Закономерности развития географической оболочки

ВведениеАктуальность исследования. Географическая оболочка – это цельная, непрерывная оболочка Земли, среда деятельности человека, в пределах которой сталкиваются, взаимно проникают друг в друга и взаимодействуют между собой нижние слои атмосферы, верхние слои литосферы, вся гидросфера и биосфера. Все сферы географической оболочки непрерывно обмениваются между собой веществом и энергией, образуя цельную и сбалансированную природную систему.Единство и целостность географической оболочки появляются в том, что нельзя выделить ее часть (геосферу), не нарушив целое и не разрушив самой части, которая не может существовать вне целого.Каждый компонент географической оболочки (рельеф, почва, вода, органический мир и др.) существует и развивается по своим законам. Однако ни один из них не существует и не развивается, изолированно от других компонентов. Взаимодействие всех компонентов связывает их в единую материальную систему, где все части зависят и влияют друг на друга. Географическая оболочка – это очень сложная и в то же время уязвимая природная система. Например, таяние льдов Антарктиды неизбежно приведет к поднятию уровня Мирового океана. Это усугубит эрозионную работу рек, что приведет к изменениям во внутренних районах континентов. В тропических морях кораллы будут наращивать свои постройки, чтобы догнать поднявшийся уровень океана. Одновременно произойдут изменения во всех процессах географической оболочки. Огромное влияние на развитие географической оболочки оказывает деятельность человека. С каждым днем ​​оно становится все более заметным. Люди вырубают леса, загрязняют водное и воздушное пространство, безмерно пользуются ресурсами, которые предоставляет им планета. Назвать такие действия благоприятными сложно, т.к. они оказывают такое воздействие, которое зачастую приводит к необратимым изменениям в географической оболочке.Осознание своего негативного влияния на родной дом, собственную планету, пришло к человеку слишком поздно. Однако сделав выводы, пора делать и то, что может остановить и предотвратить уничтожение среды обитания людей и всех населяющих Землю. Поэтому прежде всего нужно знать, какие закономерности и особенности каждой из оболочек планеты, и вдумчиво использовать эти знания. Изучение географической оболочки, закономерностей ее развития в прошлом и настоящем дает возможность прогнозирования ее изменений в будущем. Исходя из вышесказанного, тема данной работы «Закономерности развития географической оболочки» является актуальной.Цель работы: рассмотрение закономерностей развития географической оболочки в свете современных научных представлений.Задачи исследования:Изучить литературу по теме исследования.Рассмотреть структуру и основные свойства географической оболочки.Охарактеризовать основные закономерности развития географической оболочки. Проанализировать влияние антропогенного фактора на географическую оболочку. Объект исследования: географическая оболочка Земли.Предмет исследования: закономерности развития географической оболочки.Методы исследования: анализ научной литературы, сравнительно-описательный, исторический.Различные аспекты формирования, развития и строения географической оболочки изучали многие отечественные и зарубежные исследователи. Например, Калесник С. В. [15] и другие ученые придерживаются мнения, что географическая оболочка – это взаимосвязанное и взаимообусловленное вещественное тело, повсеместно обрамляющее планету Земля. Однако есть и другие научные определения. Так, Аболин Р. И. называет ее эпигенемой, Григорьев А. А. и Кондратьев К. Я. – физико-географической оболочкой [10; 11], Забелин И. М. – биогеосферой [13], Мильков Ф. Н. и Ефремов Ю. К. – ландшафтной сферой [18]. Тем не менее, наиболее распространенным является понятие «географическая оболочка». В работе были использованы монографии Селиверстова Ю. П., Бобкова А. А., [23], Важова С. В. [19] и других исследователей. Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованной литературы. Раздел 1. Этапы формирования и развитиягеографической оболочкиПонятие о географической оболочке, ее структуре и границахНа планете Земля выделяется пространство, в котором протекает большинство географических процессов, которое называется географической оболочкой. Заслуга ее выделения и характеристики принадлежит Ф. И. Броунову (1917) и А. А. Григорьеву (1937). [10; 11]Географическая оболочка имеет качественные отличия от различных геосфер:исключительное разнообразие видов свободной энергии;чрезвычайно большая мера агрегированности вещества – от элементарных частиц, атомов, молекул к химическим соединениям и сложным телам;наличие органического мира и почвенного покрова;наличие осадочных пород и разных форм рельефа;концентрация тепла, поступающего от Солнца;проявление законов термодинамики низких температур и давления;существование человеческого общества.Таким образом, географическая оболочка – это планетарный природный комплекс или глобальная геосистема, включающая нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, биосферу и верхнюю часть литосферы, которые взаимодействуют и взаимно влияют друг на друга (рис. 1.1).Границы географической оболочкиДля определения границ географической оболочки следует руководствоваться таким ее признаком как взаимодействие и взаимовлияние геосфер. Как известно, земная поверхность оказывает наибольшее влияние на тропосферу. Воздух в этом слое нагревается и охлаждается за счет теплообмена с поверхностью литосферы и гидросферы (в среднем t° воздуха снижается на 6°С на 1 км высоты). Выше тепловое воздействие земной поверхности почти не проявляется. [6]В тропосфере сосредоточен почти весь водяной пар, что свидетельствует о тесном взаимодействии атмосферы и гидросферы. 80% массы атмосферы сосредоточено в тропосфере. На высоте 22-25 км находится озоновый слой, задерживающий ультрафиолетовое излучение. Таким образом, в тропосфере, тропопаузе и нижнем слое стратосферы (до озонового экрана) в результате взаимодействия геосфер образуются благоприятные условия для распространения жизни (оптимальное соотношение температуры и увлажнения, баланс разных видов солнечной радиации). Поэтому верхний предел географической оболочки производится по границе максимальной концентрации озона (25-30 км) [6; 14] (рис.1.1.).Рис. 1.1. Границы и структура географической оболочкиЗначительно большие разногласий наблюдается в вопросе о положении нижней границы географической оболочки. Большинство исследователей сходятся во мнении, что нижнюю границу географической оболочки целесообразно проводить по нижней границе земной коры — поверхности Мохоровичича (по Д. Л. Арманду, А. М. Рябчикову, Ф. М. Милькову и др.). [2;18]При таком подходе мощность географической оболочки составляет 50 –100 км на материках, 35–40 км на океанах.