Зони біосфери
За характером змін температури з ростом висоти в атмосфері розрізняють кілька сфер, розділених вузькими перехідними зонами:
1. Тропосфера (грец. Tropos – поворот) – нижній, що примикає до Землі шар до 12-14 км. Його товщина становить 7-10 км над полярними широтами і 16-18 км над екватором. Даний атмосферний шар містить приблизно 90% маси повітря, а також основна кількість атмосферних домішок.
На відміну від інших, більш високо розташованих шарів, у тропосфери є ряд характерних властивостей. До них відносяться:
– Постійні добові та сезонні коливання температури; середній вертикальний градієнт температури 6 град / км;
– Постійне переміщення повітряних потоків, що відбувається в різноманітних напрямках: горизонтальному, вертикальному, турбулентному, вихровому;
– Постійна присутність значної кількості водяної пари, що обумовлюють утворення різного роду конденсатних явищ (хмари, тумани, атмосферні опади);
– Наявність досить значної кількості сторонніх домішок (тверді, рідкі та газоподібні забруднення).
2. Стратосфера (лат. Stratum – шар) – шар, наступний після тропосфери до 80 км. Тут температура залишається приблизно постійною до висоти 25 км, а потім поступово зростає майже до 0 ° C на нижній межі стратопаузе (близько 55 км).
У стратосфері в основному відбуваються горизонтальні переміщення повітряних мас, в силу чого потрапляють в стратосферу забруднення поширюються на великі відстані і носять назви глобальних.
Забруднення, що потрапляють в стратосферу, мають ряд особливостей. У силу значної віддаленості від поверхні Землі вони мають вельми малу вагу, а тому швидкість їх осідання дуже незначна. Горизонтальними потоками повітря вони розносяться на дуже великі відстані і практично поширюються над всією земною поверхнею, що дало підставу назвати їх “глобальними”. Ця обставина зіграла істотну роль у процесі укладання угоди про заборону випробувань ядерної зброї у зовнішньому середовищі.
3. Мезосфера – шар, розташований вище стратосфери. Характеризується новим зниженням температури в середньому приблизно до -100 ° C на висоті близько 80-100 км.
4. Термосфера – шар, що знаходиться вище мезосфери. У термосфере кінетична температура поступово зростає з висотою.
5. Іоносфера – верхній шар атмосфери до 600-1000 км, що переходить у межпланетарное простір.
Цей шар характеризується значним ступенем іонізації повітря, сильним ступенем його розрідження. Практично до цієї висоти вдається виявити лише окремі елементи повітряного середовища. У нижній частині іоносфери виникає “північне сяйво”, спостережуване в районах за Полярним колом.
Таким чином, повітряна оболонка має найбільшу щільність біля поверхні Землі, поступово розріджується і втрачається на висоті близько 1000 км.
Хімічні процеси, що відбуваються в атмосфері, також мають ряд характерних особливостей:
1. Більшість хімічних реакцій ініціюються температурою, впливом квантів світла, отриманих в результаті випромінювання Сонця.
2. У повітрі міститься кисень, отже, в атмосфері переважають окислювально-відновні реакції за участю частинок в основному з нековалентним типом хімічного зв’язку.
3. Для атмосферних процесів характерні ланцюгові реакції, які у кілька стадій за участю проміжних продуктів – реакційно-здатних радикалів (CH3, O -, HO -, H – та ін.).
4. У хімічних і фотохімічних перетвореннях утворюються різноманітні неорганічні й органічні сполуки, в ряді випадків – токсичні.
5. Продукти реакцій можуть переноситися на далекі відстані і тривалий час зберігатися в атмосфері (наприклад, у вигляді аерозолів).
II. Гідросфера – це водна оболонка Землі; сукупність океанів, морів, водних об’єктів суші (річки, озера, болота водосховища), підземних вод, включаючи запаси води в твердій фазі (льодовики, сніговий покрив).
Гідросфера – це глобальна відкрита система, а вода в ній – найпоширеніша на Землі речовина. Земна поверхня на значному протязі покрита водою: 71% її займають океани, близько 5% – континентальні (внутрішні) водойми.
Вода – єдина хімічна сполука, яка в природних умовах існує у вигляді рідини, твердої речовини (лід) і газу (пари води), що пояснюється існуванням в ній водневих зв’язків.
Природна вода – це розчин багатьох речовин, у тому числі солей, газів, а також речовин органічного походження. У більшості випадків природна вода має атмосферне походження (дощова вода), рідше – глибинне (конденсація пари, що піднімаються з надр Землі).
