Учение о биосфере и глобальные экологические проблемы

1. Учение о биосфере и глобальные экологические проблемы

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
И ГЛОБАЛЬНЫЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОБЛЕМЫ
ЛЕКЦИЯ 4:
«ЛИТОСФЕРА»

2. План лекции:

ПЛАН ЛЕКЦИИ:
• 1. Понятие
«литосфера».
• 2. Строение литосферы.
• 3. Горные породы.
• 4. Почва.
• 5. Состав почв.
• 6. Антропогенное воздействие на почвы.

3.

Литосфера (от греч. lithos — камень, sphaire — шар) —
верхняя «твердая» (каменная) оболочка Земли,
постепенно переходящая с глубиной в сферы с
меньшей прочностью вещества
Включает в себя земную кору и часть верхней
мантии Земли.

4.

Строение литосферы
• Характерная особенность верхней мантии
— ее расслоенность, установленная
геофизическими методами исследований.
На глубине около 100 км под материками
и 50 км под океанами ниже подошвы
земной коры находится астеносфера (от
греч. asthenes — слабый, sphaire — шар).

5.

Выше астеносферы породы мантии находятся в
твердом состоянии и совместно с земной корой
образуют литосферу.
Мощность литосферы составляет 50—200 км, в том
числе земной коры — до 75 км на континентах и 10
км под дном океана.

6.

Кора выветривания - верхняя часть
земной коры, постоянно
видоизменяемая под влиянием
механического и химического
воздействий под влиянием
климатических факторов, растений и
животных.
Русский геохимик и минералог А. Е.
Ферсман предложил среднее
содержание химических элементов в
земной коре называть кларками.

7.

. Кларки наиболее распространенных
химических элементов
Химический элемент
Кларк, %
наименова- символ
ние
Химический элемент
Кларк, %
наименова- символ
ние
Кислород
О
46,6—49,1
Натрий
Na
2,01—2,83
Кремний
Si
26,0—29,5
Калий
К
2,35—2,59
Алюминий
А1
7,45—8,14
Магний
Mg
1,79—2,35
Железо
Fe
4,20—5,00
Водород
Кальций
Са
2,71—3,63
ИТОГО
Н
до 1
более 99%

8. Более чем на 80% зем­ная кора состоит из кислорода, кремния и алюминия. Менее всего земная кора содержит инертных газов —

Более чем на 80% земная кора состоит из кислорода,
кремния и алюминия.
Менее всего земная кора содержит инертных газов
— гелия, неона и радона.
Кларки химических элементов в современных горных
породах - в среднем в 1 м3 содержится железа 130 кг,
алюминия 230 кг, меди 0,26 кг, олова 0,1 кг.
Участки, где фактическое содержание того или иного
химического элемента значительно выше его кларкового
значения - геологи исследуют с целью поиска месторождений полезных ископаемых.

9.

Минералы.
• Химические элементы земной коры образуют естественные
соединения, состоящие из одного, но чаще всего из нескольких
элементов.
• Минералы (от лат. minera — руда) — однородные по составу,
внутренней структуре и свойствам твердые химические соединения.
• Известно более 3 тыс. минералов, большинство из которых являются
кристаллами и обычно имеют форму многогранников.
• В строении земной коры существенную роль играют всего несколько
десятков минералов, называемых породообразующими. Наиболее
распространены из них — полевые шпаты (55%), иные силикаты
(15%), кварц (12%), различные виды слюды (3%), магнетит и гематит
(3%).

10.

11.

Горные породы.
В земной коре минералы группируются
в естественные ассоциации — горные породы.
Горные породы - это природная совокупность
минералов, слагающих земную кору.
Выделяют магматические, осадочные и
метаморфические породы.

12. Магматические (изверженные) горные породы. Образуются при остывании расплавленных магм, поднимающихся из глубин Земли к ее

поверхности.
Различают глубинные породы - если магма
застыла на глубине,
и излившиеся - если остывание произошло уже
на поверхности.
Магматические породы состоят
преимущественно из силикатов и
алюмосиликатов, наиболее важными
компонентами которых являются кремнезем
(SiO2) и глинозем (А12О3).

13. Большая часть земной коры состоит из магматических пород. Чаще всего они покрыты другими породами и отложениями, и на

поверхность выходят редко.
Самые распространённые горные породы: базальт,
гранит, драгоценные камни, руды металлов,
вулканический туф.

14. Осадочные горные породы.

ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ.
• Они образуются путем переотложения на поверхности
Земли или на дне морей, озер, болот, рек продуктов
разрушения различных коренных пород.
• Ими покрыто более 75% поверхности континентов.
Осадочные породы накапливались и уплотнялись иногда
миллионы лет.
• Эти процессы сопровождались образованием таких
важнейших полезных ископаемых, как нефть и природный
газ, уголь, железо, алюминий, золото и др.
• В зависимости от происхождения осадочные породы делят
на обломочные, глинистые, химические и биохимические.

15.

• В зависимости от
происхождения
осадочные породы
делят на:
• обломочные,
• глинистые,
• химические и
• биохимические.