Вопрос о строении географической оболочки до сих пор является дискуссионным. Например, некоторые ученые отказываются вносить в слои географической оболочки ноосферу – среду, где осуществляется взаимодействие между человеком и окружающей природой. Существующие компоненты географической оболочки представлены в таблице 1.Таблица 1.Компоненты географической оболочкиНазваниеРазмещениеОсобенностиЗемная кораВерхняя часть планеты, размещена над литосферой Существует двух типов: океаническая и континентальная. Состоит их крупных участков – литосферных плит, дрейфующих в горизонтальном направлении. На их границах происходит горообразование, вулканическая деятельность и землетрясения. ТропосфераВерхняя граница проходит на высоте от 8 до 18 км.В этом слое сосредоточено 80% массы атмосферы и формируются погодные условия. СтратосфераДостигает высоты 50-55 км.На высоте 22-25 км наблюдается максимальная концентрация озона. Воздух разреженный, вода присутствует в незначительных объемах. ГидросфераОбъединяет все водные массы планеты.Вода находится на суше, в Мировом океане и атмосфере в разных агрегатных состояниях. Часть гидросферы, которую занимает вода в твердом агрегатном состоянии, образует крионосферу.БиосфераОбъединяет гидросферу, земную кору и нижние слои атмосферы.Образует совокупность живых организмов (живого вещества).НоосфераОбъединяет природу и человека.Некоторые исследователи не признают этот компонент оболочки, считая ее частью биосферы.Этапы эволюции географической оболочкиРазличают три основных этапа развития географической оболочки и ее составляющих: 1) добиогенный; 2) биогенный; 3) антропогенный [7;12].Добиосферный (абиотический) этап. Охватывает условно весь криптозой (докембрий), то есть период от 4,5 млрд. до 570 млн. лет назад, или по продолжительности примерно 4 млрд. лет. Этот этап характеризовался господством физико-химической формы эволюционного развития ГО, что сопровождалось усложнением и составлением его вещественного состава и организационной структуры. В частности, произошла дифференциация вещества и сформировалась оболочечная структура Земли и ее ГО (атмосфера, гидросфера, литосфера), возникли материки и океаны, разные типы земной коры. Их объединяли разные геофизические и геохимические круговороты веществ и энергии. Взаимодействие абиотических оболочек вело к образованию разных кор выветривания и т.д. Завершился добиосферный этап бифуркацией, или качественным скачком, в результате которого на Земле, в ГО, в контактной зоне трех абиотических сред возникла жизнь – живое вещество и жизненная энергия. Возникнув, жизнь стала мощным катализатором, а затем, примерно 600 млн лет назад, и резко активизировавшимся ведущим фактором ускорил и усложнил биогеохимические реакции в ландшафтах и ​​структуру геосистем. Активность жизни и определила главное, более быстрое направление дальнейшей эволюции ГО, сопровождающееся усложнением ее организационной структуры (рис. 1.2.).Биосферный или биогенный этап. Начавшийся примерно 570 млн лет назад этап эволюции (палеозой-кайнозой) характеризуется развитием биоты и под ее влиянием трансформацией атмосферного воздуха, природных вод, литогенной основы, формированием почв и биосферы. Жизнь, нарушив прежнее относительное геохимическое равновесие ГО, явилась ведущим фактором его новых устойчивых эволюционных изменений. Наиболее активной, ведущей формой эволюции на этом этапе развития ГО становятся биогеохимическая и биогенная. Под влиянием жизни появляется озоновый экран, жизнь захватывает практически всю поверхность планеты, возникает биогеохимический круговорот вещества и энергии, объединивший живую и неодушевленную природу, почвенный покров, увеличивается разнообразие видов, формируются сообщества живых организмов, экосистемы, ландшафтные геоэкосистемы, биосфера, ландшафтная оболочка и, наконец, человек (рис. 1.2.).Основным носителем и хранителем информации о достигнутом уровне развития, а также объектом и фактором, определяющим эволюцию биосферы, становятся гены и их сочетания, а также особи живых организмов и их популяции. При этом увеличивается разнообразие и усложняется организационная структура биосферы и ландшафтов. Накопленная эволюционная информация биосферы закрепляется и передается другим родам родственных организмов с помощью генов. Основные инструменты и факторы, направляющие эволюцию биосферы, – это изменчивость, определяющая разнообразие организмов и их сообществ, соответственно их адаптивные возможности и естественный отбор. Он идет на всех уровнях организации биоты (особь, популяция, вид и т.д.). Его итог оценивается выживанием и оставлением потомства (закреплением скопленной информации). В процессе филогенеза закрепляются преимущественно свойства и особенности, позволяющие видам и популяциям легко адаптироваться в среде или адаптировать ее под себя, то есть те, которые полезны популяции или виду в целом. Результаты отбора проявляются только в ходе смены многих поколений или в процессе филогенеза. Более того, некоторые закрепленные им свойства могут быть даже вредны для отдельных особей, но полезны вида в целом (самопожертвование родителей при защите потомства или пчелы при защите улья).Под влиянием мутаций (микробифуркаций) и природного отбора на индивидуальном, популяционном и видовом уровнях все более разнообразным становился генофонд жизни, усложняя, эволюционировала биосфера, а с ней и географическая оболочка. В ней возникли такие биокосные образования, как земли, ландшафты, биогеоценозы и остальные геоэкосистемы со своими круговоротами вещества, энергии, возросла их информационная насыщенность. Растительные сообщества стабилизировали многие активные экзогенные процессы, а увеличив устойчивость ландшафтов, улучшили условия своей жизнедеятельности. В процессе эволюции выделился по функциональной и эволюционной активности, форме эволюционного развития, устойчивости и морфологическому проявлению новый биосферный (биогенный) уровень организации материи в географической оболочке [12].