительно простейшие организмы. В развитии и формировании географической оболочки они принимали слабое участие. Атмосфера характеризовалась высоким содержанием углекислого газа и низким – кислорода.
• Второй этап. Продолжительность – около 570 млн. лет. Для него характерна главенствующая роль живых организмов в формировании географической оболочки. Организмы оказывали воздействие на все компоненты оболочки: изменился состав атмосферы и воды, наблюдалось накопление горных пород органического происхождения. В конце этапа появились люди.
• Третий этап – современный. Начался 40 тыс. лет назад. Для него характерно активное влияние человеческой деятельности на разные компоненты географической оболочки.

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».