Показники якості природної води зазвичай поділяють на:
– Фізичні (температура, кольоровість, завислі речовини, запах, смак і ін.);
– Хімічні (жорсткість, активна реакція, окислюваність, сухий залишок та ін.);
– Біологічні (гідробіонти);
– Бактеріологічні (загальна кількість бактерій, колі-індекс та ін.).
Гідросфера – глобальна відкрита система, стабільність якої тим вище, чим більше різноманітність складових її компонентів.
Серед особливостей хімічних процесів, що відбуваються в гідросфері, можна виділити:
1. Різноманіття форм хімічних сполук: присутні всі класи органічних і неорганічних речовин.
2. Вплив гідролізу на хімічні процеси і участь у них гідратованих молекул та іонів.
3. Участь у хімічних процесах водоростей і бактерій.
У гідросфері протікають різноманітні хімічні і фізико-хімічні процеси. Наприклад:
1. Хімічні реакції у водних розчинах, в основному іонообмінні і окислювально-відновні.
2. Випаровування і розчинення газів на поверхні розділу повітря – вода. Наприклад, розчинення газів O2, N2, CO2, H2S і NH3 в природній воді.
3. Процеси, адсорбції, абсорбції та десорбції, зазвичай протікають за участю органічних сполук і сприяючі самоочищенню природних вод.
4. Фотоліз – фотохімічні перетворення, що протікають у природних водах під впливом УФ-випромінювання Сонця за участю вільних радикалів і збуджених частинок.
III. “Кам’яна оболонка” Землі – літосфера (грец. Lithos – камінь) – являє собою верхню частину земної кори. У контексті біосфери під літосферою зазвичай розуміють тільки поверхневу її частина – грунт. Тому іноді вживають термін педосфера – грунтова оболонка земної кори.
Літосфера включає земну кору й частину верхньої мантії планети, має товщину від 50 до 75 км на континентах і 5-10 км нижче дна океану. Верхні шари літосфери (2-3 км, а за деякими даними – до 8,5 км) іноді називають літобіосферой. У цій частині літосфери існують або здатні існувати живі організми або життєздатні системи, в основному особливі види анаеробних бактерій.
Одна з відмінностей літосфери від інших об’єктів оточуючого нас світу полягає в тому, що вона є постійним місцем проживання людини, а тому найбільшою мірою схильна антропогенному впливу (з урахуванням експлуатації поверхневого шару і надр Землі). При цьому максимальному забруднення і руйнуванню піддається грунт – самий верхній шар літосфери.
Хімічні елементи в земній корі знаходяться, як правило, у зв’язаному стані. Природні сполуки, що представляють собою продукти хімічних реакцій і фізичних процесів, що відбувалися або відбуваються на Землі, часто називають мінералами. До них відносять: силікати, сульфіди, карбонати, воду, кисень, нафта, вугілля, золото, срібло.
Мінерали – основа земної кори. Серед них більшу частину становлять (мас.%): Силікати – 75; оксиди та гідроксиди – 17; карбонати – 1,7; сульфіди – 1,15; фосфати – 0,7; галогеніди – 0,5. На частку органічних сполук разом з нітратами, хроматами та іншими солями припадає близько 3,35 мас. %.
Більшість хімічних процесів, що відбуваються в літосфері, тісно пов’язані з іншими оболонками Землі, їх складом.
Грунт як самий верхній і родючий шар літосфери є сполучною ланкою між усіма оболонками планети і живими організмами. Вона відіграє важливу роль у процесах обміну речовин і енергії між компонентами біосфери.
Таким чином, поняття біосфери має два аспекти: з одного боку, як специфічної оболонки земного простору, з іншого, – як глобальної екосистеми.
З погляду складових її компонентів, біосфера – це нижня частина атмосфери, гідросфера і верхня частина літосфери, населені живими організмами, або, за висловом В. І. Вернадського, – “область поширення живої речовини” (рис. 30).
Мал. 30. Межі життя в біосфері
Верхня межа біосфери знаходиться на висоті 15-20 км від поверхні Землі, в стратосфері. Цей верхній межа життя обмежується ультрафіолетовими променями і космічними випромінюваннями. Нижня межа життя проходить по літосфері на глибині 2-3 км (тут в нафтоносних шарах були виявлені бактерії) і по дну океану в гідросфері (10-12 км). Життя в основному зосереджена у верхній частині літосфери (в грунті) і у верхній частині гідросфери.
Таким чином, середня товщина біосфери становить 12-17 км, а максимальна не перевищує 33-36 км. При цьому зазначені тут кордону життя є найвищою мірою умовними і завищеними. Реальні кордону поширення живої зазвичай є більш звуженими.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)