Условный конец биосферного этапа или начало его очередного подэтапа с новой формой ускоренной эволюции связывают с появлением Человека умелого (Homo habilis), формированием его устоявшихся сообществ и общественных отношений внутри них. С этого времени в антропологии и археологии начинается антропогенный этап развития биосферы. Его начало археологи связывают с появлением первых примитивных каменных орудий труда и охоты пралюдей. Ранее считалось, что они появились 500-600 тыс. лет назад, или в конце неогена (плиоцене) – начале четвертичного периода (плейстоцене) в геологической истории Земли, то есть в самом начале ледникового периода. В настоящее время этот предел отодвигают вглубь тысячелетий (у плиоцена) до 2-2,5 млн лет назад. Это начало палеолита (древнего каменного века) по археологической хронологии. Приблизительно 1,6 млн-300 тыс. лет назад появился и исчез, или эволюционировал по биогенному типу, Человек прямоходящий, или выпрямленный (Homo erectus). На первых этапах своего первобытного существования человек значительно зависел от природы, подчинялся ему и по возможности приспосабливался к его законам и условиям, то есть преобладали биологические формы адаптации. Поэтому ее распространение, как у большинства живых существ, первоначально имело ограниченный ареал. Считается, что это были зоны преимущественно тропических редкостей и саванн, с богатыми пищевыми ресурсами и теплым климатом. В период от 200 до 40 тыс. лет назад, предположительно в среднем плейстоцене, Человека прямоходящего (Homo erectus) сменил Человек разумный (Homo sapiens) архаичный – неандерталец или палеоантроп [26]. Он использовал для охоты каменные орудия и огонь.Однако численность палеоантропов была невелика. И хотя в качестве элемента социальной адаптации уже существовала общественная форма их жизнедеятельности, по своему влиянию на ландшафты человек мало отличался от других гетеротрофных консументов. В ледниковый период, адаптируясь морфологически, физиологически и функционально на популяционном и социальном уровне родовых общин, он проник и жил уже и на юге Европы, и в Азии. По мнению известных антропологов В. П. Алексеева и Т. И. Алексеевой, в среднем палеолите (150 – 40 тыс. лет назад) уже существовали все пять географически обусловленных адаптивных морфофизиологических типов людей: тропический (экваториальный), умеренной зоны, арктический, континентальный и высокогорный. [14] География стоянок с элементами ранних среднепалеолитических культур указывает, что в то время человек расселился уже по всей Африке и Евразии. Племенами неандертальцев, вероятно, начала осваиваться азиатская и американская Арктика. Палеолитические стоянки обнаружены и в Заполярье [25]. Рис. 1.2. Этапы развития географической оболочкиПо одной из версий, расселение человека современного вида началось примерно 100-120 тыс. лет назад из Африки через Малую Азию. Причина – рост численности людей и обеднение пищевых ресурсов из-за роста плотности населения. Средняя скорость расселения первобытных людей того времени составляла примерно 3-5 км за 10 лет. Некоторые ученые предполагают, что кочевые племена неандертальцев могли проникать в Заполярье уже в период оптимума Мгинско-микулинской межледниковости (125-100 тыс. лет назад). В тот период в Евразии тундра исчезла из материка вообще, а фрагментарно встречалась только на севере Ямала и Гиданского полуостровов, северная же тайга узкой полосой оставалась только вдоль побережья в Сибири [25]. Однако в среднем (150-40 тыс. лет назад) и верхнем палеолите (40-20 тыс. лет назад) эволюция человека и ландшафтов продолжалась еще преимущественно по биогенному, или биогенетическому типу.Раздел 2. Основные закономерности географической оболочки – единого планетарного природного комплекса2.1. Закономерности целостности и круговорота вещества и энергииЭнергия и вещество, поступающее в географическую оболочку, не исчезает, а сохраняется и преобразуется в последовательных цепочках естественных действий. Совокупность этих процессов обеспечивает тесная взаимосвязь и взаимодействие природных компонентов и геосфер. Таким образом, из последних образуется единый планетарный природный комплекс — географическая оболочка, которая характеризуется целостностью. Указанная закономерность проявляется в том, что изменение одного природного компонента вызывает изменения всех других и природного комплекса в целом. Изменения, происходящие в одной части географической оболочки обязательно отображаются большей или в меньшей степени в других ее частях. Таким образом, географическая оболочка – цельная система, связанная сквозными потоками превращение вещества и энергии. Таяние ледников где-то в Гренландии или Антарктиде рано или поздно оставляет свой след в глубине континентов, передаваясь туда через экзогенные процессы рельефообразование, изменение климатических условий и т.д. Последствия будут и в тропических морях, где кораллы наращиванием вверх своих сооружений пытаются догнать уровень поднимающегося океана.Закономерности целостности географической оболочки реализуются в процессах круговорота вещества и энергии на Земле. Сохранение вещества при его ограниченном объеме на Земле и эффективное использование относительно устойчивого и сравнительно небольшого количества поступающей на нашу планету энергии обеспечивается разнообразными кругооборотами. Роль последних в сбалансированности природы Земли колоссальна по масштабам и исключительна по значению. Поэтому следует объяснять целостность географической оболочки и взаимосвязи природных комплексов в ее составе на основе кругооборотов вещества и преобразования энергии [22].К сквозным универсальным кругооборотам, связывающим между собой все геосферы, относятся:Мировой круговорот воды; биологические кругообороты; круговороты горных пород;циркуляция океанических вод; циркуляция атмосферыВсе кругообороты в географической оболочке – последовательные цепи превращения веществ и энергии, поступающей из недр (эндогенные источники) и Космоса (экзогенные источники). Благодаря им обеспечивается внутренняя целостность геосфер и энергетические связи между ними.2.2. Закономерности ритмичности, непрерывности и неравномерности развития географической оболочкиЗакономерность ритмичностиФормой существования географической оболочки во времени является взаимосвязанная повторяемость всевозможных явлений и процессов, то есть ритмика. Ритмы отличаются по происхождению и продолжительности.Значительная часть ритмов объясняется неравномерностью происхождения солнечной радиации на нашу планету в связи с периодическими изменениями ее положения относительно Солнца. Сюда принадлежат летний ритм, прецессии продолжительностью 21000 лет и 40700 лет. Первая из них обусловлена ​​изменением положения оси вращение Земли по причине неравномерного притяжения ее разных частей Солнцем. Вторая вызвана изменением угла наклона эклиптики к небесному экватору (от 24°36' до 21°58'). Ритм продолжительностью 92 000 лет обуславливается изменением эксцентриситета земной орбиты (от 0 до 0,068). Каждый из указанных ритмов проявляется в периодическом изменении количества поступающего на Землю солнечной радиации и обуславливает периоды похолоданий и потеплений на Земле [5].