16. Обломочные породы

ОБЛОМОЧНЫЕ ПОРОДЫ
• Это продукты механического разрушения
коренных горных пород.
• Их классифицируют по размерам обломков (в
мм):
• грубообломочные породы более 1
• песчаные породы 0,1 —1,0
• алевритовые фракции
0,01—0,1

17. Глинистые породы.

ГЛИНИСТЫЕ ПОРОДЫ.
• Они состоят из мельчайших минеральных
частиц размерами менее 0,01 мм и содержат
свыше 30% тонкодисперсных частиц
размером менее 0,001 мм.
• По минеральному составу глины резко
отличаются от типичных обломочных пород,
они состоят преимущественно из кремнезема
и глинозема.

18. Химические и биохимические породы.

ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ
ПОРОДЫ.
• Они образуются в результате химических реакций
или выпаривания, либо при косвенном участии
биологических организмов, а также при
концентрации их тел и скелетов.
• К данной группе относятся такие широко
известные породы, как бокситы, фосфориты,
бурые железняки, известняки, мел, доломиты,
гипс, бурые и каменные угли, горючие сланцы и
др.

19. Метаморфические горные породы.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ
ПОРОДЫ.
• Образуются путем глубокого преобразования
магматических и «садочных пород под действием
огромных давлений и высоких температур на
большой глубине.
• В результате получаются породы, отличающиеся
от исходных минералогическим составом.
• К метаморфическим породам относятся твердые
глинистые и слюдянистые сланцы (получающиеся
из мягкой сланцевой глины), мрамор (из
известняков), кварциты (из песчаников), яшмы,
серпентиниты (из ультраосновных пород) и др.

20. Метаморфические горные породы

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

21. Геологические циклы.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ.
• Взаимное расположение и очертание континентов
и океанского дна постоянно изменяются.
• В пределах верхних оболочек Земли происходит
непрерывная постепенная замена одних пород
другими, называемая большим круговоротом
вещества.
• Геологические процессы образования и
разрушения гор являются величайшими
энергетическими процессами в биосфере Земли.

22.

23. Учение о почве

УЧЕНИЕ О ПОЧВЕ
• На поверхности коры выветривания формируется
почвенный покров — основа земельного фонда
биосферы. Он представляет собой самостоятельную
земную оболочку — педосферу.
• Почва — особое органоминеральное естественноисторическое природное образование,
сформировавшееся в результате длительного
преобразования поверхностных слоев литосферы при
совместном взаимообуславливающем воздействии
гидросферы, атмосферы, живых и мертвых организмов
в различных условиях климата и рельефа в
гравитационном поле Земли.

24.

• Основателем современного почвоведения является
русский ученый В. В. Докучаев.
• Им впервые сформулировано понятие о почве как об
особом естественно-историческом теле,
• разработаны методы изучения и картографирования
почв,
• заложены основы их генетической классификации.
• В. В. Докучаев предложил рассматривать почву как
динамическую, а не инертную среду, открыл основные
закономерности географического распространения
почв.

25. Химический состав почвы

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ
• Твердая часть почвы состоит из минеральных и
органических веществ.
• Минеральный состав - определяется составом
почвообразующих пород, возрастом почвы,
особенностями рельефа, климата и т. д.
• В состав минеральной части почвы входят Si, Аl, Fe, К,
Na, Mg, Ca, P, S, некоторые микроэлементы Сu, Мо, J,
В, F, РЬ и др.
• Подавляющее большинство химических элементов в
почве находится в окисленной форме: SiO2, A12O3,
Fе2О3, К2О, Na2O, MgO, CaO.

26.

• В почвах распространены также cоли
угольной, серной, фосфорной,
хлористоводородной и других кислот.
• На основных породах почва более богата Al,
Fe, щелочноземельными и щелочными
металлами,
• На породах кислого состава — Si.
• В засоленных почвах преобладают хлориды и
сульфаты кальция, магния, натрия.

27. Органический состав почв

ОРГАНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ
• Формируется из соединений, содержащихся в большом
количестве в растительных и животных остатках.
• Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры,
лигнин, дубильные вещества и др. - 10—15% от всей
массы органического вещества в почве.
• При разложении органических веществ содержащийся
в них азот переходит в формы, доступные растениям.
• Органические вещества играют важную роль в
почвообразовании, определяют величину
поглотительной способности почв, воздействуют на
структуру верхних горизонтов почвы и ее физические
свойства.

28.

• Не полностью разложившиеся остатки органики
называют подстилкой
• Конечный продукт разложения, в котором
невозможно различить первоначальный
материал, — гумусом.
• Гумус — аморфное органическое вещество
почвы, образующееся в результате разложения
растительных и животных остатков и продуктов
жизнедеятельности организмов, причем
утратившее тканевую структуру.

29.