Ряд земных ритмов связан с изменением солнечной активности. Они имеют разную продолжительность (2-3 лет, 5-6 лет, 11 лет, 22-23 года, 80-90 лет). При этом общее количество солнечной радиации не изменяется, но, в частности, значительно колеблется величина ультрафиолетового излучения, которая при максимуме солнечной активности в 20 раз больше, чем при ее минимуме [8].Изменения приливообразующих сил (или неравномерность сил взаимного притяжения Земли, Солнца и Луны) порождают ряд ритмов разной продолжительности (2 года, 8-9 лет, 18-19 лет, 111 лет, 1800 –1900 годов).Закономерность непрерывности и неравномерности развитияГеографическая оболочка никогда не остается застывшей устоявшейся. В ней всегда происходят изменения, которые можно разделить на оборотные и необратимые. Оборотные изменения называются динамикой. Динамика обусловлена ​​преимущественно внешними факторами и носит ритмический характер. По сути, речь идет о ритмах разной продолжительности (с периодом более года).Развитие географической оболочки выражается необратимыми переменами. При таких изменениях возврата в прежнее состояние не происходит, изменения идут в одну сторону, в одном направлении. Необратимые изменения приводят к качественному преобразованию географической оболочки. Последняя прошла долгий и сложный путь развития.Догеологический этап развития Земли (4,6 – 4,0 млрд. лет) - зарождение тонкой земной коры, примитивной добиологической атмосферы. Географической оболочки тогда не было. Сложившаяся позже географическая оболочка Земли прошла в своем развитии три качественно разных этапа: добиогенный, биогенный, антропогенный.Добиогенный этап (4 млрд. – 570 млн. лет назад) охватывает архейскую, протерозойскую эры. В этот период происходило наращивание и усложнение земной коры, образовались протоплатформы и протогеосинклинали, гидросфера существовала с меньшим по сравнению с современным объемом воды, оформился только один из океанов — Тихий с соленой водой. В конце протерозоя в океане развилась богатая жизнь. Но в этот период биота не играла определяющей роли в географической оболочке, почв не было, атмосфера содержала мало кислорода, озоновый экран отсутствовал.Биогенный этап (540 млн. - 40 тыс. р. назад) включает палеозойскую, мезозойскую и почти всю кайнозойскую эры, за исключением последних 40 тыс. лет.Антропогенный этап (40 тыс. р. назад – наше время). Хотя человек как биологический вид появился 2 – 3 млн. лет назад, однако его влияние на природу долгое время оставалось очень ограниченным. Качественно новым такое влияние стало в верхнем палеолите, в разгар последнего оледенения 38-40 тыс. лет назад. С этого времени начался антропогенный этап развития географической оболочки, который продолжается и в настоящее время.2.3. Закономерности зональности и азональностиСущность закономерности зональности заключается в последовательном изменении природных компонентов и образуемых ими природных комплексов по широте (от экватора до полюсов). Зональность обуславливается увеличением энергетической основы всех процессов в географической оболочке – солнечной радиации – от полюсов до экватора.Степень проявления зональности неодинакова для разных природных компонентов и распределяется следующим образом: климат – растительность – животный мир – почвы – поверхностные воды – грунтовые воды – рельеф.Четко выделяются поясные структуры, имеющие широтное простирание: пояса освещенности, климатические и географические пояса, природные зоны (рис. 2.1).Сущность закономерности азональности заключается в закономерном изменении природных компонентов и природных комплексов в зависимости от распределения внутренней энергии на Земле. На протяжении геологической истории энергия земных недр превращалась в потенциальную энергию по-разному приподнятых участков земной поверхности. То есть древняя внутренняя энергия отражена в современном рельефе. Поскольку рельеф и высота местности изменяются в разных направлениях, то азональность проявляется в изменении географических объектов в любом направлении [17]. Рис. 2.1. Формирование природных зон подчинено закону зональностиПо степени проявления азональности природные компоненты располагаются в такой последовательности (в сторону уменьшения указанного признака): горные породы, вода, почва, живые организмы, воздух. При изменении рельефа, высоты местности и составе горных пород обязательно изменяются все природные составляющие. В атмосфере проявлениями азональности является изменение метеопоказателей в направлении запад - восток, климатические области и т.д. Азональность в гидросфере проявляется по форме и размерам всех водных объектов, начиная с очертаний береговой линии океанов и заканчивая строением речных долин [24]. В биосфере проявления закона азональности можно наблюдать в горах, когда на разных высотах и ​​при разном составе горных пород формируются различные виды почв и растительных сообществ (рис. 2.2.)Рис. 2.2. Высотная поясность как проявление закона азональностиЧто касается растений и животных, то они также приспосабливаются к абиотическим условиям среды. Видовой состав флоры и фауны напрямую зависит от высоты местности на суше, ее глубины в океане, состава горных пород, экспозиции склонов и т.д.2.4. Закономерность полярной асимметрииСеверная полярная полуось Земли длиннее южной, потому что полярное сжатие северного полушария меньше, чем южного, и фигура Земли напоминает кардиоидальный (сердцевидный) эллипсоид [22].Кардиоидальность – следствие неравномерного распределения вещества планеты, в частности, в земной коре. Следствием неравномерного распределения земного вещества является асимметрия в соотношении суши и океана в северном и южном полушариях. Так как суша в значительной степени сконцентрирована в северном полушария, где она занимает 39% всей поверхности (в южном полушарии соответственно 19% площади), то можно утверждать о существовании северного материкового кольца в полярных, умеренных и субтропических широтах северного полушария и южного океанического кольца в широтах южного полушария [23]. Асимметричны также полярные области: в северном полушарии Северный Ледовитый океан, в южном – материк Антарктида. Асимметрия в распределении водной и сухопутной поверхностей является одной из основных причин, обуславливающих своеобразную асимметрию климатических условий северного и южного полушарий. Сущность климатической полярной асимметрии формулируется следующим образом: климат северного полушария более теплый и континентальный, чем климат южного полушария.Различия климатических условий северного и южного полушарий вместе с отличиями распределения суши и океана в них, вызывают асимметрию в распределении растительного и животного мира, почв. Вместе это находит комплексное отражение в определенной асимметрии природных зон планеты. Так, в южном полушарии нет зоны типичной тундры. На островах в умеренных и субполярных широтах, где, по аналогии с северным полушарием, должна быть тундра, простирается зона океанических лугов [15].Еще пример: вечнозеленые леса Огненной Земли, Новой Зеландии, Тасмании – это совсем не то, что тайга и лиственные леса северного полушария. В южном полушарии отсутствуют также зоны лесотундры, лесостепей и пустынь умеренного пояса. Ни один тип растительности умеренного и субполярного поясов северного полушария не повторяется в их южных аналогах.В Антарктиде, в отличие от Арктики, нет наземных млекопитающих (например, лис, мускусных быков), сосудистых растений, зато наблюдается значительная (до 50%) эндемичность мхов и лишайников [23]. Также в южном полушарии отсутствуют двугорбые верблюды, яки, белые медведи, моржи, семейства сосновых и таксодиевых. А в северном полушарии не встречаются пингвины, лама, кондор, араукарии, нототониевые рыбы и т.д.Раздел 3. Особенности развития географической оболочки в условиях антропогенного воздействия3.1. Географическая оболочка – природная среда обитания человечестваВсе живые организмы существуют в определенной среде, с которой они постоянно обмениваются веществом, энергией и информацией. Человек, в отличие от других живых организмов, связан с собственной средой является не только биологическим обменом веществ, но и трудовой деятельностью. В процессе последней с помощью орудий труда человек создает искусственные объекты, осуществляет производственные процессы, в значительной степени отличны от естественных. Поэтому среда обитания человека в связи с его двойной (биологической и социальной) сущностью включает естественную и искусственную составляющую.Среда обитания человечества определяется на основе географической оболочки – глобальной геосистемы, в которой взаимодействуют и взаимопроникают литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера. Часть природной среды, с которой человеческое общество находится в непосредственном взаимодействии, называют географической средой [12]. Ее элементы функционируют и развиваются в соответствии с естественными законами природы. Границы географической среды расширяются по мере развития человеческого общества (средств труда, технологий и т.п.). Сейчас указанные границы в основном совпадают с границами географической оболочки. При условии проникновения человека в недра Земли и интенсивное освоение и использование природных богатств его среда обитания выйдет за пределы географической оболочки.В географической оболочке человечество создало искусственную среду, состоящую из нескольких инфраструктур: хозяйственно-бытовой, промышленной, транспортной и т. д.Глобальный характер взаимоотношений человека со средой его существования привел к появлению понятия ноосферы, введенного Ле-Руа, а затем к концепции ноосферы, развитой Теяром де Шарденом. Он считал, что ноосфера – это коллективное сознание, которое будет контролировать направление будущей эволюции планеты и сольется с природой в идеальной точке Омега, подобно тому, как раньше образовывались молекулы, клетки, организмы [3]. Развивая концепцию ноосферы, В. И. Вернадский предполагал, что на определенной стадии развития географической оболочки во взаимодействии человека и природы может быть достигнута гармония. Ноосфера (по Вернадскому) – это такое состояние биосферы (географической оболочки), при котором должны проявиться разум и направляемая им работа человека как новая, небывалая на планете геологическая сила [4]. Вернадский развил концепцию ноосферы как растущего глобального осознанного вторжение человека в естественные биогеохимические ритмы (кругообороты), конечной целью которого будет взвешенный и целенаправленный контроль человека за природой Земли.Современный этап развития географической оболочки называется антропосферой. Это антропоцентрическое понятие подразумевает, что человечество как организованное целое, оказывает различное влияние на окружающую среду:конструктивное (через выведение новых пород животных, изобретение новых химических соединений, использование видов энергии и т.п.);деструктивное – через изменение и уничтожение целых ландшафтов, нарушение возможностей воспроизводства и саморегуляции природных систем [1].В настоящее время географическая оболочка подвергается глобальным воздействиям: происходит насыщение техническими сооружениями; отходами деятельности человека; новыми веществами и процессами (термоядерный синтез, биоинженерия и т.д.).3.2. Негативное и конструктивное влияние общества на геосферыНегативное влияние человечества на окружающую среду можно выразить в форме обобщенных последствий:1) повреждение и исчерпание природных ресурсов;2) ухудшение качества окружающей природной среды (или его деградация).Проявления деградации природной среды весьма разнообразны, поскольку являются реакцией на чрезмерное антропогенное давление со стороны сложной по строению и разнородной по географическому составу оболочки. Кроме того, хозяйственная деятельность, изменяющие окружающую среду, разнородны и, соответственно, имеет разные экологические последствия (рис. 3.1).Рис. 3.1. После добычи полезных ископаемых природа кардинально меняет свой обликСледовательно, деградация окружающей природной среды характеризуется следующими проявлениями:Уменьшается биоразнообразие: исчезают виды живых организмов, сокращается разнообразие биоценозов в целом. Так, в середине 1970-х годов 1 вид исчезал в течение дня, а с середины 1990-х 1 вид исчезает в течение часа. На сегодняшний день количество исчезнувших видов может составить 1 млн. [3].Происходит загрязнение всех геосфер (рис. 3.1).Нарушается кругооборот веществ, так как отходы жизнедеятельности человека не могут быть полностью утилизированы. В биосфере просто отсутствуют бактерии и грибы, способные перерабатывать новые вещества на обычные для географической оболочки.В результате антропогенного воздействия ухудшается качество почв, болеют животные, растения, люди, деградируют природные комплексы в целом.Наблюдается изменение энергетической системы Земли (антропогенное потепление климата).Происходит повреждение и уничтожение отдельных ландшафтов (бедленды, антропогенные пустоши, опустынивание антропогенного генезиса).Конструктивные воздействия человечества на окружающую среду проявляются во всех геосферах, в каждом природном компоненте. Наиболее существенное, наименее затратное положительное влияние человечество может оказывать на биоту. Способы такого воздействия весьма разнообразны:лесоразведение в районах, где отсутствуют природные лесные массивы (например, степное лесоразведение в Украине, озеленение в пустынных условиях стран Персидского залива, Средней Азии и т.