• По химическому составу — это сложная смесь разнообразных
органических молекул.
• Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот, гумина и
ульмина; имеет цвет от темно-бурого до черного.
• По агрегатному состоянию гумус похож на глину; и то и другое
находится в коллоидном состоянии. Отдельные его частицы
прочно прилипают к глине, образуя глино-гумусовый комплекс.
Гумуса в верхних горизонтах почвы содержится от десятых долей
до 18% (в черноземных почвах), а мощность гумусовых
горизонтов от нескольких сантиметров до 1,5 м.

30.

Гумификация
• Одновременно с
гумификацией многие
жизненно важные элементы
переходят из органических
соединений в
неорганические, например,
азот в ионы аммония (NH+4),
фосфор в орто-фосфат-ионы
(Н2РО4), сера в сульфатионы (SO2-4), т. е. идет
процесс минерализации.
Углерод высвобождается в
процессах дыхания и в виде
СО2 поступает в атмосферу.

31. антропогенного воздействия на почвы

АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА
ПОЧВЫ
• Основные виды антропогенного воздействия на
почвы следующие:
• 1) эрозия (ветровая и водная);
• 2) загрязнение;
• З) вторичное засоление и заболачивание;
• 4) опустынивание;
• 5) отчуждение земель для промышленного и
коммунального строительства.

32.

• Эрозия почв (от лат. егоsio — разъедание) —
разрушение и снос верхних наиболее плодородных
горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая
эрозия) или потоками воды (водная эрозия).
• Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии,
называют эродированными.
• К эрозионным процессам относят также
промышленную эрозию (разрушение
сельскохозяйственных земель при строительстве и
разработке карьеров), военную эрозию (воронки,
траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной
пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при
прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

33.

• Водной эрозии подвержены 31 % суши.
• Ветровая эрозия (дефляция), активно
действующая на 34% поверхности суши.
• В США эродировано, т. е. подвержено
эрозии, 40% всех сельскохозяйственных
земель.
• В засушливых районах мира больше — 60%
от общей площади, из них 20% сильно
эродированы.

34.

• Пыльные бури возникают при очень сильных и
продолжительных ветрах. Скорость ветра
достигает 20—ЗО м/с и более. Уносят самый
плодородный верхний слой почв; они способны
развеять за несколько часов до 500 т почвы с 1 га
пашни.
• В нашей стране пыльные бури неоднократно
возникали в Нижнем Поволжье, на Северном
Кавказе, в Башкирии и в других районах.
• Крупнейший источник пыли — Арал. Общая масса
переносимой ветром пыли в районе Арала
достигает 90 млн. т в год.
• Крупный пылевой очаг в России — Черные земли
Калмыкии.

35.

Пыльная буря в Калмыкии
Пыльная буря в Африке

36.

• Различают следующие формы водной эрозии:
плоскостную, струйчатую, овражную, береговую.
• значительный вред окружающей природной среде
и в первую очередь почвам приносит овражная
эрозия.
• Ежедневные потери почв из-за развития оврагов
достигают 100—200 га.

37. Загрязнение почв

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ
• Основные загрязнители почвы: 1) пестициды
(ядохимикаты); 2) минеральные удобрения; 3) отходы
и отбросы производства; 4) газо-дымовые выбросы
загрязняющих веществ в атмосферу; 5) нефть и
нефтепродукты.
• В мире ежегодно производится более миллиона тони
пестицидов.
• В России используется более 100 индивидуальных
пестицидов при общем годовом объеме их
производства — 100 тыс. т.
• Наиболее загрязненными пестицидами районами
являются Краснодарский край и Ростовская область (в
среднем около 20 кг на 1 га).

38. Вторичное засоление и заболачивание почв

ВТОРИЧНОЕ ЗАСОЛЕНИЕ И
ЗАБОЛАЧИВАНИЕ ПОЧВ
• Вторичное засоление развивается при неумеренном
поливе орошаемых земель в засушливых районах.
• В мире процессам вторичного засоления и
осолонцевания подвержено около 30% орошаемых
земель.
• Площадь засоленных почв в России составляет 36
млн. га (18% общей площади орошаемых земель).
• Заболачивание почв наблюдается в сильно
переувлажненных районах, например, в
Нечерноземной зоне России, на Западно-Сибирской
низменности, в зонах вечной мерзлоты.

39.

40. Опустынивание

ОПУСТЫНИВАНИЕ
• Опустынивание — процесс необратимого изменения почвы и
растительности, снижения биологической продуктивности, который
в экстремальных случаях может привести к полному разрушению
биосферного потенциала и превращению территории в пустыню.
• Всего в мире подвержено опустыниванию более 1 млрд. га
практически на всех континентах.
• Процесс этот получил столь широкое распространение, что явился
предметом международной программы «Опустынивание».
• Опустынивание является одновременно социально-экономическим
и природным процессом, оно угрожает примерно 3,2 млрд га
земель, на которых проживают более 700 млн. человек.
• Особенно опасное положение сложилось в Африке в зоне Сахеля
(Сенегал, Нигерия, Буркина, Фасо, Мали и др.) — переходной
биоклиматической зоне (шириной до 400 км) между пустыней
Сахара на севере и саванной на юге.