п.);создание полезащитных, водозащитных, противоэрозионных, санитарных лесополос и зон;выращивание высокопродуктивных лесокультур на месте вырубок и сжигания;выведение новых сортов культурных растений;создание высокопродуктивных искусственных фитоценозов, в частности теплиц;переселение и акклиматизация (интродукция) живых организмов в другие регионы;выведение новых культурных пород животных;озеленение населённых пунктов, жилых и производственных помещений.Также весьма эффективно влияние на водные объекты, сток и увлажнение территории. Человек создает новые водные объекты: пруды, водохранилища, каналы в вододефицитных районах. В аридных районах производится орошение и обводнение. В заболоченных местностях производится осушение земель. Водохранилища регулируют водный режим рек, позволяют нивелировать катастрофические наводнения и паводки, предупреждающие их обмеление во время межени. Лесоразведение на склонах гор и возвышенностях тоже позволяет регулировать речной сток. Для улучшения качества почв, их плодородия используется химическая мелиорация: известкование кислых почв, гипсование и промывание солонцеватых почв, повышение содержания питательных веществ путем внесения минеральных удобрений, улучшения плодородия почв путем внесения органических удобрений, запахивания стерни и т.д. [27]Человечество борется с неблагоприятными геоморфологическими процессами: эрозией, оползнями, дефляцией, схождением лавин и т.д. Создаются искусственные метаморфические горные породы. Издавна используются разные способы улучшения микроклимата: цвета искусственных поверхностей и сооружений (темные – в холодном климате, свете – в жарком климате), повышается влажность воздуха за счет озеленения и обводнения. Осуществляется предупреждение града, туманов, заморозков, искусственно вызываемых осадков. Микроклимат полей улучшается за счет создания лесополос: уменьшается скорость ветра, реже бывают пылевые так называемые «черные бурые», повышается относительная влажность воздуха [20] (рис. 3.2).Человек формирует новые культурные ландшафты, в которых природа рационально изменена и оптимизированная для улучшения условий жизни населения, обеспечения необходимыми продуктами и материалами, извлечения экономической выгоды. Появляются новые химические соединения, создаются новые материалы с заданными свойствами и т.д.Рис. 3.2. Создание лесополос в засушливых районах3.2. Экологический кризис как следствие антропогенного воздействия на ГОХарактерной особенностью нашего времени является интенсификация и глобализация влияния человека на окружающую среду. Если раньше локальные и региональные экологические кризисы могли привести к гибели отдельной цивилизации, то нынешняя экологическая ситуация характеризуется нарушением механизмов функционирования географической оболочки в планетарном масштабе. Это выражается:в нарушении способности природных комплексов к саморегуляции и самовосстановлению;в деформации сложившегося в течение миллионов лет кругооборота веществ и энергетических потоков на планете;в нарушении динамического равновесия в географической оболочке;в накоплении различных экологических проблем как в географической оболочке в целом, так и в ее отдельных частях;в эффекте синергизма, то есть взаимного усугубления разнородных экологических проблем в географической оболочке [21].Современное состояние взаимодействия общества с природной средой характеризуется переплетением и аккумуляцией разных экологических проблем на одной и той же территории. Например, происходит сжигание огромного количества энергоносителей, вырубка лесов, сведение травяного. покрова, загрязнения Мирового океана, что приводит к гибели растительности – поставщику кислорода, покрытие пленкой нефти и нефтепродуктов океанической поверхности, прекращающей газообмен с атмосферой. Все это, вместе взятое, сокращает количество кислорода в атмосфере.Также отмечен эффект синергизма при введении в среду двух или более веществ. Например, препарат ДДТ слабо растворяется в морской воде, поэтому его концентрации не очень вредны для морских организмов. Но ДДТ очень хорошо растворяется в нефти. Поэтому нефть концентрирует этот пестицид в поверхностном слое океана, где проводят значительную часть своего жизненного цикла морские организмы. Следовательно, суммарное воздействие нефти и ДДТ превышает вред от их отдельных воздействий [16].Главными факторами, углубляющими современный экологический кризис, является демографический взрыв, урбанизация, индустриализация и химизация хозяйства. Указанные процессы могут привести в ближайшем будущем к такой степени деградации окружающей среды, когда она станет непригодной для биологического существования людей, а также для хозяйственной деятельности.3.4. Экологические стратегии человечестваСуществует мнение, что окончательное и абсолютное решение экологической проблемы невозможно в принципе. Следует говорить и стремиться к перспективам решения частных проблем или их перераспределения с целью улучшения взаимоотношений человека с природной средой в существующих исторических условиях.Согласно кибернетическому закону, эффективное управление возможно только в том случае, если внутреннее разнообразие управляющей системы не уступает внутреннему разнообразию управляемой системы. Иными словами, для успешного управления природными системами общество должно увеличивать свое внутреннее разнообразие путем развития науки, культуры, усовершенствования модели хозяйственной деятельности. В связи с углублением глобального экологического кризиса человечество последние десятилетия разрабатывает экологические стратегии для его преодоления. Их можно объединить в технократический и социально-реформистский типы.Технократический тип экологических стратегий человечества возник в развитых странах с высоким уровнем технологий. Его представители считают, что для преодоления экологического кризиса необходимо дальнейшее развитие науки и техники. Сущность стратегии образно может быть выражена так: «спасение от технологии – в более высокой технологии» [9].По оценкам представителей этого направления, научно-технический прогресс может обеспечить современный уровень жизни для 20 миллиардов людей на Земле при условии, что удастся преодолеть стихийность глобальных процессов. Основным способом решения экологических проблем считается развитие ресурсосберегающих и малоотходных технологий.Однако у этой стратегии есть недостатки: стоимость очистных сооружений достигает половины капитальных затрат предприятий. Кроме того, существуют проблемы с захоронением отходов, особенно в странах с большой плотностью населения. Введение безотходных технологий создаст непосильную нагрузку на современную экономику. К тому же, не существует очистных сооружений, обеспечивающих 100% очистку промышленных отходов. Только половина из них дают 80% очищения. Безотходные технологии из-за своей дороговизны не конкурентоспособны, поэтому в условиях рынка они нежизнеспособны. Другим вариантом технократической стратегии является замена саморегулирующейся биосферы на природно-хозяйственную систему, которая централизованно управляется человечеством. При этом 99% материальных ресурсов будет тратиться на поддержание кругооборота веществ в искусственных биоценозах и на организацию производства с малоотходными технологиями. Эта система на несколько порядков сложнее современных моделей экономики, и в настоящее время труднореализуема [27]. Социально-реформистский тип экологических стратегий человечества предлагает преодолеть экологический кризис за счет уменьшения численности населения Земли, в том числе при помощи принудительного уменьшения рождаемости, как в Китае. Менее агрессивной по отношению к человечеству является стратегия ограничение потребления. Это ограничение должно быть внешним, исходя из медико-биологических критериев нормального существования человека. Ограничение потребления сможет сохранить биоту, обеспечивающую баланс кругооборотов веществ и стабильность окружающей среды. При этом должно сокращаться производство и, как следствие, часть людей потеряет доходы. Однако эта стратегия неприемлема для той части человечества, которая живет в условиях западной цивилизации со сверхвысоким уровнем жизни на основе самого высокого удельного потребления ресурсов.Наиболее сложным для этой экологической стратегии является разработка принципов и норм распределения ресурсов и лимитов на загрязнение среды. Сейчас эта стратегия реализуется неодинаково для стран с разным уровнем развития и типом хозяйствования. Например, государства с высоким уровнем экономического развития выделяют на финансирование природоохранной и ресурсосберегающей деятельности от 1,3% ВВП. Такие страны предотвращают экологические эксцессы на собственной территории, прибегая к концессиям ресурсов в других странах и вывоз к ним вредных производств и отходов. Это порочная политика «экологического неоколониализма».Наибольший вклад в разрушение окружающей среды вносят развивающиеся страны. Это вызвано, во-первых, недоступностью для них слишком дорогих технологий высокого уровня, которые обеспечивают процесс ресурсосбережения, глубокую переработку сырья и вторичных ресурсов. Во-вторых, кабальная зависимость сельского (а иногда и городского) населения развивающихся стран от местных ресурсов (топлива, воды, почвы и т.д). В-третьих, чрезмерным приростом населения в беднейших странах [3].В результате отсутствия барьеров для распространения антропогенных воздействий, даже самые развитые страны не могут изолироваться от различных проявлений экологического кризиса. А широко распространенный «экологический неоколониализм» не способен решить экологические проблемы. Это типичный пример смещения проблемы, которая при этом не устраняется.На наш взгляд, следует совмещать технико-технологические, социальные, естественнонаучные (биологические, географические), экономические и экономико-географические, политические меры по экологизации природопользования. Можно выделить следующие пути экологизации природопользования:ресурсосбережение;биотехнологии в сельском, лесном, водном хозяйстве, пищевой промышленности, в т.ч. биологическая очистка от загрязнений;полная утилизация отходов;оптимальная территориальная организация природопользования;улучшение и восстановление геосистем путем комплексной мелиорации и рекультивации земель.Ресурсосбережение – это основной путь решения экологических проблем человечества. Существуют различные способы ресурсосбережения:уменьшение материалоемкости производства;снижение энергоемкости производства;внедрение малоотходных технологий и замкнутых оборотных циклов производства; комбинирование;4) комплексное и полное использование добываемого материального сырья;5) использование альтернативных, «экологически чистых» видов энергии;6) энергосбережение, водосбережение в коммунальном хозяйстве и быту;7) использование искусственных материалов вместо природных;8) воспроизводство природных ресурсов [27].Ресурсосбережение наиболее соответствует рациональному (оптимальному) природному процессу развития географической оболочки, так как позволяет в разы уменьшить антропогенную нагрузку на природные комплексы. Для всего человечества стратегически важно стремиться как к минимуму отходов, так и к реутилизационным циклам. «Меньше сырья, больше ума» - таков девиз итальянской школы менеджмента. В нем – вся суть экологизации производства.Следует отметить, что преодоление последствий глобального экологического кризиса возможно только согласованными, научно обоснованными усилиями всего мирового сообщества.ЗаключениеГеографическая оболочка – это целостная материальная система, образованная при взаимодействии и взаимопроникновении атмосферы, гидросферы, литосферы и живого вещества. Термин «географическая оболочка» был предложен в 1930-х годах Андреем Александровичем Григорьевым. Он считал, что земная поверхность представляет собой особую вертикальную физико-географическую зону, для которой характерно глубокое взаимопроникновение и активное взаимодействие литосферы, атмосферы и гидросферы, а также наличием в ней сложного, но единого физико-географического процесса.В формировании и развитии географической оболочки принимают участие два принципиально разных типа материи: атомарно-молекулярное «неживое» вещество и атомарно-организменное «живое» вещество. Первое может участвовать только в физико-химических процессах, в результате которых синтезируются новые вещества из тех же химических элементов. Второе – обладает способностью воспроизводить себе подобных, но различного состава и облика. Между компонентами географической оболочки происходит постоянный обмен веществом и энергией. Он проявляется в форме атмосферной и океанической циркуляции, движения поверхностных и подземных вод, накопления и таяния ледников, перемещения организмов и горных пород. Благодаря движению вещества и энергии все части географической оболочки оказываются взаимосвязанными и образуют целостную систему. Положение верхней и нижней границ географической оболочки разными исследователями оценивается по-разному. Большинство ученых считает, что верхняя ее граница соответствует уровню наибольшей концентрации озонового слоя, расположенного на высоте 22–25 км. Нижнюю границу чаще всего проводят по подошве земной коры. Причина отсутствия единой точки зрения в том, что в географической оболочке отсутствуют силы, которые формируют четко выраженные границы. В развитии географической оболочки выделяют три этапа: добиосферный, биосферный и ноосферный. Их развитие шло по пути усложнения структуры и взаимосвязей. Каждый новый этап характеризуется возникновением новых круговоротов вещества и энергии. Основными закономерностями географической оболочки принято считать целостность, ритмичность, зональность, азональность и полярную асимметрию. Целостность проявляется в том, что все компоненты взаимосвязаны друг с другом. Это значит, что изменение любого из них приводит к нарушению всей оболочки. Целостность достигается за счет круговоротов вещества и энергии. Ритмичность проявляется в повторяемости во времени комплекса процессов. Различают две формы ритмичности: периодическую, т. е. ритмы одинаковой продолжительности, и циклическую – ритмы переменной длительности. Ритмы бывают разной продолжительности: сверх вековые, внутривековые, годовые, суточные. Самый продолжительный по времени ритм связан с движением Солнечной системы вокруг ядра Галактики. Он составляет около 200 млн. лет. Примером сверх векового ритма является ритм, обусловленный изменением приливообразующих сил на Земле. Его продолжительность 1800 лет. Среди внутривековых ритмов выделяются циклы продолжительностью 11, 22 и 33 года. Проявлением годовых ритмов принято считать смену времен года, обусловленную орбитальным движением Земли. Суточные ритмы связаны со сменой дня и ночи, возникающей из-за осевого вращения Земли. Зональность проявляется в закономерном изменении природных комплексов от экватора к полюсам из-за изменения угла падения солнечных лучей. Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки – географические пояса. Они отличаются друг от друга температурными условиями, особенностями циркуляции атмосферы, почвенного и растительного покрова и животного мира. Внутри поясов на суше выделяют географические зоны, которые делятся на подзоны по соотношению между собой тепла и влаги. Зональность четко прослеживается только на поверхности материков. С высотой и глубиной она быстро исчезает. Природные зоны не везде образуют сплошные полосы. Границы многих из них отклоняются от параллели, поэтому наряду с зональностью выделяют другую закономерность – азональность. Причина азональности – неоднородность земной поверхности, т. е. наличие материков и океанов, гор и равнин на материках, своеобразие местных факторов. Существуют две основные формы азональности: секторность географических поясов и высотная поясность. Причина полярной асимметрии – неоднородность строения и истории развития обоих полушарий. Так как северная полуось длиннее южной, то сжатие Северного полушария меньше. Соответственно, суша в Северном полушарии занимает 39% площади, а в Южном – всего 19%. Асимметричность суши и океана влечет за собой асимметричность в распределении свойств других компонентов. Например, из–за преобладания водной поверхности в Южном полушарии меньше годовая амплитуда температур и средняя годовая температура ниже. Различия между полушариями проявляются и в распределении биоценозов. В Северном полушарии большую площадь занимает тайга, а в Южном – этой зоны нет, отсутствуют также тундры, лесотундры, лесостепи и пустыни умеренного пояса. Отличия проявляются и в животном мире. Например, пингвины, ламы, утконосы, ехидны, кенгуру и многие другие животные обитают только в Южном полушарии. Белые медведи, двугорбые верблюды, яки – только в Северном полушарии.Развитие географической оболочки на современном этапе характеризуется постоянно возрастающей антропогенной нагрузкой, которая приобрела планетарные масштабы и спровоцировала тяжелейший экологический кризис. Чтобы преодолеть его последствия, необходимо перестроить хозяйственную деятельность человека так, чтобы она полностью соответствовала принципам рационального природопользования. Для решения этой задачи планетарного масштаба необходимо объединение усилий всего человечества. Список литературыАндерсон Дж. М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек / Дж. М. Андерсон. – Л., 1985.Арманд Д. JI. Географическая среда и рациональное использование природных ресурсов / Д. Л. Арманд. – М., 1983.Боков В.А., Лущик А. В. Основы экологической безопасности / В. А. Боков, А. В. Лущик. – Симферополь, 1998.Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера /В. И. Вернадский. – М., 1989.Гангнус А. Ритмы нашего мира (о цикличности природных процессов) / А. Гангус. – М., 1971.Геренчук К.И., Боков В.А., Черванев И.Г. Общее землеведение: Учеб. для геогр. спец. ун-тов / К. И. Геренчук, В. А. Боков, И. Г. Черванев. – М.: Высшая школа, 1984. – 255 с.Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). – М.: Научный мир, 2000. – 304 с.Глобальные и региональные изменения климата и их природные и социально-экономические последствия / Отв. ред. В. М. Котляков. – М., 2000.Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века / Отв. ред. Ф. Т. Яншина. – М., 1998.Григорьев А. А. Опыт аналитической характеристики состава и строения физико-географической оболочки земного шара / А. А. Григорьев. – М.; 1937;Григорьев А. А., Кондратьев К. Я. Космическое землеведение / А. А. Григорьев, К. Я. Кондратьев. – М., 1985.Дзагоева Е. А. Общее землеведение. Факторы формирования географической оболочки. Атмосфера: рабочая тетрадь / Е. А. Дзагоева. – Бийск: ФГБОУ ВПО «АГАО», 2012. – 83 с.Забелин И. М. Физическая география в современном естествознании. — М.: 1978Землеведение. Учеб. пособие для ВУЗов. – М.: Академический проект, 2006. – 537 с.Калесник, С. В. Общие географические закономерности Земли / С. В. Калесник. – М.: Мысль, 1970. – 283 с.Львович М. И. Мировые водные ресурсы и их будущее / М. И. Львович. – М.: Мысль, 1986. – 254 с.Любушкина С. Г., Пашканг К. В. Естествознание: Землеведение и краеведение / С. Г. Любушкина, К. В. Пашканг. — М., 2002.Мильков Ф. Н. Общее землеведение / Ф. Н. Мильков. – М., 1990;Общее землеведение: Учебно-метод. пособие / сост. С. В. Важов. – Бийск: ФГБОУ ВПО «АГАО», 2014. – 227 с.Петров К. М. Естественные процессы восстановления опустошенных земель / К. М. Петров. – СПб., 1996.Реймерс Н. Ф. Природопользование. Словарь-справочник / Н. Ф. Реймерс. – М., 1990.Савцова Т.М. Общее землеведение: учеб. пособие для студ. пед. ВУЗов.– 4-е изд., стер. / Т. М. Савцова. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 416 с.Селиверстов Ю. П., Бобков А. А. Землеведение: Учеб. пособие для студ. ВУЗов / Ю. П. Селиверстов, А. А. Бобков. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 304 с.Степанов В. Н. Мировой океан / В. Н. Степанов. – М.: Знание, 1974. – 256 с.Тишков А. А. Биосферные функции природных экосистем России / А. А. Тишков. – М.: Наука, 2005. – 309 с.Юнкер Р., Шерер 3. История происхождения и развития жизни / Р. Юнкер, З. Шерер. – М., 1997.Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? / Под ред. В. И. Данилова-Данильяна. – М., 1997.